一种用于处理硫铁矿渣的固废基胶凝材料及其使用方法技术

本发明专利技术属于环境修复技术领域，具体提供了一种用于处理硫铁矿渣的固废基胶凝材料，其特征在于，包括：35

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理硫铁矿渣的固废基胶凝材料及其使用方法


[0001]本专利技术属于环境修复
，具体涉及一种用于处理硫铁矿渣的固废基胶凝材料及其使用方法。

技术介绍

[0002]硫铁矿是指由铁与硫组成的一系列矿物的统称，主要包括黄铁矿(FeS2)、磁黄铁矿(FeS)等，是自然界中用来制作硫酸的主要矿种。开采过后的硫铁矿渣由于长期暴露在空气中，在氧气与水分的作用下，能够氧化生成大量的含硫酸盐溶液，俗称“酸性矿山废水”，持续侵蚀矿区土壤与水体，导致环境酸化。同时，硫铁矿渣氧化分解过程中也会释放较多的重金属离子(如Fe
3+
、Mn
2+
、Pb
2+
、Zn
2+
、Cu
2+
)，持续污染矿区土壤与水体，对周边居民的健康安全造成了威胁。为解决上述问题，针对酸性矿山废水提出了一系列治理方法，包括中和处理法、硫化物沉淀法、可渗透反应墙法、微生物净化法等，但上述方法治标不治本，无法从源头上减少或杜绝酸性矿山废水的产生。
[0003]硫铁矿渣是酸性矿山废水产生的主要来源，传统处理方式以露天堆存、回填矿坑、就地填埋为主，但上述处理方式较为粗糙，在自然降雨、地表径流、地下水系的侵扰下，仍然会产生较多的酸性矿山废水，危害矿区环境安全。因此，需要对硫铁矿渣进行安全处置，从源头上解决酸性矿山废水的产生，实现环境的高效低成本治理。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服硫铁矿渣填埋处理或露天堆存时，在氧气与水分作用下容易产生酸性矿山废水，并持续污染矿区环境的问题。
[0005]为此，本专利技术提供了一种用于处理硫铁矿渣的固废基胶凝材料，包括：35
‑
45％的矿渣、25
‑
35％的脱硫石膏、15
‑
25％的钢渣、10
‑
15％的赤泥、5
‑
10％的锰砂以及3
‑
5％的沸石。
[0006]本专利技术还提供了一种硫铁矿渣处理方法，包括以下步骤：
[0007](1)制备上述固废基胶凝材料；
[0008](2)挖出硫铁矿渣堆顶部预设厚度的硫铁矿渣，并在形成的坑底部铺设防渗膜，将挖出的硫铁矿渣与固废基胶凝材料混合，添加水分，翻抛至混合物颜色均匀；
[0009](3)将混合物回填至硫铁矿渣堆顶部的坑中，并压制成固化层；
[0010](4)向固废基胶凝材料中加水配制成固废基胶凝材料浆液，将固废基胶凝材料浆液注入硫铁矿渣堆侧面进行侧边防渗；
[0011](5)对硫铁矿渣堆进行养护至达标。
[0012]具体的，上述步骤(2)中将挖出的硫铁矿渣与固废基胶凝材料按照(5
‑
8)：1的比例进行混合，添加35
‑
50％的水分。
[0013]具体的，上述步骤(2)中挖出硫铁矿渣堆顶部50
‑
80cm厚的硫铁矿渣。
[0014]具体的，上述步骤(3)中利用压机将混合物压制成厚度为30
‑
50cm的固化层。
[0015]具体的，上述步骤(4)中侧边防渗结束后还包括向硫铁矿渣堆积液处注入中和剂。
[0016]具体的，上述中和剂的制备方法为：将天然石灰石粉磨破碎成粉末后，添加30
‑
40％的水分，制造成中和剂。
[0017]具体的，上述步骤(4)具体为利用高压旋喷技术将固废基胶凝材料浆液注入硫铁矿渣堆侧面，钻井直径大于40cm，相邻钻孔边缘间距小于10cm，钻井注浆深度比硫铁矿渣堆埋藏深度深1m以上。
[0018]具体的，上述步骤(4)中向固废基胶凝材料中加35
‑
50％的水配制成固废基胶凝材料浆液。
[0019]具体的，上述硫铁矿渣处理方法还包括在固化层表面覆土。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0021]本专利技术提供的这种硫铁矿渣处理方法以工业固废为基本原材料，基于硫铁矿渣物化特性，制备出成本低廉、性能优异的胶凝材料，可取代传统工程上通用的水泥，专门用于胶结固化硫铁矿渣。利用专属固废基胶凝材料，通过顶层固化加侧边防渗的原位阻隔工艺，对硫铁矿渣堆存场地进行原位阻隔，阻断硫铁矿渣与空气、水分的接触，能够从源头上减少甚至阻断硫铁矿风化破碎、氧化淋滤导致的污染因子的释放与迁移，极大减少了矿山修复的工程量，显著降低矿山生态治理工程投入，实现硫铁矿渣的安全处理；利用高压旋喷工艺将碱性药剂注入硫铁矿渣埋藏区，对硫铁矿渣底部已有的酸性渗滤液进行中和处理，实现对已有酸性渗滤液的定点、靶向清除，解决了污染物迁移扩散与腐蚀破坏现有防渗结构的风险，保障了阻隔系统的使用寿命。
