CN112479608A - 一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于矿区生态环境修复技术领域，具体涉及一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15～20％，FeSO410～20％，Fe‑Biochar 15～20％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。本发明还提供上述的用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂的应用，在使用时，将所述固化稳定化药剂与锑尾矿按照一定的比例混合，充分搅拌均匀，养护。本发明提供的固化稳定化药剂可运用于矿区锑尾矿固化稳定化，降低尾矿中锑的浸出含量，成本低、高效、安全且环保，能够改善土壤结构和土壤肥力快速沟建表层植被；且其施用不会对土壤产生二次污染。

Description

一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂及其应用
技术领域
本发明属于矿区生态环境修复技术领域，具体涉及一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂及其应用，适用于存在环境风险的锑尾矿风险管控。
背景技术
锑(Sb)是环境中普遍存在的有毒元素，其被列入优先控制污染物和危险废物。锑可引发人体肝、皮肤、呼吸系统和心血管方面的疾病，且具有较长的潜伏期；其致毒机理主要为抑制酶的活性，锑化合物的毒性强弱主要取决于其结合体价态，不同价态的毒性强弱顺序依次为：Sb(0)、Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)，有机锑化合物的毒性一般较无机锑化合物小。
矿区环境中的锑主污染主要来源于锑矿开采、选冶等。中国作为世界上锑生产量最大的国家，锑产量占世界总量的80％，在开采、选冶过程中，大量的锑从开采、冶炼等生产中释放出来，对环境造成了严重污染。据报道，我国最早的锑矿开采、选冶可以追溯到上世纪60年代，20世纪80年代本世纪初，以环境为代价的锑矿开采、选冶等活动到达高峰。
由于早期锑矿开采、选冶过程缺少相应的环保措施，尾矿库没有相应的防渗措施，造成尾矿中锑对周边土壤、地下水、地表水造成污染的问题非常突出。为保障历史遗留锑尾矿矿区的土壤、地下水、地表水安全，亟待建立适用于当地及类似区域的可操作的、易推广的污染防治技术。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂及其应用，能够降低尾矿中锑的浸出含量，且成本低、高效、安全、环保。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15～20％，FeSO410～20％，Fe-Biochar(零价铁生物炭)15～20％，水泥熟料40％，高温(750～800℃)煅烧麦饭石10％。
优选地，所述固化稳定化药剂包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15％，FeSO420％，Fe-Biochar(零价铁生物炭)15％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
优选地，所述固化稳定化药剂包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣20％，FeSO410％，Fe-Biochar(零价铁生物炭)20％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
优选地，所述固化稳定化药剂包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15％，FeSO415％，Fe-Biochar(零价铁生物炭)20％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
进一步地，所述Fe-Biochar(零价铁生物炭)是采用棕榈科植物加工制备的，具体方法可参照文献《改性棕榈生物炭的制备及其对水体磷酸盐的吸附性能》，采用天然植物纤维作原料，具有来源广泛、价格低廉和纤维度高的特点，其碳化产物吸附能力强。
进一步地，所述固化稳定化药剂是将钢渣、FeSO4、Fe-Biochar(零价铁生物炭)、水泥熟料、高温煅烧麦饭石按比例在常温下充分混合得到的固体粉末，粒径为100目。
本发明还提供上述的用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂的应用，在使用时，将所述固化稳定化药剂与锑尾矿按照一定的比例混合，充分搅拌均匀，养护。
进一步地，在使用时，所述固化稳定化药剂的用量为锑尾矿质量的3％～10％。
进一步地，在使用时，锑尾矿含水量低于15％，含水率超过15％后进行锑尾矿固化稳定化不方便药剂添加，同时会有大量渗出液造成二次污染，药剂添加量不易控制。
本发明的设计原理如下：
本发明中所提供的药剂按照类可以分为含铁类和含硅铝钙类；
含铁类的物质主要为钢渣、硫酸亚铁、零价铁，通过提供多种不同的铁化合物能够在不同反应时间协同增加对锑的固化稳定化；零价铁生物碳的引入，能引入零价铁保障反应高效，生物炭负载零价铁，也能够保持铁的稳定性；其中，Fe水解产生的羟基，通过吸附作用吸附尾矿中的Sb并形成稳定的络合物；铁离子还可以与Sb直接反应生成沉淀；零价铁在土壤中容易被氧化水解生成Fe2+、Fe3+以及羟基氧化铁(Fe OOH)等氧化物和水合产物，这些产物更易发生的吸附和表面络合作用与铁锑共沉淀作用；
硅铝钙类的物质主要为水泥熟料、高温煅烧麦饭石；硅铝钙类物质的引入，是为铁锑化合物反应协同增效的功能；在引入铁类物质后，考虑到固定化的时效性，引入了硅铝钙类物质；硅铝钙类物质不仅能够提供充足的吸附点位、更大的比表面积、更多的负电荷，同时也能保持固化产物pH的稳定性；硅铝酸盐能够与尾矿中的锑发生吸附、络合、沉淀反应，钙的化合物能够保持固化物体系的稳定性；且本申请中采用高温(750～800℃)煅烧麦饭石，能够去除麦饭石表面杂质，增加比表面积，还能有效减少天然麦饭石中S的含量，避免在锑尾矿固化稳定化中降低pH值，造成其他重金属解吸，同时高温煅烧后麦饭石更容易破碎，便于实际使用，还能够更高效激发麦饭石中Si、Al、Ca、Fe、Mg的活性，增强对Sb吸附作用和沉淀作用，降低尾矿中锑的浸出。
