摘要：为最大限度上实现矿山生态环境保护的要求，详细分析了尾矿类固体废物稳定化处理技术的关键点，并以某地区的废弃尾矿项目为研究对象，在现场获取样品并准备仪器、试剂后，分别以氧化钙与硫化钠为稳定化剂为研究对象，详细分析了上述两种稳定化剂的添加量、固液比以及pH值等内容，并根据其中的相关数据分析了两种稳定化技术联用的可行性。结合其中的相关数据可以判断，采用氧化钙＋硫化钠稳定化试剂技术可以充分满足案例废弃矿藏的尾矿类固体废物处理要求，因此值得推广。

　　关键词：尾矿类固体废弃物；稳定化处理技术；浸出毒性

　　0引言

　　针对当前严峻的生态环境污染问题，稳定化技术因为具有成本低、易于实施且效果快等优点成为重金属污染、工业残留物综合处理中的有效技术手段。该技术的核心思想，是使用化学品与废物混合，并加快污染物部分甚至完全结合到基质上的过程，并将其转化为性质更稳定、毒性更小或者流动性更低的形式，以满足综合处理要求[1]。因此从技术特性来看，稳定化处理技术的出现满足当前生态环境保护的需求，值得关注。

　　1实验与方法

　　1.1实验仪器与材料

　　本次尾矿类固体废物稳定化处理中的主要仪器型号见表1。

　　实验中所使用的实验药品均为优级纯，主要包括过氧化氢、乙酸、氢氟酸、硝酸、盐酸羟胺、乙酸铵等。

　　1.2尾矿类固体废物的选择

　　本次实验在尾矿类固体废物选择中，将以本地区某废弃矿区为研究对象展开分析，在样品选择上将采用简单随机采样法采集尾矿存取上层尾矿渣，将其装入自封袋中运输保存，在运抵实验室后做自然风干并混合。

　　根据案例废弃矿区的实际情况，其尾矿类固体废物具备以下特征:

　　矿石金属品位低但排放量较大。根据案例矿区既往调研结果可知，该矿藏的贫矿较多而富矿少，且整个矿区的金属品位偏低，往往一种矿藏中同时伴生其他多种类型金属，再加之矿山生产技术水平不达标，导致单位产品的固体废弃物产量偏高。

　　2）资源潜在价值较高。结合案例矿山企业的实际情况来看，该矿山堆存尾矿超过5 000万t，其中预计含铜、镍、铁、金、银等潜在价值超过53亿元，存在巨大的经济价值。

　　3）组分复杂，且部分尾矿含有一定的毒性。案例项目中尾矿类固体废物中含有少量的重金属元素，包括Pb、Cb等，上述物质会因为长期雨水浸泡等因素影响而被浸取，并通过多种途径持续影响周围环境，最终引发严重的生态环境问题。

　　1.3实验过程

　　1.3.1稳定化实验检测

　　本次实验中尾矿类固体废物稳定化处理的基本实验步骤如下：

　　1）步骤1，将尾矿类固体废物打碎、风干，并过1 mm筛土样。

　　2）步骤2，随机选取4份500 g的尾矿类固体废物砂料，并将其放置在容器中。

       3)步骤3，稳定剂的选择，本次实验中所使用的稳定化的主要类型包括氧化钙与硫化钠等。

　　4)步骤4，以一定液固比，将尾砂样品与稳定剂放置在搅拌器中充分搅拌，将其加工成糊状，在保证样品充分反应后，则可将其放置在室温条件在自然条件下风干。

　　5)步骤5，将风干后的尾砂样品，按照硫酸硝酸法测量各类重金属物质的浸出量，并按照公式(1)方法计算金属稳定化率k。

　　式中：m1为原尾矿浸出量；m2为稳定化后的浸出量。

　　1.3.2毒性浸出试验

　　1）样品过滤方法。按照干固体的不同质量分数制定应对方案，其中干固体质量分数小于等于9%的，所得到的初始液相就是浸出液，则可直接完成样品分析；而针对干固体质量分数大于9%，需要先过滤滤渣，在保证初始液相与全部浸出液混合后进行分析。

