基于硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了，属于土壤调理剂技术领域，调理剂包括以下重量份原料：改良尾砂、玉米秸秆、小麦秸秆、草木灰、有机肥、保水剂，其中，改良尾砂的制备过程：硫化铜矿尾砂磨碎清洗烘干后，用盐酸溶液浸泡后清洗烘干，向中加入NaOH后共热，冷却后得改性尾砂，然后通过有机改良剂对改性尾砂机械能改良处理，最终得到改良尾砂，本发明专利技术利用碱熔法对尾砂进行碱改性，实现对尾砂和后续土壤中的重金属进行钝化修复的目的；本发明专利技术制备的有机改良剂能够辅助降低尾砂中重金属的含量和调节调理剂的团聚性能，最后，秸秆和有机肥的加入提高了调理剂的肥力，最终实现硫化铜矿尾砂的资源利用。最终实现硫化铜矿尾砂的资源利用。

【技术实现步骤摘要】
基于硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于土壤调理剂
，具体涉及硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]硫化铜矿开发过程中产生大量尾砂，目前主要以尾砂库的形式堆存，当尾砂库干涸后，硫化铜矿尾砂因颗粒细小、极松散、易流动而导致矿区环境严重污染，常规的尾砂库生态修复方法是客土法，硫化铜矿尾砂中含有Zn、Mn、Cu、Fe等微量元素，这些元素是植物生长所需要的，客土法方便快捷，可以在一定程度上利用堆积的土地，但客土法对硫化铜矿尾砂的利用效率不高。
[0003]根据硫化铜矿尾砂的成分进行分析(尾砂取材于江西城门山铜矿的刘家沟尾砂库)，硫化铜矿尾砂是一种含有大量的非金属矿物和微量金属矿物的资源，化学成分以O、Si、Al、Ca、Fe、Cu、S、K等元素为主，含有少量的Zn、Mo、W等元素。硫化铜矿尾砂一般具有以下几方面的特点：颗粒极细，多数小于0.074mm；尾矿中金属元素种类多。
[0004]根据硫化铜矿尾砂成分可知，硫化铜矿尾砂中有丰富的硅元素和铝元素，可以用于开发土壤调理剂，目前，利用矿物原料制备土壤调理剂的方法有两大类，一是煅烧法，二是水热法。其中，采用煅烧法生产土壤调理剂，可以有效活化尾矿中的硅、钾、钙、镁等植物生长的有用元素，实现提高土壤营养功能、环境功能和结构功能的综合效果。
[0005]硫化铜矿尾砂经煅烧后可获得富含硅铝钙的产品，但是，硫化铜矿尾砂中存在Cu、Pb、As等重金属，并且，硫化铜矿尾砂存在养分贫瘠和团聚性差的问题，鉴于硫化铜矿尾砂具有丰富的元素资源，因此，对硫化铜矿尾砂进行增肥修复治理是具有显著的经济、资源循环和环保意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂及其制备方法，以解决利用硫化铜矿尾砂用于土壤调理剂存在的重金属含量高、养分贫瘠和团聚性差的问题。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]基于硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂，包括以下重量份原料：
[0009]改良尾砂100份、玉米秸秆10
‑
15份、小麦秸秆10
‑
15份、草木灰10
‑
30份、有机肥20
‑
50份、保水剂0.5
‑
3份；
[0010]所述改良尾砂通过如下步骤制备：
[0011]步骤S1、硫化铜矿尾砂磨碎过200目筛，置于清水内搅拌清洗后烘干，然后用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h，用清水清洗后烘干，得酸洗尾砂，向酸洗尾砂中加入NaOH，在马弗炉中550℃条进行共热3h，取出，自然冷却，得改性尾砂；
[0012]步骤S2、将改性尾砂分散于无水甲苯溶液中，通氮气，搅拌加入有机改良剂和氨
水，搅拌反应6
‑
8h后，过滤洗涤干燥，得到改良尾砂。
[0013]进一步，步骤S1所述硫化铜矿尾砂中粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的30％；硫化铜矿尾砂中主要包括以下重量份组分：50％
‑
70％的SiO2，5％
‑
10％的Al2O3，3％
‑
10％的CaO,2％
‑
5％的TFe(总铁)。
[0014]进一步，步骤S1中所述硫化铜矿尾砂和NaOH的质量比为1：0.25
‑
0.30。
[0015]进一步，步骤S2中所述改性尾砂、有机改良剂和氨水的用量比为8g：6mL：3mL。
[0016]进一步，步骤S2中所述有机改良剂通过如下步骤制备：
[0017]步骤A1、将γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃搅拌混合搅拌15min，升温至55℃，继续搅拌15min，加入盐酸调节pH值为5，保持温度不变搅拌反应4h，反应结束后，加入碳酸氢钠调节pH值为7，旋蒸除去溶剂，得到超支化聚硅氧烷；
[0018]步骤A2、将4,4'
‑
二氨基二苯醚溶于N,N
‑
二甲基乙酰胺中，向中搅拌加入超支化聚硅氧烷，待完全溶解后通入氮气进行保护，然后加入均苯四甲酸二酐，室温下搅拌反应6h，得到有机改良剂。
