一种治理硫化矿尾矿中重金属污染的方法技术

本发明专利技术公开了一种治理硫化矿尾矿中重金属污染的方法，包括：将钙基膨润土悬浊液用固体Na

【技术实现步骤摘要】
一种治理硫化矿尾矿中重金属污染的方法
本专利技术属于尾矿治理领域，具体涉及治理硫化矿尾矿中重金属污染的方法。
技术介绍
我国绝大部分金属矿山都是原生硫化物矿床，经过开采和选矿后留下了大量的硫化矿尾矿。硫化矿物在自然环境下与空气中的水分及氧气发生反应，酸化生成硫酸，硫化矿尾矿在雨水的淋滤作用下会形成酸性矿山废水，并促进尾矿中重金属溶出。重金属在土壤中不易降解，能长期稳定存在，即使在低浓度下对环境的毒害作用依旧很大。重金属可以通过植物根部吸收富集在植物体内，影响植物的生长发育甚至枯萎；也会经过食物链进入人类和动物体内，危害人类和动物的生长发育和新陈代谢。在世界范围内的重金属引起的灾害和对环境的危害屡见不鲜：如日本发生有机汞污染造成的水俣病和镉污染导致的骨软化和骨萎缩；瑞典某工厂因镉、铅和砷超标导致当地女工的自然流产率和胎儿畸形率明显增高。王少华等通过对安徽铜陵狮子山铜矿杨山冲尾矿库周边土壤、水和植物的采样分析，结果表明:尾矿库周边土壤中重金属元素含量较高，尤其是As和Cu，其中库内盖层土壤中Cu含量已超过国家土壤三级标准2倍，As含量已超出国家土壤三级标准的100倍。王志楼等分析研究了德兴铜矿尾矿库周边农用土壤的重金属污染状况及其复合污染特征，研究表明尾矿库周边土壤均受到不同程度的Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd的污染，其中以Cu和Cd的污染最严重，均超过国家二级土壤标准。因此，必须对硫化矿尾矿中重金属进行治理。由于尾矿库中重金属离子溶出是一个长期而缓慢的过程，专门治理废水的工程成本高昂，而且，只要源头尾矿库得不到治理，重金属离子就会持续溶出并对周边环境造成持续污染。因此，硫化矿尾矿重金属污染控制的核心问题是库内的源头控制。由于硫化矿尾矿重金属离子释放的原因主要是O2、Fe3+和微生物的作用，因而一些研究者提出了几种库内源头控制方法，如中和法、杀菌剂法、隔离法和钝化包膜法等。中和法是使用石灰石、石灰、苛性钠、苏打、工业飞灰和氧化亚铁等碱性物质与含硫尾矿一起填充尾矿库以提升尾矿淋滤液pH值从而控制重金属的释放。覆盖法是利用水体，污泥，粘土，碎石木材等材料覆盖在矿山表面以隔绝氧气的方法。氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)能促进Fe2+氧化成Fe3+，且Fe3+对黄铁矿的氧化速率是氧气情况下的106倍。A.f菌的存在能加速硫化矿尾矿中黄铁矿的氧化，为了抑制A.f菌，使用杀菌剂来抑制微生物的活性，降低Fe2+氧化成Fe3+的速率，从而减缓硫化矿尾矿的氧化来阻止AMD的产生。有文献报道利用尾矿钝化剂来抑制尾矿氧化，并利用花生壳、稻草和玉米秸秆等吸附材料去除重金属和硫酸根离子。但是这些方法操作难度大、经济成本高，且易失效。因此，需要寻找一种能够克服上述问题的硫化矿尾矿中重金属治理的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种治理硫化矿尾矿中重金属污染的方法，工艺简单，原料便宜易得，治理后硫化矿尾矿中重金属溶出量大大减少。一种治理硫化矿尾矿中重金属污染的方法，包括以下步骤：(1)将钙基膨润土和去离子水配制成矿浆浓度为5～7％的第一悬浊液，在60～75℃恒温水浴搅拌使分散均匀，加入固体Na2CO3继续搅拌1～2h，得到第二悬浊液；其中，固体Na2CO3用量为钙基膨润土质量的1～5％；(2)将第二悬浊液陈化1～2h后，向其中加入改性剂，在60～75℃恒温水浴下搅拌3～4h后，离心分离20～30min，去除上层清液，用去离子水洗涤分离所得沉淀，重复离心分离和洗涤多次，得到改性膨润土；所述改性剂选自1,6己二胺(DA)、三亚乙基四胺(TTA)、四亚乙基五胺(TEPA)和二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)中至少一种，所述改性剂的用量为95mmol/100g钙基膨润土；(3)将所述的改性膨润土在85～95℃干燥，然后，研磨过筛，得到硫化矿尾矿治理材料；(4)将硫化矿尾矿与所述治理材料和模拟酸雨溶液在30～40℃混合，并以恒定速度振荡1～72h后，对混合物进行过滤和抽滤，得到处理后的尾矿浸出液，其中，硫化矿尾矿、治理材料与模拟酸雨溶液的比例为10g：0.5～2g：30～50mL。优选的技术方案中，步骤(1)中，所述第一悬浊液的矿浆浓度为6％，在70℃恒温水浴搅拌10～20min，优选搅拌15min。优选的技术方案中，步骤(1)中，加入固体Na2CO3后继续搅拌90min。优选的技术方案中，步骤(2)中，所述恒温水浴的温度为70℃，所述搅拌时间为4h。优选的技术方案中，步骤(2)中，所述离心和洗涤多次是指：离心分离去除上层清液后，向分离所得沉淀中注入去离子水稀释至两倍，搅拌均匀，再次离心分离和注水稀释，反复3～5次。优选的技术方案中，步骤(3)中，干燥时间为24～48h，优选24h。优选的技术方案中，步骤(3)中，研磨过筛的粒度为-200目(小于200目)，即，0.074μm粒级。优选的技术方案中，步骤(4)中，将硫化矿尾矿与所述治理材料和模拟酸雨溶液在30℃混合。优选的技术方案中，步骤(4)中，恒定的振荡速度为200rpm。优选的技术方案中，步骤(4)中，硫化矿尾矿、治理材料与模拟酸雨溶液的比例为10g：1g：40mL。本专利技术使用碳酸钠对固化能力不强的钙基膨润土进行钠化，改变其表面性质，扩张其层间距离，提升膨润土的阳离子交换能力；进一步，还利用改性剂对膨润土进行有机改性，增加膨润土与重金属之间的化学键力，得到改性膨润土；基于膨润土自身的吸附性和改性剂插层对重金属离子的络合作用，在特定条件下对重金属进行固化，减少了硫化矿尾矿中重金属的溶出量，从而实现硫化矿尾矿中重金属污染治理。本专利技术以两种不同产地的铅锌矿尾矿和三种不同风化程度的锡多金属矿尾矿为研究对象，研究五种硫化矿尾矿在治理前后的重金属离子溶出规律，发现本专利技术方法对于不同产酸潜力或不同类型的硫化矿尾矿的固化效果好，能有效减少硫化矿尾矿的重金属溶出量，达到治理硫化矿尾矿中重金属污染的环保目的。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术方法使用的原料钙基膨润土价格低廉，并且使用很少的有机改性剂，对环境要求较低；同时，本专利技术方法操作简单，固化效果好，便于在工业生产中使用。附图说明图1A为原料钙基膨润土(R-Mt，又称Ca-Mt)、实施例1的步骤(1)得到的钠化膨润土(Na-Mt)、和实施例1～4的步骤(3)得到的硫化矿尾矿治理材料(DA-Mt、TTA-Mt、DDTC-Mt和TEPA-Mt)的XRD图谱对比。图1B为原料钙基膨润土的SEM图。图1C为实施例1的步骤(3)得到的硫化矿尾矿治理材料的SEM图。图1D为实施例1的步骤(3)得到的硫化矿尾矿治理材料的EDS图。图2A为实施例2～4中不同硫化矿尾矿治理材料(DA-Mt、TTA-Mt和TEPA-Mt)经不同的反应时间(2h、4h、8h、24h、48h、72h)对某铅锌矿尾矿(F)固化后尾矿中重金属Zn的累积溶出量的曲线图。图2B为实施例2～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种治理硫化矿尾矿中重金属污染的方法，包括以下步骤：/n(1)将钙基膨润土和去离子水配制成矿浆浓度为5～7％的第一悬浊液，在60～75℃恒温水浴搅拌使分散均匀，加入固体Na

