主要金属尾矿无害化处理后用作栽培基质的方法技术

本发明专利技术为铁（Ｆｅ）尾矿、铝土（Ａｌ）尾矿、钼（Ｍｏ）尾矿、铅锌（Ｐｂ、Ｚｎ）尾矿、镍（Ｎｉ）尾矿、铜（Ｃｕ）尾矿、锰（Ｍｎ）尾矿、钨（Ｗ）尾矿、锡（Ｓｎ）尾矿、金（Ａｕ）尾矿等１０种主要金属尾矿无害化处理后用作栽培基质的方法，即有价元素（组分）回收和Ｈｇ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ａｓ５种主要重金属无害化处理后用作茄果类、瓜类蔬菜大棚基质的方法和草皮种植基质的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属农业生态环境与矿山循环经济交叉
名词界定(1)主要金属尾矿本专利技术涉及的金属尾矿为铁(Fe)尾矿、铝土(Al)尾矿(赤 泥)、钼(Mo)尾矿、铅锌(Pb、Zn)尾矿、镍(Ni)尾矿、铜(Cu)尾矿、锰(Mn)尾矿、钨(W)尾 矿、锡(Sn)尾矿、金(Au)尾矿等10种常见金属尾矿，未涵盖全部金属尾矿，所以称为主要 金属尾矿。(2)无害化包括三个方面，第一，按照目前先进的选别技术，将金属尾矿中有价 元素(组分)回收后，主要的重金属Hg、Pb、Cd、As从尾气中回收，Cr2O3磁选回收，残留重 金属采用钝化技术，使之转化为稳定态化合物；第二，消除有毒、有害选矿添加剂的危害，例 如金尾矿中的氰化物、铝土和其它尾矿中的钠盐、有机化合物等；第三，金属尾矿中SiO2S 要分布于石英、长石中，石英不宜在土壤上施用，特别是轻质土壤，应将石英和部分长石分 离出来，用作建材原料。无害化处理后的尾矿中SiO2含量不超过35%。(3)重金属钝化重金属从尾气中回收后，残留的重金属在高温条件下转化为硅 酸盐稳定态化合物，称为重金属钝化。
技术介绍
1.我国金属尾矿现状和危害据不完全统计，2000年以前我国金属尾矿总量为50. 26亿t，其中，铁尾矿量26. 14 亿t，主要有色金属尾矿量21. 09亿t，黄金尾矿量2. 72亿t，其它0. 31亿t。2000年排放 尾矿量达到6亿t，据此推算，现有尾矿的总量应在80亿t以上，而且还在以每年产生5亿 t尾矿的速度增长(工信部2009年6月19日网上发布尾矿综合利用潜力丰厚)。这些尾矿除了占用大量土地，还破坏生态环境，造成严重的水土流失、扬尘和污染 水源。大量尾矿库潜伏的泥石流、山体滑坡、溃坝等地质灾害时刻危害着我国社会和经济的 可持续发展。例如1993年发生在西北地区的黑风暴事件，就是因为沙尘暴将甘肃金昌市一座 34万t镍尾矿全部抛上天空而形成了一场罕见的黑风暴，造成85人死亡，31人失踪，264人 受伤；12万头(只)牲畜死亡、丢失，73万头(只)牲畜受伤；37万公顷农作物受灾，4330 间房屋倒塌，直接经济损失达7. 25亿元人民币。再如2007年9月8日山西省临汾市襄汾 县塔儿山铁尾矿库发生崩坝事件，造成268人遇难或失踪。2.我国金属尾矿资源化利用现状和问题⑴利用现状1)尾矿二次分选回收有价金属元素和非金属元素我国绝大多数金属矿为共生和伴生矿床。国家发展和改革委员会在2006年12月24日发出的“十一 ·五”资源综合利用指导意见中指出“继续支持攀枝花、白云鄂博、金川三大资源综合利用基地建设......以铁矿、铜矿、铝土矿、金矿、铅锌矿、钨矿为重点，建设若干个尾矿再选示范工程。”国内各国营矿山企业均不同程度地开展有价金属元素的回收工作。2)金属尾矿农用1971年，张夫道、姜孝礼与原山东淄博铝厂合作，利用该厂赤泥，用水洗脱钠盐后，在浙江金华和江西红壤地区布置了 47个田间肥效试验，作物为水稻、油 菜、大麦、玉米、大豆、蚕豆、柑桔，增产8. 5% 17.0%，研究结果刊登在山东省土壤肥料研 究所1972年科学研究年报上(1970年中国农科院土壤肥料研究所下放至山东德州市，在山 东省内称山东省上壤肥料研究所，当时正值“文革”期间，所有学术刊物停刊，土肥所用“年 报”形式与兄弟单位交流)。1973年张夫道等利用山东招远高磷金尾矿生产过磷酸钙，由山 东省化工厅主持，建成了年产5000t磷肥厂，该项研究总结“选金废渣中加入硫酸脱除氰化 物与生产普钙技术”刊登在山东省土壤肥料研究所1974年科学研究年报和山东省化工厅 1974年第5期简报上。因当时环保意识太浅薄，仅考虑脱除氰化物，没有考虑重金属污染问 题，也没有测定尾矿中重金属含量。3)用作建筑材料金属尾矿用于生产普通墙体砖、水泥原料、装饰材料的原料、铺路 材料、微晶玻璃原料等。4)用作矿山采空区填料。5)通过磁化作用，用作土壤改良剂和磁化肥料。6)利用尾矿复垦种植农作物。