CN109160776B - 一种含砷尾矿的综合处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含砷尾矿的综合处理方法，属于矿山废渣处理领域，具体包括沉降、轮碾、消化、重复轮碾、养护和回填，其中沉降步骤采用多功能水溶性高分子聚合物和混凝剂对含砷尾矿进行沉降处理；上述含砷尾矿、多功能水溶性高分子聚合物和混凝剂的重量比例为8~11:7~8:0.6。本发明提供的含砷尾矿的综合处理方法工艺简化成熟，沉降速率高，重金属捕捉量大，减少损耗和成本，四季均可施工，试剂用量少，处理量大且连续化，所制充填料具有不增容、不大幅度收缩、抗压强度优、无砷化毒性、抗冻融耐热性能佳的优点，具有经济和环境双重效益。

Description

一种含砷尾矿的综合处理方法
技术领域
本发明属于矿山废渣处理领域，具体涉及一种含砷尾矿的综合处理方法。
背景技术
砷俗称为类金属，毒性极强，且具有致癌作用，被世界卫生组织列为环境污染的首位。它可通过自然作用和人为活动进入环境。在自然界中，一般有色金属矿物中都伴生着砷，砷与锡、铜、铅、镍等金属共存，以砷酸盐矿物、硫化物、硫砷化物等形式存在。随着这些有色金属优质矿的逐渐减少，一些杂质元素含量高、含砷高的矿日渐被开采出来，含砷尾矿的产量不断增加。在矿石处理阶段，受技术、运输等因素的影响，大量砷仍残留在尾矿中，形成含砷矿渣。矿业活动释放的砷已通过土壤及食物链途径威胁到人体健康，尤其是在矿业活动密集的西南地区问题更加突出。
长期以来，矿山开采后的含砷尾矿大多采用囤积贮存的方法处置，不仅会对环境形成二次污染，同时也造成潜在的资源浪费，这已经构成了我国有色金属冶金企业最主要的环境污染源，对企业周围环境造成了严重的污染。随着黄金开发规模的扩大和开采历史的延长，尾矿堆积量还在逐年增加，尾矿矿物粒度很细，泥化现象严重，矿物组成复杂，含有一定量的氰化物和部分残留药剂，而含砷尾矿主要通过大气、水和固体本身这三个途径污染环境。对水环境的污染主要是通过遇水冲刷，使其中的可溶性砷酸盐溶解，随地表水不断迁移造成水污染；对大气的污染主要通过砷废渣风化过程或受潮产生的含砷气体逸散进行；砷尾矿固体污染包括废石堆放对土地的污染和砷废石堆置不妥引起的滑坡、泥石流等，造成较大范围的污染，并且植物通过吸收土壤中的养分而富集过量的砷中毒，人和禽畜通过直接接触或食物链途径摄入过量的砷而中毒。可见，尾渣中残留的氰化物及金属离子经淋溶扩散及流失，严重威胁着附近的生态环境，并且需要投入大量的资金用于尾矿堆场的修筑和维护管理，因此，对黄金矿山尾矿的减量化、无害化和资源化处理，已成为各黄金矿山资源综合利用和环境保护的重要举措。
就我国目前对金矿尾矿的综合利用而言，尾矿中金、银、铜、铅等有价金属元素的回收利用，都有相关的报道和研究，而砷是金矿石中比较常见的元素，由于世界对砷的需求量较小，一般矿产中的砷经过对其他金属元素的开采，使其大量残留到尾矿矿渣中，造成矿渣中砷含量普遍偏高，而砷及其化合物是有毒重金属，若不进行处理，将对环境造成污染，严重危害到动植物和人类生存环境。而黄金尾矿是在开采、分选矿石之后排放的不被利用的固体或粉状废料，或是采用氰化提金法、碱溶法等提取黄金精矿后所排放的矿石料。黄金尾矿主要由SiO2、CaO、A12O3及一定量Fe2O3、MgO等氧化物组成。从环境保护和资源利用角度出发，对黄金尾矿加以利用变废为宝，化害为利，开拓多种黄金尾矿综台利用途径是矿山持续发展的必然选择。
