一种尾矿砂重金属的原位修复方法技术

本发明专利技术公开了一种尾矿砂重金属原位修复方法，其特征在于，采用高压旋喷工艺将含有改性凹凸棒土浆液原位旋喷到尾矿砂中，使重金属得到固化。

A method for in situ remediation of heavy metals in tailings

The invention discloses a method for in-situ remediation of heavy metals in tailings, which is characterized in that the high-pressure attapulgite slurry is swirled into the tailings sand in the high-pressure rotary spray process, so that heavy metals can be solidified.

【技术实现步骤摘要】
一种尾矿砂重金属的原位修复方法
本专利技术属于土壤修复工艺，具体地说，是关于尾矿砂重金属的原位修复方法。
技术介绍
受污染区域/土壤治理通常有固化法、玻璃化法、土壤清洗、高温分离和现地土壤冲洗(含酸洗)法。(1)物理修复：物理修复主要包括电动修复、电热修复和土壤淋洗三种修复技术。电动修复技术的原理类似于电池，在通电的情况下使得重金属离子定向移动，从而把它们从土壤中去除的技术。电热修复技术是利用一些重金属在高温下快速挥发的特性，用高频电压加热土壤，重金属受热挥发，离开土壤以达到复土壤重金属污染的目的。土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去，再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法。此外，物理修复修复措施还包括固化/稳定化土壤修复技术、排土填埋法、稀释法。但是无论那种修复方法都不能很好的解决经济实用性和“二次破坏”、“二次污染”的问题。(2)化学固定修复：钝化剂的概念最早用于土壤中重金属的固定，针对土壤重金属污染，选择合适的钝化剂降低土壤中重金属的迁移性和生物有效性，减少农作物对重金属的吸收积累，进而减少通过食物链进入人体的重金属。在土壤中，金属元素的溶解度和可迁移性较差，使得土壤中重金属更易被固定下来，因此重金属化学固定修复在污染土壤治理过程中有着不可替代的作用。钝化剂包括无机和有机物质，通过向土壤中加入有机质、沸石、凹凸棒土、污泥、生物固体和磷酸盐等外源添加物，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列反应，这种外源物质与土壤中金属离子结合后，极大地限制了其在土壤中的迁移性和被植物所吸收的可能性，从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。如：石灰主要通过提高土壤pH值，使重金属生成氧化物或碳酸盐的形态而沉淀，明显降低土壤重金属的有效态含量。在玉米地施用石灰可以有效地抑制玉米植株对土壤中铅的吸收。施用石灰还可以有效地降低土壤中水溶态和离子交换态镉的含量，抑制了植物对镉的吸收。天然沸石是一种优良的铅污染土壤修复材料。通过调节土壤pH值和阳离子交换量抑制重金属铅的生物活性。同时由于沸石的比表面积大，并带有阴离子，能促使铅的形态从非残渣态向残渣态转化，从而降低土壤中铅的有效性。有研究表明沸石降低尾砂中铜和锌的有效态效果也比较显著。赤泥也可通过提高土壤pH影响重金属的赋存状态，降低重金属的有效性。而赤泥和富含巯基的有机物秸秆复合使用是一种高效钝化剂，对环境友好，二次污染风险小，能大幅度降低作物对镉的吸收量。骨粉主要成分为磷酸三钙，可有效降低酸性重金属污染土壤的酸度，提高pH值，增强土壤的吸附性能，促使土壤重金属有效态含量和生物可给性降低，改善作物的生长环境，提高作物的产量。钙镁磷肥是酸性土壤常用的磷素来源，也是一种常用的修复材料，可降低土壤交换态镉含量，使其向缓效态转化。大田尺度试验结果表明，酸性水稻田施用石灰或钙镁磷肥，或二者配合施用可有效降低土壤酸度，对镉的钝化效果显著，还能显著降低减少小白菜可食部分中镉的含量。有机改良剂针对矿区酸性重金属污染土壤具有养分流失严重和有机质缺失的特点，合理施用有机肥可提高土壤养分，增加土壤团粒结构，改善土壤理化性质。有机物料有助于恢复土壤微生态环境系统，降低土壤中有毒重金属的生物可给性，从而减少对作物的毒害。常用的有机固化剂包括畜禽粪便、无害化后的作物秸秆、豆科绿肥和污泥等。(3)植物修复：所谓重金属污染植物修复主要是指利用超富集植物的提取作用去除土壤中的重金属，即通过重复种植和收获超富集植物将污染土壤中的重金属浓度降低到可接受的水平。植物修复成本低、适宜于大规模的修复，并具有良好的社会、生态综合效益，属于真正意义上的“绿色修复技术”，正受到越来越多人的关注。目前重金属超富集植物修复重金属污染的作用机制可分为络合作用机制、区域化作用机制和较强的富集吸收能力机制。根据修复的过程和机理，植物修复技术可分为：植物提取技术，植物挥发技术，植物固化技术和根系过滤技术。(4)微生物修复：微生物修复法就是利用土壤中的某些微生物的生物活性对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，把重金属离子转化为低毒产物，从而降低土壤中重金属的毒性，具有费用低、对环境影响小、效率高等特点，是一项廉价的绿色治理方法。微生物对重金属的生物积累机理主要表现在胞外络合作用、胞外沉淀作用以及胞内积累3种形式。由于微生物对重金属具有较强的亲和吸附能力，有毒金属离子可以沉积在细胞的不同部位或结合到胞外基质上，或被轻度螯合在可溶性或不溶性生物多聚体上，一些微生物如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌以及某些藻类，能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等，它们具有大量的阴离子基团，与重金属离子形成络合物，从而降低土壤中重金属如Cr、Mn、Pb、Cu、Cd、Hg等的有效态的含量，以达到治理重金属污染的目的。(5)其它修复方法：近几年研究发现，当一些修复技术与其它修复技术相结合进行修复时，会有更好的修复效果。如电流能有效地提高重金属在土壤中的移动性，促进植物对重金属的吸附和吸收，提高植物修复的效率。许多真菌对重金属有很高的耐性和积累性，真菌的活动能降低重金属对植物的毒性，提供对植物根系的保护，有利于修复植物的生长，提高植物修复的效率。化学添加剂能改变土壤中重金属的形态，提高重金属的生物可利用性。尾矿砂是指在选矿过程中，通过粉碎、定向化学浸提和浮选后被遗弃的矿石提取残余物，堆积在尾矿库中，以沙粒和粉粒为主，重金属含量高。养分贫瘠，相当于原生裸地，水蚀风蚀现象严重，重金属随雨水和扬尘扩散，污染周边土壤和水体，带来严重的生态环境问题，甚至威胁到当地人民健康。针对尾矿库重金属污染的问题，研发高效、现场操作性强的重金属原位钝化技术是改善尾矿库环境质量的迫切要求，也是世界环境科学的热点和难点。原位钝化主要利用化学、生物等措施，通过沉淀、化学吸附与离子交换、有机络合、氧化还原等作用来改变重金属的存在形态，降低重金属的生物有效性和迁移性，减少重金属的环境风险，现场操作性强、经济、方便，应该是尾矿库重金属污染治理切实可行的方法之一。凹凸棒石钝化修复土壤中重金属的试验研究，现主要研究方式还是通过室内盆栽试验来进行，基本不存在使用凹凸棒石进行原位重金属钝化修复的相关研究。杨秀敏等(2004)通过等温吸附试验和盆栽试验，研究了凹凸棒石对Cd2+的吸附及对镉污染土壤上玉米生长的影响。试验表明，凹凸棒石对Cd2+具有良好的吸附作用，在镉污染土壤中添加少量的凹凸棒石可使玉米的镉中毒程度降低，促使玉米生长。杨秀红等(2006)通过室内盆栽实验，研究了凹凸棒石对铜污染土壤的修复效果，结果表明，铜污染土壤中添加凹凸棒石，与对照相比，可显著降低植株对铜的生物有效性。添加5g凹凸棒石，植株总干重增加了35.62％，地上部铜含量降低了29.08％，地下部铜含量降低了30.01％。因此，可利用凹凸棒石进行铜污染土壤的原位修复。刘琴等(2008)研究了天然凹凸棒石和改性凹凸棒石(凹+Fe、凹+Mn、凹+P)对Zn/Cd模拟污染土壤的修复效果。在土壤中添加改良剂20g/kg土，进行黑麦草盆栽试验。植物吸收结果表明凹+P处理效果最好，其原因可能是形成氢氧化物或磷酸盐沉淀；化学提取实验结果表明凹凸棒石可在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尾矿砂重金属原位修复方法，其特征在于，采用高压旋喷工艺将含有改性凹凸棒土浆液原位旋喷到尾矿砂中，使重金属得到固化。

