一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法技术

一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法，属于工业场地污染土壤的处置方法。其工艺过程包含以下步骤：（1）分别确定污染物的控制指标和充填体的控制指标；（2）根据指标进行材料配比试验，确定充填材料配比；（3）对污染土进行破碎筛分，作为充填原料运输至矿山充填站制作膏体；（4）利用充填系统输送至井下采空区充填形成固结的充填体，实现对污染土的固化和稳定化处理；（5）现场进行指标长期检测，为调整配比提供依据。该方法将矿山充填开采与污染土壤处理结合起来，可操作性强，成本低，即解决了矿山充填原料不足的问题，同时也为污染土壤的处理开辟了一条新的技术途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工业场地污染土壤的处置方法，特别是涉及一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法。
技术介绍
我国工业企业搬迁和城市发展造成大批遗留污染工业场地，土壤修复工程量大。在污染场地的再开发利用过程中，常规的方法是把大量的污染土壤开挖出来进行异位修复，现有的异位修复包括生物堆、泥浆反应器、热解吸等（DB11/T783-2011）,一方面异位场地选择难，空间受限，且存在过程污染的风险；另一方面修复后的土壤结构性质容易发生改变，土壤消纳利用难；此外，作业工艺复杂、实施周期长、投资大、成本偏高，也是困扰修复工作的难点。我国《土壤污染防治行动计划》已将开展污染治理与修复，改善区域土壤环境质量作为主要工作内容之一，因此，探索新的高效低成本污染土壤处置方法势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有异位修复污染土壤方法存在场地选择和消纳困难、工艺复杂且成本偏高的缺点，提供一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法。本专利技术的目的是这样实现的：矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法包括以下步骤：步骤1、根据环保标准确定污染土壤中污染物的控制指标，包括污染物允许溶出量△C；步骤2、根据矿山开采条件和管道输送条件确定膏体的控制指标，包括龄期强度R、允许坍落度△D、泌水率△W；步骤3、按照正交试验法进行污染土壤膏体试块配比试验，优化选择膏体材料配比，每组试验配比计算及优化的配比范围如下：A、确定膏体原料，包括污染土、胶结料、外加剂、水以及其他固体废弃物；所述的其他固体废弃物为矸石粉、粉煤灰、尾砂、城市建筑垃圾，或者不加入其他固体废弃物；B、根据管道输送工程经验初定膏体质量浓度，计为；所述的膏体质量浓度为单位体积膏体中固体原料总质量与膏体总质量的百分比；C、测定各原料真密度，单位为t/m3，分别记为污染土、胶结料、外加剂、水、其他固体废弃物；D、测定各固体原料的水分含量，以质量百分比计，分别记为污染土、其他固体废弃物；E、膏体配比以每立方米膏体中各原料的质量用量表示，单位为kg/m3分别记为污染土、胶结料、外加剂、水、其他固体废弃物；F、以一立方米膏体为计算对象，给定胶结料、外加剂、其他固体废弃物、各原料密度、水分、膏体浓度，根据胶结料和外加剂的形态对照表1选择方程组计算污染土、水：表1膏体配比计算表；G、采用正交试验测试每组配比膏体对应的坍落度、泌水率、龄期强度、污染物溶出量，确定上述控制指标的最大影响因素；H、对每个确定的最大影响因素增加试验配比范围，根据试验结果回归分析并建立控制指标与各影响因素的函数关系方程组，即；I、对照步骤1和步骤2确定的控制指标，满足如下关系的材料配比即为优选的材料配比；；上式中，最大龄期强度Rmax、最大泌水率△Wmax、最小允许坍落