一种含重金属的酸化金矿矿渣场综合治理方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及矿区重金属污染治理技术领域，具体涉及一种含重金属的酸化金矿矿 渣场稳定化修复与生态修复的一体化综合治理方法。
【背景技术】：
[0002] 我国矿产资源丰富，改革开放以来矿产资源的勘查开发取得了巨大的成就，但同 时采矿、冶炼也造成了矿区及周边地区土壤等生态环境严重的重金属污染。我国某些金矿 由于多年的无序开采和采用土法氰化物提金工艺，残留了大量有毒有害矿渣，由于雨水的 长期浸泡与淋滤，形成了矿山酸性废水。由于矿渣毒性大、无序堆放，矿区水、土壤环境受到 严重污染，生态环境遭到破坏，矿区内污染物随径流扩散至下游，对下游河流、农田、地下水 也造成了污染。
[0003] 长期以来，金属矿山选矿厂的尾矿矿渣处理一般都是采用尾矿库的方式存积矿 渣，不仅占用大量的土地，污染土壤、大气、地表水、地下水，而且很多尾矿库超期或超负荷 使用，使尾矿库存在极大安全隐患。另外尾矿库修筑和维护管理也需投入大量的资金，因 此，研宄开发矿区重金属污染土壤的修复技术与矿山酸性废水的处理技术就有其必要性、 特殊性和紧迫性。
[0004] 目前，对于重金属污染土壤的修复从大的方面主要分为两类：原位修复和异位修 复。金属矿区及周边地区的重金属污染土壤修复一般采用原位修复的方式，主要包括物理 技术：客土和翻土法、热处理法、动电修复法、隔离包埋法等；化学技术：化学固定、化学淋 洗、化学氧化/还原等；生物修复技术：植物修复、微生物修复、堆肥等，这些方法各有优缺 点。隔离包埋法处理费用最低，但是仅将重金属进行了隔离，对矿区土壤生态仍存在潜在 风险；动电修复法技术较不成熟，只适用于小面积污染，现场操作难度大；热处理法不适合 现场操作，处理费用高、适用范围窄；化学法容易改变土壤的性质、造成二次污染，难以实现 场地的生态恢复；微生物修复法利用的载体是微生物活体，污染物的非连续分布会隔断微 生物运动，因此处理周期长，且与土著微生物竞争有机营养物，容易失去活性；利用硫酸盐 还原菌的微生物法处理矿山酸性矿渣具有费用低、适用性强、无二次污染、可回收有价成分 等优点，但由于纯微生物法存在生物体自身能力限制、能处理的PH范围小、对重金属离子 耐受能力差，处理效率低等不足，因而未能推广应用；单纯利用植物进行重金属污染矿渣场 的修复，由于矿渣场重金属的毒性及场地缺水、缺水并通常缺水有机质与肥料元素，因而难 以奏效；场地直接利用超积累植物进行植物修复是目前重金属污染土壤治理技术的研宄热 点，但此项仍存在一些不足之处，特别是大部分超积累重金属的植物一般植株矮小、生长缓 慢、生物量低、因而修复效率低、所需时间长，而且对重金属污染严重的矿区土壤，超积累植 物一般也很难直接生长。
[0005] 重金属在土壤中可移动性是决定其生物有效性的一个重要因素，而移动性取决于 其在土壤中的存在形态，因此通过向重金属污染的土壤中加入稳定剂，通过吸附、螯合、沉 淀或共沉淀等物理化学作用，通过改变土壤中重金属的化学形态或降低其迀移性，提高土 壤肥力。稳定化处理技术首先是从处理放射性废物发展起来的，欧洲、日本已应用多年，近 年来，美国也很重视此技术。
[0006] 由于稳定化处理技术具有费用低、修复时间短、可处理多种复合重金属污染、易操 作等优点，所以它成为一种较成熟且经济有效的重金属污染土壤的修复治理技术。通过添 加土壤添加剂稳定土壤中的重金属，减少有害组分的毒性、溶解迀移性，将重金属元素转变 为物理和化学性质上更加稳定的物质，减少由于雨水淋溶或渗滤对环境造成危害。我国在 矿区重金属污染土壤的稳定化处理方面的专利较少，主要集中于采用含水泥、石灰、石膏等 水硬材料的专利。含水泥类成分的材料添加到土壤后，会导致处理后土壤硬化、增容，而且 单纯靠水化反应后形成的C-S-H和粘土矿物的吸附作用对土壤中重金属的固定效果容易 受外界环境条件的影响，土壤经过长期的风化和酸雨侵蚀，其中的重金属存在着会重新浸 出的潜在危险，同时也不利于进一步生态恢复。、
