一种含六价铬历史遗留尾矿及周边土壤的解毒和稳定化方法技术

本发明专利技术公开了一种用于铬污染尾矿及周边土壤的解毒和稳定化方法，即将尾矿或尾矿区土壤磨碎、过筛，与生物质、催化剂混合得混合物；将该混合物进行热解，并控制空气含水率，在高温缺氧环境下热解，还原土壤中六价铬还原。本发明专利技术通过生物质与铬污染土壤共热解还原土壤中六价铬，从而实现土壤解毒和铬稳定，减少农业废弃物堆积田间和烧荒引起的空气问题。本发明专利技术利用缺氧环境下生物质在催化剂作用下热解产生的氢气、一氧化碳还原六价铬，使还原性气体与细颗粒土壤中六价铬充分接触，最大限度去除土壤中六价铬，待热解后土壤温度低于55℃，于出口处将热解后浸泡于石灰水中冷却，固液分离，所得滤渣可直接施加土壤，滤液回收利用。滤液回收利用。

【技术实现步骤摘要】
一种含六价铬历史遗留尾矿及周边土壤的解毒和稳定化方法


[0001]本专利技术属于污染治理
，具体涉及一种含六价铬历史遗留尾矿解毒及稳定化方法，实现尾矿污染地区六价铬低成本无害化还原。

技术介绍

[0002]随着中国经济的蓬勃发展，采矿逐渐成为各地区繁荣发展的支柱性产业，但随之而来的采选尾矿露天堆积导致的环境问题令人担忧。在长期风化和雨水淋溶下，尾矿中大量重金属，进入土壤，导致了严重的土壤污染。其中六价铬极易溶于水，容易由土壤中迁移至地下水，且具有极大毒性。故对尾矿区污染土壤六价铬进行还原，对土壤和水污染防治具有重要意义。
[0003]随环境监管力度的加强，尤其农村农作物废弃秸秆被禁止焚烧，致使大量作物秸秆堆积田间。生物炭作为一种新兴能源，由于具有高热值、低成本、零排放受到国内外高度关注。故将田间农业废弃物作为生物炭原料具有一定的意义。
[0004]现有的土壤六价铬解毒存在以下问题：采用煤炭与生物质混合，热解产生还原性气体以还原六价铬，该法成本较高，不利于大范围推广。尾矿区土壤六价铬被还原后，易出现“返黄”现象，即又被氧化为六价铬。不能一次性稳定。且不能完全有效稳定，在长久的氧化及淋溶环境下，也会出现渗漏，降低了土壤解毒及稳定化的效率。

