专利名称：酸性金属矿山固废堆场表层生态防渗隔离方法
技术领域：
本发明属于环境保护领域，涉及有色金属矿山固废堆体防渗隔离及酸性金属矿山植被恢复，具体涉及一种堆积体表层防渗隔离方法。
背景技术：
“砷毒”、“血铅”、“镉米”等事件频发，让重金属污染成为最受关注的公共事件之一。目前我国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。由重金属或其化合物造成的环境污染，其对环境和生物的危害极大，同时，其易通过食物链而富集，目前已引起了世界各国科学家的高度重视，因此，我国《重金属污染综合防治“十二五”规划》成为首个国务院正式批复的专项规划。有色金属开采、冶炼等过程中，特别是排土场、尾矿库、冶炼渣等固体废弃物堆积体的长期堆放，已成为重金属污染的主要来源，如未经科学处置和治理，随着降雨和大气循环，将造成河流、土壤、地下水的污染，导致地表植被、水生生物的死亡，对人类生存环境造成难以恢复的破坏。加强排土场、尾矿库、冶炼渣等固体废弃物堆积体的综合治理，恢复堆积区植被，重建稳定生态系统，从根本上缓解并逐步根治尾矿库二次污染现象，是当前我国重金属污染治理的重要内容之一。堆积体表层多为碎石、浮石，结构松散，难以蓄存土壤、水肥，植被难以生长。由于堆积体主要物质受风化和降雨淋溶，有害物质极易随降水进入河流和地下水，造成二次污染。
发明内容
为了实现本方法，本发明的目的在于提供一种酸性金属矿山固废堆积体表层生态防渗隔离方法。本发明提供的一种酸性金属矿山固废堆积体表层生态防渗隔离方法，其包括如下步骤(I)制备填充材料；(2)表层空隙填充将填充材料喷射到堆积体表层空隙，形成生态填充层；(3)制备防渗隔离材料；(4)表层防渗隔离将防渗隔离材料喷附在经填充后的堆积体表层，形成生态防渗隔离层。其中，步骤(I)中所述填充材料包括以下重量百分比的成分膨润土 5-10%、硅藻土 5-10 %、蛭石5-10 %、酸性土壤改良剂10-20 %、植物纤维5-10 %、微生物堆肥5_15 %、土壤固化剂1-5%和土壤20-54%。所述各成分均为市场上常规市售产品，其中，酸性土壤改良剂购于苏柯汉生物工程有限公司；植物纤维购于上海邦维市政工程有限公司；微生物堆肥购于江苏绿之源生态建设有限公司；土壤固化剂购于北京绿色奇点科技发展有限公司。步骤(I)中所述填充材料采用专用干喷机喷射到堆积体表层，在喷料口加水混合，固水比例为7-9 3-1，优选为9 I。步骤(3)中所述防渗隔离包括以下重量百分比的成分生态砂80-90%、水溶性聚氨酯树脂(W-OH)溶液10-20%，其中W-OH溶液浓度为5-20%。其中，生态砂为仁创科技集团生产的仁创生态砂；水溶性聚氨酯树脂购于江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司。步骤(4)中所述防渗隔离材料喷附方式是采用干喷机和药水分离喷雾机同时作业方式。具体是用干喷机喷射生态砂的同时，用药水分离喷雾机喷射W-OH水溶液，在喷料口生态砂、W-OH水溶液混合，在填充层表层快速凝固形成防渗隔离层。其中，干喷机为郑州市青山绿水喷播机械厂生产的PZ-5型的干喷机；药水分离喷雾机俗称喷雾器或药水机，为江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司生产。 所述填充层的厚度为3_7cm,所述防渗隔离层l_2cm。本发明还提供了上述方法在治理酸性金属矿山固废堆积体中的应用。该方法采用营养型基质材料填充固废表层空隙，营造近自然植被生长环境，同时为植被生长提供必要的养分；填充材料中包含碱性中和材料，能够有效调节植被根系土壤的PH值，扩大适生植被种类；特别是能够形成半永久性的防渗隔离层，其渗透系数为l*10_7-l*10_8cm/sec，且具有较好的抗拉耐压性能；植物根系能够穿透防渗隔离层，不影响植物根系的正常生长。