现有技术如CN104668266B公开了一种含砷危废渣的无害化处理方法，其中将含砷浆液中砷化物活化后，通过浮选工艺回收砷，达到废渣的无害化处理，然而黄金尾矿中砷含量虽然偏高，但砷回收采用的工艺及设备要求较高，导致尾矿处理成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沉降速率高、重金属捕捉量大、减少损耗和成本、四季均可施工、试剂用量少、处理量大且连续化的含砷尾矿的综合处理方法，制得不增容、不大幅度收缩、抗压强度优、无砷化毒性、抗冻融耐热性能佳的充填料，具有经济和环境双重效益。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种含砷尾矿的综合处理方法，其中包括沉降、轮碾、消化、重复轮碾、养护和回填，其中沉降步骤采用多功能水溶性高分子聚合物和混凝剂对含砷尾矿进行沉降处理；上述含砷尾矿、多功能水溶性高分子聚合物和混凝剂的重量比例为8~11:7~8:0.6。该预处理方法能固定砷金属离子或其他无机物和有机物，并形成不溶或低溶混合物来减弱重金属的毒性，控制重金属的氧化还原电势，从而处理了危险废物中的有毒有害气体和可溶性物质，也减弱重金属的毒性。黄金尾矿中的砷主要以钙盐（Ca3(AsO4)2）、铁盐（FeAsO4、Fe4As2O11）、硫化物和可溶性砷盐的形式存在，采用多功能水溶性高分子聚合物可以使危险废物中的颗粒表面性质，特别是电位、粘度、浊度及悬浮度发生变化，因颗粒表面的动电位降低而凝聚，水溶性高分子聚合物的分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成集体而沉降，水溶性高分子聚合物分子上的极性基团颗粒对危险废物中的重金属进行吸附，以此将重金属离子固定在沉淀中，以便后续进一步固定化操作。上述混凝剂的加入提升沉降效果，且增强对水溶性重金属离子捕捉和吸附能力，并将其转化为不活泼的形态，增加沉降速率和捕捉量，对高分子化合物的絮凝沉降作用有所增益。
黄金尾矿为黄金精矿开采时矿山排放的尾矿或尾矿再选后堆积在尾矿库内的黄金矿尾矿，或是采用氰化提金法、碱溶法等提取黄金精矿后所排放的矿石料。黄金尾矿中除了含有重金属离子，其余物质如SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3的含量也较高。
通过化学活化与物理活化技术，将黄金尾矿内含的SiO2、CaO、A12O3等有效成分加工成有固化效果的硅酸盐、铝酸盐并生成含有活性成分的碳酸钙，利用其显现的胶凝性能，得到具有高强、早强特点的充填料。采用固结剂和配方中其他成分配合使用，可替代传统的水泥，同时生成的水化硅酸盐和水化铝酸盐填充物料内部孔隙和毛细孔，改善了孔结构，提高了充填料的密实性，抗折强度、抗压强度和抗冻融耐久性优良。利用重金属稳定剂的离子反应及螯合作用，将黄金尾矿中的重金属固化在重金属稳定剂晶格中，控制重金属的氧化还原电势，使存在的Cu、Ag、As等重金属具有不溶解性，生成稳定的、通常环境下不会浸出的金属化合物，不产生放射性气体，同时可消灭尾矿、危险废物中的病原体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质。
为了达到上述技术目的，一种含砷尾矿的综合处理方法具体包括以下步骤：
沉降：按重量比例向含砷尾矿中加入高分子化合物和混凝剂后，送入浓缩池中，在搅拌强度为165~175r/min的条件下搅拌35~45min后，在工作压力为5~9kg/cm2的条件下压滤35~45min，滤饼水分控制为16~20%，得到浓缩矿浆；
轮碾：将浓缩矿浆送入轮碾机，并加入10~18份工业废渣、0.5~2.5份F14激发剂和0.5~5份重金属稳定剂，进行碾研混合5~15min，得到混合料，混合物料在轮碾中受到轮碾的碾压力，在机械活化的同时，重金属稳定剂可以将黄金尾矿中的重金属固化在重金属稳定剂晶格中，控制重金属的氧化还原电势，使重金属具有不溶解性，并且通过机械作用使物料中原本的钙、硅、铝离子等转化为氧化离子，使其可以被激发剂进行激发，使物料压实而体积缩小，使得最终充填料体积密度大大提高，不增容，进而提高充填料的性能；
消化：将混合料送入连续式消化仓内进行物料消化，消化温度为40~70℃，时间为2~4h，得到消化料，消化的作用主要是促进激发剂活化改性废渣、尾矿中含有的活性矿物成分，其次是提高成塑性，其三是消除f-CaO与f-Mgo及其他不安定因素的影响；