本发明通过在锑尾矿中加入化学试剂或材料，利用它们与重金属之间形成移动性差、毒性小的物质来降低重金属在土壤中的生物有效性，减少其向其它环境介质的迁移，实现污染土壤的修复。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的固化稳定化药剂可运用于矿区锑尾矿固化稳定化，降低尾矿中锑的浸出含量，成本低、高效、安全且环保，能够改善土壤结构和土壤肥力快速沟建表层植被；且其施用不会对土壤产生二次污染。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15～20％，FeSO410～20％，Fe-Biochar(零价铁生物炭)15～20％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
上述固化稳定化药剂的制备方法为：将上述的钢渣、FeSO4粉末、Fe-Biochar(零价铁生物炭)粉末、水泥熟料、高温煅烧麦饭石按比例在常温下充分混合得到粒径为100目的固体粉末。
上述固化稳定化药剂可运用于矿区锑尾矿固化稳定化，具体使用方法为：将上述固体粉末药剂与锑尾矿按照一定的比例混合，充分搅拌均匀，养护；其中，上述固化稳定化药剂的用量为锑尾矿质量的3％～10％，锑尾矿在与上述固化稳定化药剂混合之前通过风干至含水量低于15％。
实施例1
本实施例提供一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15％，FeSO420％，Fe-Biochar(零价铁生物炭)15％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
实施例2
本实施例提供一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣20％，FeSO410％，Fe-Biochar(零价铁生物炭)20％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
实施例3
本实施例提供一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15％，FeSO415％，Fe-Biochar(零价铁生物炭)20％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
采用实施例1-3提供的固化稳定化药剂进行效果试验：
取锑尾矿1000g加入2000mL烧杯瓶中，进行风干至含水量低于15％；之后添加实施例1-3提供的固化稳定化药剂进行搅拌均匀，药剂的添加量为锑尾矿质量的3％、5％、10％，并进行振荡，采用食品级保鲜膜封住烧杯口；然后在25℃下，养护7d后测定锑的浸出含量。另外，通过加入等质量的去离子水，作为空白对照。试验结果如表1所示。
表1锑尾矿相对空白对照的锑浸出降低率对比
Figure BDA0002792624910000051
从表1中可以看出，本发明提供的固化稳定化药剂能够显著降低尾矿中锑的浸出含量，综合考虑成本、固化稳定化效果，实施例3提供的固化稳定化药剂在10％的用量下效果最佳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，其特征在于，包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15～20％，FeSO410～20％，Fe-Biochar 15～20％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
2.如权利要求1所述的一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，其特征在于：包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15％，FeSO420％，Fe-Biochar 15％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
3.如权利要求1所述的一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，其特征在于：包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣20％，FeSO410％，Fe-Biochar 20％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
4.如权利要求1所述的一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，其特征在于：包括按质量百分含量计的如下组分：钢渣15％，FeSO415％，Fe-Biochar 20％，水泥熟料40％，高温煅烧麦饭石10％。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，其特征在于：所述Fe-Biochar是采用棕榈科植物加工制备的。
6.如权利要求1-4任一项所述的一种用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂，其特征在于：所述固化稳定化药剂是将钢渣、FeSO4、Fe-Biochar、水泥熟料、高温煅烧麦饭石按比例充分混合得到的固体粉末，粒径为100目。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂的应用，其特征在于：在使用时，将所述固化稳定化药剂与锑尾矿按照一定的比例混合，充分搅拌均匀，养护。
8.如权利要求7所述的用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂的应用，其特征在于：在使用时，所述固化稳定化药剂的用量为锑尾矿质量的3％～10％。
9.如权利要求7所述的用于矿区锑尾矿的固化稳定化药剂的应用，其特征在于：在使用时，锑尾矿含水量低于15％。
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