本发明提供的酸性金属矿山固废堆积体表层防渗隔离方法，能够对堆积体表层进行生态填充封闭，同时添加碱性物质，调节堆积体表层物质PH值，并营造了一个半永久性柔性防渗隔离层，有效缓解了降水对固废毒害物质的淋溶作用，降低二次污染的风险，并为后续环境污染治理和植被恢复提供良好基础。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例I江西某铜矿排渣场生态修复I号实验区(I)制备填充材料；所述填充材料包括以下重量百分比的成分膨润土 5%、硅藻土 5 %、蛭石5 %、酸性土壤改良剂14 %、植物纤维10 %、微生物堆肥5 %、土壤固化剂2 %和土壤54%。所述填充材料采用干喷机喷射到堆积体表层，在喷料口加水混合，固水比例为7:3;(2)表层空隙填充将浆状填充材料填充到堆积体表面，平均厚度为3cm ；(3)制备防渗隔离材料所述防渗隔离材料包括以下重量百分比的成分生态砂85%、水溶性聚氨酯树脂(W-OH)溶液15%，其中W-OH溶液浓度为5% ；(4)表层防渗隔离采用干喷机和药水分离喷雾机同时作业方式，用干喷机喷射生态砂的同时，用药水分离喷雾机喷射W-OH水溶液，在喷料口生态砂、W-OH水溶液混合，在填充层表层快速凝固形成防渗隔离层。所述表层防渗隔离层的厚度为1cm。通过实施表层防渗隔离措施，在排渣场表层形成柔性防渗隔离层，经现场观测和测试分析，有效防止68%的自然降水下渗，一定程度阻隔了固废中毒害物质随降水淋溶而迁移。该实例中制浆材料的固含量较低，填充材料凝固时间较长，蠕动滑移现象突出，喷附厚度控制难度大，用料较多。实施例2江西某铜矿排渣场生态修复2号实验区
(I)制备填充材料；所述填充材料包括以下重量百分比的成分膨润土 8%、硅藻土 8%、蛭石5%、酸性土壤改良剂10%、植物纤维10%、微生物堆肥10%、土壤固化剂1%和土壤48%。所述填充材料采用干喷机喷射到堆体表层，在喷料口加水混合，固水比例为8:2;(2)表层空隙填充将浆状填充材料填充到堆积体表面，平均厚度为5cm ；(3)制备防渗隔离材料所述防渗隔离材料包括以下重量百分比的成分生态砂 90%、水溶性聚氨酯树脂(W-OH)溶液10%，其中W-OH溶液浓度为8% ；(4)表层防渗隔离采用干喷机和W-OH专用药水分离喷雾机同时作业方式，用干喷机喷射生态砂的同时，用药水分离喷雾机喷射W-OH水溶液，在喷料口生态砂、W-OH水溶液混合，在填充层表层快速凝固形成防渗隔离层。所述表层防渗隔离层的厚度为1.5cm。通过实施表层防渗隔离措施，在排渣场表层形成柔性防渗隔离层，经现场观测和测试分析，有效防止76%的自然降水下渗，加大程度地阻隔了固废中毒害物质随降水淋溶而迁移。该实例中随着填充材料的固含量提高，浆体坡面蠕动滑移现象有所减轻。实施例3江西某铜矿排渣场生态修复5号实验区(I)制备填充材料；所述封闭材料包括以下重量百分比的成分膨润土 10%、硅藻土 10%、蛭石8%、酸性土壤改良剂15%、植物纤维10%、微生物堆肥15%、土壤固化剂2%和土壤30%。所述填充材料采用干喷机喷射到堆体表层，在喷料口加水混合，固水比例为9:1;(2)表层空隙填充将浆状封闭材料填充到堆积体表面，平均厚度为7cm ；(3)制备防渗隔离材料所述防渗隔离材料包括以下重量百分比的成分生态砂90%、水溶性聚氨酯树脂(W-OH)溶液10%，其中W-OH溶液浓度为15% ；(4)表层封闭隔离采用干喷机和W-OH专用药水分离喷雾机同时作业方式，用干喷机喷射生态砂的同时，用药水分离喷雾机喷射W-OH水溶液，在喷料口生态砂、W-OH水溶液混合，在填充层表层快速凝固形成防渗隔离层。