重复轮碾：向消化料中加入5~15份固结剂、0.03~0.3份减水剂和0.04~0.2份胶结料后，送入轮碾机重复碾研混合，碾研时间为5~15min，得到充填料，其中各原料的混合物含水率控制在10~17%，固结剂的活性组分在轮碾中渗入消化物料的基本顺粒的相界曲上，激发物料内部活性，利用多组分复合产生超叠加效应，赋予消化物料的活性组分稀释分散作用，使之形成多晶聚集体，使充填料具有早强、高强的特点；
养护：将充填料放入养护室内，室内温度高于10℃时，自然预养36~60h；温度低于10℃，通入热空气，在50~70℃下预养4~10h；预养后进入热空气循环，进行蒸压养护，在2.5h内升温到工作温度，蒸压工作温度控制为174~194℃，压力控制为0.8~1.3MPa；然后恒温6~8h后，降温至60~80℃即可，对充填料进行养护，可使固结剂、胶结料和水分在养护阶段有适宜的硬化条件，使充填料的强度能随着硬化程度而不断增长，有利于充填料的凝结，提高抗压强度；
回填：将充填料通过管路输送或采用倾倒方式堆至尾矿库。
作为优选，沉降步骤中搅拌可以是连续性或间歇式操作，压滤所得清液可直接排放或返回工艺循环使用而不影响工艺指标。
作为优选，轮碾步骤中所用工业废渣为粉煤灰、高炉矿渣、金属冶炼厂灰渣、赤泥、火山灰或其他具有火山灰活性的材料中的至少一种。
作为优选，重复轮碾步骤中固结剂为水硬性胶凝材料。
作为优选，重复轮碾步骤中胶结料为合成高分子聚合物。黄金尾矿经砷固化处理后得到消化料，向其中加入胶结料加强胶结作用，使其凝结成具有一定强度的整体，凝固后能够增强充填料的强度，才能有效、安全的起到支撑围岩的作用。
作为优选，充填料中还包含有重量占比0~5%的辅助材料，上述辅助材料为具有抗水、速凝、防冻、膨胀或防渗作用的外加剂。加入辅助材料可以改善充填料的性能，调节和增益其强度等级和工作性能，从而使其使用寿命和效果大大增加。
作为优选，含砷尾矿经综合处理后所得充填料的砷浸出浓度小于2.5mg/L。浸出液中砷离子浓度达到国家规定的排放和填埋标准，属于一般固体废弃物，有害的污染物变成低溶解性、低毒性和低流动性的物质，减少了废弃物的危害，填埋后不会造成环境污染。
本发明公开的一种含砷尾矿的综合处理方法，该方法将黄金尾矿进行重金属固定化后，将尾矿堆至尾矿库，不增容，浸出毒性低，也可直接填埋矿山采空区，就地取材、废物利用，免除采集、破碎、运输等生产充填料碎石的费用，显著降低了生产成本和排污成本，解决困扰尾矿区的环境污染问题，并且采空区得到及时处理，不会引发大的地压活动，具有良好的经济、社会和环境效益。
本发明的有益效果为：
1）本发明提供的含砷尾矿的综合处理方法工艺简化成熟，将砷离子从可溶形态和气体形态充分转化为低溶解性、低毒性和低流动性形态，并固定在充填料中，使充填料具有无毒、抗冻融耐热性能佳、无二次污染的优点，实现了减量化和资源化，具有经济和环境双重效益；
2）本发明中利用高分子化合物、混凝剂、激发剂、稳定剂、固结剂和胶结料将黄金尾矿中的重金属离子固化在充填料内部晶格中，硬化时不增容、不大幅度收缩，生成稳定、低浸出毒性的充填料，预处理中沉降速率高，效果好，对重金属离子捕捉量大，减少损耗和成本，且四季均可施工，处理后废水可循环利用；
3）本发明中所加入的各类试剂用量较少，处理效果稳定，节约成本，工艺流程简单，参数易控制，***运行稳定高效，尾矿处理比例灵活可调节，处理量大且连续化进行，易于操作和管理；
4）本发明中将黄金尾矿进行重金属固定化综合处理后，将尾矿堆至尾矿库，不增容，抗压强度优，降低了生产成本和排污成本，避免了尾矿堆存的二次污染问题，适用于相关矿山的砷污染土壤和尾矿的无害化处理。
本发明采用了上述技术方案提供一种含砷尾矿的综合处理方法，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
一种含砷尾矿的综合处理方法，包括沉降、轮碾、消化、重复轮碾、养护和回填，其中沉降步骤采用多功能水溶性高分子聚合物和混凝剂对含砷尾矿进行沉降处理；上述含砷尾矿、多功能水溶性高分子聚合物和混凝剂的重量比例为8~11:7~8:0.6。
