一種礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)，首先將場內(nèi)污染土壤與礦渣采用機械混合壓實，作為礦渣表層；將清潔土壤與生石灰混合并采用機械壓實，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堿性的堿渣隔離層，酸堿度的改變會顯著降低重金屬離子的遷移擴散能力；將粘土覆蓋在堿渣隔離層表面，采用5t重壓路機均勻碾壓，保證壓實系數(shù)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，壓實后厚度為10cm；完成后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(fā)明的有益效果是處理受污染的土壤成本低。
【專利說明】一種礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤污染治理【技術(shù)領域】，涉及一種礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]礦物加工過程中產(chǎn)生的尾礦需要大面積的堆積場地，從而導致對土地的過量占用及對原有生態(tài)系統(tǒng)的破壞。尤其是尾礦中的含酸、含堿或重金屬等物質(zhì)，會在雨水的淋洗下溶出，污染周邊的土壤、地下水。現(xiàn)有的礦渣及重金屬污染土壤治理技術(shù)一般是將礦渣資源化利用，按一定比例與固化劑(水泥、硅酸鹽、浙青等)混合，經(jīng)熟化最終形成滲透性很低的固體混合物，從而減輕重金屬的污染，產(chǎn)物可用于建筑原材料。
[0003]不足之處在于目前礦渣堆場中堆積量巨大，需要大量的固化劑，成本較大，此外受污染的土壤結(jié)構(gòu)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并沒有實現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)處理受污染的土壤成本過高的問題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進行:
[0006]步驟1:將場內(nèi)污染土壤與礦渣采用機械混合壓實，作為礦渣表層；
[0007]步驟2:將清潔土壤與生石灰混合并采用機械壓實，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堿性的堿渣隔離層，酸堿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:將粘土覆蓋在堿渣隔離層表面，采用5t重壓路機均勻碾壓，保證壓實系數(shù)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,壓實后厚度為1cm ；
[0011]步驟6:完成后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(shù)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(fā)明的有益效果是處理受污染的土壤成本低。

【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(fā)明對處理后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(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0022]本發(fā)明的目的是提供了一種新的礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)，該方法有較好的穩(wěn)定性、良好的環(huán)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(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來予以實現(xiàn):
[0024]步驟1:先對場地進行采樣，通過分析檢測的數(shù)據(jù)確定受污染土壤范圍及土方量，將場內(nèi)污染土壤與礦渣采用機械混合壓實，作為礦渣表層；
[0025]步驟2:將清潔土壤與生石灰混合并采用機械壓實，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污染區(qū)域運至場地中，當清潔土壤與石灰混勻壓實后，在礦渣表層形成一個堿性的堿渣隔離層，酸堿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:將粘土覆蓋在堿渣隔離層表面，可從外部取粘土，采用5t重壓路機均勻碾壓，保證壓實系數(shù)達到90%以上，壓實系數(shù)即粘土壓實后的干密度與標準最大干密度的百分比，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(shù)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(zhì)量比> 5%,粒徑大小(0.15mm ;具有粒徑小、比表面積大、適宜的孔結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu),對重金屬離子有較強的吸附作用、經(jīng)檢測無重金屬污染(低于標準限值)。
[0030]步驟六:再次在沸石上覆蓋粘土,壓實后厚度為1cm ；
[0031]步驟七:完成后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(fā)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(jù)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(jù)實際情況進行增減。
[0034]本發(fā)明在某地礦渣堆場中得以利用，實際效果表明:本工藝技術(shù)能夠有效阻隔雨水的下滲，減少了由于雨水淋洗而造成的重金屬離子溶出；由于隔離層的存在可以減少重金屬離子對上層農(nóng)作物的毒害，保證了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。
[0035]以四川省瀘州市某礦渣堆場重金污染治理為試點，對污染土壤及礦渣進行封閉處理。對處理后的土壤進行試驗，表I為所用粘土基本性質(zhì)。表2為重金屬溶液濃度值。
[0036]表1.粘土基本性質(zhì)
[0037]
名稱指標數(shù)值化學成分數(shù)值(％)
干密度(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(zhì)(％)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(nèi)徑為210mm,管長6000mm,防滲層厚度為210mm,下端設20mm厚砂碌濾層并墊有濾紙。在防滲層上端倒入一定體積已知濃度的重金屬溶液，收集滲出液并測定其重金屬濃度。監(jiān)測項目:Cr、Cu、As濃度。實驗裝置如下圖2。
[0043]試驗結(jié)果:裝置上端的重金屬溶液在倒入裝置第7天后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，均遠低于原溶液中重金屬濃度。結(jié)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(fā)明的特點在于可對礦渣及污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，污染地下水及土壤，即使是出現(xiàn)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(xiàn)場地的土地再利用價值。進行封閉隔離處理后，可降低重金屬離子的溶出，并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(xiàn)了的堆場的土地再利用價值，會給當?shù)貛硪欢ǖ慕?jīng)濟效益。
[0045]以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實施方式而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施方式所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)，其特征在于按照以下步驟進行: 步驟1:將場內(nèi)污染土壤與礦渣采用機械混合壓實，作為礦渣表層； 步驟2:將清潔土壤與生石灰混合并采用機械壓實，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堿性的堿渣隔離層，酸堿度的改變會顯著降低重金屬離子的遷移擴散能力； 步驟3:將粘土覆蓋在堿渣隔離層表面，采用5t重壓路機均勻碾壓，保證壓實系數(shù)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，壓實后厚度為1cm ； 步驟6:完成后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(quán)利要求1所述一種礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)，其特征在于: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(shù)在10-25之間。
3.按照權(quán)利要求1所述一種礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)，其特征在于:所述步驟4中沸石粒徑大小< 0.15mm。
4.按照權(quán)利要求1所述一種礦渣堆場及重金屬污染土壤治理技術(shù)，其特征在于: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(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】陳文清, 劉文超, 侯翔, 趙栗笠, 張小鳳, 蘇子藝 申請人:四川大學