所述表层防渗隔离层的厚度为2cm。通过实施表层防渗隔离措施，在排渣场表层形成柔性防渗隔离层，经现场观测和测试分析，有效防止83%的自然降水下渗，有效阻隔了固废中毒害物质随降水淋溶而迁移。该实例中浆体材料的固含量比例适中，喷复厚度可控。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种酸性金属矿山固废堆积体表层生态防渗隔离方法，其包括如下步骤 (1)制备填充材料； (2)表层空隙填充将填充材料喷射到堆积体表层空隙内，形成生态填充层； (3)制备防渗隔离材料； (4)表层防渗隔离将防渗隔离材料均匀喷附在经填充后的堆积体表层，形成生态防渗隔离层。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤(I)中所述填充材料包括以下重量百分比的成分膨润土 5-10%、硅藻土 5-10%、蛭石5-10%、酸性土壤改良剂10-20%、植物纤维5-10%、微生物堆肥5-15%、土壤固化剂1-5%和土壤20-54%。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤(I)中所述填充材料采用干喷机喷射到堆积体表层，在喷料口加水混合，固水比例为7-9 3-1。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(I)中所述填充材料采用干喷机喷射到堆积体表层，在喷料口加水混合，固水比例为9 I。
5.如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述填充层的厚度为3-7cm。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述防渗隔离材料包括以下重量百分比的成分生态砂80-90%、水溶性聚氨酯树脂溶液10-20%，其中水溶性聚氨酯树脂溶液浓度为5-20%。
7.如权利要求I所述的方法，期特征在于，步骤(4)中所述防渗隔离材料喷附方式是采用干喷机和药水分离喷雾机同时作业方式。
8.如权利要求7所述的方法，期特征在于，步骤(4)中所述防渗隔离材料喷附方式是用干喷机喷射生态砂的同时，用药水分离喷雾机喷射W-OH水溶液，在喷料口生态砂、W-OH水溶液混合，在填充层表层快速凝固形成防渗隔离层。
9.如权利要求6-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述防渗隔离层厚度为l-2cm。
10.权利要求1-9任意一项所述的方法在治理酸性金属矿山固废堆积体中的应用。
全文摘要
本发明提供一种堆积体表层生态防渗隔离方法，其包括如下步骤制备填充材料；表层空隙填充将填充材料喷射到堆积体表层空隙内，形成生态填充层；制备防渗隔离材料；表层防渗隔离将防渗隔离材料均匀喷附在经填充后的堆体表层，形成柔性防渗隔离层。本发明提供的酸性金属矿山固废堆积体表层防渗隔离方法，能够对堆积体表层进行生态填充封闭，同时添加碱性物质，调节堆积体表层物质pH值，并营造了一个半永久性柔性防渗隔离层，有效缓解了降水对固废毒害物质的淋溶作用，降低二次污染的风险，并为后续环境污染治理和植被恢复提供良好基础。
文档编号B09B1/00GK102652951SQ201210126658
公开日2012年9月5日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者倪俊, 李启龙, 杨晓冬, 王京燕, 祁有祥, 辜再元 申请人:北京北林绿源生态技术研究院有限责任公司