CN102701826A

CN102701826A - 一种用于复垦目的的尾矿的堆置方法

Info

Publication number: CN102701826A
Application number: CN2012101989869A
Authority: CN
Inventors: 彭光菊; 张健伟
Original assignee: China Nonferrous Metal Guilin Geology and Mining Co Ltd
Current assignee: China Nonferrous Metal Guilin Geology and Mining Co Ltd
Priority date: 2012-06-16
Filing date: 2012-06-16
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-16
Also published as: CN102701826B

Abstract

本发明公开了一种用于复垦目的的尾矿的堆置方法，具体是采用植物性废弃物与尾矿互层的堆置方式进行尾矿的堆置，各层厚度控制在5～50cm，所述堆体顶层为微粒级粒度占20%～50%的尾矿层；其中：所述的植物性废弃物为选自稻草、麦秆、麦壳、红苕藤、烟叶杆、木薯茎叶、木薯渣、谷壳、豆杆、豆壳、酒糟、厩肥、蒿草、芦苇、茅草、稗草、田字萍、牵牛藤、狗尾草、牛筋草、不用的灌木或乔木及其枝叶中的一种或两种以上的组合。本发明所述堆置方法可有效降低尾矿中重金属离子的活性，降低重金属污染；经该方法堆置后的尾矿可用作植物生长的土壤，代替现有的熟土用于石漠化治理、矿山复绿、城市绿化等领域。

Description

一种用于复垦目的的尾矿的堆置方法

技术领域

本发明涉及尾矿综合利用技术领域，具体涉及一种用于复垦目的的尾矿堆置方法。

背景技术

矿山尾矿是指矿山企业在一定技术经济条件下对矿石进行选别后排出的固体“废弃物”。为提供1吨精矿，往往要产生1吨以上、甚至上千吨的尾矿。据统计，2010年，我国尾矿的产生量达到12.3亿吨，被综合利用的仅1.72亿吨。目前，尾矿已成为工业产出量最大的大宗固体废弃物，由于尾矿通常含有一定量的硫化物，暴露空气中，易使硫化物氧化从而导致重金属以离子方式进入水体，造成流域区内重金属的污染；另外，尾矿的粒度较细，尤其是“贫、杂、细”的稀有、稀贵金属矿山产生的尾矿，粒度-0.075毫米的通常大于50%，自身固结能力差，有粉尘污染与泥石流隐患，因此，尾矿的安全处置任务艰巨。

现有尾矿的堆置，通常是先建设尾矿库，再使用输送的方式将尾矿输送到尾矿库予以堆存，尾矿库闭库时多采用覆以客土的方式将尾矿封存在尾矿库内。采用尾矿库堆存尾矿，不但占用土地、耗费管理的人力物力，还有环境影响与破坏，甚至造成溃坝的安全事故。在我国，规模小的偏远民采矿山还存在尾矿随意堆放的情况，而这类矿山往往位于河流的上游。2011年12月，国家发展改革委组织编制了《大宗固体废物综合利用实施方案》，规划到2015年，尾矿的综合利用率要达到20%。因此，亟待一批经济适用的尾矿综合利用的技术和方法。

目前，对尾矿的处置方法有干法堆放和湿法堆放，干法堆放有对尾矿进行胶结处理后在堆场中进行干式堆放的，如公开号为CN1887456的发明专利，公开了一种铝土矿选矿尾矿的堆存方法，它是将重量浓度20～70%的铝土矿选矿尾矿浆液与基料、胶凝激发剂混合，搅拌形成重量浓度30～85%的膏体后排入尾矿堆场，凝结形成具有一定堆积角和一定强度的堆存体，所述基料是粉煤灰、粒化高炉矿渣、煤矸石、赤泥、硅灰、火山灰和浮石中的任何一种或几种的混合物，其添加量是干尾矿重的10～70%，胶凝激发剂添加量是干尾矿重的0～15%。该方法可提高铝土矿选矿尾矿堆存的安全性、减少铝土矿选矿尾矿堆存造成的环境污染、节省铝土矿选矿尾矿堆存的土地资源。尾矿的综合利用途径主要有再选、生产建筑材料、回填与复垦。复垦是大量消纳尾矿的主要途径之一，尤其对偏远山区小而分散矿山的尾矿。另一方面，我国植物性废弃物如农作物秸秆等也很多，据统计，2010年农作物秸秆的产生量达7亿吨，其中有20%未被综合利用。至今，尚未见有将尾矿与植物性废弃物进行互层堆放的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于复垦目的的尾矿的堆置方法。该堆置方法可有效降低尾矿中重金属离子的活性，降低重金属污染；经该方法堆置后的尾矿可用作植物生长的土壤，用于矿山复绿、石漠化治理、耕土层加厚等领域。