[0007] 中国专利（201410745013. 1)公开了一种重金属固化剂，包括粉煤灰30% -40%， 石灰35% -51%，泥炭19% -35%。该重金属固化剂在不引起土壤板结的情况下有效固化 了土壤中的重金属，无二次污染，但是泥炭属于不可再生资源，成本较高。
[0008] 本发明在含重金属污染的酸性矿渣场在稳定化修复的基础上，然后结合重金属耐 性植物的种植，形成一种处理成本低、适用性强、处理效果好的方法处理酸性矿渣并实现矿 渣场的生态恢复新技术。
【发明内容】
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[0009] 本发明的目的是提供一种含重金属的酸化金矿矿渣场综合治理方法，该方法能有 效地稳定金矿矿渣中的砷、镉等重金属、中和矿渣中的酸，提高矿区土壤pH，降低重金属的 淋滤，改善土壤结构，增加土壤肥力，并实现重金属污染矿渣场的生态恢复。
[0010] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0011] 一种含重金属的酸化金矿矿渣场综合治理方法，包括稳定化修复和生态修复；
[0012] 所述稳定化修复过程为：将矿澄金矿矿澄场上层0_20cm 土壤与稳定剂搅拌使其 混合均匀，后加水浇灌，并在自然条件下养护15~30天；
[0013] 其中，所述稳定剂，相对于金矿矿澄场上层0_20cm矿澄IOOwt %，包括石灰 5-20wt %，脱硫粉煤灰10-30wt %，污泥堆肥5-20wt % ;
[0014] 所述生态修复过程为：所用的三种植物分别为蜈蚣草、香根草、苎麻，经过人工驯 化对重金属具有较高的耐性，其中蜈蚣草为通过筛选的砷超富集植物，在经过稳定剂处理 以及养护后的矿渣土壤中种植。
[0015] 作为上述技术方案的优选，所述石灰为优质熟石灰，其主要成分为Si02、A1 203、 卩6203、〇&0、]\%0，含量分别为3.21%、0.45%、0.12%、80.26%、4.12%。
[0016] 作为上述技术方案的优选，所述脱硫粉煤灰取自燃煤电厂，其主要成分为Si02、 八1 203、卩6203、0&0、]\%0，含量分别为 55.36%、19.25%、7.88%、5.56%、2.59%。
[0017] 作为上述技术方案的优选，所述污泥堆肥来自生活污水厂，含水率低于30 %，有机 质大于60%，重金属含量满足《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-1984)。
[0018] 本发明具有以下有益效果：
[0019] 本发明克服现有固化材料的不足，不使用传统的水泥类组分，通过向矿渣中添加 石灰、粉煤灰、污泥堆肥稳定矿渣中的重金属，同时采用重金属耐性植物实施矿渣场的生态 修复。经过稳定化处理之后的矿渣，在根据中华人民共和国标准HJ557-2010《固体废物浸 出毒性浸出方法一水平振荡法》的试验方法中，能稳定化处理重金属污染矿渣，使砷、镉等 重金属的浸出毒性下降70%以上，同时能有效的提高浸出液的pH。经过生物吸附剂处理的 淋滤液各指标均满足广东省地方标准《水污染物排放限值》的要求。
【附图说明】：
[0020] 图1 :不同稳定化处理配方矿渣样品As的浸出率；
[0021] 图2 :不同稳定化处理配方矿渣样品Cd的浸出率。
【具体实施方式】：
[0022] 为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释 本发明，不会对本发明构成任何的限定。