[0022]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0023]图1是本专利技术提供的硫铁矿渣堆原位阻隔防控示意图。
[0024]附图标记：1、硫铁矿渣堆；2、固化层；3、侧边防渗结构；4、土壤层；5、含水层下游；6、中和剂；7、含水层上游；8、表层覆土。
具体实施方式
[0025]下面将结合实施例对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经详细描述了本专利技术的代表性实施例，但是本专利技术所属
的普通技术人员将理解，在不脱离本专利技术范围的情况下可以对本专利技术进行各种修改和改变。因此，本专利技术的范围不应局限于实施方案，而应由所附权利要求及其等同物来限定。
[0026]传统方法中常以水泥作为胶结物，完成对各类重金属的高效固化处理，但硫铁矿渣中除常见的重金属离子，如Fe
3+
、Mn
2+
、Pb
2+
、Zn
2+
、Cu
2+
外，在各类水体长期冲刷作用下，硫铁矿渣还会氧化释放较多的硫酸盐，导致环境酸化，硫铁矿矿渣的pH可以低至4
‑
5，渗滤液的pH可低至2
‑
3。因此，以水泥为代表的通用型胶结物用于固化处理硫铁矿渣时存在防渗效果较差、成本较高的问题。
[0027]本专利技术选用矿渣(质量系数K＝(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+MnO+TiO2)＞1.2)、脱硫石膏(CaSO4＞90％)为主要原材料，辅以碱性极强的钢渣(CaO＞45％)、赤泥(CaO＞40％)，同
时考虑到硫铁矿渣中常见的重金属离子类型，添加少量锰砂(MnO＞40％)、沸石(纯度＞85％)用于吸附固化铁、锰等重金属离子，磨至250目(～60μm)后制作成高性能固废基胶凝材料，并通过实验不断提升胶凝材料的最终性能，获得用于硫铁矿渣安全处理的专属固废基胶凝材料最优配比：35
‑
45％的矿渣、25
‑
35％的脱硫石膏、15
‑
25％的钢渣、10
‑
15％的赤泥、5
‑
10％的锰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理硫铁矿渣的固废基胶凝材料，其特征在于，包括：35
‑
45％的矿渣、25
‑
35％的脱硫石膏、15
‑
25％的钢渣、10
‑
15％的赤泥、5
‑
10％的锰砂以及3
‑
5％的沸石。2.一种硫铁矿渣处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备如权利要求1所述的固废基胶凝材料；(2)挖出硫铁矿渣堆顶部预设厚度的硫铁矿渣，并在形成的坑底部铺设防渗膜，将挖出的硫铁矿渣与固废基胶凝材料混合，添加水分，翻抛至混合物颜色均匀；(3)将混合物回填至硫铁矿渣堆顶部的坑中，并压制成固化层；(4)向固废基胶凝材料中加水配制成固废基胶凝材料浆液，将固废基胶凝材料浆液注入硫铁矿渣堆侧面进行侧边防渗；(5)对硫铁矿渣堆进行养护至达标。3.如权利要求2所述的硫铁矿渣处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中将挖出的硫铁矿渣与固废基胶凝材料按照(5
‑
8)：1的比例进行混合，添加35
‑
50％的水分。4.如权利要求2所述的硫铁矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晓明，胡国峰，郭华军，姜明明，刘子豪，向浩，邵雁，夏阳，汪远，熊劲，皮鎏，
申请(专利权)人：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：