[0019]进一步地，步骤A1中γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃的用量比为0.02mol：0.01
‑
0.02mol：10mL：5mL。
[0020]进一步地，步骤A2中4,4'
‑
二氨基二苯醚、N,N
‑
二甲基乙酰胺、超支化聚硅氧烷、均苯四甲酸二酐的用量比为12g：100mL：10
‑
12g：0.25g。
[0021]进一步，所述有机肥为鸡粪、鸭粪、鹅粪、猪粪、牛粪、羊粪、马粪、兔粪等畜禽粪便中的一种或多种按任意比例混合。
[0022]进一步，所述保水剂为高分子吸水树脂。
[0023]进一步，所述基于硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂的制备方法，包括以下步骤：
[0024]按质量份称取原料，将其中的玉米秸秆和小麦秸秆用揉丝机粉碎，然后在120℃的条件下蒸汽软化1
‑
3h，然后将软化后的玉米秸秆和小麦秸秆与改良尾砂、草木灰、有机肥和保水剂混合均匀，得到增肥修复治理用调理剂。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]本专利技术中的改良尾砂处理过程中，首先利用水洗和酸洗清除硫化铜矿尾砂内部的杂质，然后利用碱熔法对硫化铜矿尾砂进行碱改性，硫化铜矿尾砂中含有大量的二氧化硅，二氧化硅和氢氧化钠在高温下产生硅酸盐，硅酸盐不仅有巨大的比表面积而且带有负电荷，硅酸盐表面的负电荷通过静电引力吸附处理硫化铜矿尾砂中的重金属阳离子，并且在后续调理剂用于土壤调理后，形成的土壤胶体内实现对土壤内的重金属的化学吸附，吸附形成络合物或螯合物，实现对硫化铜矿尾砂和后续土壤中的重金属进行钝化修复的目的，同时，由于硅酸盐的比表面积较大，可以促进其对重金属的物理吸附，然后，本专利技术利用有机改良剂对硫化铜矿尾砂进行改良。
[0027]本专利技术在制备有机改良剂的过程中，利用γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷作为硅氧烷单体，经过水解后制备得到端氨基的超支化聚硅氧烷，然后以端氨基的超支化聚硅氧烷改性聚酰胺酸，制备得到有机改良剂，有机改良剂中的聚酰胺酸是一种含有多功能多官能团的低聚物，富含的羧基和酰胺基等能够通过静电吸附、络合等方式与重金属键合并且钝化重金属，同时，聚酰胺酸能通过化学作用将硫化铜矿尾砂中的固体颗粒
粘结在一起，同时，超支化聚硅氧烷能够链接硫化铜矿尾砂中的无机粒子和金属粒子，最终形成类似天然土壤所具有的团粒结构，使得最终制备的调理剂具有优异的团聚性能和适宜的孔径及孔径分布，能够调节土壤中的水、肥、气、热等因素，利于调理后土壤中的植物根系的良好生长。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂，其特征在于，包括以下重量份原料：改良尾砂100份、玉米秸秆10
‑
15份、小麦秸秆10
‑
15份、草木灰10
‑
30份、有机肥20
‑
50份、保水剂0.5
‑
3份；所述改良尾砂通过如下步骤制备：步骤S1、硫化铜矿尾砂磨碎过200目筛，置于清水内搅拌清洗后烘干，然后用1mol/L的盐酸溶液浸泡24h，用清水清洗后烘干，得酸洗尾砂，向酸洗尾砂中加入NaOH，在马弗炉中550℃条进行共热3h，取出，自然冷却，得改性尾砂；步骤S2、将改性尾砂分散于无水甲苯溶液中，通氮气，搅拌加入有机改良剂和氨水，搅拌反应6
‑
8h后，过滤洗涤干燥，得到改良尾砂。2.根据权利要求1所述的基于硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂，其特征在于，步骤S1所述硫化铜矿尾砂中粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的30％。3.根据权利要求1所述的基于硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂，其特征在于，步骤S1中所述硫化铜矿尾砂和NaOH的质量比为1：0.25
‑
0.30。4.根据权利要求1所述的基于硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂，其特征在于，步骤S2中所述改性尾砂、有机改良剂和氨水的用量比为8g：6mL：3mL。5.根据权利要求1所述的基于硫化铜矿尾砂的增肥修复治理用调理剂，其特征在于，步骤S2中所述有机改良剂通过如下步骤制备：步骤A1、将γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃搅拌混合搅拌15min，升温至55℃，继续搅拌15min，加入盐酸调节pH值为5，保持温度不变搅拌反应4h...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛锦春，王伟伟，何敏，尤佳佳，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：