[0023] 所治理的矿渣场位于广东省清远市某金矿矿渣场，该金矿由于多年的无序开采 和采用土法氰化物提金工艺，残留了大量含重金属矿渣，经采样调查分析，矿渣中砷含量 36521. 38mg/kg，镉含量 5. 897mg/kg，铅含量 105. 90mg/kg，锌含量 312. 78mg/kg，pH = 5. 91， 参照土壤环境质量标准（GB15618-1995,三级），该矿渣主要表现为砷和镉超标，而且呈酸 性。
[0024] 实施例
[0025] (1)稳定化修复
[0026] 相对矿渣场表层0_20cm矿渣100重量％，各实施例中稳定剂配方如表1所示，其 中，对照为未经过稳定剂处理的矿渣场土壤，稳定化处理过程为：用稳定剂处理2m 2矿渣场 土壤，将稳定剂与矿渣搅拌均匀，然后在自然条件下养护28天，完成稳定化过程。然后取出 样品，自然风干，磨碎过2mm筛，参照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法一水平振荡 法》对样品进行浸出毒性试验，浸出液中重金属含量采用ICP-AES进行分析，具体测定结果 见表2。
[0027] 表1各实施例中稳定剂配方
[0028]
【主权项】
1. 一种含重金属的酸化金矿矿渣场综合治理方法，其特征在于：包括稳定化修复和生 态修复； 所述稳定化修复过程为：将矿澄金矿矿澄场上层〇-20cm 土壤与稳定剂搅拌使其混合 均匀，后加水浇灌，并在自然条件下养护15~30天； 其中，所述稳定剂，相对于金矿矿澄场上层〇-20〇11矿澄10〇￥1:%，包括石灰5-2〇￥1:%， 脱硫粉煤灰10_30wt %，污泥堆肥5-20wt % ; 所述生态修复过程为：所用的三种植物分别为蜈蚣草、香根草、苎麻，在经过稳定剂处 理以及养护后的矿渣场土壤中种植。
2. 如权利要求1所述的一种含重金属的酸化金矿矿渣场综合治理方法，其特征在于： 所述石灰为优质熟石灰，其主要成分为Si02、A1 203、Fe203、CaO、MgO,含量分别为3. 21 %、 0? 45%、0. 12%、80. 26%、4. 12%。
3. 如权利要求1所述的一种含重金属的酸化金矿矿渣场综合治理方法，其特征在 于：所述脱硫粉煤灰取自燃煤电厂，其主要成分为Si0 2、A1203、Fe203、CaO、MgO,含量分别为 55. 36%、19. 25%、7. 88%、5. 56%、2. 59%。
4. 如权利要求1所述的一种含重金属的酸化金矿矿渣场综合治理方法，其特征在于： 所述污泥堆肥来自生活污水厂，含水率低于30 %，有机质大于60 %，重金属含量满足《农用 污泥中污染物控制标准》（GB4284-1984)。
【专利摘要】本发明涉及一种含重金属的酸化金矿矿渣场稳定化与生态修复综合治理方法，属于矿区重金属污染治理技术领域。通过向含重金属的金矿矿渣场上层0-20cm土壤中添加一定量的石灰、粉煤灰和有机污泥堆肥，将矿渣与添加物按一定比例混合并搅拌使其混匀，向矿渣中加水浇灌，在自然条件下养护15-30天，实现含重金属的金矿矿渣场稳定化；然后结合重金属耐性植物蜈蚣草、苎麻、香根草的种植，从而进一步实现重金属污染矿渣场的生态修复。本方法能有效地稳定金矿矿渣中的砷、镉等重金属、中和矿渣中的酸，提高矿区土壤pH，降低重金属的淋滤，改善土壤结构，增加土壤肥力，并实现重金属污染矿渣场的生态恢复。
【IPC分类】B09B3-00, B09B5-00
【公开号】CN104874585
【申请号】CN201510256719
【发明人】张太平, 扈华庚, 赵述华, 潘伟斌
【申请人】广东柯林物业管理有限公司, 华南理工大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月19日