降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法及使用的控制材料技术

本发明专利技术公开了降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法，通过向铅锌冶炼废渣中加入一定数量的控制材料，实现对铅锌冶炼废渣中多种共存高含量重金属的释放迁移转化和重金属生物有效性进行原位综合控制，所述控制材料的有效成分为碳酸钙和/或碳酸镁，控制材料与废渣混合过程中，有效成分的添加量为物质总量的0.1％～1％。本发明专利技术能显著促进铅锌冶炼废渣重金属由酸溶态向残渣态转化，有效抑制铅锌冶炼废渣中典型毒性重金属Cu、Pb、Zn、Cd的释放迁移，并降低铅锌废渣中重金属被植物的吸收和抑制重金属在植物体内的转运和积累，同时显著提高植物对矿质营养如Ca、Mg元素的吸收，从而有效提高植物对铅锌冶炼废渣中多种毒性重金属的抗性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法及使用的控制材料


[0001]本专利技术涉及一种降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法及使用的控制材料，特别是利用天然碳酸盐岩矿物及其化学组分降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法及使用的控制材料。

技术介绍

[0002]土法炼锌活动在贵州黔西北等地已有300多年历史，但由于土法炼锌技术落后，锌回收率偏低，产生了大量富含重金属的铅锌废渣。废渣露天堆放后在风力作用、降水淋滤及地表水冲刷下，大量有害元素(如Cu、Pb、Zn、Cd)将持续进入周围环境，对周边及下游地区水体、土壤、植物等产生严重污染。常见的重金属污染场地修复技术原理包括将污染物从场地中去除的污染总量削减法和改变污染物存在形态或与土壤结合方式以降低其可迁移性与生物可利用性的原位固定法，并以此为依据产生了物理、化学和生物修复等三种修复类型，但诸如改土、电动修复、热处理等物理修复治理成本高，生物修复周期长、效率低，化学修复的淋洗法产生废水可能会污染地下水，而添加钝化剂原位固定投入成本低、修复时间短且能够大面积应用，具有很强的重金属场地修复潜力。
[0003]目前的化学修复研究主要使用添加剂修复单一重金属污染，缺乏对添加剂应用于复合重金属污染尤其是铅锌冶炼废渣中高浓度多种重金属治理的研究和应用。更为重要的是，传统化学法往往使用相关的化学材料(如硫化钠等)后容易给环境带来二次污染而受到严重限制。土法冶炼产生的铅锌冶炼废渣中含有多种高浓度的有害元素(如Cu、Pb、Zn、Cd)，在露天堆放后在风力作用、降水淋滤及地表水冲刷下容易进入环境，以往使用单一的化学材料往往难以有效控制多种重金属的释放迁移和生物有效性，迄今尚无相关更好的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法及使用的控制材料。本专利技术能显著促进铅锌冶炼废渣重金属由酸溶态向残渣态转化，有效抑制铅锌冶炼废渣中典型毒性重金属Cu、Pb、Zn、Cd的释放迁移，并降低铅锌废渣中重金属被植物的吸收和抑制重金属在植物体内的转运和积累，同时显著提高植物对矿质营养如Ca、Mg元素的吸收，从而有效提高植物对铅锌冶炼废渣中多种毒性重金属的抗性，该方法可为喀斯特地区及全国类似矿山废渣重金属的污染原位治理和环境生态修复提供技术支撑。本专利技术采用的材料为贵州喀斯特地区广泛分布的典型天然碳酸盐岩矿物——白云岩和石灰岩及其主要化学组分(碳酸钙、碳酸镁)，具有来源广泛、添加量少、成本低廉、无二次污染且使用效果良好的优点，具有很强的经济性、环保性和较高的推广应用价值。本专利技术的技术方案：降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法，通过向铅锌冶炼废渣中加入一定数量的控制材料，实现对铅锌冶炼废渣中多种共存高含量重金属的释放迁移转化和重金属生物有效性进行原位综合控制，所述控制材料的有效成分为碳酸钙和/或碳酸镁，控制材料与废渣混合过程中，有效成分的添加量为物质总量的0.1％～10％。
[0005]前述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法中所述控制材料为市售碳酸钙、市售碳酸镁中的其中一种或两种的混合物，当为市售碳酸镁或两者的混合物时，市售碳酸镁的添加量为物质总量的0.1％～1％。
[0006]前述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法中所述混合的控制材料中，市售碳酸钙与市售碳酸镁的比例为2：1。
[0007]前述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法中所述控制材料为粉末状的天然石灰岩和/或天然白云岩。
[0008]前述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法中具体的控制方法包括以下步骤：
[0009]A:铅锌冶炼废渣堆场预处理：对铅锌冶炼废渣堆场表面2～40cm深度的废渣用机械或人工翻挖破碎，使粒径≤5cm；
[0010]B:向破碎后的废渣中加入控制材料，将其与铅锌冶炼废渣混合均匀；
[0011]C:向步骤B处理后的废渣中播种植物种子。
