[发明专利]一种基于铁锰氧化物的重金属固化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种基于铁锰氧化物的重金属固化剂，包括按质量百分含量计的如下组分：锰铁尾矿渣10%‑20%、pH调节剂5%‑10%、腐殖质30%‑40%、壳聚糖15%‑25%、秸秆灰10%‑20%。该重金属固化剂的制备方法为：将锰铁尾矿渣、pH调节剂、腐殖质、壳聚糖、秸秆灰分别粉碎，过100‑150目筛，然后混合均匀。将该重金属固化剂施入重金属污染土壤中，且该重金属固化剂用量为土壤质量的10%‑20%。本发明提供的重金属固化剂以铁锰矿渣为原料，制备条件较温和，所得产品与重金属的螯合产物效果好，重金属固化稳定化能力强，且可以同时固化稳定化多种重金属离子，且还能够解决现有锰矿渣资源化利用的难题。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种基于铁锰氧化物的重金属固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

我国作为一个矿产资源相对丰富的国家，矿产资源开发在国民经济和社会发展过程中起到非常重要的作用，然而矿产资源开发利用过程中也会带来严重的生态环境问题。尾矿库是矿产开采后剩余价值较低的矿渣废土堆积形成，其侵占大量土地且由于地质扰动容易引发各种次生地质灾害，最为危险的是其土壤中重金属元素经过开采冶炼过程，元素有效性活化，又经过长时间雨水冲刷淋滤、风化扬尘等作用后进入大气圈、水圈、生物圈，最终对人类健康和生态安全构成威胁。由于重金属难以分解、转化且危害巨大的特点，治理重金属的污染一直都是国内外研究的难点与热点。

重金属稳定固化法是指采用成矿原理，使得待处理污染物中重金属元素在吸附、稳定化反应、离子交换等作用下被稳固剂所固定，进一步通过硅酸、铝等含水性非晶物质及低结晶矿物的高度结晶化，使重金属成为矿物中的微量成分。产生的结晶物质可通过再结晶过程及粒子之间生成交错的晶体，形成强结构的固化网，将固化的重金属进一步封固在固化网内。通过向土壤中加入稳定化剂，可以调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生吸附、络合、沉淀、离子交换和氧化还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性，从而减少重金属元素对动植物的毒性；具有投入低、修复快速、操作简单等优点，对大面积中低度土壤污染的修复具有较好的优越性，能更好地满足当前我国治理土壤中重金属污染以保障农产品安全生产的迫切需求。

重金属固化稳定化剂对不同土壤、不同重金属离子的修复效果和机理以及现场应用等方面依然存在一些不足。首先，固化/稳定化技术主要机理是改变土壤中重金属的存在形态，使植物不能有效的吸收土壤中的重金属元素，因此固化稳定化药剂的转化效率是其品质的决定性因素；其次，目前应用的固化/稳定剂种类还比较少，修复效果还有待提高，固化体的长期稳定性的研究还比较缺乏；此外现有的固化/稳定剂都是针对单一重金属离子的固化，无法同时固定多种重金属离子，且固化剂生产工艺复杂，成本高，固化稳定化效果不佳；再次，由于固化/稳定剂具有复杂的结构和作用机理，目前人们对固化剂的钝化修复机理研究的还不够；最后，固化/稳定化中的许多技术措施尚处在实验室研究阶段或现场小型试阶段，还缺少大范围的工程实际应用。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于铁锰氧化物的重金属固化剂及其制备方法和应用，重金属固化稳定化能力强、制备操作简单，且可以同时固化稳定化多种重金属离子。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种基于铁锰氧化物的重金属固化剂，包括按质量百分含量计的如下组分：锰铁尾矿渣10%-20%、pH调节剂5%-10%、腐殖质30%-40%、壳聚糖15%-25%、秸秆灰10%-20%。

进一步地，所述重金属固化剂包括按质量百分含量计的如下组分：锰铁尾矿渣15%，pH调节剂8%、腐殖质37%、壳聚糖22%、秸秆灰18%。

进一步地，所述锰铁尾矿渣中，SiO₂ 含量为25-30%、CaSO₄ 含量为15-20%、Fe(OH)₃ 含量为6-10%、MnO₂ 含量为5%-10%