用于尾矿处理的重金属固化稳定剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于尾矿处理的重金属固化稳定剂及其应用，该重金属固化稳定剂由活性硅固体废弃物和富钙固体废弃物组成，其Ca/Si重量比为1:1～3:1；其中，活性硅固体废弃物为矿渣、活性硅土、稻壳灰中的至少一种；富钙固体废弃物为工业废弃石膏或生石灰。本发明专利技术将重金属固化稳定剂、尾矿、水制备成浆料，使浆料固结，即可固定铅锌尾矿中的铅、镉、铬等重金属，使得尾矿的重金属稳定化率＞99％；且该重金属固化稳定剂能与尾矿的固结体抗压强度＞4MPa，可以用作路基填料，减少天然填料的使用。减少天然填料的使用。减少天然填料的使用。

【技术实现步骤摘要】
用于尾矿处理的重金属固化稳定剂及其应用


[0001]本专利技术属于固体废物的综合利用领域，涉及重金属污染固体废物的无害化处理
，具体涉及一种用于尾矿处理的重金属固化稳定剂及其应用。

技术介绍

[0002]铅锌尾矿是铅锌采选的工业副产物，有色金属行业排放的铅锌尾矿堆存不仅会占据大量土地资源，且铅锌尾矿中包含铅、铬、镉、砷等重金属，经过长时间的氧化和风化作用，会释放并迁移到附近的土壤
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水
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空气环境中，通过食物链对生态安全和人体健康造成极大威胁。
[0003]当前处理铅锌尾矿的主要方法主要有：一、井下胶结充填：通过添加化学药剂或者水泥，胶结充填回尾矿采空区，以固化/稳定化的形式降低多重重金属浸出毒性和迁移特性，同时胶结强度可以满足采空区强度要求。二、烧制水泥熟料：利用尾矿中所含方解石和石英成分，烧制一定尾矿含量的水泥熟料，烧制过程重金属被熔融固化在晶体中。这两种方法都存在处理成本高的问题，且水泥熟料生产过程中会产生大量的温室气体，消耗大量能源；水泥固结后发生碳化反应会导致固结体结构膨胀，强度下降，出现裂隙，且存在重金属浸出超标的问题。
[0004]中国专利文献(CN104386931A)公开了一种牡蛎壳与铅锌尾矿制备重金属固化水泥熟料方法。通过添加牡蛎壳代替粘土和铁质校正原料，添加CeO2和ZrO2促进A矿晶格活性，进而提升了重金属Pb、Cd和Zn的固化率。这种方法需要在1350℃以上烧制而成，能耗高，会产生大量温室气体，同时较难提升铅锌尾矿在工程中的处理量。<br/>[0005]中国专利文献(CN102562148A)公开了一种铁尾矿的胶结充填方法。通过添加固化剂进行沉降浓缩，先进行底层充填，再进行面层充填。这种方法需要先制备包含水泥熟料在内的固化剂，再浓缩尾矿降低，最后再进行多层充填，工业化应用步骤繁琐，且仍然使用水泥作为胶结材料，充填能耗高，重金属固化效率不高，水泥的重金属固结效果不超过80％，经过水泥固化后的重金属浸出依然超过国家标准，会对环境和人的身体健康有潜在的危害，因此，需要固化效率极高的材料进行重金属的固化。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中重金属固化效率低、能耗高的问题，本专利技术提供一种用于尾矿处理的重金属固化稳定剂及其应用，通过C
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S
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H凝胶固化铅锌尾矿中重金属，从而达到对铅锌尾矿绿色修复的目的。
[0007]本专利技术提供的技术方案具体如下：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种用于尾矿处理的重金属固化稳定剂，该重金属固化稳定剂由活性硅固体废弃物和富钙固体废弃物组成，其Ca/Si重量比为1:1～3:1，活性硅固体废弃物选自矿渣、活性硅土、稻壳灰中的至少一种，富钙固体废弃物为工业废弃石膏或生石灰。
[0009]该技术方案中的活性硅固体废弃物可提供主要的活性Si含量，富钙固体废弃物可提供主要的Ca含量，活性Si和Ca相互激发产生大量的蜂窝状C
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S
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H凝胶，C
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S
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H凝胶可与尾矿中的硅酸盐物质等产物发生化学吸附、离子替换和物理包覆等作用，高效地固化、稳定化铅锌尾矿的重金属污染，使固化体中Pb、Cr和Cd浸出毒性降低99％以上，浸出浓度低于地表水环境质量Ⅳ类水体标准(GB 3838
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2002)，且该技术方案能解决工业固体废物(矿渣、活性硅土、工业副产石膏和生石灰)和农业固体废物(稻壳灰)的堆放问题，且提供的重金属固化稳定剂与尾矿形成的固结体不会发生碳化反应，长期稳定性较好。
