稀散多金属采选冶废弃物减量化、资源化与污染控制及环境管理研究

373 编辑：中冶有色技术网来源：北京科技大学、中国地质大学（北京）、有研工程技术研究院有限公司（北京有色金属研究总院）、环境保护部华南环境科学研究所、广西盛泰冶金环保科技有限公司

2024-07-23 16:56:31

成果简介：

技术内容：

(1)新型深部充填减量化技术。开发一种价格低廉、材料来源广泛且固化重金属效果优良的地下采矿胶结充填料，能够降低充填采矿成本，并可以安全处置危险废物;(2)尾矿库微生物原位成矿修复技术。利用微生物(硫酸盐还原菌、寡营养铁还原菌)控制环境中Fe3+浓度、降低环境电位、降低环境中游离镉、锑等重金属离子，实现现役尾矿库的微生物生态修复。(3)五层覆盖强还原原位成矿修复技术。基于矿物学--生物地球化学协同作用，开发已闭库或无主尾矿库的重度污染区的五层(无污染客土层、膨润土密封层、有机质深度还原密封层、含高风险稀散多金属及砷和重金属尾矿生物法控制污染主反应层、原始尾矿层)覆盖强还原稳定成矿修复技术。

市场应用与前景：

(1)新型深部充填减量化技术：传统的水泥基材料属富钙体系，由于存在大量的钙离子进入硅铝网络体空隙平衡电荷，就给二价的重金属离子如Pb2+、Cd2+等进入网络体空隙平衡电荷留下很少的机会。因此传统上用水泥固化含重金属危险固废的方法主要是靠加大水泥用量来提高水泥石的强度和密实性来解决，因此成本很高。此外由于水泥属于富钙体系，CaO/SiO2比值很高，一般大于2，因此，其水化产物主要为链状构造硅酸盐，并且链的长度不大，导致大量硅氧四面体位于链的两端，因此，制约了硅的四配位同构化效应发挥，不能使大量的三价砷和五价砷以四配位的形式与硅氧四面体连接，也就不能变成硅氧网络体的一部分，也不能在原子级别的微观尺度上被充分稳定化。同时由于水泥中的水化产物主要为链状构造硅酸盐，因此参与平衡电荷的二价重金属离子无法进入硅氧四面体网络的空隙平衡电荷，因此二价的重金属离子也不能在原子级别的微观尺度上被充分稳定化。由于本技术是要配合全尾砂高浓度胶结充填采矿工艺对含重金属和砷的危险固废进行地下安全处置，因此从控制充填采矿的成本上考虑不允许使用大量的水泥。另一方面从大距离小口径管道输送的角度也不允许使用过低的水胶比。因此，地下胶结充填采矿不能像在地表花高额成本采用水泥固化重金属危险废物那样制造出高强度高密实度的水泥固化体，简单地采用传统水泥来配合地下胶结充填采矿来处置重金属危险废物是行不通的。而采用硅铝基胶凝材料代替水泥进行全尾砂高浓度胶结充填采矿可比普通42.5硅酸盐水泥的生产成本降低30%以上，而充填体的强度会提高30%以上。所配制的充填料在易于输送，并在流动性、流变性及凝结硬化的可控性方面均优于普通硅酸盐水泥。固结砷和重金属的能力可比普通硅酸盐水泥所配制的充填料提高10倍以上。可以采用低胶凝材料和较大水胶比来满足充填采矿对低本和大流成动度的要求，同时也能实现对砷和重金属在原子尺度上的微观稳定化，从而实现胶结充填采矿和安全处置重金属固废的双重目标，具有广阔的应用前景。

(2)尾矿库微生物原位成矿修复技术：重金属污染防治采取“源头控制和污染治理”相结合已是国内外共同遵循的基本原则。传统的重金属污染治理方法存在着修复成本高、需要扰动土壤结构、只能小面积治理等不足。在这种背景下对环境扰动少、修复成本低且能大面积推广的尾矿库重金属污染微生物源头固化控制技术应运而生，为重金属污染治理提供了新途径，具有广阔的应用前景。

(3)五层覆盖强还原稳定成矿修复技术：五层覆盖强还原原位成矿技术属于物理-化学-生物-植物联合修复技术解决以下问题：①尾矿库水土流失和杨尘带来的环境污染;②现有尾矿库修复技术中存在的二次环境污染;③现有尾矿库修复技术中不能持续深度修复尾矿库重金属污染。从根本上解决了矿山的扬尘所造成的大气和土壤污染及水水土流失和高重金属含量的下渗水对河流和地下水的污染问题，并且随着修复时间的推移，主反应层不断下移，持续深度修复尾矿库重金属污染，具有广阔的应用前景。

应用案例：

1、在星鑫尾矿库完成50亩以上稀散多金属典型污染区污染控制技术示范工程，使其主要的稀散多金属镉、铅、锌、锑的氧化淋溶率降低99%，砷降低97%，其中修复区淋溶液中镉、砷、铅、锌等重金属浓度均低于饮用水标准阈值;2、完成新型膏体充填减量化、资源化技术开发，在广西河池市大厂镇高峰矿业责任有限公司完成120 m3废物减量化示范工程。高峰矿业有限责任公司出具用户意见：“我单位通过与北京科技大学带领的研究团队合作，使用矿渣-钢渣-脱硫石膏体系胶凝材料替代原有生产过程中使用的PI32.5水泥作为充填料的胶凝材料，完成示范工程，在相同的充填条件下较于原来的技术可节约充填成本15%-25%。

声明：

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