CN100386482C

CN100386482C - 一种高活性多元复合湖泊底泥固化剂的制备方法

Info

Publication number: CN100386482C
Application number: CNB2005100198954A
Authority: CN
Inventors: 夏世斌; 汤文斐; 陈小珍; 张召基
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2025-11-28
Also published as: CN1776111A

Abstract

本发明涉及一种土壤固化剂的制备方法。一种高活性多元复合湖泊底泥固化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)将铁矿废渣湿磨，筛分，经磁选剩余部分的矿粉备用；2)按矿粉：重量浓度为6-9%盐酸的质量比为1∶4～6选取磁选后矿粉、盐酸，再加水稀释，水的加入质量为矿粉质量的30～50倍，搅拌2～3小时，温度60～80℃；3)然后用过滤机过滤；4)在滤液中加入重量浓度为2～5%H₂O₂氧化Fe²⁺成为Fe³⁺，氧化0.5～1小时，H₂O₂的加入质量为滤液质量的0.5～1倍；5)然后在氧化后的溶液加入加入Na₂CO₃或NaHCO₃或NH₃HCO₃的饱和溶液，直到调节溶液pH值为9～11，则制备成高活性多元复合湖泊底泥固化剂。该制备方法简单、低能耗高效率，该制备方法得到的产品的固化效果好。

Description

一种高活性多元复合湖泊底泥固化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种土壤固化剂的制备方法，特别是涉及一种湖泊底泥固化剂的制备方法。

背景技术

公知的湖泊底泥固化剂有：1).砂土、粘土矿物类；2).CaO；3).活性氧化铝、氧化锰、氧化铈等氧化物；4).铁盐等。目的是在污染底泥上放置一层或多层覆盖物，使污染底泥与水体隔离，防止底泥污染物向水体迁移。可以起到以下三个功能：1).将污染沉积物与底栖生物物理性地分开；2).固定污染沉积物，防止其再悬浮或迁移；3).降低污染物向水中的扩散通量。实验表明，掩盖能有效防止底泥中的PCBs、PAH及重金属进入而造成二次污染，对水质有明显的改善作用。但实际结果表明这些固化剂技术在短期内能暂时控制了底泥中营养盐的释放，但不能保持长久，并会在随后表现出一定的“补偿效应”。主要原因是固化剂组成单一，活性不高，价格较贵。

公知的铁矿废渣的综合利用主要有以下几个方面：(1)从铁矿废渣中回收有价元素；(2)利用铁矿废渣作为采空区的充填材料；(3)用作土壤改良剂和微量元素肥料；(4)铁矿废渣用作建筑材料；(5)利用铁矿废渣库复垦植被。铁矿废渣利用存在的主要问题是：1).利用铁矿废渣制作的建材制品中，铁矿废渣的用量不大，利用率不高，导致铁矿废渣的利用无法降低产品的成本，致使铁矿废渣建材产品难以进入市场。2).综合利用率低，目前，我国矿渣的利用率只有7％左右。3).矿渣制作的建材产品一般档次较低，产品种类较少；高附加值产品少，缺乏市场竞争力；目前，我国矿渣在工业上的应用，大多数停留在生产较低档次的建材产品，甚至是直接作为砂石的代用品出售，而一些高档的建材产品，由于种种原因仍未实现真正的工业化。4).从铁矿渣中分别提取、分离、回收有价元素，但成本极为高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高活性多元复合湖泊底泥固化剂的制备方法，该制备方法简单、低能耗高效率，该制备方法得到的产品的固化效果好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高活性多元复合湖泊底泥固化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1).将铁矿废渣湿磨，粒径达到150～200目时，筛分，经磁选机磁选，分离出铁精矿粉，磁选剩余部分的矿粉备用；2).按矿粉：重量浓度为6～9％盐酸的质量比为1∶(4～6)选取矿粉、盐酸，将矿粉和盐酸加入反应容器中，再加水稀释，水的加入质量为矿粉质量的30～50倍，搅拌2～3小时，温度60～80℃；3).然后用真空抽滤机过滤；4).在滤液中加入重量浓度为2～5％H₂O₂氧化Fe²⁺成为Fe³⁺，氧化0.5～1小时，H₂O₂的加入质量为滤液质量的0.5～1倍；5).然后在氧化后的溶液加入Na₂CO₃或NaHCO₃或NH₃HCO₃等碱的饱和溶液，直到调节溶液pH值为9～11，则制备成以Mg(OH)₂为主的水合AL、Ca、Fe、Ti、K、Mn等多种元素的高活性多元复合湖泊底泥固化剂。

