[发明专利]一种力学—化学—生物联合固化铜尾砂及制备工程填料的方法

说明书

本发明公开了一种力学—化学—生物联合固化铜尾砂及制备工程填料的方法，提供了材料加工、路基施工及边坡加固成套工艺。根据尾砂碎石混合料中各重金属元素含量满足国标的原则及粒径>0.075mm粒组含量超过50％的原则控制质量百分比配制尾砂碎石混合料，并加入适量硅酸盐水泥拌合摊铺后控制混合料在最优含水量13％～17％下分层压实，淋滤试验测试各重金属元素渗出浓度低于国家标准方可应用于工程。施工中采用种植铜富集植物生态固坡，以进一步控制重金属元素迁移。本发明综合运用了力学、化学和生物固化技术，构建了尾砂碎石混合土立体化封闭系统。既实现了铜冶炼全过程固体废弃物的减量化要求，也可避免大量工程填土方需求对耕地的占用，变害为利。

技术领域

本发明涉及一种铜尾砂及采矿废石等矿冶废弃物资源化的方法，通过力学加固、化学固化、生物吸附等多种技术的综合运用，形成对尾矿混合土的系统化、立体化的固化技术网络，将这些固体废弃物加工成工程填筑材料，以达到铜矿开采冶炼固体废弃物的高效利用，属于环境岩土、冶金、建筑材料技术领域，尤其涉及一种力学—化学—生物联合固化铜尾砂及制备工程填料的方法。

背景技术

铜矿冶炼通常采用的生产工艺为：铜硫混合浮选-混精再磨-铜硫分离-浮尾磁选工艺回收铜、金、银、硫、铁等有价组分。选矿过程中产生大量含有固体悬浮物、浮选药剂的高碱废水，汇集于尾矿矿浆，选厂尾矿经分级，粗砂用于井下充填，微细粒尾矿采用浓缩-高效压滤-滤饼干排堆存，溢流和滤液，送至尾矿库。

在铜矿开采到冶炼的全过程产生大量固体废弃物，包括：1)采矿剩余的碎石料；2)多金属硫化矿尾砂。特别是大量细颗粒铜尾砂被堆放在尾矿库无法较好处置，既占用了大量农田耕地，容易对周边环境造成危害。

对于这些冶炼全过程产生的各类废料，如何进行减量化处置，并进行资源化，特别是考虑环境影响安全条件下高效资源化利用，是亟待解决的难题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种集成多种技术手段，处理量大、环境友好、科学合理的联合固化方法，以便高效地应用于工程应用资源化，实现尾矿快速减量化。本方法通过混合废料击实的力学加固方法、化学固化及生物吸附固化等方法相结合，旨在将多金属硫化矿生产全过程的固体废弃物综合利用，是一种对铜矿开采及冶炼全过程废弃物进行综合处置的减量化方案。在此基础上，以道路工程应用为例，给出铜尾砂工程资源化的成套技术方案。

首先，尾砂成分鉴定采用水平振荡法浸出实验，分别分析采矿废石及冶炼尾砂中的重金属含量；要求重金属含量不超过国家标准，通常开采废石中重金属含量远低于国家标准，冶炼尾砂则部分指标会超过国标。(可根据不同尾砂样本具体测定)

首先，将尾砂和采矿废石按合理比例制备成混合土料。为了确保尾砂--碎石混合料的各种重金属元素含量不超过国标，将尾砂中超过国标的重金属元素，根据其含量比，结合碎石料的相应元素含量比，换算出尾砂与碎石的混合料中的碎石质量百分比m₁。

进一步地，采用筛分法结合激光粒度分析等方法进行尾砂的粒径分布分析；再将开采废石破碎至粒径5mm以内为优，控制最大粒径不超过20mm。筛除粒径在0.075mm以下的微粒，其余碎石料待用。根据尾砂粒径组成，根据超过控制粒径0.075mm的粒组含量超过50％的原则，换算碎石料和尾砂质量比例，得到符合工程填筑材料配比条件的碎石料质量百分比m₂。

确保混合料各元素含量在国标控制范围以内,综合考虑m₁和m₂，取混合料中碎石最小配比m，作为混合料的碎石含量控制指标。

将尾砂与碎石按上述控制值组成的混合料，在松散的混合料(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适量的硅酸盐类水泥，按照技术要求拌和摊铺。