[发明专利]用于煤矸石堆场污染释放原位控制的材料及方法

说明书

本发明公开了一种用于煤矸石堆场污染释放原位控制的材料及方法，该控制材料为脯氨酸物质，该方法是通过添加控制材料对煤矸石进行浸没覆盖处理，实现煤矸石堆场污染释放原位的控制。本发明能有效抑制在煤矸石大量堆放过程中氧化产酸，防止多种污染物质溶出，从而保护周边生态系统，而且价格低廉、施工工艺简单，效果显著，可操作性强。

技术领域

本发明涉及一种工矿固体废弃物污染控制技术，特别是用于煤矸石堆场污染释放原位控制的材料及方法。

背景技术

煤矸石是煤炭开采和洗选过程中产生的固体废弃物，目前我国堆积量近50亿吨，规模较大的煤矸石山有1600多座，占用土地约1.5万hm²，而且每年还以1.5~2.0亿吨的速度增加。由于我国的煤矸石资源化综合利用水平不足30%，致使大量的煤矸石堆积于环境中。由于煤矸石中常常富含硫、铁以及伴生锰、铜、锌、砷、铬、镉、汞等元素，煤矸石在雨雪淋溶，大气中的氧、微生物的联合作用下会氧化产酸形成大量含有重金属的酸性矿山废水（AMD），严重污染周围农田、下游水生生态系统。另外，煤矸石在堆积过程中不仅占用大量土地，产生扬尘，还会在自燃过程中产生的有毒气体等污染物污染环境。煤矿区已成为当今世界陆地生物圈最为典型、退化最为严重的生态系统，矿区生态环境问题已受到国内外的高度重视，传统上对于煤矸石污染主要倾向于末端治理已产生的酸性矿山废水。然而，煤矸石风化是一个缓慢产酸的过程，其污染物的释放也是一个缓慢的、源源不断的过程，且末端治理酸性矿山废水是一个旷日持久的漫长过程，这必将导致末端治理需要更长的周期以及付出更高的人力、物力。因而，在经济贫困、生态脆弱的喀斯特煤矿区，积极研发煤矸石污染释放的源头控制理论和技术就显得尤为必要和迫切。

尾矿污染原位控制需采取合适的措施抑制尾矿堆积池中含硫矿物的氧化及AMD的产生。采取的许多措施主要是控制尾矿氧化的影响因素（水、铁、氧、细菌和硫化物矿物），有研究表明，通过添加覆盖材料控制大气中的氧气向含硫尾矿内部扩散是比较有效的方法，已被许多研究者提出或广泛应用的物理屏障包括使用纹理致密的材料进行干覆盖维持尾矿内部高含水量，土工合成材料，耗氧材料，另外，为了限制氧的扩散，尾矿渣也用于含硫尾矿覆盖材料阻止尾矿发生风蚀及水蚀作用。利用水覆盖尾矿作为一种能够使尾矿最低程度发生氧化产酸及释放重金属的有效方法而被提出，水覆盖技术是基于溶解氧在水中的溶解度及扩散系数（8.6 mg/m³、2×10^-9 m²/s，25℃）较大气（285 mg/m³、1.78×10^-5 m²/s，25℃）低，AMD形成速度比较缓慢。但由于仍存在空气中氧气持续不断输入上覆水体，且随着时间的推移，水覆盖下的尾矿会在其已有的氧化产物（硫酸根、高价态铁离子）及大气复氧作用下发生催化氧化，导致水覆盖技术在煤矸石氧化产酸及污染物控制效果方面存在一定局限。因此，在煤矸石大量堆放过程中，煤矸石易氧化产酸，溶出多种特征污染物质形成的强酸高毒污水，造成周边生态系统破坏。

发明内容

本发明的目的在于，提供用于煤矸石堆场污染释放原位控制的材料及方法。本发明能有效抑制在煤矸石大量堆放过程中氧化产酸，防止多种污染物质溶出，从而保护周边生态系统，而且价格低廉、施工工艺简单，效果显著，可操作性强。

本发明的技术方案：用于煤矸石堆场污染释放原位控制所用的材料，该控制材料为脯氨酸物质。

前述的用于煤矸石堆场污染释放原位控制所用的材料中，所述脯氨酸物质包括DL-脯氨酸、D-脯氨酸和L-脯氨酸。

前述的用于煤矸石堆场污染释放原位控制的方法，该方法是通过添加控制材料溶液对煤矸石进行浸没覆盖处理，实现煤矸石堆场污染释放原位的控制。

前述的用于煤矸石堆场污染释放原位控制的方法中，所述控制材料溶液配制质量比例是控制材料：水=0.5%~10%。

前述的用于煤矸石堆场污染释放原位控制的方法中，所述控制材料溶液配制质量比例是控制材料：水=1%~5%。