[0010]作为上述技术方案的优选，重金属固化稳定剂中的Ca/Si重量比为1:1～2:1。
[0011]作为上述技术方案的优选，活性硅固体废弃物由重量比为0.6～3:1:1.7～16的矿渣、活性硅土、稻壳灰组成；富钙固体废弃物由重量比为1:1～9的工业副产石膏和生石灰组成。该技术方案可保证修复后铅锌尾矿重金属稳定化率＞99％，毒性浸出浓度低于环境质量标准Ⅳ类水体，且该技术方案提供的重金属固化稳定剂能与铅锌尾矿固结成抗压强度≥4MPa的固结体，可以用作路基填料等天然替代品。
[0012]作为上述技术方案的优选，本专利技术提供的重金属固化稳定剂包括重量比为1:1～7:3的活性硅固体废弃物和富钙固体废弃物的混合粉料。
[0013]作为上述技术方案的优选，本专利技术提供的重金属固化稳定剂包括重量比为2:1～7:2的活性硅固体废弃物和富钙固体废弃物的混合粉料。
[0014]作为上述技术方案的优选，重金属为铅、镉、铬中的至少一种。本专利技术提供的重金属固化稳定剂适用于尾矿中铅、镉、铬的固化稳定化，能使铅锌尾矿中的铅、镉、铬浸出毒性降低至不超过0.05mg/L。
[0015]第二方面，本专利技术提供一种固化稳定尾矿中重金属的方法，包括如下步骤：
[0016]按重金属固化稳定剂：尾矿＝1:1～1:3的重量比准备上述用于尾矿处理的重金属固化稳定剂以及尾矿，按重金属固化稳定剂和尾矿总重量的25％～35％准备水；
[0017]将重金属固化稳定剂、尾矿、水制备成浆料，使浆料固结，即成。
[0018]以上固化稳定尾矿中重金属的方法不仅能使铅锌尾矿中的铅、镉、铬浸出毒性降低至不超过0.05mg/L，且可使尾矿固结成抗压强度≥4MPa的固结体，固结体可以用作路基填料的天然替代品，减少自然资源的消耗，也可以通过多层充填的方式填充到采空区。
[0019]优选地，尾矿为铅锌尾矿，重金属固化稳定剂：尾矿＝2:3～3:7。
[0020]第三方面，本专利技术提供一种低浸出毒性的尾矿固结体，由重量比为0.25：1～0.35:1的水和粉料固结而成，粉料由重量比为1:1～1:3的上述用于尾矿处理的重金属固化稳定剂和尾矿组成；优选地，尾矿为铅锌尾矿，重金属固化稳定剂和尾矿的重量比为2:3～3:7。
[0021]第四方面，本专利技术提供低浸出毒性的尾矿固结体的应用，低浸出毒性的尾矿固结体可以破碎后用作路基填料，也可将浆料通过多层充填的方式填充到采空区，固结成低浸出毒性的尾矿固结体。
[0022]本专利技术的原理为：
[0023]本专利技术将重金属固化稳定剂、尾矿、水制备成浆料后，活性硅固体废弃物的大量Si和富钙固体废弃物中的大量Ca相互激发，形成层间距在的无定型层状硅酸盐材料—C
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S
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H凝胶，C
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S
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H凝胶通过吸附、共沉淀，离子交换和和晶间包裹等方式对尾矿中的重金属离子进行捕捉、固定，此外，固化过程中生成的钙矾石(AFt)和氢氧钙石(CH)也对
重金属离子产生了共沉淀、离子交换以及物理包覆作用，进一步降低了重金属离子的迁移性，从而降低了重金属的浸出毒性。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025](1)本专利技术提供的固化稳定尾矿中重金属的方法能使铅锌尾矿中的铅、镉、铬浸出毒性降低至不超过0.05mg/L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于尾矿处理的重金属固化稳定剂，其特征在于：由活性硅固体废弃物和富钙固体废弃物组成，其Ca/Si重量比为1:1～3:1；所述活性硅固体废弃物为矿渣、活性硅土、稻壳灰中的至少一种；所述富钙固体废弃物为工业废弃石膏或生石灰。2.根据权利要求1所述的用于尾矿处理的重金属固化稳定剂，其特征在于：所述活性硅固体废弃物由重量比为0.6～3:1:1.7～16的矿渣、活性硅土、稻壳灰组成；所述富钙固体废弃物由重量比为1:1～9的工业副产石膏和生石灰组成。3.根据权利要求2所述的用于尾矿处理的重金属固化稳定剂，其特征在于：包括重量比为1:1～7:3的活性硅固体废弃物和富钙固体废弃物。4.根据权利要求1所述的用于尾矿处理的重金属固化稳定剂，其特征在于：所述Ca/Si重量比为1:1～2:1。5.根据权利要求1所述的用于尾矿处理的重金属固化稳定剂，其特征在于：所述重金属为铅、镉、铬中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯浩波，王豪杰，居辰轩，周旻，董祎挈，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：