铁矿废渣是指金属矿业部门在开采分选矿石之后排放的暂时不能利用的固体或粉状废料，包括矿山矿渣和选矿厂矿渣。其中矿山矿渣包括已开采出的伴生尾岩和中途剔除的低品位铁矿石；选矿厂矿渣包括采用一定工艺，机械洗选铁矿石之后排放的矿物废料，细度较细。铁矿废渣成分复杂，其中除金属组分如铁、镁外，其主要矿物成分是脉石矿物，如石英、长石、辉石、石榴子石、角闪石、方解石、白云石及其蚀变而成的粘土、云母等硅酸盐、铝硅酸盐、碳酸岩、钙镁碳酸岩等矿物，化学成分主要为硅、铝、钙、镁氧化物及少量钾、钠、钙、铁、钛等氧化物。

本发明首先运用选矿行业中常用的方法来对铁矿废渣进行处理，这些方法包括：对样品的破碎、磨矿、筛分、磁性分选，分选出铁精矿粉，磁选剩余部分的矿粉备用。利用硅的不溶性使二氧化硅从矿粉的酸溶液中分离出来；利用碱化技术得到的含Mg(OH)₂为主的乳浊液即为高活性多元复合湖泊底泥固化剂。该制备方法主要使用常见的磨矿机、磁选机和搅拌机等设备，流程简洁，因此制备方法简单、低能耗高效率；该制备方法得到的产品由于活性组分含量高，因此用于湖泊底泥固化时，固化效果好。

本发明既消除铁矿废渣对环境的破坏，又能拓宽废铁矿渣在资源利用方面的应用领域。该制备方法得到的产品还可作为烟气脱硫剂、污泥脱水剂等，在环保领域使用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实例1：

如图1所示，一种高活性多元复合湖泊底泥固化剂的制备方法，它包括如下步骤：1).将铁矿废渣湿磨，粒径达到150-200目时，筛分，经磁选机磁选，分离出含铁58-60％的铁精矿粉，磁选剩余部分的矿粉备用；2).按矿粉：重量浓度为6-9％盐酸的质量比为1∶4选取矿粉、盐酸，将矿粉和盐酸加入反应容器中，再加水稀释，水的加入质量为矿粉质量的30倍，在电磁搅拌机上以60转/分的转速搅拌2小时，温度60～80℃；3).然后用真空抽滤机过滤；4).在滤液中加入重量浓度为2-5％H₂O₂氧化Fe²⁺成为Fe³⁺，氧化0.5小时，H₂O₂的加入质量为滤液质量的0.5倍；5).然后在氧化后的溶液加入Na₂CO₃的饱和溶液，直到调节溶液pH值为9-11，则制备成以Mg(OH)₂为主的水合AL、Ca、Fe、Ti、K、Mn等多种元素的高活性多元复合湖泊底泥固化剂(为乳浊液)。

实例2：

一种高活性多元复合湖泊底泥固化剂的制备方法，它包括如下步骤：1).将铁矿废渣湿磨，粒径达到150-200目时，筛分，经磁选机磁选，分离出含铁58-60％的铁精矿粉，磁选剩余部分的矿粉备用；2).按矿粉：重量浓度为6-9％盐酸的质量比为1∶5选取矿粉、盐酸，将矿粉和盐酸加入反应容器中，再加水稀释，水的加入质量为矿粉质量的40倍，在电磁搅拌机上以60转/分的转速搅拌2小时，温度60～80℃；3).然后用真空抽滤机过滤；4).在滤液中加入重量浓度为2-5％H₂O₂氧化Fe²⁺成为Fe³⁺，氧化0.5小时，H₂O₂的加入质量为滤液质量的0.5倍；5).然后在氧化后的溶液加入NaHCO₃的饱和溶液，直到调节溶液pH值为9-11，则制备成以Mg(OH)₂为主的水合AL、Ca、Fe、Ti、K、Mn等多种元素的高活性多元复合湖泊底泥固化剂(为乳浊液)。

