公布日：2023.04.18
申请日：2022.12.30
分类号：B09B3/70(2022.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F1/62(2023.01)I;A62D3/33(2007.01)I;B09B101/30(2022.01)N;C02F103/10(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;
A62D101/43(2007.01)N;A62D101/08(2007.01)N
摘要
本发明公开了一种基于矿渣和酸性矿山废水协同修复的飞灰稳定化处理方法，该方法包括：将矿渣浆料灌入到飞灰堆体中，或直接将矿渣浆料与飞灰混合并回填，采用酸性矿山废水对堆体进行淋洗，完成对飞灰的稳定化处理。本发明中，将矿渣浆料与飞灰混合，可利用飞灰的碱性物质与矿渣浆料中的二氧化硅等物质发生碱性激发反应，生成具有重金属捕捉能力的硅酸盐类化合物，进而利用酸性矿山废水进行淋洗，逐渐实现堆体内部酸碱平衡分布、微生物灭活、重金属固化和堆体稳定性强化。本发明方法，不需投加化学稳定药剂及生物菌剂，成本低廉，无需外部供水、供气，能耗低，且能有效控制坝体含水率、保障安全，工艺适用性强，受环境影响小，处理效果稳定。
权利要求书
1.一种基于矿渣和酸性矿山废水协同修复的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将矿渣浆料灌入到飞灰堆体中；S2、采用酸性矿山废水对飞灰堆体进行淋洗，完成对飞灰的稳定化处理。
2.根据权利要求1所述的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，所述S1中，采用分层灌入的方式，由下而上将矿渣浆料灌入到飞灰堆体中；所述矿渣浆料的灌入初始位置与飞灰堆体底部的距离≥200cm，所述矿渣浆料的灌入位置之间的高度差不小于2m；所述飞灰堆体的总质量不少于飞灰堆体中酸性矿山废水产量的两倍。
3.根据权利要求2所述的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，所述S2中，所述淋洗过程中产生的淋洗液的pH值为6～9；所述淋洗完成后还包括：在经淋洗后的飞灰堆体表面种植植物或进行防渗透处理。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，所述方法还包括以下处理：S3、将飞灰与酸性矿山废水混合进行中和反应，过滤，得到洗涤渣和洗涤液；S4、在矿渣浆料灌入飞灰堆体中之前，将洗涤渣覆盖步骤S1中的飞灰堆体表面，或在淋洗之后，将洗涤渣覆盖在步骤S2中经淋洗后的飞灰堆体表面。
5.根据权利要求4所述的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，所述S3中，所述洗涤液的pH值为6～9；所述洗涤液的后续处理方式为：回收洗涤液中的钾盐和有价金属；所述钾盐和有价金属的回收过程中产生的尾渣送回至步骤S1中，与飞灰堆体混合；所述S4中，所述洗涤渣在飞灰堆体表面的覆盖厚度≥50cm。
6.一种基于矿渣和酸性矿山废水协同修复的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将矿渣浆料与飞灰混合，得到混合物料；(2)对混合物料进行填埋，形成堆体；(3)采用酸性矿山废水对堆体进行淋洗，完成对飞灰的稳定化处理。
7.根据权利要求6所述的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，所述(1)中，以质量计，控制飞灰中含碱量不小于矿渣浆料中铝硅总量的1.5倍。
8.根据权利要求7所述的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，所述S2中，所述淋洗过程中产生的淋洗液的pH值为6～9；所述淋洗完成后还包括：在经淋洗后的飞灰堆体表面种植植物或进行防渗透处理。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，所述方法还包括以下处理：(4)将飞灰与酸性矿山废水混合进行中和反应，过滤，得到洗涤渣和洗涤液；(5)将洗涤渣覆盖步骤(2)中得到的堆体表面，或将洗涤渣覆盖在步骤(3)中经淋洗后的堆体表面。
10.根据权利要求9所述的飞灰稳定化处理方法，其特征在于，所述(4)中，所述洗涤液的pH值为6～9；所述洗涤液的后续处理方式为：回收洗涤液中的钾盐和有价金属；所述钾盐和有价金属的回收过程中产生的尾渣送回至步骤(1)中，与飞灰混合；所述(4)中，所述洗涤渣在堆体表面的覆盖厚度≥50cm。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、成本低廉、能耗低、稳定化效果好、二次溶出风险小的基于矿渣和酸性矿山废水协同修复的飞灰稳定化处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种基于矿渣和酸性矿山废水协同修复的飞灰稳定化处理方法，包括以下步骤：
S1、将矿渣浆料灌入到飞灰堆体中；