上述多功能水溶性高分子聚合物包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及聚丙烯酰胺的加碱水解物、丙烯酰胺接枝共聚物等。该预处理方法能固定砷金属离子或其他无机物和有机物，并形成不溶或低溶混合物来减弱重金属的毒性，控制重金属的氧化还原电势，从而处理了危险废物中的有毒有害气体和可溶性物质，也减弱重金属的毒性。黄金尾矿中的砷主要以钙盐（Ca3(AsO4)2）、铁盐（FeAsO4、Fe4As2O11）、硫化物和可溶性砷盐的形式存在，采用多功能水溶性高分子聚合物可以使危险废物中的颗粒表面性质，特别是电位、粘度、浊度及悬浮度发生变化，因颗粒表面的动电位降低而凝聚，水溶性高分子聚合物的分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成集体而沉降，水溶性高分子聚合物分子上的极性基团颗粒对危险废物中的重金属进行吸附，以此将重金属离子固定在沉淀中，以便后续进一步固定化操作。
为了达到最佳技术方案，上述混凝剂中含有二甲基乙酰胺和对氨基苯甲酸，其中二甲基乙酰胺和对氨基苯甲酸的重量比为7~9:4。上述混凝剂的加入对高分子化合物的絮凝沉降作用有所增益，并在沉降过程中利用其热稳定性和抗紫外线氧化能力，降低高分子化合物的温度敏感性，抑制高分子化合物生成游离基，避免高分子化合物发生降解，提升沉降效果，且四季均可施工，减少损耗和成本，同时利用机械剪切使得酰胺键和羧基官能团之间发生架桥联结，形成更为伸展的线形长链，将分子链增长且充分露出羧基的有效活性基团，增强对水溶性的重金属离子捕捉和吸附能力，将其转化为不活泼的形态，增加沉降速率和捕捉量，使工艺高效、大量且连续化进行。
黄金尾矿为黄金精矿开采时矿山排放的尾矿或尾矿再选后堆积在尾矿库内的黄金矿尾矿，或是采用氰化提金法、碱溶法等提取黄金精矿后所排放的矿石料。黄金尾矿中除了含有重金属离子，其余物质如SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3的含量也较高。
通过化学活化与物理活化技术，将黄金尾矿内含的SiO2、CaO、A12O3等有效成分加工成有固化效果的硅酸盐、铝酸盐并生成含有活性成分的碳酸钙，利用其显现的胶凝性能，得到具有高强、早强特点的充填料。采用固结剂和配方中其他成分配合使用，可替代传统的水泥，同时生成的水化硅酸盐和水化铝酸盐填充物料内部孔隙和毛细孔，改善了孔结构，提高了充填料的密实性，抗折强度、抗压强度和抗冻融耐久性优良。利用重金属稳定剂的离子反应及螯合作用，将黄金尾矿中的重金属固化在重金属稳定剂晶格中，控制重金属的氧化还原电势，使存在的Cu、Ag、As等重金属具有不溶解性，生成稳定的、通常环境下不会浸出的金属化合物，不产生放射性气体，同时可消灭尾矿、危险废物中的病原体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质。
为了达到上述技术目的，一种含砷尾矿的综合处理方法具体包括以下步骤：
沉降：按重量比例向含砷尾矿中加入高分子化合物和混凝剂后，送入浓缩池中，在搅拌强度为165~175r/min的条件下搅拌35~45min后，在工作压力为5~9kg/cm2的条件下压滤35~45min，滤饼水分控制为16~20%，得到浓缩矿浆；
轮碾：将浓缩矿浆送入轮碾机，并加入10~18份工业废渣、0.5~2.5份F14激发剂和0.5~5份重金属稳定剂，进行碾研混合5~15min，得到混合料，混合物料在轮碾中受到轮碾的碾压力，在机械活化的同时，重金属稳定剂可以将黄金尾矿中的重金属固化在重金属稳定剂晶格中，控制重金属的氧化还原电势，使重金属具有不溶解性，并且通过机械作用使物料中原本的钙、硅、铝离子等转化为氧化离子，使其可以被激发剂进行激发，使物料压实而体积缩小，使得最终充填料体积密度大大提高，不增容，进而提高充填料的性能；
消化：将混合料送入连续式消化仓内进行物料消化，消化温度为40~70℃，时间为2~4h，得到消化料，消化的作用主要是促进激发剂活化改性废渣、尾矿中含有的活性矿物成分，其次是提高成塑性，其三是消除f-CaO与f-Mgo及其他不安定因素的影响；
