一种尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法技术

本发明专利技术公开了一种尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法，包括原料热解及制成品步骤。本发明专利技术将尾矿进行热解，热解过程可降低尾矿中硫化合物的含量，使尾矿产酸能力降低。热解后冷却至适宜温度时添加石灰粉，能起到升高尾矿土壤pH并进一步固定重金属的作用。向热解产物添加底泥或污泥，使热解后松散的土壤容易形成土壤粒子，同时底泥或污泥中所携带的微生物能使处理后的土壤尽快达到可利用状态。使处理后的土壤尽快达到可利用状态。

【技术实现步骤摘要】
一种尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法


[0001]本专利技术属于尾矿资源化处理
，具体涉及一种尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法。

技术介绍

[0002]矿产资源被认为是国家发展和人类赖以生存的物质基础，在矿产资源的开发利用过程中会产生工业废弃物尾矿，尾矿中含有大量可浸出的重金属，大量尾矿产生后随时间推移会导致一系列的环境问题，已经成为我国矿产经济发展和矿业城市可持续发展的瓶颈问题，更对人类的健康和安全造成了一定威胁。
[0003]金属矿物开采过程中会产生硫化物矿物，硫化物矿物易与空气中的氧气发生反应，天然矿区环境中广泛分布着大量的浸矿细菌，这些微生物的存在使硫化物矿物的氧化速率增加了成千上万倍，一旦经过雨水的淋滤作用，极易形成酸性矿山废水，污染一旦产生，其持续的时间会非常长。以往的研究表明，即使是在矿山或者尾矿库被废弃后的几十年甚至更长时间内，尾矿仍然会持续不断的产生污染。
[0004]酸性条件下，尾矿中重金属极易溶出。重金属污染具有隐蔽性、累积性、地域性、不可逆性和长期性等特点，对生态环境和人体健康产生重要危害。尾矿土壤重金属如果超标危害十分严重，它影响了动植物的生长，人体一旦摄入这些动植物体内的重金属就会对人体产生严重危害。
[0005]目前比较成熟、使用较多的处理尾矿土壤中重金属的方法是化学固定法和植物修复法。化学固定法主要通过掺入改良剂改善土体，国内外常用的改良剂主要有石灰粉、粉煤灰、磷酸盐、膨润土、蒙脱石、有机质等，这些改良剂主要起到了吸附、拮抗和沉淀的作用。植物修复技术主要利用植物的根、茎将重金属提取出来并富集在一起。
[0006]现有方法技术中，申请公布号CN 105838379 B公布了一种尾矿重金属污染土壤的生态修复药剂，该方法利用部分废弃物，制备出可用于尾矿重金属污染土壤的生态修复药剂，减少重金属的溶出。但该方法并没有消除尾矿中含有的硫化物，导致尾矿土壤中可能含有的硫化物还会持续降低土壤pH。为防止尾矿pH持续降低引起的重金属溶出问题，研发一种可降低尾矿中硫化物含量，并使尾矿土壤中重金属得到固定的方法是非常有必要的。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法，该方法利用尾矿热解后加入弱碱性石灰粉材料，不仅减少重金属的溶出，而且可以减少尾矿土壤中硫化合物的含量，使尾矿土壤达到可种植的目的。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：S1、采取尾矿，清除尾矿表面上杂质，并将尾矿进行粉碎；S2、将S1步骤得到粉碎尾矿进行热解，热解前以200mL/min的流量通入氮气，呈现出无氧状态，热解升温速率为10~20℃/min，温度达到400~600℃时恒温1~3h；
S3、将S2步骤中热解后的尾矿冷却至100~200℃时添加石灰粉，并混合均匀，然后冷却至室温；S4、向S3步骤中得到的混合物中加入底泥或污泥并混合均匀，热解产物与底泥或污泥的质量比为80~120：1；S5、将S4步骤所得混合物平铺于矿山裸露区表层土壤上。
[0009]优选的，所述尾矿是将尾矿粉碎，然后过10~20目筛。
[0010]优选的，所述石灰粉需经过100~150目筛。
[0011]优选的，所述添加的石灰粉与尾矿质量比为1：200~500。
[0012]优选的，所述尾矿中有单质硫（ES）、酸可挥发性硫（AVS）、黄铁矿（CRS）等形态硫含量中的一种或多种。
[0013]优选的，所述尾矿中所含重金属可以是Cu、Ni、Pb、Zn中的一种或多种。
[0014]优选的，所述将所制得混合物平铺于矿山裸露区表层土壤上，铺设厚度为10~20cm。
[0015]底泥通常是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成；污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。
