一种基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂及其制法和应用制造技术

本发明专利技术属于环境重金属污染处理技术领域，公开了一种基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂及其制备和应用。该制法包括以下步骤：将钼矿尾砂酸洗后加入碱性钾化合物，在马弗炉中共热，然后加水溶解，取上清液并加入偏铝酸钠和水玻璃调节物料比，搅匀反应，反应结束后将所得反应产物纯化即得钾型农田钝化剂。该方法制备得到的农田钝化剂的钝化效果非常好，能降低90％以上CaCl

【技术实现步骤摘要】
一种基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂及其制法和应用
本专利技术属于环境重金属污染处理
，特别涉及一种基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂及其制备和应用。
技术介绍
在我国，土壤污染问题已经到了不容忽视的地步，《全国土壤污染状况调查公报》调查结果显示，全国土壤总的点位超标率为16.1％，耕地土壤点位超标率为19.4％，污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％，绝大部分为重金属污染。目前，土壤重金属污染已经严重威胁到了粮食安全，与人民健康息息相关。重金属农田修复技术主要可分为3类：重金属隔离技术(将重金属污染源头进行隔离，如:物化隔离技术、工程隔离技术、生物隔离技术、灌溉水净化技术等)，重金属移除技术(将重金属从土壤中移除，如热处理技术、电动力学修复技术、化学淋洗技术、超富集植物技术等)，重金属固定稳定化技术(将重金属固定稳定在土壤中，转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式，使其不易被植物吸收，如无机钝化技术、有机钝化技术、生物钝化技术、固定化技术等)。重金属农田污染修复的稳定化技术(钝化技术)是指通过调节土壤理化性质以及吸附、沉淀、离子交换、腐殖化、氧化-还原等一系列反应，添加钝化剂虽然不能去除土壤中的重金属，但却能在一定时期内不同程度地把重金属稳定在土壤中，阻止重金属从土壤通过植物根部向农作物地上部的迁移累积，以达到治理污染土壤的一种修复技术。与其他修复技术相比，具有处理时间短、适用范围较广等优势，因此，美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术，也符合我国当前国情，适合目前我国的耕地污染现状。矿产资源是人类发展的重要基础，但是矿产资源在开发利用时的利用率基本都不高，有用组分只占少部分，大部分的物质将成为尾矿。所以尾矿资源年年都在不断累积，大量尾矿砂堆积在尾矿库，不仅占用土地，浪费资源，而且存在污染的环境风险。尾矿砂作为工业废弃物的一种，是一种放错地方的资源，目前它的处置途径有三种。第一种是随着科技的不断进步，小部分的尾砂可以经过再选，提取出有用的矿物资源；第二种是作为建材、轻工、无机化工原料，生产如微晶玻璃、建筑陶瓷、建筑砌砖等；最后一种是作为配料，参与硅酸盐水泥、矿物材料的合成等。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂的制备方法。本专利技术另一目的在于提供上述方法制备得到的基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂。本专利技术再一目的在于提供上述基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂在农田环境修复中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂的制备方法，其具体包括以下步骤：(1)取钼矿尾砂磨碎过200目筛，加入稀酸溶液于摇床中振荡，过滤分离，烘干，然后分装于坩埚中，每个坩埚加入碱性钾化合物，再在马弗炉中共热，然后取出自然冷却，磨碎待用；步骤(1)中所述的稀酸溶液可为稀硫酸水溶液或稀盐酸水溶液，稀酸溶液的浓度优选为1mol/L；所用的稀酸溶液的用量以振荡过程中稀酸溶液仍能完全浸没钼矿尾砂为准。步骤(1)中所述的振荡是指在水平往复式振荡器中240r·min-1速度下振荡12h。步骤(1)中所述的碱性钾化合物可为碳酸钾或氢氧化钾，优选为氢氧化钾。步骤(1)中所述的坩埚中烘干后的钼矿尾砂和碱性钾化合物的质量比为(0.6～1):1。步骤(1)中所述的在马弗炉中共热是指在573K～973K共热1～3h。步骤(1)中所述的磨碎待用中磨碎的目的是为了在水中溶解的更彻底。(2)取步骤(1)中磨碎待用的产物加水溶解，离心过滤取上清液，转移至teflon罐中，并加入偏铝酸钠和水玻璃调节物料比，然后搅拌条件下充分混匀；步骤(2)中所述的加入偏铝酸钠和水玻璃调控物料比是指使反应物料的摩尔比为(4.0～6.0)K2O:(0.5～1.8)Na2O:Al2O3:2.88SiO2:212.4H2O；步骤(2)中所述的混匀是指在333～373K水浴条件下混合1～3h。(3)将步骤(2)中混匀后的产物转移到反应器中，把反应器放入马弗炉或烘箱中进行反应，反应结束后将所得反应产物冷却至室温后过滤、洗涤、干燥即得钾型农田钝化剂。步骤(3)中所用的步骤(2)中混匀后的产物的体积为反应器容积的2/3；步骤(3)中所述的反应是指在353～473K条件下反应8～36h。步骤(3)中所述的洗涤是指用0.01mol·L-1NaOH水溶液洗涤。一种由上述方法制备得到的基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂。上述的基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂可有效提高土壤pH值、降低土壤中的Cd含量，因此可应用在农田环境修复中。本专利技术的机理：矿物在选矿过程中其中有效成分含量高的矿石被选走，剩下的尾矿主要成分为二氧化硅、三氧化二铝。二氧化硅、三氧化二铝作为地壳中的主要组成成分，就有极好的环境兼容性。本专利技术利用了钼矿尾砂中的二氧化硅以及氧化铝为原料，通过酸碱法激活，通过控制物料比、碱度、温度等因素，在反应器中高压力下合成具有大比表面积、孔容孔径的新型矿物，使其在保持其优秀环境兼容性的前提下，具有降低农田中重金属生物有效性的作用。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术制备的农田钝化剂对重金属的钝化效果非常好，能降低90％以上CaCl2浸提态重金属含量。(2)本专利技术制备的农田钝化剂是在碱性环境下生产的，在钝化重金属的同时，可以提高酸性土壤的pH值至少1.8个单位，改良土壤酸化。(3)本专利技术制备的钝化剂的主要原料为尾砂，利用一种废弃物资源，实现以废治废的目的。(4)本专利技术充分利用原钼矿尾砂废弃物的特性，提高产品的质量。钼矿尾砂中有很好的铝质和硅质的来源，并含有少量的K2O、Na2O，利于碱性条件下材料的稳定。(5)本专利技术的制备工艺简单，利于工业生产推广，且适用性强。(6)利用尾矿砂资源用于农田环境修复的应用很少。(7)钝化剂中的钾元素是植物生长需要的大量元素，钼元素是植物生长需要的微量元素，对农田农产品的生产有积极的作用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实例中采用的钼矿尾砂来自于广东省梅州五华，其主要化学成分(wt％)为：钼矿尾砂组分SiO2Al2O3Fe2O3TiO3Na2OK2OMgOCaOP2O5CuO含量78.3510.951.540.461.653.400.420.640.120.01采集不同地点污染土壤、不同污染源、污染模式的重金属污染土壤，添加钝化剂量5wt％，培养14天。测定其田间持水量，培养期间每天浇水，使得土壤保持在田间持水量的80％，并维持室温，避光处理。实施例1：钝化剂的制备步骤如下：(1)取15g钼矿尾砂磨碎过200目筛，加入30mL、1mol/L的H2SO4于摇床中振荡，过滤分离，烘干，然后分装于坩埚中，每个坩埚加入等质量的KOH，在823K的马弗炉中共热3h，取出自然冷却，磨碎待用。(2)取5g步骤(1)中磨碎待用的产物加90mL水溶解，离心过滤取上清液，转移至teflon罐中，并加入5.4g偏铝酸钠、15.75g水玻璃，在343K搅拌1h；(3)将teflo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：(1)取钼矿尾砂磨碎过200目筛，加入稀酸溶液于摇床中振荡，过滤分离，烘干，然后分装于坩埚中，每个坩埚加入碱性钾化合物，再在马弗炉中共热，然后取出自然冷却，磨碎待用；(2)取步骤(1)中磨碎待用的产物加水溶解，离心过滤取上清液，转移至teflon罐中，并加入偏铝酸钠和水玻璃调节物料比，然后搅拌条件下混匀；(3)将步骤(2)中混匀后的产物转移到反应器中，把反应器放入马弗炉或烘箱中进行反应，反应结束后将所得反应产物冷却至室温后过滤、洗涤、干燥即得钾型农田钝化剂。