重复轮碾：向消化料中加入5~15份固结剂、0.03~0.3份减水剂和0.04~0.2份胶结料后，送入轮碾机重复碾研混合，碾研时间为5~15min，得到充填料，其中各原料的混合物含水率控制在10~17%，固结剂的活性组分在轮碾中渗入消化物料的基本顺粒的相界曲上，激发物料内部活性，利用多组分复合产生超叠加效应，赋予消化物料的活性组分稀释分散作用，使之形成多晶聚集体，使充填料具有早强、高强的特点；
养护：将充填料放入养护室内，室内温度高于10℃时，自然预养36~60h；温度低于10℃，通入热空气，在50~70℃下预养4~10h；预养后进入热空气循环，进行蒸压养护，在2.5h内升温到工作温度，蒸压工作温度控制为174~194℃，压力控制为0.8~1.3MPa；然后恒温6~8h后，降温至60~80℃即可，对充填料进行养护，可使固结剂、胶结料和水分在养护阶段有适宜的硬化条件，使充填料的强度能随着硬化程度而不断增长，有利于充填料的凝结，提高抗压强度；
回填：将充填料通过管路输送或采用倾倒方式堆至尾矿库。
沉降步骤中搅拌可以是连续性或间歇式操作，压滤所得清液可直接排放或返回工艺循环使用而不影响工艺指标。
轮碾步骤中所用工业废渣为粉煤灰、高炉矿渣、金属冶炼厂灰渣、赤泥、火山灰或其他具有火山灰活性的材料中的至少一种。
重复轮碾步骤中固结剂为水硬性胶凝材料。
重复轮碾步骤中胶结料包含合成高分子聚合物。黄金尾矿经砷固化处理后得到消化料，向其中加入胶结料加强胶结作用，使其凝结成具有一定强度的整体，凝固后能够增强充填料的强度，才能有效、安全的起到支撑围岩的作用。
充填料中还包含有重量占比0~5%的辅助材料，上述辅助材料为具有抗水、速凝、防冻、膨胀或防渗作用的外加剂。加入辅助材料可以改善充填料的性能，调节和增益其强度等级和工作性能，从而使其使用寿命和效果大大增加。
上述稳定剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸七钠，减水剂为聚羧酸系高性能减水剂或萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系高效减水剂。
含砷尾矿经综合处理后所得充填料的砷浸出浓度小于2.5mg/L。浸出液中砷离子浓度达到国家规定的排放和填埋标准，属于一般固体废弃物，有害的污染物变成低溶解性、低毒性和低流动性的物质，减少了废弃物的危害，填埋后不会造成环境污染。
实施例1：
某黄金矿山含砷尾矿，该尾矿浆进行毒性浸出检测，浸出液污染物超标，pH为6，As为30.87mg/L，Al为23.28mg/L，Ca为19.75mg/L，Fe为3.55mg/L，Mg为11.36mg/L，Pb为5.97mg/L，其他物质微量或未检出，毒性浸出结果为危险废弃物。
一种含砷尾矿的综合处理方法，包括以下步骤：
1）沉降：按重量比例8:7:0.6向含砷尾矿中加入高分子化合物和混凝剂后，送入浓缩池中，在搅拌强度为165r/min的条件下连续性搅拌35min后，在工作压力为5kg/cm2的条件下压滤35min，滤饼水分控制为16%，得到浓缩矿浆，所得清液返回工艺循环使用，上述混凝剂中二甲基乙酰胺和对氨基苯甲酸的重量比为7:4；
2）轮碾：将浓缩矿浆送入轮碾机，并加入10份工业废渣、0.7份F14激发剂和0.9份重金属稳定剂，进行碾研混合7min，得到混合料；
3）消化：将混合料送入连续式消化仓内进行物料消化，消化温度为40℃，时间为2h，得到消化料；
4）重复轮碾：向消化料中加入5份固结剂、0.08份聚羧酸系减水剂和0.04份树脂后，送入轮碾机重复碾研混合，碾研时间为7min，得到充填料，其中各原料的混合物含水率控制在10%；
5）养护：将充填料放入养护室内，室内温度高于10℃时，自然预养38h；温度低于10℃，通入热空气，在50℃下预养4h；预养后进入热空气循环，进行蒸压养护，在2.5h内升温到工作温度，蒸压工作温度控制为175℃，压力控制为0.8MPa；然后恒温6h后，降温至80℃即可；
