[发明专利]一种修复重金属污染水体和土壤的热改性磷矿浮选尾矿材料的制备与应用

说明书

本发明属于重金属污染治理技术领域，具体涉及一种适用于修复重金属污染水体，及原位钝化重金属污染土壤的热改性磷矿浮选尾矿材料的制备及应用。本发明的热改性磷矿浮选尾矿材料通过以下步骤制得：将磷矿浮选工艺所得尾矿利用机械装备破碎，过10‑300目筛得到磷矿浮选尾矿，将该磷矿浮选尾矿在400‑1000℃下煅烧1‑10h，冷却至室温，研磨过80‑200目筛得到热改性磷矿浮选尾矿材料。本发明以磷矿浮选工艺获得的尾矿作为原料制备水体及土壤重金属污染修复材料，不仅可吸附水体中的镉、铅和铜等重金属离子，还可有效钝化重金属污染土壤中的镉、铅和铜等重金属离子，实现磷矿浮选尾矿的二次开发利用，且提供的制备方法具工艺简单，耗时短，设备简易，制备成本低等优点。

技术领域

本发明涉及重金属修复技术领域，特别涉及一种修复重金属污染水体和土壤的热改性磷矿浮选尾矿材料的制备与应用。

背景技术

随着我国工农业的快速发展，土壤重金属污染日益严重。土壤中的重金属主要来自工业企业废气、废水、废渣的排放，污水的灌溉及农药化肥的不当使用等。由于重金属进入土壤后难以被分解或迁出，长期停留对环境及人体健康的潜在危害极大，因此土壤重金属污染修复备受关注。

常用的重金属污染土壤修复技术主要可分为物理修复技术、化学修复技术及生物修复技术。其中化学修复中的钝化修复技术由于具耗时短、成本低、且修复效果显著等特点而被广泛使用。钝化修复技术主要向污染土壤中加入钝化材料，使土壤中重金属污染物通过与钝化材料发生吸附、氧化还原、络合、沉淀等物理化学作用，转化为更稳定的赋存形态，从而降低重金属的迁移性及生物有效性。该技术的核心为钝化材料，通常生物炭、石灰石、含磷材料等都可以作为优异的钝化材料在实际工程中应用。

我国磷矿资源储量丰富但以中低品位为主，在对中低品位磷矿进行选矿富集生产磷商品的过程中会产生大量尾矿，每年产出的磷矿尾矿数量约700万吨。尽管磷矿尾矿可用于制作建筑材料或生产含磷肥料等，但仅7％的磷矿尾矿开展再利用。目前大多数磷矿浮选尾矿仍处于堆存状态，不仅占用大量土地，也无法利用磷矿尾矿中的钙、镁、磷、硅等诸多有益组分，还存在环境污染风险。因此对磷矿尾矿进行合理的再利用可以有效控制潜在环境污染风险，产生更多经济效益，对磷矿资源的可持续发展具有重大意义。目前，有研究人员将中低品位磷矿作为钝化材料应用于重金属钝化修复，但直接使用效果不佳。已有研究对中低品位磷矿进行改性处理，以增强其对重金属的钝化能力，但相关研发工作较少，仍存在诸多不足。公开号CN 102559198 A的中国发明专利公开了一种使用低品位磷矿为原料制备土壤重金属钝化剂的方法，主要将低品位磷矿与草酸按一定比例混合，在28℃下活化6天，并在50℃下干燥20-24h后制得钝化剂，尽管可有效修复土壤重金属铜、镉和铅等污染，但改性处理时间过长；公开号CN 109749749 A的中国发明专利公开了一种改性磷矿石稳定剂的制备方法，主要将磷石膏粉末、磷矿石粉末、蒙脱石、柠檬酸与腐殖土在一定顺序及比例下进行混合制得改性磷矿石稳定剂，该稳定剂在有效钝化重金属污染物的同时可提高修复后土壤肥力，但多种材料配比制备情况下工艺较繁琐且费用较高；公开号CN 103756682 A的中国发明专利公开了一种修复高浓度多重金属污染场地的固化剂的制备方法，主要通过将磷矿粉、凹凸棒土、氯化铁、轻烧氧化镁与磷酸缓冲液混合制得固化剂，该固化剂可有效对高浓度复合重金属污染场地进行固化修复，同样存在工艺复杂，涉及的原料组分过多，配比不稳定，作用机制不清楚等问题，后续应用较为受限。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种修复重金属污染水体及土壤的热改性磷矿浮选尾矿材料的制备方法及应用途径，有效实现了磷矿浮选尾矿的综合利用，使用该方法制备的热改性磷矿浮选尾矿材料可用于重金属污染修复。

本发明提供的热改性磷矿浮选尾矿材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)磷矿浮选尾矿的制备

收集磷矿浮选工艺后得到的磷尾矿，风干后利用球磨机进行研磨粉碎，过10-300目尼龙筛，获得磷矿浮选尾矿。

(2)热改性磷矿浮选尾矿材料的制备