[发明专利]一种固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法

说明书

本发明公开了一种用于尾矿和矿渣中重金属砷固化稳定化的方法，一种固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法，其特征在于，包括通过对尾矿和/或矿渣进行破碎，加入固化剂后进行反应，然后出料成模，检测完再进行回填，利用污泥灰与水泥熟料的成分相似的特点，直接替代部分水泥制备污泥灰基水泥，更加经济环保，同时实现了固体废弃物的资源化利用；通过该方法固定稳定化后的重金属矿渣同时具有较低的重金属浸出率和良好的抗压强度实现矿山和尾矿堆积区域重金属砷的修复，降低其环境风险，用作矿坑回填材料从而实现工业固废无害化、减量化、资源化的目标。

技术领域

本发明属于重金属污染治理领域，具体涉及到一种固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法。

背景技术

砷作为矿物的伴生成分在自然界中广泛存在，其在土壤和地下水中通常以阴离子氧化物的形式存在，采矿和冶金活动的发展导致土壤中砷含量过高已成为一个全球性的问题，尤其是尾矿堆积区域和污酸处理设施中矿渣堆放区域。随着尾矿的风化，尾矿中的含砷硫化物通过微生物氧化和化学氧化作用使得其以离子的形式释放到土壤环境中，并与土壤中的有机质和矿物质等成分相互作用，经沉淀-水解作用、吸附-解吸作用、同沉淀与离子交换作用、氧化-还原作用、胶体形成作用等一系列的地球化学过程进行迁移和转化,从而形成不同的化学形态,造成严重的污染或成为永久性的潜在污染源。同时，尾矿和土壤中的砷可以通过地表径流与地下渗流进入周围土壤、水体沉积物和水体中，从而导致农用土壤和水体环境中砷含量超标，最终影响人类生存环境。

对含砷污泥等有害固体废物的处理的效果,主要是看如何减少有害废物的数量及其危害程度.处理有害固体废物常用的方法有以下三种：(1)化学方法；(2)生物方法；(3)物理方法。物理方法(压实、破碎、分选、增稠、脱水)往往是有害废物无害化处理的预处理步骤，化学方法处理成本较高,且有的还会产生大气污染，对产生量大的无机固体废物应用较少。另外，在生物作用下，无机砷转化为挥发性甲基胂后，它的毒性作用会显著增加。所以，目前还没有合适的生物方法处理含砷有害固体废物。固化/稳定化是国内外处理含重金属固体废弃物的重要技术之一。国家环境保护部颁布的《砷污染防治技术政策》和美国环境保护署发布的《Arsenic Treatment Technologies for Soil,Waste,andWater》均推荐使用固化/稳定化技术处理含砷固废。其中，钙盐、铁盐固化/稳定化处理后的含砷废渣稳定差，一般进入填埋场前需添加水泥固化环节。

近年来，随着污水处理量的上升和焚烧处理比例的增加，市政污泥焚烧厂产生的污泥灰量与日俱增，据统计，2018年上海市污泥焚烧灰产生量已达到2.6万吨，预计2021年其总量将达到15万吨。研究发现，污泥灰中含有丰富的Fe和Ca等元素，其可与重金属离子反应生成难溶性沉淀并吸附包裹，同时污泥灰主要由SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃和P₂O₅组成，其与粘土、水泥熟料的主要成分几乎一致。为了进一步有效利用废弃物以及环保要求，本领域亟需一种因焚烧污水而产生的污泥灰的有效利用方法。

发明内容

本发明旨在提供一种用于尾矿中重金属固化稳定化的方法，以期在矿山修复过程中能提高对重金属的固化效果，并通过利用市政污泥焚烧产物污泥灰，以达到固体废弃物资源化利用和阻控重金属在地下水和土壤中迁移双重目的。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法，包括通过对尾矿和/或矿渣进行破碎，加入固化剂后进行反应，然后出料成模，检测完再进行回填，具体的，包括以下工艺步骤：

S1矿渣破碎筛分：收集尾矿矿渣或污酸处理区矿渣，并将其进行粉碎，得前处理矿渣；

S2加料搅拌：向上述前处理矿渣中依次加入污泥灰、水以及污泥灰基水泥，得搅拌混合物；