一种控制卡林金矿尾矿重金属污染的稳定剂的制作方法

本发明涉及尾矿治理，更具体的说是涉及一种控制卡林金矿尾矿重金属污染的稳定剂。

背景技术：

1、卡林金矿，通常伴生有少量的黄铁矿（fes2）、毒砂（feass）等金属硫化矿物以及少量的由这些硫化矿物氧化而来的金属氧化矿及金属盐类物质。卡林金矿经破碎、磨矿、重选、浮选等工序，提取含金矿物后的尾矿中残留有含重金属的多种金属矿物，包括重金属硫化矿、氧化矿和硫酸盐亚硫酸盐等物质，重金属硫酸盐亚硫酸盐等物质易溶于水，而尾矿堆存过程中因水、氧的共同作用，特别是酸雨浸蚀，导致尾矿中的黄铁矿（fes2）、毒砂（feass）等金属硫化物经氧化产生酸性物质，并生成各种易溶于水的重金属物质，同时进一步导致尾矿中的微环境酸化，尾矿中重金属氧化物与酸反应，重金属溶出进入水中，故此，卡林金矿尾矿在水浸泡后，尾矿中的重金属砷、镉等转移到水相中，且浓度可超出《污水综合排放标准》（gb8978-1996)限值，通常被判定为ⅱ类固废，甚至属于危险废物，常常对生态环境有较大的重金属污染风险。控制卡林金矿尾矿重金属污染，实现卡林金矿尾矿的无害化处置，成为了卡林金矿开采中面临的迫切需要解决的重大环境及社会问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供了一种控制卡林金矿尾矿重金属污染的稳定剂，能无害化处置含重金属砷、镉等污染物的金矿尾矿。本专利能实现卡林金矿尾矿重金属污染物固化稳定化在尾矿中，消除卡林金矿尾矿的污染危害和隐患。

2、为了解决该技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种控制卡林金矿尾矿重金属污染的稳定剂，包括：基础组分a和强化组分b；

4、所述基础组分a，包括聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、氢氧化钙、碳酸钙、氧化铁；

5、所述聚合氯化铝铁为工业级产品，主要成分为氧化铝≥26%。氧化铁3%～6%，盐基度≥65%，砷≤0.0003%；

6、所述聚合硫酸铁、氢氧化钙、碳酸钙、氧化铁均为工业级产品；

7、优选地，聚合硫酸铁、氢氧化钙、碳酸钙、氧化铁为分析纯产品。

8、以总质量为100％计，所述基础组分a为：聚合氯化铝铁30％～50％，聚合硫酸铁10%～15%，氢氧化钙10％～50％，碳酸钙10%～30%，氧化铁0.2%～5%；

9、优选地，所述基础组分a为：聚合氯化铝铁35％，聚合硫酸铁15%，氢氧化钙30％，碳酸钙18%，氧化铁2%；

10、所述基础组分a的制备方法，将聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、氢氧化钙、碳酸钙、氧化铁按比例混匀；

11、优选地，所述基础组分a的制备方法，将聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、氢氧化钙、碳酸钙、氧化铁按比例混匀后进行机械活化；

12、所述机械活化，指将聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、氢氧化钙、碳酸钙、氧化铁混合粉体置于研磨设备中研磨；

13、所述研磨设备指球磨机、雷蒙磨等；

14、优选地，磨细至≤200目；

15、所述强化组分b为：工业级三聚磷酸钠，配制成水溶液使用；

16、优选地，所述强化组分b为：分析纯三聚磷酸钠，使用蒸馏水配制；

17、所述卡林金矿尾矿含重金属砷、镉中的至少一种，其中尾矿中砷的含量≤15000mg/kg。

18、本发明还提供了一种使用稳定剂控制卡林金矿尾矿重金属污染的方法，包括步骤：

19、步骤一：将所述的基础组分a与金矿尾矿按质量0.5%～3%混匀；

20、步骤二：将强化组分b配成浓度0.1～1.5%水溶液加入步骤一已混匀的金矿尾矿中，形成含水率为20％～40％的固化稳定化体；

21、步骤三：将步骤二所得的固化稳定化体堆存，形成金矿尾矿固化体；

22、步骤四：所述固化体经养护，完成卡林金矿尾矿重金属污染的固化稳定化。

23、作为优选，步骤二中，所述水溶液浓度为0.2%；所述含水率为25％。

24、作为优选，通过控制步骤一基础组分a的用量将步骤二得到的固化稳定化体ph控制在7.5～9；

25、作为优选，步骤四中，所述养护的时间为24小时。

26、有益效果

27、本发明与现有技术相比，主要优点：

28、卡林金矿尾矿中的砷、镉等重金属，从易溶性来看有两种物相，一种是易溶于水的含砷、镉等重金属中的一种或多种物质，另一种是难溶于水的含砷、镉等重金属硫化矿物；后一种含砷、含镉重金属硫化矿物，在有水和氧的条件下，也易被氧化生成易溶于水的物质，这些是导致卡林金矿尾矿给环境带来重金属污染的主要原因。本发明从多个维度来控制尾矿重金属污染。

