[發明專利]一種基于鐵錳氧化物的重金屬固化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910576929.1
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110257078A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 胡國峰;邵雁;劉穎;劉子豪;郭華軍;向浩;覃慧;徐秀英
• 申請（專利權）人: 中冶南方都市環保工程技術股份有限公司
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 吳靜

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種基于鐵錳氧化物的重金屬固化劑，包括按質量百分含量計的如下組分：錳鐵尾礦渣10%?20%、pH調節劑5%?10%、腐殖質30%?40%、殼聚糖15%?25%、秸稈灰10%?20%。該重金屬固化劑的制備方法為：將錳鐵尾礦渣、pH調節劑、腐殖質、殼聚糖、秸稈灰分別粉碎，過100?150目篩，然后混合均勻。將該重金屬固化劑施入重金屬污染土壤中，且該重金屬固化劑用量為土壤質量的10%?20%。本發明提供的重金屬固化劑以鐵錳礦渣為原料，制備條件較溫和，所得產品與重金屬的螯合產物效果好，重金屬固化穩定化能力強，且可以同時固化穩定化多種重金屬離子，且還能夠解決現有錳礦渣資源化利用的難題。

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種基于鐵錳氧化物的重金屬固化劑及其制備方法和應用。

背景技術

我國作為一個礦產資源相對豐富的國家，礦產資源開發在國民經濟和社會發展過程中起到非常重要的作用，然而礦產資源開發利用過程中也會帶來嚴重的生態環境問題。尾礦庫是礦產開采后剩余價值較低的礦渣廢土堆積形成，其侵占大量土地且由于地質擾動容易引發各種次生地質災害，最為危險的是其土壤中重金屬元素經過開采冶煉過程，元素有效性活化，又經過長時間雨水沖刷淋濾、風化揚塵等作用后進入大氣圈、水圈、生物圈，最終對人類健康和生態安全構成威脅。由于重金屬難以分解、轉化且危害巨大的特點，治理重金屬的污染一直都是國內外研究的難點與熱點。

重金屬穩定固化法是指采用成礦原理，使得待處理污染物中重金屬元素在吸附、穩定化反應、離子交換等作用下被穩固劑所固定，進一步通過硅酸、鋁等含水性非晶物質及低結晶礦物的高度結晶化，使重金屬成為礦物中的微量成分。產生的結晶物質可通過再結晶過程及粒子之間生成交錯的晶體，形成強結構的固化網，將固化的重金屬進一步封固在固化網內。通過向土壤中加入穩定化劑，可以調節和改變重金屬在土壤中的物理化學性質，使其產生吸附、絡合、沉淀、離子交換和氧化還原等一系列反應，降低其在土壤環境中的生物有效性和可遷移性，從而減少重金屬元素對動植物的毒性；具有投入低、修復快速、操作簡單等優點，對大面積中低度土壤污染的修復具有較好的優越性，能更好地滿足當前我國治理土壤中重金屬污染以保障農產品安全生產的迫切需求。

重金屬固化穩定化劑對不同土壤、不同重金屬離子的修復效果和機理以及現場應用等方面依然存在一些不足。首先，固化/穩定化技術主要機理是改變土壤中重金屬的存在形態，使植物不能有效的吸收土壤中的重金屬元素，因此固化穩定化藥劑的轉化效率是其品質的決定性因素；其次，目前應用的固化/穩定劑種類還比較少，修復效果還有待提高，固化體的長期穩定性的研究還比較缺乏；此外現有的固化/穩定劑都是針對單一重金屬離子的固化，無法同時固定多種重金屬離子，且固化劑生產工藝復雜，成本高，固化穩定化效果不佳；再次，由于固化/穩定劑具有復雜的結構和作用機理，目前人們對固化劑的鈍化修復機理研究的還不夠；最后，固化/穩定化中的許多技術措施尚處在實驗室研究階段或現場小型試階段，還缺少大范圍的工程實際應用。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種基于鐵錳氧化物的重金屬固化劑及其制備方法和應用，重金屬固化穩定化能力強、制備操作簡單，且可以同時固化穩定化多種重金屬離子。

為實現上述目的，本發明的技術方案為一種基于鐵錳氧化物的重金屬固化劑，包括按質量百分含量計的如下組分：錳鐵尾礦渣10%-20%、pH調節劑5%-10%、腐殖質30%-40%、殼聚糖15%-25%、秸稈灰10%-20%。

進一步地，所述重金屬固化劑包括按質量百分含量計的如下組分：錳鐵尾礦渣15%，pH調節劑8%、腐殖質37%、殼聚糖22%、秸稈灰18%。

進一步地，所述錳鐵尾礦渣中，SiO₂ 含量為25-30%、CaSO₄ 含量為15-20%、Fe(OH)₃ 含量為6-10%、MnO₂ 含量為5%-10%