[发明专利]一种铁尾矿重金属吸附剂及其应用

说明书

本发明公开了一种铁尾矿重金属吸附剂及其应用，属于矿区土壤修复技术领域，所述铁尾矿重金属吸附剂，包括腐植酸、无磁生物炭和磁性生物炭，按照质量份数计，其中腐植酸为6～20份，磁性生物炭10～20份，无磁生物炭10～20份。本发明所述的铁尾矿重金属吸附剂的陈化时间短，添加量少，适用于铁矿区土壤修复区的环境治理，设备设施要求少，成本低，修复具有针对性且效果好，易于掌握，有助于改良铁矿区土壤、对生态脆弱区铁矿区地带进行系统的有针对性的修复，实现绿色矿山的建设。

技术领域

本发明涉及矿区土壤修复技术领域，特别是涉及一种铁尾矿重金属吸附剂及其应用。

背景技术

土壤污染作为一个制约人类社会可持续发展的问题正日益受到世界各国的广泛关注，尤其是矿区土地，治理更加困难。最近几十年，由于全球工业化，致使大量具有潜在毒性的物质排放到生物圈，其中就包括重金属，这些重金属可以通过各种途径进入土壤、河流、地下水中。铁矿开发同时存在铁过量和重金属污染现象，受损土地的恢复相当缓慢，无论是重金属污染较严重的矿山废弃地，还是周边复垦生态系统的污染土壤，往往表现为复合污染。尾矿区重金属进入土壤中所产生的污染具有隐蔽性强、残留时间长、不易降解、毒性强和不可逆性的特点，可通过环境或食物链在生物体富集，危害矿区生态系统动物甚至附近居民的健康安全。铁尾矿区除重金属污染问题，还存在矿区开采造成土壤结构变化、土壤肥力降低、微生物活性降低等问题，不适宜种植，因此大面积的矿区土地因此而荒废。

目前，国内外对土壤修复技术进行了一系列的研究，一般有物理化学修复技术和生物修复技术，物理化学修复技术一般包括客土、翻土、土壤淋洗等传统的技术，这种修复技术虽然直接、快速，但是持效性差，使用方法或用量不当，不仅达不到修复效果，反而容易有可能造成对土壤的二次污染；生物修复一般为植物修复，这种修复技术效果好、投资省、费用低、易于管理和操作、不产生二次污染等，被公认为是生态友好型原位绿色修复技术，但是这种生物修复技术修复周期较长，一旦植物种类选择不恰当，将很难修复，而且这些修复方法均为普通的针对一般土壤的修复方法，这种修复方法并不完全适用于矿区土地修复，国内外对矿区土地修复的有效案例较少，尤其在土壤处理、植物种植种类选择及植物修复机制研究上还缺乏伸入系统的研究。

我国作为全球主要铁矿开采地，存在大量的选冶、废矿处理和尾矿填埋等活动，铁矿区的土壤恢复及生态安全问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁尾矿重金属吸附剂及其应用，利用铁碳耦合对铁尾矿重金属进行吸附与共沉淀。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种铁尾矿重金属吸附剂，按照尾矿土壤深层与土壤表层铁及金属离子不同形成过程与状态进行环境治理。所述铁尾矿重金属吸附剂，包括腐植酸、无磁生物炭和磁性生物炭，按照质量份数计，其中腐植酸为6～20份，磁性生物炭10～20份，无磁生物炭10～20份。

作为本发明的进一步改进，所述铁尾矿重金属吸附剂，按照质量份数计，其中腐植酸为10～20份，磁性生物炭15～20份，无磁生物炭15～20份。本发明的铁尾矿重金属吸附剂中含有腐植酸，可以增加土壤有机碳含量，提高土壤肥力、调节土壤pH值等促进植物生长，有利于重金属污染土壤中的植物修复。生物炭作为一种新型修复材料，其自身化学性质稳定且具有较高的比表面积可吸附大量金属元素。铁作为氧化还原性质最为活泼的金属，可以通过配位交换、阳离子桥、氢键和范德华力等多种方式在土壤中“捕获”有机碳，铁尾矿区腐植酸和生物炭的添加促进了“铁碳耦合效应”形成稳定性较高的有机-无机复合体，且形成的复合体中增加了特定的吸附位点数量，增加了对重金属离子的吸附。

作为本发明的进一步改进，所述生物炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将秸秆粉碎，经过500～700℃高温无氧热解获得秸秆生物炭；

(2)将秸秆生物炭通过干法细磨获得生物炭粉末，进行干式磁选，获得磁性材料；