[发明专利]一种协同处置矿山重金属废水的矿山充填材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种协同处置矿山重金属废水的矿山充填材料及其制备方法，属于废水、工业固体废弃物处置技术领域。本方法先将磷石膏在110‑180℃下煅烧2‑12h，得到半水石膏，后将赤泥、磷石膏、半水石膏、粉煤灰、石灰、激发剂、矿山重金属废水放入水泥搅拌机中搅拌5~40min，即得到充填矿井矿坑的充填材料；本发明制备的矿山充填材料成本低廉，操作简单，达到矿山充填要求，能够较好的利用工业大宗固体废弃物赤泥和磷石膏并且处置矿山重金属废水，废水中的重金属被固化稳定化。该矿山充填材料制备方法具有较好的经济效益和环保效益。

技术领域

本发明公开一种协同处置矿山重金属废水的矿山充填材料及其制备方法，属于废水、工业固体废弃物处置技术领域。

背景技术

赤泥是制铝冶金提取氧化铝时排出的碱性固体废弃物，磷石膏是磷矿生产磷酸时产生的副产物酸性石膏。目前，我国赤泥年排放量超过3000万t，磷石膏的年排放量超过5000万t，赤泥主要用于建材、回收铁等，磷石膏则主要用于制取硫酸联产水泥、建材等。但目前赤泥和磷石膏的综合利用率较低，主要的处理方式主要采用筑坝堆存，但是都存在溃坝风险，易污染堆场周边水体、空气、土壤，而且占地多、堆渣费用高等问题。随着铝冶金和磷化工的发展，赤泥和磷石膏堆存量越来越多，利用并减少赤泥、磷石膏已经是铝冶金、磷化工发展和环境保护迫切需要解决的难题之一。

矿山中蕴含着大量资源，如煤炭和各种金属矿物，因生活和经济高速发展的需求，各种矿物资源从矿山中开采出来。矿山开采在带来各种矿产资源的同时，留下了许多矿井矿坑并带来了地表沉陷和环境污染等问题，矿山废水就是一个需要解决的污染问题。

矿山废水的主要危害物质是废水中的重金属离子，重金属废水具有毒效长、生物不可降解的特点，若直接排放则会造成严重的土壤、水体污染。重金属离子进入水体和土壤后会被生物吸附、积累，并且通过食物链进入人体从而导致人体疾病。如日本水俣病、湖南儿童血铅超标等。低成本、高效的重金属废水处理方法一直是环境工作者研究的重点。

矿山重金属废水的主要处理方法有中和法、混凝沉降法、生物法以及人工湿地法等，但存在产生大量污泥或处理缓慢问题。针对矿山生产活动产生的坑内排水, 选矿厂尾矿排水, 废石场淋浸水等重金属废水，可利用大宗固体废弃物赤泥和磷石膏协同处置矿山重金属废水，即能解决赤泥、磷石膏堆存带来的环境污染、堆存占地和矿山重金属废水处理的问题，又能充填矿山，减少地表沉陷。

发明内容

本发明的目的在于为赤泥、磷石膏资源化、减量化和矿山开采产生的重金属废水处理提供一种综合利用的方法，具体采用以下技术方案实现：

一种协同处置矿山重金属废水的矿山充填材料，该矿山充填材料由以下原料制备得到，各原料及其质量百分比为：赤泥20~50%、磷石膏15~40 %、半水石膏4~15%、粉煤灰5~18%、石灰0~10%、激发剂1~10%、重金属废水：20-40%。

优选的，本发明所述矿山充填材料由以下原料制备得到，各原料及其质量百分比为：赤泥25-40%、磷石膏20-35%、半水石膏5~13%、粉煤灰6~15%、石灰2~10%、激发剂2~5%、矿山重金属废水22~30%。

本发明所述赤泥为拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合法赤泥中的一种或多种混合组成。

本发明所述激发剂为Na₂SiO₃、木质素磺酸钠、三乙醇胺中的一种或多种混合组成。

本发明的另一目的在于提供所述协同处置矿山重金属废水的矿山充填材料的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将固体材料研磨至200目以上。

（2）制备半水石膏：取研磨后的磷石膏在110-180℃下煅烧2-12h，冷却，研磨至200目以上；经过煅烧处理后CaSO₄·0.5H₂O含量达到了70%以上。