本发明所述的用于复垦目的的尾矿堆置方法，是采用植物性废弃物与尾矿互层的堆置方式进行尾矿的堆置，各层厚度控制在5～50cm，所述堆体的顶层为微粒级粒度占20%～50%的尾矿层；其中：

所述的植物性废弃物为选自稻草、麦秆、麦壳、红苕藤、烟叶杆、木薯茎叶、木薯渣、谷壳、豆杆、豆壳、酒糟、厩肥、蒿草、芦苇、茅草、稗草、田字萍、牵牛藤、狗尾草、牛筋草、不用的灌木或乔木及其枝叶中的一种或两种以上的组合。本发明所述方法通过将植物性废弃物与尾矿互层的堆置方式，使植物性废弃物在尾矿中进行嫌气发酵，降低尾矿堆存环境的氧活度，阻止尾矿中硫化物的进一步氧化，从而降低重金属的污染程度；另一方面，植物性废弃物嫌气发酵后产生的腐植质融入尾矿，为尾矿提供有机质、氮、磷、钾，以及生物菌落等植物生长需要的元素；再一方面，利用腐植质的胶体性质，提高尾矿颗粒的团聚能力，提升整合后尾矿的透气、保水、保肥能力；此外，利用嫌气发酵产生的还原性有机物及腐植质的海绵结构，络合、螯合尾矿中的重金属离子，以达到降低整合后尾矿中重金属离子活性的目的，达到“以废治废，变废为宝”，快速资源化利用植物性废弃物与尾矿。

为了达到纤维消化细菌快速繁殖的目的，最好是在植物性废弃物中加入一定量的尿素，尿素的加入量为使其中的碳含量和氮含量的比值为10～16%，优选是使其中的碳含量和氮含量的比值为14～16%。

为了达到促进植物纤维更为快速地水解的目的，还可在植物性废弃物中加入纤维素酶，其加入量为植物性废弃物质量的0.1～5‰。所述纤维素酶的活力为10000U/g～40000U/g。

上述方法中，

当植物性废弃物为两种以上的组合时，它们之间的配比可以是任意配比。

所述植物性废弃物的长度越大，需要堆置越长的时间才能达到要求，通常是将植物性废弃物中长度较大的茎秆或茎结破碎，长度控制在≤10cm，优选为≤2cm；含水量控制在50～80%。

所述的尾矿即为现有技术中通常所称的尾矿，具体是指金属、非金属矿山矿石进行选别后排出的第Ⅰ类一般工业固体废物(GB18599-2001)，经浓密沉淀、压滤或晾晒后所得含水量为10%～60%的尾矿。所述的尾矿可以是一种类型矿石的尾矿，也可以是任意两种以上类型矿石的尾矿任意比例的组合。

采用上述方法进行堆置使腐熟的整合尾矿达到满足复垦使用要求的堆置时间需大于等于2个月，通常在6～24个月；如果选用的植物性废弃物均为新鲜的，则堆置的时间为6～24个月；如果选用的植物性废弃物为已进行了嫌气发酵的，则堆置的时间可缩短到2～3个月即可。在堆置期间需要采取防雨措施，整个堆置过程中无需翻动堆体。进行堆置的场地，可选择较为平整、稳固、无径流冲刷的场地，也可选择待复垦的、具硬质地面的荒地，或者是选择已有的有库容的、无积水的尾矿库；应该在堆场边缘设置截洪沟，堆体边缘最好是设置雨水导排沟(管），用于将堆体承接的雨水进行归集、外排。