(郭建文等，我国铁尾矿资源现状及综合利用，现代矿业，2009(10) 23 25)(2)存在问题1)尾矿利用率低据统计资料，至2008年我国矿山土地复垦率只有10% 12% (包括煤矿)，金属 尾矿综合利用率只有8. 2%左右。2)重金属污染物扩散据黄兰椿等测定，大宝山尾矿直接用于制造磁化肥料，出现重金属含量严重超标 问题。其中，Cr超标6. 8倍，Pb超标12. 7倍，肥料施入土壤将造成重金属污染物的扩散(黄 兰椿等，大宝山金属硫化矿尾矿综合利用途径研究，金属矿山，2009 (7) 164 168)。3)尾矿复垦的问题①尾矿复垦种植作物将富集重金属，无论人还是畜禽食用均不安全。②仍存在泥石流隐患，尾矿又称尾砂，其物理性质像流砂一样，即使在尾矿库上复 土植树也不安全。我国90%以上的尾矿坝筑建在山谷中，高出下游居民区数十米甚至百米， 如果山洪暴发依然存在崩坝产生泥石流的危险。例如黑龙江省宁安市沙兰镇旧尾矿库，有 可能是日本人在伪满时开矿遗留下来的，早已是林木茂密，2005年6月11日因暴雨发生泥 石流，将沙兰镇小学淹埋，105名小学生死亡。专利技术目的1.用无害化处理后的金属尾矿原料代替草炭、泥炭和耕地土壤，用作栽培基质，既 节约了草炭和泥炭，又保护了耕地。2.尾矿富含中、微量元素，可代替中、微量元素的化学品。
技术实现思路
本专利技术是将铁尾矿、铝土尾矿、钼尾矿、铅锌尾矿、镍尾矿、铜尾矿、锰尾矿、钨尾矿、锡尾矿、金尾矿10种金属尾矿无害化处理后用作茄果类、瓜类蔬菜大棚栽培基质和草 皮种植基质，其原料配比如下(1)茄果类、瓜类蔬菜大棚栽培基质营养液滴灌种植方式的基质组成，按干基 计，无害化达标并磨至300目尾矿占70 % 80 %，粉砂壤土占30 % 20 % ；全营养基质-水 滴灌种植方式的基质组成，按干基计，无害化达标并磨至300目尾矿占25 % 30 %，发酵腐 熟达标的畜禽粪便占10% 15%，蔬菜专用缓/控释肥料(N P2O5 K2O= 1 0.4 0. 5 1. 2 1. 5)占 65% 55% ；(2)草皮基质按干基计，无害化达标并磨至200目的尾矿占50% 55%，发酵腐 熟达标的生活污泥占50 % 45 %。一、主要金属尾矿农用的无害化处理根据铁含量的多寡划分，将10种金属尾矿分为两大类非铁尾矿和含铁量低的金 属尾矿，铁尾矿和高铁含量尾矿；前者采用添加白云石、在碱性条件下进行溶融氧化的方法 回收Hg、Pb、Cd、Cr、As 5种重金属，后者采用全碳还原法回收铁和5种重金属，残留重金属 在高温条件下钝化，转化为稳定态化合物；无论是哪种类型尾矿，凡是以石英、长石为脉石 矿物、SiO2含量大于35%者，均首先分离石英和部分长石回收Si02。(一 )非铁矿尾矿和含铁量低的金属尾矿1.有价元素(组分)再回收(1)有价金属元素(组分)再回收根据目前先进的相关金属组分选别工艺进行有价金属元素(组分)再回收。(2) SiO2 分离回收SiO2是土壤的基本组分，即使含量最低的砖红壤中，SiO2含量也在35. 57% 42. 55%。目前尚未制定金属尾矿农用的标准，根据本人主持“国家土壤肥力与肥料效益长 期定位监测基地网” 15年的经验，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁尾矿、铝土尾矿、钼尾矿、铅锌尾矿、镍尾矿、铜尾矿、锰尾矿、钨尾矿、锡尾矿、金尾矿１０种金属尾矿无害化处理后用作栽培基质的方法，其特征是用作茄果类、瓜类蔬菜大棚栽培基质和草皮种植基质，其原料配比如下：（１）茄果类、瓜类蔬菜大棚栽培基质：营养液滴灌种植方式的基质组成，按干基计，无害化达标并磨至３００目尾矿占７０％～８０％，粉砂壤土占３０％～２０％；全营养基质－水滴灌种植方式的基质组成，按干基计，无害化达标并磨至３００目尾矿占２５％～３０％，发酵腐熟达标的畜禽粪便占１０％～１５％，Ｎ∶Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］∶Ｋ↓［２］Ｏ＝１∶０．４～０．５∶１．２～１．５的蔬菜专用缓／控释肥料占６５％～５５％；两种栽培基质的ｐＨ值均为６．５～７．０；（２）草皮基质：按干基计，无害化达标并磨至２００目的尾矿占５０％～５５％，发酵腐熟达标的生活污泥占５０％～４５％，在非酸性土壤地区使用，基质的ｐＨ值为６．５～７．０；在酸性土壤地区使用，基质的ｐＨ值为７．０～７．５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张夫道，
申请(专利权)人：张夫道，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]