一种利用铝土矿选矿、冶炼产生的矿泥、赤泥对采矿矿坑回填复垦的方法与流程

本发明涉及风化型铝土矿矿山复垦领域，特别是一种利用铝土矿选矿、冶炼产生的矿泥、赤泥对采矿矿坑回填复垦的方法。

背景技术：

铝是产量最大的有色金属，与国民经济关联度高达91％。氧化铝生产过程中会产生大量的赤泥和选矿泥等固体废弃物。

赤泥存在碱性强、盐分含量高、综合利用难、污染物迁移风险大等特征。近几年我国多地相继发生了多起由于赤泥堆场引起的地下水和地表水污染事故。赤泥处置已成为国际氧化铝工业面临的共性难题。

铝土矿多分布于岩溶地区，矿区生态环境十分脆弱，石漠化严重，土壤资源稀缺，大量铝土矿采空区无足够土源填充。而另一方面，矿泥库泥位高悬，环境风险巨大，且占用大量土地资源。

近年来，我国氧化铝行业每年产生赤泥近1亿吨、矿泥约2亿吨，赤泥和矿泥堆存侵占的土地面积已近千平方公里。氧化铝企业正面临无地堆存赤泥、无库排放矿泥的窘境。

赤泥和矿泥大量堆存缺乏有效的处置措施。但从土壤化发生学角度看，赤泥和矿泥具备土壤化基本的物理和化学基础，利于赤泥和选矿泥重构土壤；本发明遵循“从哪来，回哪去”的自然法则，把风化型铝土矿选矿、冶炼形成的矿泥、赤泥再回填到原有的矿坑中，消化巨量堆存的陈年赤泥、清空巨型高悬的矿泥库，排除巨大的环境风险，既保护了生态环境，又再生了自然资源，还利于铝土矿产业的可持续发展，使之具有良好的生态效益、环境效益和可持续的经济效益。

技术实现要素：

一种利用铝土矿选矿、冶炼产生的矿泥、赤泥对采矿矿坑回填复垦的方法。

具体步骤为：

(1)原料按以下重量百分比(干重)配料：矿泥60％～95％、赤泥5％～40％，无水三氯化铁若干；

(2)首先将矿泥混凝、脱水至含水率50％以下；赤泥脱水至含水率30％以下；

(3)将步骤(2)的赤泥与三氯化铁粉剂混合。根据赤泥含水率计算赤泥干重；再根据赤泥干重及其ph值确定三氯化铁投加量(ph值在11以上按0.10％-0.20％投加、ph值在10.5-11之间按0.08％-0.15％投加、ph值在10.5以下按0.05％-0.12％投加)，并按量称取(最好是无水三氯化铁；如果是含水三氯化铁，则相应增加其对应的含水量)；采用挖机将赤泥按1-2m高度摊平，后用挖机将计量的三氯化铁较均匀撒在赤泥上，再采用挖机混合翻堆，重复3-4次，并堆放；

(4)将步骤(3)的混合物料堆放15-30天后，再重新翻堆2次，以便三氯化铁在赤泥中充分分散与混匀，并继续堆放15～30天；如果堆放期间，气候干燥(气温持续在28℃以上的夏天、秋天，且堆放期间没有出现有效降雨或小于10mm降水)，可以在翻堆过程中按赤泥干重的3-5％重量洒水，防止堆放赤泥干枯板结。

(5)将步骤(2)的矿泥以及步骤(4)的赤泥运至需要回填复垦的矿坑处或者在途中的混合搅拌站。混合搅拌设施可以是挖机，也可以是无轴搅拌器或者搅拌槽、搅拌罐、搅拌车等其他具有搅拌功能的设备。混合物料按比例取矿泥60％～95％、取步骤(4)的赤泥5％～40％进行搅拌混合。如果是挖机，则需要反复混合堆放4-5次；如果是无轴搅拌器或者搅拌槽、搅拌罐、搅拌车等搅拌工具，每次物料至少要搅拌15min以上，确保物料彼此分散均匀。

