[發明專利]一種修復重金屬污染水體和土壤的熱改性磷礦浮選尾礦材料的制備與應用

有效

• 申請號: 202011184522.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112427450B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 蔡超;鄧晟寧;池海峰;林姍娜;朱永官;侯艷偉;李云駒
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B09C1/00;C09K17/02
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本發明屬于重金屬污染治理技術領域，具體涉及一種適用于修復重金屬污染水體，及原位鈍化重金屬污染土壤的熱改性磷礦浮選尾礦材料的制備及應用。本發明的熱改性磷礦浮選尾礦材料通過以下步驟制得：將磷礦浮選工藝所得尾礦利用機械裝備破碎，過10?300目篩得到磷礦浮選尾礦，將該磷礦浮選尾礦在400?1000℃下煅燒1?10h，冷卻至室溫，研磨過80?200目篩得到熱改性磷礦浮選尾礦材料。本發明以磷礦浮選工藝獲得的尾礦作為原料制備水體及土壤重金屬污染修復材料，不僅可吸附水體中的鎘、鉛和銅等重金屬離子，還可有效鈍化重金屬污染土壤中的鎘、鉛和銅等重金屬離子，實現磷礦浮選尾礦的二次開發利用，且提供的制備方法具工藝簡單，耗時短，設備簡易，制備成本低等優點。

技術領域

本發明涉及重金屬修復技術領域，特別涉及一種修復重金屬污染水體和土壤的熱改性磷礦浮選尾礦材料的制備與應用。

背景技術

隨著我國工農業的快速發展，土壤重金屬污染日益嚴重。土壤中的重金屬主要來自工業企業廢氣、廢水、廢渣的排放，污水的灌溉及農藥化肥的不當使用等。由于重金屬進入土壤后難以被分解或遷出，長期停留對環境及人體健康的潛在危害極大，因此土壤重金屬污染修復備受關注。

常用的重金屬污染土壤修復技術主要可分為物理修復技術、化學修復技術及生物修復技術。其中化學修復中的鈍化修復技術由于具耗時短、成本低、且修復效果顯著等特點而被廣泛使用。鈍化修復技術主要向污染土壤中加入鈍化材料，使土壤中重金屬污染物通過與鈍化材料發生吸附、氧化還原、絡合、沉淀等物理化學作用，轉化為更穩定的賦存形態，從而降低重金屬的遷移性及生物有效性。該技術的核心為鈍化材料，通常生物炭、石灰石、含磷材料等都可以作為優異的鈍化材料在實際工程中應用。

我國磷礦資源儲量豐富但以中低品位為主，在對中低品位磷礦進行選礦富集生產磷商品的過程中會產生大量尾礦，每年產出的磷礦尾礦數量約700萬噸。盡管磷礦尾礦可用于制作建筑材料或生產含磷肥料等，但僅7％的磷礦尾礦開展再利用。目前大多數磷礦浮選尾礦仍處于堆存狀態，不僅占用大量土地，也無法利用磷礦尾礦中的鈣、鎂、磷、硅等諸多有益組分，還存在環境污染風險。因此對磷礦尾礦進行合理的再利用可以有效控制潛在環境污染風險，產生更多經濟效益，對磷礦資源的可持續發展具有重大意義。目前，有研究人員將中低品位磷礦作為鈍化材料應用于重金屬鈍化修復，但直接使用效果不佳。已有研究對中低品位磷礦進行改性處理，以增強其對重金屬的鈍化能力，但相關研發工作較少，仍存在諸多不足。公開號CN?102559198?A的中國發明專利公開了一種使用低品位磷礦為原料制備土壤重金屬鈍化劑的方法，主要將低品位磷礦與草酸按一定比例混合，在28℃下活化6天，并在50℃下干燥20-24h后制得鈍化劑，盡管可有效修復土壤重金屬銅、鎘和鉛等污染，但改性處理時間過長；公開號CN?109749749?A的中國發明專利公開了一種改性磷礦石穩定劑的制備方法，主要將磷石膏粉末、磷礦石粉末、蒙脫石、檸檬酸與腐殖土在一定順序及比例下進行混合制得改性磷礦石穩定劑，該穩定劑在有效鈍化重金屬污染物的同時可提高修復后土壤肥力，但多種材料配比制備情況下工藝較繁瑣且費用較高；公開號CN?103756682?A的中國發明專利公開了一種修復高濃度多重金屬污染場地的固化劑的制備方法，主要通過將磷礦粉、凹凸棒土、氯化鐵、輕燒氧化鎂與磷酸緩沖液混合制得固化劑，該固化劑可有效對高濃度復合重金屬污染場地進行固化修復，同樣存在工藝復雜，涉及的原料組分過多，配比不穩定，作用機制不清楚等問題，后續應用較為受限。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供一種修復重金屬污染水體及土壤的熱改性磷礦浮選尾礦材料的制備方法及應用途徑，有效實現了磷礦浮選尾礦的綜合利用，使用該方法制備的熱改性磷礦浮選尾礦材料可用于重金屬污染修復。

本發明提供的熱改性磷礦浮選尾礦材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)磷礦浮選尾礦的制備

收集磷礦浮選工藝后得到的磷尾礦，風干后利用球磨機進行研磨粉碎，過10-300目尼龍篩，獲得磷礦浮選尾礦。

(2)熱改性磷礦浮選尾礦材料的制備