6）回填：将充填料通过管路输送或采用倾倒方式堆至尾矿库或充填至矿山采空区。
养护后充填料的强度为16MPa，对充填料进行毒性浸出检测，结果如下：As为1.38mg/L，Al为0.55mg/L，Ca为0.75mg/L，Fe为0.65mg/L，Mg为0.36mg/L，Pb为0.37mg/L，其他物质微量或未检出，说明该尾矿经综合处理后，砷化物在充填料中得到了充分固定，充填料属于一般固体废弃物，堆积处理或充填矿山都可行、安全。
实施例2：
一种含砷尾矿的综合处理方法，进一步优化步骤如下：
1）沉降：按重量比例9:7.5:0.6向实施例1中某黄金矿山的含砷尾矿中加入高分子化合物和混凝剂后，送入浓缩池中，在搅拌强度为170r/min的条件下连续性搅拌40min后，在工作压力为7kg/cm2的条件下压滤45min，滤饼水分控制为16%，得到浓缩矿浆，所得清液返回工艺循环使用，上述混凝剂中二甲基乙酰胺和对氨基苯甲酸的重量比为7:4；
2）轮碾：将浓缩矿浆送入轮碾机，并加入10份工业废渣、0.7份F14激发剂和0.9份重金属稳定剂，进行碾研混合7min，得到混合料；
3）消化：将混合料送入连续式消化仓内进行物料消化，消化温度为40℃，时间为2h，得到消化料；
4）重复轮碾：向消化料中加入3.5份固结剂、0.08份聚羧酸系减水剂和0.03份胶结料后，送入轮碾机重复碾研混合，碾研时间为7min，得到充填料，其中各原料的混合物含水率控制在10%，上述胶结料中包含树脂、聚酰胺酰亚胺和聚酰亚胺，其重量比为3:0.5:0.4，胶结料可以借助自身凝胶的特性，将各物料颗粒之间粘结起来，减小粒间孔隙，增大成品强度，同时胶结料在轮碾中受机械力活化的影响，使得聚合物中被活化的酰胺键和酰亚胺环(-CO-NH-CO-)之间发生新的架桥排列，从而形成抗压强效果更好、胶粘性更强的交联网状结构，填充并堵塞粒间孔隙，有效减少了其它具有胶凝性能的材料的使用量，降低成本，也避免了水硬性胶凝材料在养护时造成的硬化收缩较大的问题，同时利用离子间的电配位，与尾矿中的砷离子相互吸附，形成一个电价平衡的稳定整体，使得砷化物被固定其中不被浸出，消除了充填料中砷化物的毒性，且抗冻融耐热性能均优良；
5）养护：将充填料放入养护室内，室内温度高于10℃时，自然预养38h；温度低于10℃，通入热空气，在60℃下预养5h；预养后进入热空气循环，进行蒸压养护，在2.5h内升温到工作温度，蒸压工作温度控制为175℃，压力控制为0.8MPa；然后恒温7h后，降温至80℃即可；
6）回填：将充填体通过管路输送或采用倾倒方式堆至尾矿库或充填至矿山采空区。
养护后充填料的强度为20MPa，对充填体进行毒性浸出检测，结果如下：As为0.48mg/L，Al为0.51mg/L，Ca为0.63mg/L，Fe为0.74mg/L，Mg为0.48mg/L，Pb为0.42mg/L，其他物质微量或未检出，说明该尾矿经综合处理后，砷化物得到了充分固定，在制成充填料的过程中，向胶结料中添加聚酰胺酰亚胺和聚酰亚胺，并减少固结剂和胶结料的用量，充填料的强度较实施例1中显著上升，提高了充填料的抗压强度，且砷化物浸出浓度明显降低，具有无毒效果，充填料属于一般固体废弃物，堆积处理或充填矿山都可行、安全。
实施例3：
一种含砷尾矿的综合处理方法，包括以下步骤：
1）预处理：按重量比例10.5:7.5:0向实施例1中某黄金矿山的含砷尾矿中加入高分子化合物和混凝剂后，送入浓缩池中，在搅拌强度为175r/min的条件下连续性搅拌35min后，在工作压力为9kg/cm2的条件下压滤35min，滤饼水分控制为18%，得到浓缩矿浆，所得清液返回工艺循环使用；
2）轮碾：将浓缩矿浆送入轮碾机，并加入10份工业废渣、0.7份F14激发剂和0.9份重金属稳定剂，进行碾研混合7min，得到混合料；
3）消化：将混合料送入连续式消化仓内进行物料消化，消化温度为40℃，时间为2h，得到消化料；
4）重复轮碾：向消化料中加入5份固结剂、0.08份聚羧酸系减水剂和0.04份树脂后，送入轮碾机重复碾研混合，碾研时间为7min，得到充填料，其中各原料的混合物含水率控制在10%；