(6)将步骤(5)混匀的物料送至需要填埋复垦的矿坑，后用铲车分层(按1.0-2.0m一层)推平、压实。如果当地缺少剥离表土，则需要将步骤(5)混匀的物料推平、压实至矿坑周边地面高程以上超高0.4-1.0m(如果矿坑深度低于3m，超高以0.4-0.5m为宜；矿坑深度超过6m以上，超高以1.0m为宜；矿坑深度介于3-6m，超高以0.5-1.0m为宜)，并在表面撒施少量污水处理厂腐熟污泥或有机肥(每亩1-2吨)、机械翻耕1次，采用一般性复绿植物或者糖蔗复绿，后再通过2-3年土壤改良逐步转化为耕地。如果填埋复垦直接做耕地，则矿坑填埋高度至矿坑周边地面高程及以上(如果矿坑深度低于3m，填埋高度以矿坑周边地面高程为宜；矿坑深度超过6m以上，超高以0.5m为宜；矿坑深度介于3-6m，超高以0.2-0.5m为宜)，后再在其上方回填原有剥离的表层土0.5m及以上，平整后即可用作为耕地农业种植。

所述的赤泥为铝土矿矿石冶炼金属铝后的废渣；

所述的矿泥为风化型铝土矿矿石洗选产生的泥水混合物；

所述的三氯化铁为市场上出售的合格工业级无水三氯化铁、含水三氯化铁。

所述的腐熟污泥、腐殖酸肥料、有机肥或生物有机肥为经检测达到国家有机肥质量标准的有机肥料。

本发明优点在于：

(1)充分遵循“从哪来，回哪去”的自然法则，把风化型铝土矿选矿、冶炼形成的矿泥、赤泥再回填到原有的矿坑中，使之重构土壤，消化巨量堆存的陈年赤泥、清空巨型高悬的矿泥库，排除巨大的环境风险，既保护了生态环境，又再生了自然资源，还利于铝土矿产业的可持续发展，使之具有良好的生态效益、环境效益和可持续的经济效益。

(2)三氯化铁呈弱酸性，采用三氯化铁对赤泥降碱，避免了类似强酸物质在快速中和碱性物质的同时与两性物质三氧化二铝/铝酸盐发生反应，耗损酸性组分；也避免了采用有机酸类物质中和赤泥碱性物质的慢反应速度与高成本，能使赤泥的ph值较快速下降的同时，尽可能不与三氧化二铝/铝酸盐发生反应，并有效控制赤泥降碱工艺技术成本。三氯化铁与赤泥混合、堆放、存放、翻堆利于三氯化铁在黏重赤泥中逐步混匀、陈化反应以及反应基本稳定。

(3)反应基本稳定的赤泥与脱水矿泥彼此混匀，不仅使其成分十分接近矿坑周边土壤，还利于赤泥中的残余碱性物质继续与矿泥中的硅酸盐、未完全风化的碳酸钙等反应，使最终混合产物的ph降到9.0以下并接近8.5左右、颗粒粒径适当增加，容重或者密度适当降低并接近1.6g/cm3、抗剪强度有所增强、渗透系数有所提高，混合产物的物理化学性质、土理性质与矿坑周边土壤基本相同，实现矿泥、赤泥的土壤化处置，为后续补充氮磷钾营养组分、有机质及其土壤微生物等农肥措施及其土壤重构改良奠定基础。

附图说明

图1为本发明制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：广西平果县某铝土矿矿区矿坑矿泥、赤泥土地复垦

(1)原料按下述重量百分比(干重)配料称重：配料比例为：矿泥80％、赤泥19％，无水三氯化铁0.7％，石膏0.3％；矿坑容积5000m³，物料总重(干重)约9000吨；物料质量：含水率45％的矿泥13100吨、含水率30％的赤泥2445吨、无水三氯化铁(粉剂、纯度98％)57吨、180目石膏粉(含水率2％)24.5吨。

