[发明专利]用于修复重金属污染土壤的铜渣基固化剂及其制备和使用

说明书

本发明公开了一种用于修复重金属污染土壤的铜渣基固化剂及其制备和使用，该固化剂的质量百分比组成为：铜渣粉55～80wt％，三聚磷酸钠15～30wt％，硫酸钠5～15wt％。该固化剂的质量百分比组成为：铜渣粉70～75wt％，三聚磷酸钠20～25wt％，硫酸钠5～10wt％。制备方法包括如下步骤：①铜渣烘干、研磨，过200目筛，形成铜渣粉；②将上述质量组分的三聚磷酸钠制成饱和溶液，浸泡铜渣粉24h；③浸泡过三聚磷酸钠溶液的铜渣粉再次烘干、研磨，过200目筛；④再次细化的铜渣粉与硫酸钠按照配比混合，形成用于污染土壤修复的固化剂。铜渣基固化剂对阳离子重金属(铅、锌、铜等)污染土壤具有良好的修复效果，且修复后土壤呈弱碱性，具有良好的环境可接受性。

技术领域

本发明属于固废资源化利用和重金属污染土壤治理领域，涉及重金属污染土壤的固化/稳定化修复，具体涉及一种用于修复重金属污染土壤的铜渣基固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

我国火法炼铜生产的铜占铜总产量的95％以上，每生产1t铜平均产渣2～3t，铜渣的堆存不仅占用土地、污染环境，同时造成资源的极大浪费。铜渣的典型成分包括SiO₂、Al₂O₃、FeO、CaO、Cu，其中FeO和SiO₂总量约占80％以上。主要矿物为磁铁矿(Fe₃O₄)、铁橄榄石(Fe₂SiO₄)。铜渣的资源化利用主要分为铜铁等有价金属的提取、铜渣无机胶凝材料和铜渣水泥三方面。虽然铜渣中铁的含量高于精铁矿，但是通过氧化或还原得到铁精矿的生产成本较高且工艺复杂，需要进一步改进。同时由于铜渣中钙、铝含量较少，限制了铜渣基胶凝材料和铜渣水泥的应用。合理开发利用富铁铜渣中铁资源，在以废治废应用方面，铜渣还有很大开发空间。

随着有色冶金工业的快速发展，铅、锌、铬、镉、铜、汞等重金属污染已严重危害到人类健康和生态环境。重金属一旦进入到土壤环境中很难去除，主要通过固化/稳定化技术对其进行处理，削减重金属溶出，阻断迁移途径，降低重金属的环境风险。目前，固化/稳定化技术采用的固化剂主要有硅酸盐水泥、羟基磷灰石以及飞灰、钢渣等工业废料。铜渣在重金属污染土壤中的应用鲜有报道。

铜渣中大量的铁氧化物以及其中的氧化钙成分，对铅、锌、铜等重金属离子具有较强的吸附作用和鳌合作用，可用于重金属污染土壤的固化/稳定化修复。然而，经铜渣吸附的重金属离子并不稳定，影响固化/稳定化修复土壤的长效安全。铅、锌、铜等的磷酸盐具有较低的浓度积常数，在环境中可长期稳定存在。在铜渣中添加硫酸钠可增强硫酸钙的共沉淀作用，提升本发明的固化剂的固化/稳定化效果。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种铜渣基重金属污染土壤固化剂；进一步的目的是提供该固化剂的制备方法；更进一步的目的是提供该固化剂在修复重金属污染土壤中的应用。本发明充分利用铜渣中铁氧化物，实现以废治污。铜渣储量多，价格低廉且环境友好，易于批量生产，具有广阔的市场应用前景。

技术方案：本发明的一种用于修复重金属污染土壤的铜渣基固化剂的质量百分比组成为：铜渣粉55～80wt％，三聚磷酸钠15～30wt％，硫酸钠5～15wt％。

其中，

该固化剂的质量百分比组成为：铜渣粉70～75wt％，三聚磷酸钠20～25wt％，硫酸钠5～10wt％。

所述铜渣粉中铁氧化物质量分数大于20％。

本发明的用于修复重金属污染土壤的铜渣基固化剂的制备方法包括以下步骤：

步骤1，将铜渣置于烘箱中1～2h，设置烘箱温度100～120℃，得到烘干铜渣；

步骤2，将烘干铜渣置于球磨机中粉磨30～60min，得到粒度过200目筛，比表面积为400～600m²/kg的铜渣粉；