5）养护：将充填料放入养护室内，室内温度高于10℃时，自然预养45h；温度低于10℃，通入热空气，在65℃下预养5h；预养后进入热空气循环，进行蒸压养护，在2.5h内升温到工作温度，蒸压工作温度控制为183℃，压力控制为1.1MPa；然后恒温7.5h后，降温至70℃即可；
6）回填：将充填体通过管路输送或采用倾倒方式堆至尾矿库或充填至矿山采空区。
养护后充填料的强度为16MPa，对充填体进行毒性浸出检测，结果如下：As为2.46mg/L，Al为0.43mg/L，Ca为0.69mg/L，Fe为0.58mg/L，Mg为0.56mg/L，Pb为0.47mg/L，其他物质微量或未检出，说明该尾矿经综合处理后，砷化物得到了固定，但由于混凝剂中未添加二甲基乙酰胺和对氨基苯甲酸，故而砷离子浸出量有所上升，固定不够充分，充填料属于一般固体废弃物，堆积处理或充填矿山都可行、安全。
实施例4：
一种含砷尾矿的综合处理方法，包括以下步骤：
1）预处理：按重量比例11:8:0.6向实施例1中某黄金矿山的含砷尾矿中加入高分子化合物和混凝剂后，送入浓缩池中，在搅拌强度为175r/min的条件下连续性搅拌45min后，在工作压力为7kg/cm2的条件下压滤35min，滤饼水分控制为20%，得到浓缩矿浆，所得清液返回工艺循环使用，上述混凝剂中二甲基乙酰胺和对氨基苯甲酸的重量比为2:1；
2）轮碾：将浓缩矿浆送入轮碾机，并加入13份工业废渣、1.9份F14激发剂和2.3份重金属稳定剂，进行碾研混合12min，得到混合料；
3）消化：将混合料送入连续式消化仓内进行物料消化，消化温度为55℃，时间为2.5h，得到消化料；
4）重复轮碾：向消化料中加入12份固结剂、0.26份聚羧酸系减水剂和0.12份树脂后，送入轮碾机重复碾研混合，碾研时间为12min，得到充填料，其中各原料的混合物含水率控制在16%；
5）养护：将充填料放入养护室内，室内温度高于10℃时，自然预养48h；温度低于10℃，通入热空气，在65℃下预养8h；预养后进入热空气循环，进行蒸压养护，在2.5h内升温到工作温度，蒸压工作温度控制为187℃，压力控制为1.0MPa；然后恒温6.5h后，降温至80℃即可；
6）回填：将充填体通过管路输送或采用倾倒方式堆至尾矿库或充填至矿山采空区。
养护后充填料的强度为17MPa，对充填体进行毒性浸出检测，结果如下：As为1.34mg/L，Al为0.84mg/L，Ca为0.87mg/L，Fe为0.47mg/L，Mg为0.24mg/L，Pb为0.42mg/L，其他物质微量或未检出，说明该尾矿经综合处理后，砷化物得到了充分固定，充填料属于一般固体废弃物，堆积处理或充填矿山都可行、安全。
实施例5：
一种含砷尾矿的综合处理方法，包括以下步骤：
1）沉降：按重量比例8.5:7.5:0.6向实施例1中某黄金矿山的含砷尾矿中加入高分子化合物和混凝剂后，送入浓缩池中，在搅拌强度为165r/min的条件下连续性搅拌45min后，在工作压力为9kg/cm2的条件下压滤35min，滤饼水分控制为17%，得到浓缩矿浆，所得清液返回工艺循环使用，上述混凝剂中二甲基乙酰胺和对氨基苯甲酸的重量比为8.5:4；
2）轮碾：将浓缩矿浆送入轮碾机，并加入16份工业废渣、1.4份F14激发剂和3.4份重金属稳定剂，进行碾研混合10min，得到混合料；
3）消化：将混合料送入连续式消化仓内进行物料消化，消化温度为55℃，时间为2.5h，得到消化料；
4）重复轮碾：向消化料中加入12份固结剂、0.26份聚羧酸系减水剂和0.12份树脂后，还添加有重量占比2.4%的硅酸碱类速凝剂，送入轮碾机重复碾研混合，碾研时间为12min，得到充填料，其中各原料的混合物含水率控制在16%；
5）养护：将充填料放入养护室内，室内温度高于10℃时，自然预养52h；温度低于10℃，通入热空气，在60℃下预养9h；预养后进入热空气循环，进行蒸压养护，在2.5h内升温到工作温度，蒸压工作温度控制为192℃，压力控制为1.2MPa；然后恒温7h后，降温至70℃即可；