S2、采用酸性矿山废水对飞灰堆体进行淋洗，完成对飞灰的稳定化处理。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述S1中，采用分层灌入的方式，由下而上将矿渣浆料灌入到飞灰堆体中；所述矿渣浆料的灌入初始位置与飞灰堆体底部的距离≥200cm，所述矿渣浆料的灌入位置之间的高度差不小于2m；所述飞灰堆体的总质量不少于飞灰堆体中酸性矿山废水产量的两倍。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述S2中，所述淋洗过程中产生的淋洗液的pH值为6～9；所述淋洗完成后还包括：在经淋洗后的飞灰堆体表面种植植物或进行防渗透处理。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述方法还包括以下处理：
S3、将飞灰与酸性矿山废水混合进行中和反应，过滤，得到洗涤渣和洗涤液；
S4、在矿渣浆料灌入飞灰堆体中之前，将洗涤渣覆盖步骤S1中的飞灰堆体表面，或在淋洗之后，将洗涤渣覆盖在步骤S2中经淋洗后的飞灰堆体表面。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述S3中，所述洗涤液的pH值为6～9；所述洗涤液的后续处理方式为：回收洗涤液中的钾盐和有价金属；所述钾盐和有价金属的回收过程中产生的尾渣送回至步骤S1中，与飞灰堆体混合。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述S4中，所述洗涤渣在飞灰堆体表面的覆盖厚度≥50cm。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种基于矿渣和酸性矿山废水协同修复的飞灰稳定化处理方法，包括以下步骤：
(1)将矿渣浆料与飞灰混合，得到混合物料；
(2)对混合物料进行填埋，形成堆体；
(3)采用酸性矿山废水对堆体进行淋洗，完成对飞灰的稳定化处理。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述(1)中，以质量计，控制飞灰中含碱量不小于矿渣浆料中铝硅总量的1.5倍。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述S2中，所述淋洗过程中产生的淋洗液的pH值为6～9；所述淋洗完成后还包括：在经淋洗后的飞灰堆体表面种植植物或进行防渗透处理。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述方法还包括以下处理：
(4)将飞灰与酸性矿山废水混合进行中和反应，过滤，得到洗涤渣和洗涤液；
(5)将洗涤渣覆盖步骤(2)中得到的堆体表面，或将洗涤渣覆盖在步骤(3)中经淋洗后的堆体表面。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述(4)中，所述洗涤液的pH值为6～9；所述洗涤液的后续处理方式为：回收洗涤液中的钾盐和有价金属；所述钾盐和有价金属的回收过程中产生的尾渣送回至步骤(1)中，与飞灰混合。
上述的飞灰稳定化处理方法，进一步改进的，所述(4)中，所述洗涤渣在堆体表面的覆盖厚度≥50cm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种基于矿渣和酸性矿山废水协同修复的飞灰稳定化处理方法，将矿渣浆料灌入到飞灰堆体中，或直接将矿渣浆料与飞灰混合并回填，可利用矿渣浆料(微生物浸出硫化矿)放热、飞灰水化反应热以及飞灰中石灰吸水放热，促进飞灰的碱性物质与矿渣浆料中的二氧化硅等物质发生碱性激发反应，生成具有重金属捕捉能力的硅酸盐类化合物，用于固定重金属。伴随着碱性激发反应的发生，从上至下，堆体内部pH呈梯度分布，且体系重金属根据其化学性质差异将被碱激发反应产生的硅酸盐依次固化；在此基础上，采用酸性矿山废水对飞灰堆体进行淋洗，在此过程中，辅以酸性矿山废水作为尾矿的携带介质持续促进其在堆体中的渗透，在酸性矿山废水淋洗下逐渐实现堆体内部酸碱平衡分布、微生物灭活、重金属固化和堆体稳定性强化。更为重要的是，由于飞灰和酸性矿山废水、矿渣浆料的反应，环境条件不再浸矿微生物生存，从根本上抑制了酸性矿山废水的持续产生。
(2)本发明处理方法中，飞灰中含有大量的碱性物质(氢氧化钙)，可以吸附二氧化碳，一方面，浅层或表层的飞灰吸附空气中的CO2反应，生成碳酸钙等沉淀物，进一步促进表层飞灰覆盖层的稳定化，同时为表层复绿植物提供额外碳源，工艺方法低碳高效，另一方面，采用分层灌入的方式，由下而上将矿渣浆料灌入到飞灰堆体中，可以利用矿渣浆料、飞灰和酸性矿山废水耦合反应，通过分层固化，有效固化飞灰、尾矿及酸性矿山废水中的重金属，而且在分层作业过程中，下层碳酸钙与酸反应释放的CO2能够被上一层的飞灰吸附，实现覆盖层修复，保障治理效果。
(3)本发明处理方法中，将飞灰和酸性矿山废水混合进行中和反应，同时降低二者的强酸/碱性和腐蚀性，并产生硫酸钙等沉淀物，该沉淀物可覆盖于飞灰堆体/尾矿坝体表面，形成稳定的高钙覆盖层，有效阻隔降水对堆体的渗透，保障其稳定性，而且该覆盖层酸碱适宜，可快速复绿，无需投加任何辅助药剂。另外，中和反应后，飞灰、酸性矿山废水中有价金属和氯化钾等富集于水相，通过电镀、浓缩等深度处理后即可获得高价值产品，实现飞灰、酸性矿山废水的资源化。
（发明人：刘李柱;潘轩;夏良）