度△Dmin、最大允许坍落度△Dmax、允许溶出量△Cmax；步骤4、当采用其他固体废弃物时，将污染土壤和其他固体废弃物进行破碎筛分，最大粒度小于15mm，作为工业化膏体充填骨料；不采用其他固体废弃物时，只对污染土壤进行破碎筛分；步骤5、按照步骤3优选的配比，将各原料按比例进行给料计量；步骤6、计量后的各原料投入强制搅拌机进行搅拌，最大搅拌时间60s，原料分散度达到85%以上，每个班次定期取样检测泌水率和坍落度，满足管道泵送膏体的需要；步骤7、利用充填泵或自重加压将膏体通过连续管路输送至井工矿山采空区；步骤8、膏体进入采空区后凝结固化，形成稳定的膏体充填体，紧密支撑采空区覆岩；步骤9、固体充填体定期现场取样检测龄期强度、污染物溶出量，根据步骤3建立的控制指标的函数关系修正后续膏体充填配比。所述的胶结料和外加剂形态包括干粉态和液态；所述的其他固体废弃物为含水固态或干粉态。有益效果及优点，本专利技术将井工矿山的安全开采和地面污染土壤的处置结合起来，与传统污染土壤的处置方法相比，具有如下优点：1、井工矿山的采空区空间大，随着采矿工作的实施具有动态连续增容的特点，可实现大体积充填处理，解决了污染土壤地面异位修复消纳场地容量不足的问题。2、井工矿山的采空区受天然围岩隔离形成厚壳封闭结构，且埋藏较深，大大减少了膏体充填体自由面与外界的接触通道，避免了地面修复过程中自由暴露引发污染的问题。3、膏体中加入了胶结料，膏体可全部凝结固化，强度较高，稳定性较好，大体积固化充填体阻断了内部污染物的外迁通道，同时也隔断了外界水分向充填体内渗的通道，污染物由几何体形态弱化为面线体形态，实现了污染物的减量化。4、膏体充满采空区凝结固化后形成稳定充填体，并与围岩紧密接触重新形成整体性的支撑体系，减少了矿山开采地表沉陷量，为建筑下、铁路下、水体下以及承压水上的安全采矿提供了保障。5、合格的膏体具有较好的流动性，几乎不泌水，从地面至井下采空区沿线可采用连续管路长距离封闭输送，避免了过程污染。6、污染土壤仅在地面进行简单的循环式物理破碎筛分，可采用汽车地面封闭式转运，该方法能够实现边开挖，边破碎、边充填，污染土壤一次开挖不再落地，污染土地面零排放。7、该方法不改变或少量改变（需少量补充污染土的破碎筛分设备）井工矿山原有膏体充填的原料预处理系统。同时，还可以和原有膏体充填原料（如矿山废石原料、金属矿尾砂、电厂粉煤灰、城市建筑垃圾等固体废弃物）混合配料，以缓解矿山原有充填原料不足的问题。8、该方法制作膏体，可直接采用矿井水，大大减少矿山矿井水的处理量和处理费。9、该方法可选择专用胶结料，也可以选择以原矿山充填胶结料为主，辅助增加外加剂的方式进行配料，适应性强。10、该方法对于土地使用单位仅增加开挖和运输费用，污染土的处理成本较低。附图说明图1为本专利技术的流程示意图。具体实施方式矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法包括以下步骤：步骤1、根据环保标准确定污染土壤中污染物的控制指标，包括污染物允许溶出量△C；步骤2、根据矿山开采条件和管道输送条件确定膏体的控制指标，包括龄期强度R、允许坍落度△D、泌水率△W；步骤3、按照正交试验法进行污染土壤膏体试块配比试验，优化选择膏体材料配比，每组试验配比计算及优化的配比范围如下：A、确定膏体原料，包括污染土、胶结料、外加剂、水以及其他固体废弃物；所述的胶结料为干粉态或液态；所述的外加剂为干粉态或液态；所述的其他固体废弃物为矸石粉、粉煤灰、尾砂，城市建筑垃圾采用含水固态或干粉态，或者不加入其他固体废弃物；B、根据管道输送工程经验初定膏体质量浓度，计为；所述的膏体质量浓度为单位体积膏体中固体原料总质量与膏体总质量的百分比；C、测定各原料真密度，单位为t/m3，分别记为污染土、胶结料、外加剂、水、其他固体废弃物；D、测定各固体原料的水分含量，以质量百分比计，分别记为污染土、其他固体废弃物；E、膏体配比以每立方米膏体中各原料的质量用量表示，单位为kg/m3分别记