[0016]尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法，其主要作用原理为一方面通过对重金属的吸附、氧化还原、沉淀作用降低尾矿土壤中重金属的生物有效性；另一方面，石灰粉为碱性物质，加入后能够消耗尾矿土壤溶液中的质子，并消耗尾矿土壤溶液中的质子，使尾矿土壤pH 提高，促进尾矿土壤胶体和黏粒对重金属离子的吸附，有利于生成重金属的氢氧化物或者碳酸盐沉淀，降低生物有效性和可迁移性并进一步抑制其毒害性。
[0017]消耗质子反应方程式：CaCO3+2H
+
=Ca
2+
+CO2+H2O与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1、尾矿用于热解，利用高温风化作用对尾矿中硫化合物进行降低或消除。
[0018]2、添加弱碱性石灰粉材料，既能提高土壤pH起到固定重金属作用，又不会因为pH提升太多导致土壤盐碱化等副作用问题的出现。
[0019]3、尾矿土壤热解后温度降到100~200℃时添加石灰粉，这时温度高能使反应速度得到加快。
[0020]4、添加底泥或污泥可使热解过后的土壤中微生物迅速增加，使土壤快速达到可利用状态。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但不以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术教导所作的任何变换或替换，均属于本专利技术的保护范围。
[0022]实施例1尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法，包括以下步骤：S1、采取尾矿，清除尾矿表面上杂质，并将尾矿进行粉碎过10目筛；S2、将S1步骤得到粉碎尾矿进行热解，热解前以200mL/min的流量通入氮气，呈现
出无氧状态，热解升温速率为10℃/min，温度达到400℃时恒温3h；S3、将S2步骤中热解后的尾矿冷却至100℃左右时添加能过100目筛的石灰粉，所添加石灰粉与尾矿质量比为1：200，并混合均匀，然后冷却至室温；S4、向S3步骤中得到的混合物中加入底泥或污泥并混合均匀，热解产物与底泥或污泥的质量比为80：1。
[0023]S5、将S4步骤所得混合物平铺于矿山裸露区表层土壤上，铺设厚度为15cm。
[0024]实施例2尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法，包括以下步骤：S1、采取尾矿，清除尾矿表面上杂质，并将尾矿进行粉碎过10目筛；S2、将S1步骤得到粉碎尾矿进行热解，热解前以200mL/min的流量通入氮气，呈现出无氧状态，热解升温速率为15℃/min，温度达到500℃时恒温2h；S3、将S2步骤中热解后的尾矿冷却至150℃左右时添加能过120目筛的石灰粉，所添加石灰粉与尾矿质量比为1：300，并混合均匀，然后冷却至室温；S4、向S3步骤中得到的混合物中加入底泥或污泥并混合均匀，热解产物与底泥或污泥的质量比为90：1。
[0025]S5、将S4步骤所得混合物平铺于矿山裸露区表层土壤上，铺设厚度为10cm。
[0026]实施例3尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法，包括以下步骤：S1、采取尾矿，清除尾矿表面上杂质，并将尾矿进行粉碎过20目筛；S2、将S1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尾矿热解后加石灰粉固定重金属的方法，其特征在于包括以下步骤：S1、选取尾矿土壤，清除尾矿土壤表面上杂质，并将尾矿进行粉碎；S2、将S1步骤得到粉碎尾矿进行热解，热解前以200 mL/min的流量通入氮气，呈现出无氧状态，热解升温速率为10~20℃/min，温度达到400~600℃时恒温1~3h；S3、将S2步骤中热解后的尾矿冷却至100~200℃时添加石灰粉，并混合均匀，然后冷却至室温；S4、向S3步骤中得到的混合物中加入底泥或污泥并混合均匀，热解产物与底泥或污泥的质量比为80~120：1，所得混合物平铺于矿山裸露区表层土壤上，即可。2.根据权利要求1所述尾矿热解加石灰粉固定重金属的方法，其特征在于步骤（1）中粉碎...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建洪，董泽靖，田森林，李杰，司美艳，胡学伟，赵群，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：