一种矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术，首先将场内污染土壤与矿渣采用机械混合压实，作为矿渣表层；将清洁土壤与生石灰混合并采用机械压实，清洁土壤和生石灰比例是10:1，厚度为10cm，在矿渣表层形成一个碱性的碱渣隔离层，酸碱度的改变会显著降低重金属离子的迁移扩散能力；将粘土覆盖在碱渣隔离层表面，采用5t重压路机均匀碾压，保证压实系数达到90％以上，压实厚度为10cm；将沸石均匀覆盖在已压实的粘土表面，沸石厚度为2cm；再次在沸石上覆盖粘土，压实后厚度为10cm；完成后再在已压实粘土表面覆盖上大约80cm厚的清洁土壤。整个封闭隔离层施工完成。本发明的有益效果是处理受污染的土壤成本低。
【专利说明】一种矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术
【技术领域】
[0001]本发明属于土壤污染治理【技术领域】，涉及一种矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术。
【背景技术】
[0002]矿物加工过程中产生的尾矿需要大面积的堆积场地，从而导致对土地的过量占用及对原有生态系统的破坏。尤其是尾矿中的含酸、含碱或重金属等物质，会在雨水的淋洗下溶出，污染周边的土壤、地下水。现有的矿渣及重金属污染土壤治理技术一般是将矿渣资源化利用，按一定比例与固化剂(水泥、硅酸盐、浙青等)混合，经熟化最终形成渗透性很低的固体混合物，从而减轻重金属的污染，产物可用于建筑原材料。
[0003]不足之处在于目前矿渣堆场中堆积量巨大，需要大量的固化剂，成本较大，此外受污染的土壤结构会被破坏，丧失土壤原有的功能。此外整个堆积场地的再利用并没有实现。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术，解决了现有技术处理受污染的土壤成本过高的问题。
[0005]本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行:
[0006]步骤1:将场内污染土壤与矿渣采用机械混合压实，作为矿渣表层；
[0007]步骤2:将清洁土壤与生石灰混合并采用机械压实，清洁土壤和生石灰比例是10:1，厚度为10cm，在矿渣表层形成一个碱性的碱渣隔离层，酸碱度的改变会显著降低重金属离子的迁移扩散能力；
[0008]步骤3:将粘土覆盖在碱渣隔离层表面，采用5t重压路机均匀碾压，保证压实系数达到90%以上，压实厚度为1cm;
[0009]步骤4:将沸石均匀覆盖在已压实的粘土表面，沸石厚度为2cm ；
[0010]步骤5:再次在沸石上覆盖粘土,压实后厚度为1cm ；
[0011]步骤6:完成后再在已压实粘土表面覆盖上大约80cm厚的清洁土壤。整个封闭隔尚层施工完成。
[0012]进一步，所述步骤3中粘土的透水性K彡I X 10_6，粘土料中包括有30%以上的细粒料，塑性指数在10-25之间。
[0013]进一步,所述步骤4中沸石粒径大小< 0.15mm。
[0014]进一步，所述步骤3、4、5形成防渗隔离层。
[0015]本发明的有益效果是处理受污染的土壤成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是防渗隔离层示意图；
[0017]图2是本发明对处理后的土壤进行实验装置示意图；
[0018]图3是不同时期渗出液Cr浓度值；
[0019]图4是不同时期渗出液Cu浓度值；
[0020]图5是不同时期渗出液As浓度值。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0022]本发明的目的是提供了一种新的矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术，该方法有较好的稳定性、良好的环境友好性、成本低廉，不仅可以有效阻隔下渗雨水对矿渣的淋洗，减少重金属离子的溶出，同时又可以对溶出的重金属离子进行吸附，达到较好控制重金属离子迁移扩散的效果。
[0023]本发明的目的通过以下技术方案来予以实现:
[0024]步骤1:先对场地进行采样，通过分析检测的数据确定受污染土壤范围及土方量，将场内污染土壤与矿渣采用机械混合压实，作为矿渣表层；
[0025]步骤2:将清洁土壤与生石灰混合并采用机械压实，清洁土壤与生石灰比例为10:1，厚度为10cm。清洁土壤是从未受重金属污染区域运至场地中，当清洁土壤与石灰混匀压实后，在矿渣表层形成一个碱性的碱渣隔离层，酸碱度的改变会显著降低重金属离子的迁移扩散能力；
[0026]步骤3:将粘土覆盖在碱渣隔离层表面，可从外部取粘土，采用5t重压路机均匀碾压，保证压实系数达到90%以上，压实系数即粘土压实后的干密度与标准最大干密度的百分比，粘土的透水性1X10_6，具备抗剪强度、收缩势；具备微至不透水、阻隔吸附重金属功能，压实厚度为1cm;
[0027]粘土材料应满足:土料中应包括有30%以上的细粒料；土料的塑性指数在10-25之间；