(2)在赤泥堆场用铲车平整一块30ⅹ30m²的场地，作为赤泥降碱混合、堆放、陈化场所。具体降碱混合步骤为：①以赤泥堆场运输车辆的载重量作为基本计量单位，即每车(24m³或约43吨)赤泥，需要投加1吨无水三氯化铁；②将卸载的24m³或约43吨赤泥采用挖机按1-2m高度摊平，后用挖机将1吨三氯化铁较均匀撒在赤泥上，再采用挖机混合翻堆，重复3-4次，并堆放；为保证三氯化铁投加量均匀，采用每车赤泥、1吨粉剂三氯化铁的专业方式进行混合，混合产物可以多车连续混合堆放；③堆放30天后，再重新连续翻堆2次，以便三氯化铁在赤泥中充分分散与混匀，并继续堆放20天。堆放期间，正值南方十月，气候干燥(气温持续在28℃以上，堆放期间没有出现有效降雨)，第二次翻堆过程中按赤泥干重的4％重量洒水，防止堆放赤泥干枯板结。

(3)50天后，将含水率45％约13100吨矿泥以及降碱陈化了的赤泥运至回填复垦附近的混合搅拌站，混合站采用振动给料机计量分别对矿泥与赤泥给料，搅拌罐搅拌，搅拌时间20min。搅拌结束后，采用输送带输送至附近的填埋复垦矿坑，铲车按1.5m一层推平、压实，直至填埋层超过周边地面高0.5m。之后再在其上方回填原有剥离的表层土0.5m，平整后采用机械翻耕机对表层0.3m复土进行松土，成为复垦土地移交给当地村民。

实施例2：广西百色市某铝土矿矿区矿坑矿泥、赤泥土地复垦

(1)原料按下述重量百分比(干重)配料称重：配料比例为：矿泥85％、赤泥14.1％，无水三氯化铁0.6％，石膏0.3％；矿坑容积10000m³，物料总重(干重)约18000吨；物料质量：含水率44％的矿泥28333吨、含水率30％的赤泥3626吨、无水三氯化铁(粉剂、纯度96％)108吨、180目石膏粉(含水率2％)54吨。

(2)在赤泥堆场用铲车平整一块40ⅹ40m²的场地，作为赤泥降碱混合、堆放、陈化场所。具体降碱混合步骤为：①以赤泥堆场运输车辆的载重量作为基本计量单位，即每车(24m³或约43吨)赤泥，需要投加1.2吨无水三氯化铁；②将卸载的24m³或约43吨赤泥采用挖机按1-2m高度摊平，后用挖机将1.2吨三氯化铁较均匀撒在赤泥上，再采用挖机混合翻堆，重复3-4次，并堆放；为保证三氯化铁投加量均匀，采用每车赤泥、1.2吨粉剂三氯化铁的专业方式进行混合，混合产物可以多车连续混合堆放；③堆放20天后，再重新连续翻堆2次，以便三氯化铁在赤泥中充分分散与混匀，并继续堆放25天。堆放期间，正值南方十月，气候干燥(气温持续在28℃以上，堆放期间没有出现有效降雨)，第二次翻堆过程中按赤泥干重的4％重量洒水，防止堆放赤泥干枯板结。

(3)45天后，将含水率44％约28333吨矿泥以及降碱陈化了的赤泥运至回填复垦附近的混合搅拌站，混合站采用振动给料机计量分别对矿泥与赤泥给料，搅拌罐搅拌，搅拌时间20min。搅拌结束后，采用输送带输送至附近的填埋复垦矿坑，铲车按2m一层推平、压实，直至填埋层超过周边地面高0.4m。之后再在其上方回填原有剥离的表层土0.5m，平整后采用机械翻耕机对表层0.3m复土进行松土，成为复垦土地移交给当地村民。