【技术特征摘要】
1.一种治理硫化矿尾矿中重金属污染的方法，包括以下步骤：
(1)将钙基膨润土和去离子水配制成矿浆浓度为5～7％的第一悬浊液，在60～75℃恒温水浴搅拌使分散均匀，加入固体Na2CO3继续搅拌1～2h，得到第二悬浊液；其中，固体Na2CO3用量为钙基膨润土质量的1～5％；
(2)将所述第二悬浊液陈化1～2h后，向其中加入改性剂，在60～75℃恒温水浴下搅拌3～4h后，离心分离20～30min，用去离子水洗涤分离所得沉淀，重复离心分离和洗涤多次，得到改性膨润土；所述改性剂选自1,6己二胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺和二乙基二硫代氨基甲酸钠中至少一种，所述改性剂的用量为95mmol/100g钙基膨润土；
(3)将所述的改性膨润土在85～95℃干燥，然后，研磨过筛，得到硫化矿尾矿治理材料；
(4)将硫化矿尾矿与所述治理材料和模拟酸雨溶液在30～40℃混合，并以恒定速度振荡1～72h后，对混合物进行过滤和抽滤，得到处理后的尾矿浸出液，其中，硫化矿尾矿、治理材料与模拟酸雨溶液的比例为10g：0.5～2g：30～50mL。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一悬浊液的矿浆浓度为6％，在70℃恒温水浴搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂芳，肖慧珍，朱金良，杨金林，马少健，丁晨辉，刘娜，王翼文，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45