【技术特征摘要】
1.一种尾矿砂重金属原位修复方法，其特征在于，采用高压旋喷工艺将含有改性凹凸棒土浆液原位旋喷到尾矿砂中，使重金属得到固化。2.如权利要求1所述的一种尾矿砂重金属原位修复方法，其特征在于：所述高压旋喷工艺钝化土壤中重金属是通过在地下土壤中的钻孔内下入喷射管，然后在泵压作用下，将改性凹凸棒土浆液以旋喷柱为圆心，旋喷到土壤上或以长螺旋喷射方式旋喷到土壤上。3.如权利要求1所述的一种尾矿砂重金属原位修复方法，其特征在于：所述的旋喷喷射面积与泵压以及周边介质的密实度有关。4.如权利要求2所述的一种尾矿砂重金属原位修复方法，其特征在于：在泵压为20-25MPa条件下，将改性凹凸棒土浆液喷射到以旋喷柱为圆心，半径为30cm的土壤中。5.如权利要求1所述的一种尾矿砂重金属原位修复方法，其特征在于：所述浆液喷射方式包括单管法、二管法、三管法。6.如权利要求5所述的一种尾矿砂重金属原位修复方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓华，包永东，马博，刘晓端，袁欣，
申请(专利权)人：国家地质实验测试中心，朱晓华，
类型：发明
国别省市：北京,11