6）回填：将充填体通过管路输送或采用倾倒方式堆至尾矿库或充填至矿山采空区。
养护后充填料的强度为18MPa，对充填体进行毒性浸出检测，结果如下：As为1.28mg/L，Al为0.34mg/L，Ca为0.58mg/L，Fe为0.49mg/L，Mg为0.42mg/L，Pb为0.41mg/L，其他物质微量或未检出，说明该尾矿经综合处理后，砷化物得到了充分固定，在制成充填料的过程中添加有辅助材料，可以提高充填料的强度，但所制充填料的强度要求小于一般建筑材料，故而在实际生产中可以考虑少加或不加，以节约成本，充填料属于一般固体废弃物，堆积处理或充填矿山都可行、安全。
本发明中多功能水溶性高分子聚合物还应包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及聚丙烯酰胺的加碱水解物、丙烯酰胺接枝共聚物、两性聚丙烯酰胺聚合物、季铵化的聚丙烯酰胺或苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物中至少一种；充填料中包含的辅助材料重量占比不仅限于0~5%，还应包括0%或0.1%或0.2%或0.3%或0.4%……或4.8%或4.9%或5.0%。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种含砷尾矿的综合处理方法，包括沉降，轮碾，消化，重复轮碾，养护和回填，其特征在于：沉降步骤采用多功能水溶性高分子聚合物和混凝剂对含砷尾矿进行沉降处理；所述含砷尾矿、多功能水溶性高分子聚合物和混凝剂的重量比例为8~11:7~8:0.6；
所述多功能水溶性高分子聚合物包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及聚丙烯酰胺的加碱水解物、丙烯酰胺接枝共聚物；
所述混凝剂中含有二甲基乙酰胺和对氨基苯甲酸，其中二甲基乙酰胺和对氨基苯甲酸的重量比为7~9:4；
所述沉降步骤具体为：按重量比例向含砷尾矿中加入高分子化合物和混凝剂后，送入浓缩池中，在搅拌强度为165~175r/min的条件下搅拌35~45min后，在工作压力为5~9kg/cm2的条件下压滤35~45min，滤饼水分控制为16~20%，得到浓缩矿浆；
所述重复轮碾步骤为：向消化料中加入5~15重量份固结剂、0.03~0.3重量份减水剂和0.04~0.2重量份胶结料后，送入轮碾机重复碾研混合，碾研时间为5~15min，得到充填料，其中各原料的混合物含水率控制为10~17%；
所述固结剂为水硬性胶凝材料；
所述胶结料中包含树脂、聚酰胺酰亚胺和聚酰亚胺；
所述含砷尾矿经综合处理后所得充填料的砷浸出浓度小于2.5mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种含砷尾矿的综合处理方法，其特征在于：所述轮碾步骤为：将浓缩矿浆送入轮碾机，并加入10~18重量份工业废渣、0.5~2.5重量份F14激发剂和0.5~5重量份重金属稳定剂，进行碾研混合5~15min，得到混合料。
3.根据权利要求1所述的一种含砷尾矿的综合处理方法，其特征在于：所述消化步骤为：将混合料送入连续式消化仓内进行物料消化，消化温度为40~70℃，时间为2~4h，得到消化料。
4.根据权利要求1所述的一种含砷尾矿的综合处理方法，其特征在于：所述养护步骤为：将充填料放入养护室内，室内温度高于10℃时，自然预养36~60h；温度低于10℃，通入热空气，在50~70℃下预养4~10h；预养后进入热空气循环，进行蒸压养护，在2.5h内升温到工作温度，蒸压工作温度控制为174~194℃，压力控制为0.8~1.3MPa；然后恒温6~8h后，降温至60~80℃即可。
5.根据权利要求1所述的一种含砷尾矿的综合处理方法，其特征在于：所述回填步骤为：将充填料通过管路输送或采用倾倒方式堆至尾矿库。
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