[0012]前述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法中步骤B处理后，定期洒水保持废渣湿度≥60，15天后进行步骤C。
[0013]前述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法中步骤C中，播种植物种子需定期浇水维护，期间保持最大田间持水量的60％～75％，直至种子萌发成苗。
[0014]前述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法中步骤C中，播种的植物种子为黑麦草。
[0015]前述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法中，所述铅锌冶炼废渣中的重金属为Cu、Pb、Zn、Cd。
[0016]降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法使用的控制材料，控制材料的有效成分为碳酸钙和/或碳酸镁，当有效成分为碳酸钙时，控制材料为市售碳酸钙或天然石灰岩；当有效成分为碳酸镁时，控制材料为市售碳酸镁；当有效成分为碳酸钙和碳酸镁时，控制材料为市售碳酸钙和市售碳酸镁的混合物、天然石灰岩、或天然石灰岩与天然白云岩的混合物。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种利用天然碳酸盐岩矿物及其主要化学组分降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法，该方法所用到的添加剂为破碎后呈粉末状的天然石灰岩、天然白云岩、市售钙盐、市售镁盐、混合碳酸盐(市售碳酸钙、与碳酸镁混匀)，其中添加的钙盐为石灰岩主要化学成分碳酸钙，镁盐为碳酸镁，混合碳酸盐按照碳酸钙与碳酸镁2：1比例添加模拟白云岩主要化学成分。本专利技术巧妙利用贵州喀斯特地区广泛存在的大量石灰岩和白云岩这一典型且丰富的天然碳酸盐矿物及其核心化学组分碳酸钙、镁，充分利用碳酸钙、镁可使重金属形成重金属的碱化物或碳酸根沉淀，使得如铅锌废渣等环境介质中多种重金属的生物有效态重金属含量明显降低，从而显著抑制植物对环境介质中重金属的吸收。天然碳酸盐岩矿物及其主要化学成分降低铅锌废渣生物有效性的作用机理主要体现在以下方面：
[0018]1.粉末状碳酸盐岩矿物及碳酸钙镁的大比表面产生吸附作用能够吸附一定量重金属；
[0019]2.植物根系代谢分泌的有机酸、植物及微生物代谢呼吸产生的二氧化碳遇水形成的碳酸、乃至周边大气沉降的酸雨或地面可能进入的偏酸的地表径流制造了酸溶条件，酸溶作用下添加物自动释放的钙镁离子与环境介质中溶出的重金属发生离子交换作用从而
降低废渣中毒性重金属含量；
[0020]3.钙镁存在下环境生物(植物或微生物)代谢中容易形成的氢氧根及碳酸根与重金属形成氢氧化物或碳酸盐的共沉淀；
[0021]4.钙镁离子与重金属离子在植物根际根表发生竞争性吸收，尤其是正二价的Ca、Mg与正二价的Cu、Pb、Zn、Cd离子形成的竞争性吸收更为突出；
[0022]5.钙离子通道的调控阻碍重金属的跨膜运输，钙离子的存在对细胞壁细胞膜结构的稳定和强化能够阻碍多种重金属在胞间或组织间进行转移，减少毒性重金属在植物体内的积累，从而综合实现对环境中重金属的酸溶、植物根系吸收或植物体内的运输等等产生多种途径的抑制作用。
[0023]现今基于石灰岩和白云岩的研究已在使用白云石作为骨架材料或和其他复合材料去除水溶液中重金属有初步发展，但其在铅锌矿山废渣重金属钝化的应用还未见本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法，其特征在于：通过向铅锌冶炼废渣中加入一定数量的控制材料，实现对铅锌冶炼废渣中多种共存高含量重金属的释放迁移转化和重金属生物有效性进行原位综合控制，所述控制材料的有效成分为碳酸钙和/或碳酸镁，控制材料与废渣混合过程中，有效成分的添加量为物质总量的0.1％～10％。2.根据权利要求1所述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法，其特征在于：所述控制材料为市售碳酸钙、市售碳酸镁中的其中一种或两种的混合物，当为市售碳酸镁或两者的混合物时，市售碳酸镁的添加量为物质总量的0.1％～1％。3.根据权利要求2所述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法，其特征在于：所述混合的控制材料中，市售碳酸钙与市售碳酸镁的比例为2：1。4.根据权利要求1所述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法，其特征在于：所述控制材料为粉末状的天然石灰岩和/或天然白云岩。5.根据权利要求1所述的降低铅锌废渣重金属生物有效性的方法，其特征在于：具体的控制方法包括以下步骤：A:铅锌冶炼废渣堆场预处理：对铅锌冶炼废渣堆场表面2～40cm深度的废渣用机械或人工翻挖破碎，使粒径≤5cm；B:向破碎后的废渣中加入控...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永贵，李星颖，刘明凤，吴宇，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：