一种控制铜矿选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铜矿选矿尾矿重金属污染的稳定剂。

背景技术：

1、由于成矿作用和地质条件的不断变化，铜矿石通常伴生有少量的方铅矿、闪锌矿、黄铁矿（fes2）、毒砂（feass）等金属硫化矿物及这些矿物氧化生成物。铜矿开采选矿过程中产生的大量尾矿，从可溶性来看，与重金属相关的有易溶于水的重金属硫酸盐亚硫酸盐类物质、有易溶于酸性水中的重金属氧化物和不溶于水的重金属硫化矿物。因残留含重金属的多种金属矿物，在堆存过程中因水、氧的共同作用，特别是酸雨浸蚀，导致金属矿物的氧化，生成各种易溶于水的重金属物质，同时尾矿中的黄铁矿（fes2）、毒砂（feass）等金属硫化物氧化后会产生酸性物质，进一步导致尾矿中的微环境酸化，加剧重金属的溶出，可以看出铜矿选矿后的尾矿在水浸泡后，尾矿中的重金属会转移到水相中，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，给生态环境带来严重的重金属污染。控制铜矿选矿尾矿重金属污染，实现铜矿尾矿的无害化处置，成为了铜矿采选业面临的迫切需要解决的重大环境问题和社会问题。

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铜矿选矿尾矿重金属污染的稳定剂，能无害化处置含砷、镉、铅、锌、铜等重金属污染物的铜矿尾矿。本专利能实现铜矿尾矿重金属污染物固化稳定化在尾矿中，彻底消灭和根除了铜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、一种控制铜矿选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、所述氢氧化钙、聚合硫酸铁、碳酸钙、氧化铁均为工业级产品；

7、优选地，氢氧化钙、聚合硫酸铁、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35％～50％，聚合硫酸铁5%～10%，氢氧化钙20％～50％，碳酸钙10%～30%，氧化铁0.1%～2.0%；

9、优选地，所述基础组分a为：聚合氯化铝铁49％，聚合硫酸铁10%，氢氧化钙30％，碳酸钙10%，氧化铁1%；

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活化；

12、所述活化，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：工业级硅酸钠，配制成水溶液使用；

16、优选地，所述强化组分b为：分析纯硅酸钠，使用蒸馏水配制；

17、本发明还提供了所述的一种控制铜矿选矿尾矿重金属污染的稳定剂的应用方法。作为优选，所述铜矿尾矿含重金属砷、镉、铅、锌、铜中的至少一种，其中尾矿中砷的含量≦5000mg/kg、铅的含量≦5000mg/kg、锌含量≦5000mg/kg、铜含量≦1000mg/kg。

18、本发明还提供了一种控制铜矿选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与铜矿尾矿按质量0.5%～3%混匀；

20、步骤二：将强化组分b配成浓度0.1~3.0%水溶液加入步骤一已混匀的铜矿尾矿中，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，形成铜矿尾矿固化体；

22、步骤四：所述固化体经养护，完成铜矿尾矿重金属污染物的固化稳定化。

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的用量将步骤二将的固化稳定化体ph控制在7.5~9；

25、作为优选，步骤四中，所述养护的时间为1～2天。

26、有益效果

27、与现有技术相比，本发明的主要优点：

28、铜矿选矿尾矿粒度通常为200目左右。尾矿中的砷、镉、铅、锌、铜等重金属，从易溶性来看有两种物相，一种是易溶于水的含砷、镉、铅、锌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、铅或锌等重金属硫化矿物氧化矿物；后一种含砷、含镉、含铅或锌等重金属硫化矿物，在有水和氧的条件下，易被氧化生成易溶于水的物质，并使尾矿微环境酸化，进一步溶解重金属氧化物，从而导致铜矿选矿尾矿给环境带来重金属污染。本发明可从多个维度来控制尾矿重金属污染。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，且铜矿尾矿含重金属砷、镉、铅、锌、铜中的至少一种，其中尾矿中砷的含量≦5000mg/kg、铅的含量≦5000mg/kg、锌含量≦5000mg/kg、铜含量≦1000mg/kg，稳定剂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、锌、铅、铜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、与锌生成了zn5(oh)8cl2﹒h2o等物质（见图2、图3、图4示例）；同时产生复杂的团聚、聚合、吸附与桥连等物化成矿作用，参考铅锌矿尾矿稳定化后的eds检测结果，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（图5示例），大幅度降低了重金属的毒性和溶出率，选用硅酸钠作为增强剂，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，稳定化后的铜矿选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，铜矿选矿尾矿经稳定化，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。可见本发明的铜矿选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。

29、本发明提供的控制铜矿选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，所以本发明的铜矿选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铜矿选矿尾矿中重金属污染物的浸出。从实施例中结果（表1）可见经过300天露天存放，浸出毒性不变，依然很低；

30、按质量计稳定剂用量仅铜矿选矿尾矿的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、铜、砷进行固化稳定化。