[发明专利]一种五层覆盖强还原原位成矿修复方法

说明书

本发明提供一种五层覆盖强还原原位成矿修复方法，属于矿山环境生态修复技术领域。该方法涉及自上至下的五层结构具体为：无污染客土层、粘土密封层、生物质还原密封层、主反应层和原始尾矿层；该方法在主反应层以生物质中的有机物为还原剂，依靠厌氧菌的作用将高氧化态的砷还原成低氧化态或还原态的砷，将高氧化态的硫还原成还原态的硫，重新形成雄黄、雌黄等矿物，同时较多的铁被还原形成黄铁矿、砷黄铁矿、磁黄铁矿等低溶解度的矿物，而Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺和Sb³⁺等重金属，则形成方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辰砂、硫镉矿、辉锑矿等溶解度极低的硫化物矿物；从而实现矿山重金属污染原位成矿修复。

技术领域

本发明涉及矿山环境生态修复技术领域，特别是指一种五层覆盖强还原原位成矿修复方法。

背景技术

目前的工业体系实际上是一个开采资源和排放废物的过程。采矿活动是向环境排放废弃物的主要来源，其固废排放量占工业废物排放量的80％～85％。我国共有大中型矿山9000多座，26万小型矿山，因采矿侵占土地面积已接近40,000km²，由此而废弃土地面积达330km²/a。矿山开采过程中，露天采矿场、排土场、尾矿场、塌陷区以及受重金属污染而失去经济利用价值的土地称为矿山废弃地。煤矿的矸石山、电厂粉煤灰、金属矿山尾矿等矿山固体废弃物是矿区的一大公害，侵占了大量土地并造成环境污染。

以尾矿库为例，由于尾矿砂的松散特性，遇降水极易产生水土流失，易溶于水的重金属随着水流污染附近土壤、河流和地下水；在风蚀严重区域，易产生尾矿砂扬尘，甚至“尾矿沙尘暴”发生频度也很高。不但影响自然景观、造成环境污染，而且还会诱发山体滑坡，造成水土流失等地质灾害。因此，如何恢复和重建已退化的矿山生态系统已成为世界各国普遍关注的课题。矿山生态恢复是以生态环境恢复为核心，研究如何根据实际情况，因地制宜、因矿施治，落实矿山生态环境恢复工作，从而取得生态、经济、社会的最佳综合效益。通过生态恢复可促使废弃矿山的生态和经济价值再生。

目前，尾矿库的修复方法有：(1)植物修复；(2)充填法；(3)物理-化学-生物法。(1)植物修复法：植物残体所富集的重金属的后续处理是仍旧需要解决的问题，根本意义上并没有从根源上解决重金属的污染问题，只降低了矿山粉尘污染的风险和减少了重金属污染地下水和河流的概率；(2)充填法：需要将尾矿库中的尾砂返回到矿井进行充填，用量有限，成本较高；(3)物理-化学-生物法：主要包括：固化-稳定化、淋洗、化学氧化-还原、土壤电动力学修复，目标是污染场地土壤的原位修复技术。现如今成熟的技术报道仍较少。

发明内容

本发明提供一种五层覆盖强还原原位成矿修复方法，以解决尾矿库水土流失和扬尘带来的环境污染、现有尾矿库修复技术中存在的二次环境污染以及现有尾矿库修复技术中不能持续深度修复尾矿库重金属污染等问题。

五层覆盖强还原原位成矿技术属于物理-化学-生物-植物联合修复技术，从根本上解决了矿山的扬尘所造成的大气和土壤污染及水土流失和高重金属含量的下渗水对河流和地下水的污染问题，并且随着修复时间的推移，主反应层不断下移，持续深度修复尾矿库重金属污染。

该方法涉及五层结构，五层结构自上至下具体为：无污染客土层、粘土密封层、生物质还原密封层、主反应层和原始尾矿层，其中，主反应层以重量百分比计，包括工业碱性粉末0.1％～5％、工业副产石膏0.1％～5％、植物残渣0.1％～1％、禽畜粪便0.1％～5％、尾矿85％～99％，且主反应层厚度为20～60cm；

该方法包括如下步骤：

S1：将主反应层除尾矿外原料混合均匀后均匀覆盖于待修复尾矿库表层，翻耕直至与尾矿混合均匀，形成主反应层，主反应层下即为原始尾矿层；

S2：将生物质还原密封层原料混合均匀后均匀覆盖于主反应层之上，形成生物质还原密封层；