一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術的製作方法
2023-10-17 13:44:59
一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術，首先將場內汙染土壤與礦渣採用機械混合壓實，作為礦渣表層；將清潔土壤與生石灰混合併採用機械壓實，清潔土壤和生石灰比例是10:1，厚度為10cm，在礦渣表層形成一個鹼性的鹼渣隔離層，酸鹼度的改變會顯著降低重金屬離子的遷移擴散能力；將粘土覆蓋在鹼渣隔離層表面，採用5t重壓路機均勻碾壓，保證壓實係數達到90％以上，壓實厚度為10cm；將沸石均勻覆蓋在已壓實的粘土表面，沸石厚度為2cm；再次在沸石上覆蓋粘土，壓實後厚度為10cm；完成後再在已壓實粘土表面覆蓋上大約80cm厚的清潔土壤。整個封閉隔離層施工完成。本發明的有益效果是處理受汙染的土壤成本低。
【專利說明】一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術
【技術領域】
[0001]本發明屬於土壤汙染治理【技術領域】，涉及一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術。
【背景技術】
[0002]礦物加工過程中產生的尾礦需要大面積的堆積場地，從而導致對土地的過量佔用及對原有生態系統的破壞。尤其是尾礦中的含酸、含鹼或重金屬等物質，會在雨水的淋洗下溶出，汙染周邊的土壤、地下水。現有的礦渣及重金屬汙染土壤治理技術一般是將礦渣資源化利用，按一定比例與固化劑(水泥、矽酸鹽、浙青等)混合，經熟化最終形成滲透性很低的固體混合物，從而減輕重金屬的汙染，產物可用於建築原材料。
[0003]不足之處在於目前礦渣堆場中堆積量巨大，需要大量的固化劑，成本較大，此外受汙染的土壤結構會被破壞，喪失土壤原有的功能。此外整個堆積場地的再利用並沒有實現。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術，解決了現有技術處理受汙染的土壤成本過高的問題。
[0005]本發明所採用的技術方案是按照以下步驟進行:
[0006]步驟1:將場內汙染土壤與礦渣採用機械混合壓實，作為礦渣表層；
[0007]步驟2:將清潔土壤與生石灰混合併採用機械壓實，清潔土壤和生石灰比例是10:1，厚度為10cm，在礦渣表層形成一個鹼性的鹼渣隔離層，酸鹼度的改變會顯著降低重金屬離子的遷移擴散能力；
[0008]步驟3:將粘土覆蓋在鹼渣隔離層表面，採用5t重壓路機均勻碾壓，保證壓實係數達到90%以上，壓實厚度為1cm;
[0009]步驟4:將沸石均勻覆蓋在已壓實的粘土表面，沸石厚度為2cm ；
[0010]步驟5:再次在沸石上覆蓋粘土,壓實後厚度為1cm ；
[0011]步驟6:完成後再在已壓實粘土表面覆蓋上大約80cm厚的清潔土壤。整個封閉隔尚層施工完成。
[0012]進一步，所述步驟3中粘土的透水性K彡I X 10_6，粘土料中包括有30%以上的細粒料，塑性指數在10-25之間。
[0013]進一步,所述步驟4中沸石粒徑大小< 0.15mm。
[0014]進一步，所述步驟3、4、5形成防滲隔離層。
[0015]本發明的有益效果是處理受汙染的土壤成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是防滲隔離層示意圖；
[0017]圖2是本發明對處理後的土壤進行實驗裝置示意圖；
[0018]圖3是不同時期滲出液Cr濃度值；
[0019]圖4是不同時期滲出液Cu濃度值；
[0020]圖5是不同時期滲出液As濃度值。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0022]本發明的目的是提供了一種新的礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術，該方法有較好的穩定性、良好的環境友好性、成本低廉，不僅可以有效阻隔下滲雨水對礦渣的淋洗，減少重金屬離子的溶出，同時又可以對溶出的重金屬離子進行吸附，達到較好控制重金屬離子遷移擴散的效果。
[0023]本發明的目的通過以下技術方案來予以實現:
[0024]步驟1:先對場地進行採樣，通過分析檢測的數據確定受汙染土壤範圍及土方量，將場內汙染土壤與礦渣採用機械混合壓實，作為礦渣表層；
[0025]步驟2:將清潔土壤與生石灰混合併採用機械壓實，清潔土壤與生石灰比例為10:1，厚度為10cm。清潔土壤是從未受重金屬汙染區域運至場地中，當清潔土壤與石灰混勻壓實後，在礦渣表層形成一個鹼性的鹼渣隔離層，酸鹼度的改變會顯著降低重金屬離子的遷移擴散能力；
[0026]步驟3:將粘土覆蓋在鹼渣隔離層表面，可從外部取粘土，採用5t重壓路機均勻碾壓，保證壓實係數達到90%以上，壓實係數即粘土壓實後的幹密度與標準最大幹密度的百分比，粘土的透水性1X10_6，具備抗剪強度、收縮勢；具備微至不透水、阻隔吸附重金屬功能，壓實厚度為1cm;
[0027]粘土材料應滿足:土料中應包括有30%以上的細粒料；土料的塑性指數在10-25之間；