考虑到将腐熟的整合尾矿及时用于异地复垦，同时也腾出尾矿堆置场地以便用于新的尾矿的堆置，通常是控制堆体的长和宽在2～10m，堆体的高度在2～5m。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、利用植物性废弃物在尾矿中进行嫌气发酵，从而阻止尾矿中硫化物的进一步氧化，降低重金属的污染；植物性废弃物嫌气发酵腐植化后产生的腐植质融入尾矿，为尾矿增加有机质、氮、磷、钾，以及生物菌落等植物生长需要的元素；利用植物性废弃物嫌气发酵产生的还原性有机物及腐植质的胶体性质及腐植质的海绵状结构，改善尾矿的土壤性质地并降低重金属对环境的影响；

2、采用本发明所述方法堆置尾矿，经过一定时间的嫌气发酵，短期内即可用于复垦，如代替农用熟土用于矿山复绿、城市绿化等使用，可有效减少农用熟土层的破坏，并有效延长堆场的使用年限；

3、植物性废弃物来源广泛，再生能力强，兼具供给及时与价廉的优势；

4、综合考虑了植物性废弃物与尾矿两大固体废物的综合利用，采用无自流水的自重压实封存产生的嫌气发酵环境，不产生二次污染，最终整合的尾矿可用作植物生长的土壤，用于矿山复绿、石漠化治理、耕土层加厚等领域。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

以下各实施例均以下述经选别后的固体废物为尾矿进行堆置。各实施例中选择防渗水泥池(池体积：2m×2.4m×0.5m)为堆置场地。

以某矿区氧化铜矿石经浮选铜后的尾矿为样品，该尾矿的含水量为30%，尾矿的粒度较细，65%-0.074mm。采用“线测法”和目估统计相结合的方式，对该尾矿的砂薄片的矿物鉴定及含量统计表明，尾矿中主要矿物为石英(含量占80%)，其次是粘土矿物(含量约15%左右)，还含少量的绢云母、绿泥石、金属矿物；该尾矿的主要化学成分如下表1所示，为一般工业固体废物，但用于复垦，重金属铅的含量高是其主要问题。

表1：选铜尾矿多元素分析结果

成分

SiO₂

Al₂O₃

Fe₂O₃

MgO

Na₂O

K₂O

含量,%

95.71

1.23

0.65

0.09

0.028

0.35

成分

Cu

Pb

Zn

Ni

As

有机质

含量,%

0.09

0.06

0.05

＜0.005

＜0.001

1.11

实施例1

以蒿草与牛粪的均匀混合物(蒿草与牛粪的质量比为5：1，其中蒿草粉碎至≤10cm)为植物性废弃物，该植物性废弃物的含水量为72%，向植物性废弃物中加入尿素，使其中的碳含量和氮含量的比值为15%。

将上述植物性废弃物和尾矿以互层的堆置方式在防渗水泥池内进行尾矿的堆置，即一层尾矿、一层植物性废弃物且最后一层为微粒级粒度占50%的尾矿进行堆置，各层厚度控制在25～30cm；堆体的下部以充满防渗水泥池为准，超出防渗水泥池的部分为四棱台结构，堆体高约1.5m(包括防渗水泥池的高度)，堆体表面用彩条尼龙布覆盖防雨。

在堆置9个月后(整个堆置过程中不翻动堆体)，堆体中的混合物经风干后残留在1mm筛网上的植物茎秆约占混合物的9‰，筛下物的有机质含量为3.8%，碱解氮含量达到139.7mg/kg，并且铅含量降到了474×10^-6。

实施例2

以玉米秸秆与猪粪、羊粪的均匀混合物（玉米秸秆：猪粪：羊粪的质量比=20：5：1，其中玉米秸秆粉碎至≤10cm）为植物性废弃物，该植物性废弃物的含水量为68%。

将上述植物性废弃物和尾矿以互层的堆置方式进行尾矿的堆置，即一层尾矿、一层植物性废弃物且最后一层为微粒级粒度占40%的尾矿进行堆置，各层厚度控制在25～30cm；堆体的下部以充满防渗水泥池为准，超出防渗水泥池的部分为四棱台结构，堆体高约1.5m(包括防渗水泥池的高度)，堆体表面用彩条尼龙布覆盖防雨。