实例3：

一种高活性多元复合湖泊底泥固化剂的制备方法，它包括如下步骤：1).将铁矿废渣湿磨，粒径达到150-200目时，筛分，经磁选机磁选，分离出含铁58-60％的铁精矿粉，磁选剩余部分的矿粉备用；2).按矿粉：重量浓度为6-9％盐酸的质量比为1∶6选取矿粉、盐酸，将矿粉和盐酸加入反应容器中，再加水稀释，水的加入质量为矿粉质量的50倍，在电磁搅拌机上以60转/分的转速搅拌3小时，温度60～80℃；3).然后用真空抽滤机过滤；4).在滤液中加入重量浓度为2-5％H₂O₂氧化Fe²⁺成为Fe³⁺，氧化1小时，H₂O₂的加入质量为滤液质量的1倍；5).然后在氧化后的溶液加入NH₃HCO₃的饱和溶液，直到调节溶液pH值为9-11，则制备成以Mg(OH)₂为主的水合AL、Ca、Fe、Ti、K、Mn等多种元素的高活性多元复合湖泊底泥固化剂(为乳浊液)。

应用举例：

对一个富营养化湖泊的底泥分别采用公知的CaO固化技术和利用本发明所制备的以Mg(OH)₂为主的水合AL、Ca、Fe、Ti、K、Mn等多种元素的高活性多元复合湖泊底泥固化剂进行了初步的效果分析和比较。

公知的CaO固化技术：使用量为底泥：CaO固化剂为100∶3(体积比)时，发现底泥P释放量为4mg/(m²·d)，处理单位泥量的药耗为0.25元/m³。

本发明所制备的高活性多元复合湖泊底泥固化剂：使用量为底泥：高活性多元复合湖泊底泥固化剂为100∶3(体积比)时，发现底泥P释放量为1mg/(m²·d)，处理单位泥量的药耗为0.24元/m³；使用量底泥：高活性多元复合湖泊底泥固化剂为100∶5(体积比)时，发现底泥P释放量为0.9mg/(m²·d)，处理单位泥量的药耗为0.28元/m³；使用量底泥：高活性多元复合湖泊底泥固化剂为100∶8(体积比)时，发现底泥P释放量为0.8mg/(m²·d)，处理单位泥量的药耗为0.34元/m³。

比较得出：利用本发明所制备的以Mg(OH)₂为主的水合AL、Ca、Fe、Ti、K、Mn等多种元素的高活性多元复合湖泊底泥固化剂处理单位泥量的药耗与常规固化剂相当，但是底泥P释放量比常规固化剂低75％。

利用本发明所制备的高活性多元复合湖泊底泥固化剂进行湖泊底泥固化与公知的其他固化剂都具有相似的可比性。

Claims

1.一种高活性多元复合湖泊底泥固化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1).将铁矿废渣湿磨，粒径达到150～200目时，筛分，经磁选机磁选，分离出铁精矿粉，磁选剩余部分的矿粉备用；2).按矿粉：重量浓度为6-9％盐酸的质量比为1∶4～6选取磁选剩余部分的矿粉、盐酸，将矿粉和盐酸加入反应容器中，再加水稀释，水的加入质量为矿粉质量的30～50倍，搅拌2～3小时，温度60～80℃；3).然后用过滤机过滤；4).在滤液中加入重量浓度为2～5％H₂O₂氧化Fe²⁺成为Fe³⁺，氧化0.5～1小时，H₂O₂的加入质量为滤液质量的0.5～1倍；5).然后在氧化后的溶液加入Na₂CO₃或NaHCO₃或NH₃HCO₃的饱和溶液，直到调节溶液pH值为9～11，则制备成高活性多元复合湖泊底泥固化剂。