[0028]步骤4:将沸石均匀覆盖在已压实的粘土表面，沸石厚度为2cm ；
[0029]沸石材料应满足添加量:沸石与从步骤3中取得的粘土质量比> 5%,粒径大小(0.15mm ;具有粒径小、比表面积大、适宜的孔结构和表面结构,对重金属离子有较强的吸附作用、经检测无重金属污染(低于标准限值)。
[0030]步骤六:再次在沸石上覆盖粘土,压实后厚度为1cm ；
[0031]步骤七:完成后再在已压实粘土表面覆盖上大约80cm厚的清洁土壤。整个封闭隔尚层施工完成。
[0032]步骤四中所述粘土为本发明重要添加原材料，添加量为130m9?200m3/亩。具体施工过程中可根据实际情况进行增减。
[0033]步骤五所述沸石,必须满足粒径大小< 0.15mm,添加量为每亩23t?35t/亩,具体施工过程中可根据实际情况进行增减。
[0034]本发明在某地矿渣堆场中得以利用，实际效果表明:本工艺技术能够有效阻隔雨水的下渗，减少了由于雨水淋洗而造成的重金属离子溶出；由于隔离层的存在可以减少重金属离子对上层农作物的毒害，保证了农产品的质量安全。
[0035]以四川省泸州市某矿渣堆场重金污染治理为试点，对污染土壤及矿渣进行封闭处理。对处理后的土壤进行试验，表I为所用粘土基本性质。表2为重金属溶液浓度值。
[0036]表1.粘土基本性质
[0037]
名称指标数值化学成分数值(％)
干密度(g/c )1.53S1,68.32
黄粘土
孔隙率(％)9.5Al2O313.46
[0038]
含水率(％)6.21CaO7.34
有机质(％)0.12FeO1.28
易溶盐(％)O 4JFe:0；2.98
碳酸钙(％)13,8MgO1.83
硫酸钙(％)0.67Na=02.34
PH7.26K1O2.45
[0039]表2重金属溶液浓度值
[0040]
指标CrCuAs
浓度(mg/1)0.200.30 0.20
[0041]实验装置与方法:
[0042]试验装置由有机透明玻璃管、支撑台架，出液收集容器组成。有机玻璃管内径为210mm,管长6000mm,防渗层厚度为210mm,下端设20mm厚砂碌滤层并垫有滤纸。在防渗层上端倒入一定体积已知浓度的重金属溶液，收集渗出液并测定其重金属浓度。监测项目:Cr、Cu、As浓度。实验装置如下图2。
[0043]试验结果:装置上端的重金属溶液在倒入装置第7天后开始有少量溶液渗出，每镉7天取渗出液分析，通过分析不同时期渗出液中重金属的浓度，Cr浓度在0.001-0.006mg/l之间，Cu浓度在0.003-0.005，As的浓度在0.001-0.007之间，均远低于原溶液中重金属浓度。结果显示:防渗隔离层对重金属离子有较好的吸附效果，吸附效率达99%以上。不同时期渗出液重金属浓度值如图3至图5。
[0044]本发明的特点在于可对矿渣及污染土壤进行封闭隔离处理，既可以防止因雨水淋洗而造成重金属离子溶出，污染地下水及土壤，即使是出现重金属离子的溶出，多孔中性材料会吸附重金属离子，防止进一步扩散迁移；此外，可以在封闭层上方进行客土处理，实现场地的土地再利用价值。进行封闭隔离处理后，可降低重金属离子的溶出，并吸附已溶出的重金属离子，降低危害。降低整个堆场的处理成本，实现了的堆场的土地再利用价值，会给当地带来一定的经济效益。
[0045]以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术，其特征在于按照以下步骤进行: 步骤1:将场内污染土壤与矿渣采用机械混合压实，作为矿渣表层； 步骤2:将清洁土壤与生石灰混合并采用机械压实，清洁土壤和生石灰比例是10:1，厚度为10cm，在矿渣表层形成一个碱性的碱渣隔离层，酸碱度的改变会显著降低重金属离子的迁移扩散能力； 步骤3:将粘土覆盖在碱渣隔离层表面，采用5t重压路机均匀碾压，保证压实系数达到90%以上，压实厚度为1cm; 步骤4:将沸石均匀覆盖在已压实的粘土表面，沸石厚度为2cm ； 步骤5:再次在沸石上覆盖粘土，压实后厚度为1cm ； 步骤6:完成后再在已压实粘土表面覆盖上大约80cm厚的清洁土壤；整个封闭隔离层施工完成。
2.按照权利要求1所述一种矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术，其特征在于:所述步骤3中粘土的透水性K < I X 10_6，粘土料中包括有30%以上的细粒料，塑性指数在10-25之间。
3.按照权利要求1所述一种矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术，其特征在于:所述步骤4中沸石粒径大小< 0.15mm。
4.按照权利要求1所述一种矿渣堆场及重金属污染土壤治理技术，其特征在于:所述步骤3、4、5形成防渗隔离层。
【文档编号】B09C1/00GK104128361SQ201410324505
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】陈文清, 刘文超, 侯翔, 赵栗笠, 张小凤, 苏子艺 申请人:四川大学