在堆置14个月后(整个堆置过程中不翻动堆体)，堆体中的混合物经风干后残留在1mm筛网上的植物茎秆约占混合物的6‰，筛下物的有机质含量为3.9%，碱解氮含量达到119.7mg/kg，并且铅含量降到了456×10^-6。

实施例3

以玉米秸秆与猪粪、羊粪的均匀混合物（玉米秸秆与猪粪、羊粪的质量比为:20：5：:1，其中玉米秸秆粉碎至≤10cm）为植物性废弃物，该植物性废弃物的含水量为68%；向植物性废弃物中加入占植物性废弃物质量5‰的固体纤维素酶(无锡结仁生物科技公司，酶活力为40000U/g)。

将上述植物性废弃物和尾矿以互层的堆置方式进行尾矿的堆置，即一层尾矿、一层植物性废弃物且最后一层为微粒级粒度占30%的尾矿进行堆置，各层厚度控制在25～30cm；堆体的下部以充满防渗水泥池为准，超出防渗水泥池的部分为四棱台结构，堆体高约1.5m(包括防渗水泥池的高度)，堆体表面用彩条尼龙布覆盖防雨。

在堆置14个月后(整个堆置过程中不翻动堆体)，堆体中的混合物经风干后残留在1mm筛网上的植物茎秆约占混合物的3‰，筛下物的有机质含量为4.2%，碱解氮含量达到125.4mg/kg，并且铅含量降到了467×10^-6。

由以上实验可知，经本发明所述方法堆置后得到的整合尾矿达到了《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)Ⅲ类土对重金属含量的要求。

Claims

1.一种用于复垦目的的尾矿的堆置方法，其特征在于：采用植物性废弃物与尾矿互层的堆置方式进行尾矿的堆置，各层厚度控制在5～50cm，所述堆体顶层为微粒级粒度占20%～50%的尾矿层；其中：

所述的植物性废弃物为选自稻草、麦秆、麦壳、红苕藤、烟叶杆、木薯茎叶、木薯渣、谷壳、豆杆、豆壳、酒糟、厩肥、蒿草、芦苇、茅草、稗草、田字萍、牵牛藤、狗尾草、牛筋草、不用的灌木或乔木及其枝叶中的一种或两种以上的组合。

2.根据权利要求1所述的用于复垦目的的尾矿的堆置方法，其特征在于：在植物性废弃物中加入尿素，尿素的加入量为使植物性废弃物中的碳含量和氮含量的比值为10～16%。

3.根据权利要求2所述的用于复垦目的的尾矿的堆置方法，其特征在于：在植物性废弃物中加入尿素，尿素的加入量为使植物性废弃物中的碳含量和氮含量的比值为14～16%。

4.根据权利要求1所述的用于复垦目的的尾矿的堆置方法，其特征在于：在植物性废弃物中加入纤维素酶，其加入量为植物性废弃物质量的0.1～5‰。

5.根据权利要求2所述的用于复垦目的的尾矿的堆置方法，其特征在于：在植物性废弃物中加入纤维素酶，其加入量为植物性废弃物质量的0.1～5‰。

6.根据权利要求1～5中任一项述的用于复垦目的的尾矿的堆置方法，其特征在于：所述的尾矿是指金属、非金属矿山矿石进行选别后排出的第Ⅰ类一般工业固体废物，经浓密沉淀、压滤或晾晒后含水率为10%～60%的尾矿。

7.根据权利要求1～5中任一项述的用于复垦目的的尾矿的堆置方法，其特征在于：所述植物性废弃物的长度控制在≤10cm，含水率控制在50～80%。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的用于复垦目的的尾矿堆置方法，其特征在于：所述堆置的时间大于等于2个月，堆置期间进行防雨措施，整个堆置过程中无需翻动堆体。