[0028]步驟4:將沸石均勻覆蓋在已壓實的粘土表面，沸石厚度為2cm ；
[0029]沸石材料應滿足添加量:沸石與從步驟3中取得的粘土質量比> 5%,粒徑大小(0.15mm ;具有粒徑小、比表面積大、適宜的孔結構和表面結構,對重金屬離子有較強的吸附作用、經檢測無重金屬汙染(低於標準限值)。
[0030]步驟六:再次在沸石上覆蓋粘土,壓實後厚度為1cm ；
[0031]步驟七:完成後再在已壓實粘土表面覆蓋上大約80cm厚的清潔土壤。整個封閉隔尚層施工完成。
[0032]步驟四中所述粘土為本發明重要添加原材料，添加量為130m9?200m3/畝。具體施工過程中可根據實際情況進行增減。
[0033]步驟五所述沸石,必須滿足粒徑大小< 0.15mm,添加量為每畝23t?35t/畝,具體施工過程中可根據實際情況進行增減。
[0034]本發明在某地礦渣堆場中得以利用，實際效果表明:本工藝技術能夠有效阻隔雨水的下滲，減少了由於雨水淋洗而造成的重金屬離子溶出；由於隔離層的存在可以減少重金屬離子對上層農作物的毒害，保證了農產品的質量安全。
[0035]以四川省瀘州市某礦渣堆場重金汙染治理為試點，對汙染土壤及礦渣進行封閉處理。對處理後的土壤進行試驗，表I為所用粘土基本性質。表2為重金屬溶液濃度值。
[0036]表1.粘土基本性質
[0037]
名稱指標數值化學成分數值(％)
幹密度(g/c )1.53S1,68.32
黃粘土
孔隙率(％)9.5Al2O313.46
[0038]
含水率(％)6.21CaO7.34
有機質(％)0.12FeO1.28
易溶鹽(％)O 4JFe:0；2.98
碳酸鈣(％)13,8MgO1.83
硫酸鈣(％)0.67Na=02.34
PH7.26K1O2.45
[0039]表2重金屬溶液濃度值
[0040]
指標CrCuAs
濃度(mg/1)0.200.30 0.20
[0041]實驗裝置與方法:
[0042]試驗裝置由有機透明玻璃管、支撐臺架，出液收集容器組成。有機玻璃管內徑為210mm,管長6000mm,防滲層厚度為210mm,下端設20mm厚砂碌濾層並墊有濾紙。在防滲層上端倒入一定體積已知濃度的重金屬溶液，收集滲出液並測定其重金屬濃度。監測項目:Cr、Cu、As濃度。實驗裝置如下圖2。
[0043]試驗結果:裝置上端的重金屬溶液在倒入裝置第7天後開始有少量溶液滲出，每鎘7天取滲出液分析，通過分析不同時期滲出液中重金屬的濃度，Cr濃度在0.001-0.006mg/l之間，Cu濃度在0.003-0.005，As的濃度在0.001-0.007之間，均遠低於原溶液中重金屬濃度。結果顯示:防滲隔離層對重金屬離子有較好的吸附效果，吸附效率達99%以上。不同時期滲出液重金屬濃度值如圖3至圖5。
[0044]本發明的特點在於可對礦渣及汙染土壤進行封閉隔離處理，既可以防止因雨水淋洗而造成重金屬離子溶出，汙染地下水及土壤，即使是出現重金屬離子的溶出，多孔中性材料會吸附重金屬離子，防止進一步擴散遷移；此外，可以在封閉層上方進行客土處理，實現場地的土地再利用價值。進行封閉隔離處理後，可降低重金屬離子的溶出，並吸附已溶出的重金屬離子，降低危害。降低整個堆場的處理成本，實現了的堆場的土地再利用價值，會給當地帶來一定的經濟效益。
[0045]以上所述僅是對本發明的較佳實施方式而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施方式所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術，其特徵在於按照以下步驟進行: 步驟1:將場內汙染土壤與礦渣採用機械混合壓實，作為礦渣表層； 步驟2:將清潔土壤與生石灰混合併採用機械壓實，清潔土壤和生石灰比例是10:1，厚度為10cm，在礦渣表層形成一個鹼性的鹼渣隔離層，酸鹼度的改變會顯著降低重金屬離子的遷移擴散能力； 步驟3:將粘土覆蓋在鹼渣隔離層表面，採用5t重壓路機均勻碾壓，保證壓實係數達到90%以上，壓實厚度為1cm; 步驟4:將沸石均勻覆蓋在已壓實的粘土表面，沸石厚度為2cm ； 步驟5:再次在沸石上覆蓋粘土，壓實後厚度為1cm ； 步驟6:完成後再在已壓實粘土表面覆蓋上大約80cm厚的清潔土壤；整個封閉隔離層施工完成。
2.按照權利要求1所述一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術，其特徵在於:所述步驟3中粘土的透水性K < I X 10_6，粘土料中包括有30%以上的細粒料，塑性指數在10-25之間。
3.按照權利要求1所述一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術，其特徵在於:所述步驟4中沸石粒徑大小< 0.15mm。
4.按照權利要求1所述一種礦渣堆場及重金屬汙染土壤治理技術，其特徵在於:所述步驟3、4、5形成防滲隔離層。
【文檔編號】B09C1/00GK104128361SQ201410324505
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】陳文清, 劉文超, 侯翔, 趙慄笠, 張小鳳, 蘇子藝 申請人:四川大學