技术实现思路

[0005]针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种含六价铬历史遗留尾矿及周边土壤的解毒和稳定化方法，降低六价铬还原的毒性，提高生物炭的可利用性。
[0006]本专利技术公开了一种含六价铬历史遗留尾矿解毒及稳定化方法，包括：将待处理土壤磨碎，过筛；（1）将待处理土壤磨碎，过筛；（2）将农作物废弃秸秆经晒干、粉碎、烘干制成备用生物质；（3）将所得备用生物质与经过步骤（1）处理后的土壤、催化剂混合进行热解使土壤中六价铬还原为三价铬并吸附于生物炭内，得到热解后土壤；（4）待热解后土壤低于55℃后，置于石灰水中冷却，固液分离；（5）将经步骤（4）处理后所得滤渣于室温下铺平晾干2小时，滤液可直接再次用于固定热解后土壤。
[0007]优选的，所述含六价铬历史遗留尾矿及周边土壤包括铬含量范围为1500~6000mg/kg。
[0008]优选的，所述过筛为过60
‑
100目筛。
[0009]优选的，所述生物质秸秆应于室外晾晒48~54小时，粉碎至2－5cm，再于45~55℃干燥箱中干燥36小时，使其含水率低于40%。
[0010]优选的，所述生物质为玉米杆、秸秆等农作物秸秆类；可单独或以任意比例混合制
成。
[0011]优选的，所选催化剂种类为碳酸钾，将催化剂、土壤、生物质按比例混合并热解40－60min。
[0012]优选的，所述土壤、生物质、催化剂的质量比为4:12:3，将生物质与催化剂混合均匀，置于热解容器底部，其上平铺土壤。
[0013]优选的，所述热解条件为：热解升温速率为10℃/min，热解温度为500－600℃，热解时间为40－60min，热解期间通入水蒸气量为1－1.5g/min。
[0014]优选的，所述石灰水质量分数为0.5~0.8%，冷却时间为20
‑
50min。
[0015]优选的，将固液分离后所得滤渣于室温下晾干2小时，滤液可再次用于固定热解后土壤。
[0016]优选的，滤渣干燥室温为25℃及以上，平铺厚度不高于3cm，平铺方式不限。
[0017]本专利技术涉及的反应方程式：由于温度为500
‑
600℃时，生物质热解产生大量还原性气体，在高温下，会发生如下反应：C+O2=CO2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2C+O2=2COC+H2O=CO+H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
C+CO2=2COCO+H2O=CO2+H2ꢀꢀꢀꢀ
C+2H2=CH4CH4+H2O=CO+3H2还原性气体CO、H2于高温下与六价铬反应，使其还原为三价铬,达到解毒目的。
[0018]生物炭经过石灰水浸泡，可最大限度稳定被还原的三价铬，可直接施加于土壤或另作其他用途。
[0019]Cr
3+
+Ca(OH)2→
Cr(OH)3↓
+Ca
2+
由于土壤中本身存在着大量的碳酸根和钾离子，即使将生成物施加于土壤对土壤不会造成二次污染，且价格低廉，能最大限度催化生物质气化，提高产气率，加快反应进程。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益成果为：1、本专利技术通过控制生物质热解过程的温度、水分、气体停留时间，促进产生大量还原性气体，达到还原六价铬目的。成本低廉，操作简单。
[0021]2、本专利技术产生的生物炭可施加于土壤，吸附重金属和固炭，减少化肥施用。
[0022]3、本专利技术通过将生物炭浸泡于石灰水中，由于生物炭空隙大而多，浸泡于石灰水中，可最大限度稳定三价铬。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术的保护范围之内。
[0024]实施例1：浙江省某市铬渣堆积厂中的铬渣与土壤混合物，六价铬含量3500mg/kg。
[0025]将含六价铬土壤进行筛分，磨碎、过60目筛。
[0026]农作物废弃秸秆应于室外晾晒48小时，粉碎至2
‑
5cm，再于45℃干燥箱中干燥36小时，使其含水率低于40%，制成备用生物质。
[0027]选用碳酸钾为催化剂，将催化剂、土壤、生物质按比例混合并热解50min；并调节土壤、生物质、催化剂的质量比为4:12:3，将生物质与催化剂混合均匀，置于热解容器底部，其上平铺土壤；热解条件为：热解升温速率为10℃/min，热解温度为550℃，热解时间为60min，热解期间通入水蒸气量为1.5g/min。待温度降至55℃，待热解后土壤温度为45℃时，浸泡于质量浓度为0.5%的石灰水中。
[0028]进行固液分离，所得滤渣于室温下晾干2小时，滤液可再次用于固定热解后土壤；滤渣于室温为27℃室温干燥。
[0029]对解毒过滤后的渣土取三个混合样，测量其中六价铬含量分别为0.16mg/kg， 0.21mg/kg ，0.14mg/kg，均低于国家标准。
[0030]实施例2：云南曲靖市铬渣堆积场地中的铬渣与土壤混合物，六价铬含量为3300mg/kg。
[0031]将含六价铬土壤进行筛分，磨碎、过80目筛。
[0032]农作物废弃秸秆应于室外晾晒48小时，粉碎至3
‑
4cm，再于15℃干燥箱中干燥36小时，使其含水率低于40%，制成备用生物质。
[0033]选用碳酸钾为催化剂，将催化剂、土壤、生物质按比例混合并热解2小时；并调节土壤、生物质、催化剂的质量比为4:10:3，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含六价铬历史遗留尾矿及周边土壤的解毒和稳定化方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将待处理土壤磨碎，过筛；（2）将农作物废弃秸秆经晒干、粉碎、烘干制成备用生物质；（3）将所得备用生物质与经过步骤（1）处理后的土壤、催化剂混合进行热解使土壤中六价铬还原为三价铬并吸附于生物炭内，得到热解后土壤；（4）待热解后土壤低于55℃后，置于石灰水中冷却，固液分离；（5）将经步骤（4）处理后所得滤渣于室温下铺平晾干后即得解毒后土壤，滤液可返回步骤（4）再次用于固定热解后土壤。2.如权利要求1所述的含六价铬历史遗留尾矿及周边土壤的解毒和稳定化方法，其特征在于所述含六价铬历史遗留尾矿及周边土壤包括铬含量范围为1500~6000mg/kg。3.如权利要求1所述的含六价铬历史遗留尾矿及周边土壤的解毒和稳定化方法，其特征在于所述过筛为过60
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100目筛。4.如权利要求1所述的含六价铬历史遗留尾矿及周边土壤的解毒和稳定化方法，其特征在于所述生物质秸秆应于室外晾晒48~54小时，粉碎至2－5cm，再于45~55℃干燥箱中干燥36小时，使其含水率低于40%。5.如权利要求1所述的含六价铬历史遗留尾矿及...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建洪，谢鑫，司美艳，田森林，胡学伟，赵群，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：