本发明专利技术公开了一种用于尾矿和矿渣中重金属砷固化稳定化的方法，一种固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法，其特征在于，包括通过对尾矿和/或矿渣进行破碎，加入固化剂后进行反应，然后出料成模，检测完再进行回填，利用污泥灰与水泥熟料的成分相似的特点，直接替代部分水泥制备污泥灰基水泥，更加经济环保，同时实现了固体废弃物的资源化利用；通过该方法固定稳定化后的重金属矿渣同时具有较低的重金属浸出率和良好的抗压强度实现矿山和尾矿堆积区域重金属砷的修复，降低其环境风险，用作矿坑回填材料从而实现工业固废无害化、减量化、资源化的目标。资源化的目标。资源化的目标。
【技术实现步骤摘要】
一种固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法
[0001]本专利技术属于重金属污染治理领域，具体涉及到一种固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法。
技术介绍
[0002]砷作为矿物的伴生成分在自然界中广泛存在，其在土壤和地下水中通常以阴离子氧化物的形式存在，采矿和冶金活动的发展导致土壤中砷含量过高已成为一个全球性的问题，尤其是尾矿堆积区域和污酸处理设施中矿渣堆放区域。随着尾矿的风化，尾矿中的含砷硫化物通过微生物氧化和化学氧化作用使得其以离子的形式释放到土壤环境中，并与土壤中的有机质和矿物质等成分相互作用，经沉淀
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水解作用、吸附
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解吸作用、同沉淀与离子交换作用、氧化
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还原作用、胶体形成作用等一系列的地球化学过程进行迁移和转化,从而形成不同的化学形态,造成严重的污染或成为永久性的潜在污染源。同时，尾矿和土壤中的砷可以通过地表径流与地下渗流进入周围土壤、水体沉积物和水体中，从而导致农用土壤和水体环境中砷含量超标，最终影响人类生存环境。
[0003]对含砷污泥等有害固体废物的处理的效果,主要是看如何减少有害废物的数量及其危害程度.处理有害固体废物常用的方法有以下三种：(1)化学方法；(2)生物方法；(3)物理方法。物理方法(压实、破碎、分选、增稠、脱水)往往是有害废物无害化处理的预处理步骤，化学方法处理成本较高,且有的还会产生大气污染，对产生量大的无机固体废物应用较少。另外，在生物作用下，无机砷转化为挥发性甲基胂后，它的毒性作用会显著增加。所以，目前还没有合适的生物方法处理含砷有害固体废物。固化/稳定化是国内外处理含重金属固体废弃物的重要技术之一。国家环境保护部颁布的《砷污染防治技术政策》和美国环境保护署发布的《Arsenic Treatment Technologies for Soil,Waste,andWater》均推荐使用固化/稳定化技术处理含砷固废。其中，钙盐、铁盐固化/稳定化处理后的含砷废渣稳定差，一般进入填埋场前需添加水泥固化环节。
[0004]近年来，随着污水处理量的上升和焚烧处理比例的增加，市政污泥焚烧厂产生的污泥灰量与日俱增，据统计，2018年上海市污泥焚烧灰产生量已达到2.6万吨，预计2021年其总量将达到15万吨。研究发现，污泥灰中含有丰富的Fe和Ca等元素，其可与重金属离子反应生成难溶性沉淀并吸附包裹，同时污泥灰主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3和P2O5组成，其与粘土、水泥熟料的主要成分几乎一致。为了进一步有效利用废弃物以及环保要求，本领域亟需一种因焚烧污水而产生的污泥灰的有效利用方法。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在提供一种用于尾矿中重金属固化稳定化的方法，以期在矿山修复过程中能提高对重金属的固化效果，并通过利用市政污泥焚烧产物污泥灰，以达到固体废弃物资源化利用和阻控重金属在地下水和土壤中迁移双重目的。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]一种固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法，包括通过对尾矿和/或矿渣进行破碎，加入固化剂后进行反应，然后出料成模，检测完再进行回填，具体的，包括以下工艺步骤：
[0008]S1矿渣破碎筛分：收集尾矿矿渣或污酸处理区矿渣，并将其进行粉碎，得前处理矿渣；
[0009]S2加料搅拌：向上述前处理矿渣中依次加入污泥灰、水以及污泥灰基水泥，得搅拌混合物；
[0010]S3出料成模：通过搅拌机底部加装的流量阀控制上述搅拌混合物的流出速率，底部传送带上放置盛装模具，定时输送至搅拌机底承接搅拌混合物并运送至标准养护间内养护，得固化矿渣；
[0011]S4监测回填：粉碎上述固化矿渣并过筛，对上述同一批次中的固化矿渣进行抽样，测定酸性降水下重金属浸出量，对照《GB18598
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2019危险废物填埋污染控制标准》，对符合填埋要求的固化矿渣直接进行用作矿坑回填材料；
[0012]进一步的，S1所述矿渣破碎筛分包括：收集尾矿矿渣和污酸处理区域矿渣，将其置于破碎筛分一体机上粉碎，得粉碎后矿渣，其粒径≤30mm；