为污染土、胶结料、外加剂、水、其他固体废弃物；F、以一立方米膏体为计算对象，给定胶结料、外加剂、其他固体废弃物、各原料密度、水分、膏体浓度，根据胶结料和外加剂的形态对照表1选择方程组计算污染土、水：表1膏体配比计算表；G、采用正交试验测试每组配比膏体对应的坍落度、泌水率、龄期强度、污染物溶出量，确定上述控制指标的最大影响因素；H、对每个确定的最大影响因素增加试验配比范围，根据试验结果回归分析并建立控制指标与各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法，其特征是：该方法包括以下步骤：矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法包括以下步骤：步骤1、根据环保标准确定污染土壤中污染物的控制指标，包括污染物允许溶出量△C；步骤2、根据矿山开采条件和管道输送条件确定膏体的控制指标，包括龄期强度R、允许坍落度△D、泌水率△W；步骤3、按照正交试验法进行污染土壤膏体试块配比试验，优化选择膏体材料配比；步骤4、当采用其他固体废弃物时，将污染土壤和其他固体废弃物进行破碎筛分，最大粒度小于15mm，作为工业化膏体充填骨料；不采用其他固体废弃物时，只对污染土壤进行破碎筛分；步骤5、按照步骤3优选的配比，将各原料按比例进行给料计量；步骤6、计量后的各原料投入强制搅拌机进行搅拌，最大搅拌时间60s，原料分散度达到85%以上，每个班次定期取样检测泌水率和坍落度，满足管道泵送膏体的需要；步骤7、利用充填泵或自重加压将膏体通过连续管路输送至井工矿山采空区；步骤8、膏体进入采空区后凝结固化，形成稳定的膏体充填体，紧密支撑采空区覆岩；步骤9、固体充填体定期现场取样检测龄期强度、污染物溶出量，根据步骤3建立的控制指标的函数关系修正后续膏体充填配比；所述的胶结料和外加剂形态包括粉态和液态。...

【技术特征摘要】
1.一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法，其特征是：该方法包括以下步骤：矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法包括以下步骤：步骤1、根据环保标准确定污染土壤中污染物的控制指标，包括污染物允许溶出量△C；步骤2、根据矿山开采条件和管道输送条件确定膏体的控制指标，包括龄期强度R、允许坍落度△D、泌水率△W；步骤3、按照正交试验法进行污染土壤膏体试块配比试验，优化选择膏体材料配比；步骤4、当采用其他固体废弃物时，将污染土壤和其他固体废弃物进行破碎筛分，最大粒度小于15mm，作为工业化膏体充填骨料；不采用其他固体废弃物时，只对污染土壤进行破碎筛分；步骤5、按照步骤3优选的配比，将各原料按比例进行给料计量；步骤6、计量后的各原料投入强制搅拌机进行搅拌，最大搅拌时间60s，原料分散度达到85%以上，每个班次定期取样检测泌水率和坍落度，满足管道泵送膏体的需要；步骤7、利用充填泵或自重加压将膏体通过连续管路输送至井工矿山采空区；步骤8、膏体进入采空区后凝结固化，形成稳定的膏体充填体，紧密支撑采空区覆岩；步骤9、固体充填体定期现场取样检测龄期强度、污染物溶出量，根据步骤3建立的控制指标的函数关系修正后续膏体充填配比；所述的胶结料和外加剂形态包括粉态和液态。2.根据权利要求1所述的一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法，其特征是：步骤3中，每组试验配比计算及优化的配比范围如下：A、确定膏体原料，包括污染土、胶结料、外加剂、水以及其他固体废弃物；所述的其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光伟，李亮，马英，刘刚，
申请(专利权)人：徐州中矿大贝克福尔科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32