[发明专利]一种能抑制锌浸出污染的膨润土改性尾砂充填材料及应用

说明书

本发明提供一种能抑制锌浸出污染的膨润土改性尾砂充填材料及应用，属于矿山充填与地下水污染技术领域，通过将钙基膨润土作为改性添加剂以一定比例掺入以铅锌矿全尾砂为骨料、普通硅酸盐水泥为胶结剂的充填料浆中混合均匀，然后加入清水在混料机中混合形成均质充填料浆，进而通过自流或泵送的方式将其输送至井下采空区。本发明能够在有效降低充填体内锌元素释放的同时，提高充填体早期强度，为采矿作业循环的加快提供助力。同时本发明所用钙基膨润土来源广泛，成本低廉，无需额外预处理，现场应用工序简单，具有较强的实际应用场景。

技术领域

本发明涉及矿山充填与地下水污染技术领域，具体涉及一种能抑制锌浸出污染的膨润土改性尾砂充填材料及应用。

背景技术

由于在控制地压、替换矿柱、提高尾矿综合利用等方面的卓越优势，充填采矿法在铅锌矿山得到广泛应用。铅锌尾矿充填至井下可视为地表尾矿库堆场向地下采空区的转移，尾矿中富集的以锌为代表的重金属元素会随着充填体充入采场而向周边土壤及地下水中扩散，成为矿山充填的地下水污染隐患，并逐渐成为推进矿业生态文明建设必须正视的问题。

目前，控制矿山充填污染的主要途径是添加大量水泥基材料，如论文“RecyclingLead–Zinc Tailings for Cemented PasteBackfill and Stabilisation of ExcessiveMetal”所述，当水泥/尾砂＝1:6(水泥比例约14％)时，铅锌尾砂充填体锌浸出量远低于1.0mg/L(Ⅲ类地下水)。但矿山充填胶凝成本高昂，占充填材料成本的60～80％，而国外胶凝材料的添加比例一般为3～7％，远低于论文中采用的14％。因此，寻求合适的充填体改性材料，平衡重金属浸出、与充填成本之间的矛盾关系，是实现地下水友好型充填的“牛鼻子”课题。膨润土由于富含蒙脱石而具有的独特层状晶体结构对金属阳离子有很好的吸附效果，且其分布范围广、产量大、价格低廉，因此在废水处理、土壤治理及矿山尾矿处理等领域得到广泛应用。例如，公开号为CN106076249A的中国发明专利公开了一种改性膨润土制备重金属颗粒吸附剂的方法，在吸附电镀废水中的重金属离子(Cu²⁺、Zn²⁺)具备优良的吸附效果；公开号为CN110314644A的中国发明专利公开了一种用于吸附重金属离子的硫铝酸盐水泥-膨润土复合材料及其制备方法和应用，对工业废水中的重金属离子Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺等具有较强的去除率。但是在金属矿山充填领域，尚未有将膨润土用于改性尾矿充填体性能，提高充填体早期强度，降低锌元素浸出污染风险的先例。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能抑制锌浸出污染的膨润土改性尾砂充填材料及应用，通过少量添加膨润土改性尾砂胶结充填体性能，实现在提高早期充填体强度的同时，增强对锌元素的固定，有效降低锌浸出污染风险，促进充填采矿在金属矿尤其是铅锌矿中的应用比例。

为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种能抑制锌浸出污染的膨润土改性尾砂充填材料及应用，包括以下步骤：

(1)选取来源于铅锌矿选厂浮选后未做分级处理直接排出，且在浓密设备中脱水形成浓度75％以上的全粒级高浓度尾砂浆体。

(2)选取通硅酸盐水泥(标号42.5)作为胶结剂，钙基膨润土作为添加剂，并与铅锌尾砂按照一定比例在混料机中混合均匀。

(3)混合均匀后，在混料机中加入清水，充分搅拌，形成一定浓度的均质充填料浆。

(4)将上述均质料浆通过自流或泵送方式输送至矿山采空区中。