[0013]进一步的，S2所述加料搅拌包括：向粉碎后矿渣中依次加入污泥灰、水，然后在水泥砂胶搅拌机搅拌10～20min，再加入污泥灰基水泥，再搅拌10～20min，得搅拌混合物，其中，粉碎后矿渣、污泥灰、水、污泥灰基水泥的质量比为(3～6)：(2～5)：(0.2～0.8)：1；进一步的，所述前处理矿渣：污泥灰：水：污泥灰基水泥的质量比为5:3:0.5:1；进一步的，所述水泥砂胶搅拌机底部设有称重装置，且搅拌速率为60～100r/min；优选的，所述搅拌速率为80r/min；
[0014]更进一步的，S2中，所述污泥灰来源于市政剩余污泥焚烧厂焚烧灰，其粒径≤100μm；
[0015]更进一步的，S2中，所述污泥灰基水泥由原料污泥灰、钢渣、P
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O 42.5水泥以及石膏制成，且污泥灰、钢渣、P
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O42.5水泥、石膏的质量比为(6～10):1:(5～10):1；其制备方法具体包括：将所述污泥灰、钢渣和石膏放置于研磨机中，以20000～40000r/min的速率研磨均匀，然后加入P
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O42.5水泥，再次以20000～40000r/min的速率研磨均匀后，即得；进一步的，所述污泥灰、钢渣、P
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O 42.5水泥、石膏的质量比为8:1:10:1；进一步的，所述研磨速率为30000r/min；
[0016]进一步的，S3所述出料成模包括：通过搅拌机底部加装的流量阀控制搅拌混合物的流出速率为80～120g/s，底部传送带上放置盛装模具，定时输送至搅拌机底承接搅拌混合物并运送至标准养护间内养护3～5d，得固化矿渣；优选的，所述流出速率为100g/s；优选的，所述养护时间为4d；
[0017]更进一步地，S3中，底部传送带依据搅拌混合物的流出快慢情况间歇式运行；
[0018]更进一步的，S3中，所述标准养护间应阴凉通风；
[0019]进一步的，S4中，所述固化矿渣过涂有Teflon的筛网，孔径9.5mm；
[0020]进一步的，S4中，依据《HJ/T 299
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2007固体废物浸出毒性浸出方法——硫酸硝酸法》测定酸性降水下重金属浸出量。
[0021]有益效果
[0022](1)本专利技术首次提出利用市政污泥焚烧灰以固化稳定化尾矿和矿渣中的重金属，加入污泥灰时，可以通过离子交换、沉淀与共沉淀、络合作用等作用直接将矿渣中的重金属吸附到表面，同时发生如下反应：
[0023]2Fe
3+
+3Ca(OH)2＝2Fe(OH)3+3Ca
2+
；
[0024]AsO
33
‑
+Ca
2+
＝Ca3(AsO3)2；
[0025]AsO
33
‑
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法，其特征在于，包括通过对尾矿和/或矿渣进行破碎，加入固化剂后进行反应，然后出料成模，检测完再进行回填，具体的，包括以下工艺步骤：S1矿渣破碎筛分：收集尾矿矿渣或污酸处理区矿渣，并将其进行粉碎，得前处理矿渣；S2加料搅拌：向上述前处理矿渣中依次加入污泥灰、水以及污泥灰基水泥，得搅拌混合物；S3出料成模：通过搅拌机底部加装的流量阀控制上述搅拌混合物的流出速率，底部传送带上放置盛装模具，定时输送至搅拌机底承接搅拌混合物并运送至标准养护间内养护，得固化矿渣；S4监测回填：粉碎上述固化矿渣并过筛，对上述同一批次中的固化矿渣进行抽样，测定酸性降水下重金属浸出量，对照《GB18598
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2019危险废物填埋污染控制标准》，对符合填埋要求的固化矿渣直接进行用作矿坑回填材料。2.根据权利要求1所述的固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法，其特征在于，S1所述矿渣破碎筛分包括：收集尾矿矿渣和污酸处理区域矿渣，将其置于破碎筛分一体机上粉碎，得粉碎后矿渣，其粒径≤30mm。3.根据权利要求1所述的固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法，其特征在于，S2所述加料搅拌包括：向粉碎后矿渣中依次加入污泥灰、水，然后在水泥砂胶搅拌机搅拌10～20min，再加入污泥灰基水泥，再搅拌10～20min，得搅拌混合物，其中，粉碎后矿渣、污泥灰、水、污泥灰基水泥的质量比为(3～6)：(2～5)：(0.2～0.8)：1。4.根据权利要求1～3任一项所述的固化稳定化尾矿和/或矿渣中重金属砷的方法，其特征在于，S2中，所述污泥灰来源于市政剩余污泥焚烧厂焚烧灰，其粒径≤100μm。5....
【专利技术属性】
技术研发人员：王开丽，殷遥，朱煜，谭学军，孙瑞，
申请(专利权)人：上海市政工程设计研究总院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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