29、本发明所用的聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、氢氧化钙、碳酸钙、氧化铁，经复配、机械研磨至≤200目，物化性能发生改变，大量的数据表明材料粒度越细，其比表面积越大，表面自由能也越大。当稳定剂小于200目，重金属污染物为砷、镉中的一种或多种，其中尾矿中砷的含量≤15000mg/kg时，能更好的与同样细小的尾矿充分混匀，并均匀分布于各种矿物之间，在强化组分和水的作用下，稳定剂首先发生水解反应，并立即与重金属镉、砷等发生一系列化学反应，xrd测试显示，与镉生成了cd4al2o6cl2﹒10h2o、与砷生成了al2(aso4)(oh)3﹒3h2o；同时产生复杂的团聚、聚合、吸附与桥连等物化成矿作用，砷、铜、铅等重金属与稳定剂中的铁、铝水解胶团生成多核络合物，被固结在一起，大幅度降低了重金属的毒性和溶出率，选用三聚磷酸钠作为增强剂，与基础组分a协同作用，使固化过程中生成的重金属矿物质更稳定，稳定化后的卡林金矿尾矿毒性浸出的重金属污染物远低于《污水综合排放标准》（gb8978-1996)限值，卡林金矿尾矿经稳定化，从ⅱ类固废变成了ⅰ类固废，而且浸出液中的重金属污染物浓度低于地表水ⅲ类水标准限值，环境污染风险已很低。可见本发明的卡林金矿尾矿重金属稳定剂是一种见效快效果好的重金属固化稳定化药剂。

30、本发明提供的控制卡林金矿尾矿重金属污染的稳定剂中的碳酸钙、氧化铁难溶于水，但能在酸性水溶液中与酸发生反应，尾矿中的硫化矿物氧化产生的酸立即被碳酸钙、氧化铁中和，阻止尾矿中各种重金属矿物的进一步氧化析出，本稳定剂抗酸雨、抗硫化矿物酸化能力强，所以本发明的卡林金矿尾矿重金属稳定剂兼具稳定尾矿固化体酸碱度的作用，固化稳定化后的尾矿耐候性好，可长期稳定和长期有效的降低卡林金矿尾矿中重金属污染物的浸出。

31、本发明提供的卡林金矿尾矿重金属稳定剂主要由聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、氢氧化钙、碳酸钙、氧化铁经复配机械活化制备而成，各种材料均为工业级产品，来源广泛、价格低廉。

32、按质量计稳定剂用量仅卡林金矿尾矿的0.5%～3%，用量少，处理后的尾矿增容很少；可同时对尾矿中的重金属镉、铅、锌和性质有较大差异的半金属砷进行固化稳定化。

33、所有组分毒副作用极低，环境友好，不会对环境产生二次污染。

技术特征：

1.一种控制卡林金矿尾矿重金属污染的稳定剂，其特征在于：所述稳定剂包括基础组分a和强化组分b；

2.权利要求1所述稳定剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述稳定剂的使用方法，其特征在于：步骤二中，所述强化组分b水溶液浓度为0.2%；步骤三中，所述固化稳定化体含水率为25％，ph控制在7.5～9；所述养护的时间为24小时。

技术总结
本发明涉及控制卡林金矿尾矿重金属污染的稳定剂，可有效解决卡林金矿尾矿重金属污染的问题。该稳定剂组成包括：基础组分A和强化组分B；其中基础组分A以总质量为100％计，聚合氯化铝铁30％～50％，聚合硫酸铁10%～15%，氢氧化钙10％～50％，碳酸钙10%～30%，氧化铁0.2%～5%；强化组分B为三聚磷酸钠，配制成水溶液使用。将聚合氯化铝铁、缺聚合硫酸铁、氢氧化钙、碳酸钙、氧化铁进行混匀、活化，即得所述基础组分A；强化组分B配成浓度0.1～1.5%水溶液使用。本发明原料丰富，成本低廉，高效环保，可实现对卡林金矿尾矿中重金属污染物的固化稳定化，显著降低尾矿中重金属的浸出，防止尾矿中残留的重金属污染物扩散对土壤、地下水和地表水的污染。

技术研发人员：何娜,覃朝科,林达红,郭尚其,农泽喜,周治德,刘怀杰,张静,唐茜
受保护的技术使用者：中国有色桂林矿产地质研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24