【技术特征摘要】
1.一种基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：(1)取钼矿尾砂磨碎过200目筛，加入稀酸溶液于摇床中振荡，过滤分离，烘干，然后分装于坩埚中，每个坩埚加入碱性钾化合物，再在马弗炉中共热，然后取出自然冷却，磨碎待用；(2)取步骤(1)中磨碎待用的产物加水溶解，离心过滤取上清液，转移至teflon罐中，并加入偏铝酸钠和水玻璃调节物料比，然后搅拌条件下混匀；(3)将步骤(2)中混匀后的产物转移到反应器中，把反应器放入马弗炉或烘箱中进行反应，反应结束后将所得反应产物冷却至室温后过滤、洗涤、干燥即得钾型农田钝化剂。2.根据权利要求1所述的基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的稀酸溶液为稀硫酸水溶液或稀盐酸水溶液，稀酸溶液的浓度为1mol/L；所用的稀酸溶液的用量以振荡过程中稀酸溶液仍能完全浸没钼矿尾砂为准；步骤(1)中所述的振荡是指在水平往复式振荡器中240r·min-1速度下振荡12h。3.根据权利要求1所述的基于钼矿尾砂为原料的钾型农田钝化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的碱性钾化合物为碳酸钾或氢氧化钾；步骤(1)中所述的坩埚中烘干后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永涛，王进进，胡峥，张玉龙，徐会娟，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44