　　2）称取100 g的试样并置入2 L提取瓶中，按照液固比（质量比，全文同）10:1的标准计算出浸提剂的添加量。添加结束后则可盖紧瓶盖，并将装置桂枝固定在振荡器上，调整装置振荡频率为100～130次/min，振幅水平为（50±10）mm。在上述振荡加工方法基础上，将材料放置在室温条件下连续加工8 h并静置16 h。若在振荡过程中发现样品中有气体产生，则需定期打开瓶塞释放提取瓶中的气压。

　　3）在压力过滤器上安装过滤膜并收集浸出液，最后则可按照各种测得物分析方法获得最终计算结果。

　　2实验结果

　　2.1稳定化剂的选择

　　化学试剂稳定化可以有效处理重金属固体废弃物，并且随着相关技术的发展，目前学术界已经发现了多种稳定剂类型，包括氧化钙、磷酸盐、硫化物等[2]；而在化学稳定剂的选择上，相关人员也需要遵循以下基本原则：

　　1）成本易控制原则，即稳定化药剂的来源应广泛易得，有助于降低总处理成本；

　　2）应尽可能降低化学处理中各类材料与能量的消耗，避免加工期间出现较高增容比；

　　3）整个处理过程中应尽量保障操作简单，且对实验反应过程无特殊要求；

　　4）所产生的处理产物不会造成二次污染，能为未来的生态修复与植被复垦奠定必要基础。

　　2.2氧化钙稳定化试验

　　氧化钙主要以pH值控制技术为核心，通过向其中加入碱性药剂，进而将尾矿类固体废物中的介质pH值控制在理想范围内，常见的氧化钙类型包括石灰、烧碱与苏打等。

　　2.2.1氧化钙添加量对稳定化效果的影响

　　本次实验中保持液固比为1.6:1，分别将氧化钙添加量（质量分数，全文相同）控制在3%、5%、7%、9%三个水平后，分别检查重金属的浸出毒性情况，相关数据见表2。

　　根据表2所统计的相关数据可以发现，随着氧化钙添加量的增加，重金属浸出毒性呈现出明显升高的特征，其中当氧化钙添加量维持在5%～9%时，重金属浸出毒性变化有良好的稳定性，因此在综合成本等因素后，建议将氧化钙添加量控制在5%左右。

　　2.2.2固液比对重金属浸出毒性的影响

　　根据上文研究结果确定了氧化钙的最佳添加量后，本环节研究中将重点分析不同固液比对重金属浸出毒性的影响，将固液比设定在1:1、1.2:1、1.6:1、1.8:1与2.0:1五个等级，并采用上文方法展开测试。根据其中的相关数据可以发现，当氧化钙添加量为5%时，不同固液比对重金属浸出毒性的影响存在明显差异。在综合对比其中的数据后，其中数据显示当固液比维持在1.6:1~2.0:1时，重金属浸出毒性达到了相对稳定水平，因此结合其中的数据可以确定固液比为1.6:1时的重金属去除率满意，并兼顾经济效益等方面的要求。

　　2.2.3不同pH值对重金属浸出毒性的影响

　　根据上述试验结果，在氧化钙试验中确定固液比为1.6:1以及氧化钙添加量为5%后，并基于上述试验条件下稳定化产物室温风干处理，并分别配制pH值为3、5、7、9的淋洗溶液，分析不同pH值对重金属浸出毒性的影响。最后实验结果显示，在以氧化钙为稳定剂时，反应过程中的pH值越高，则毒性浸出值越高。根据该数据可以认为，在本次稳定化反应过程中，碱性条件能够取得更为满意的加工效果。

　　2.2.4效果评价

　　根据上述试验结果可以认为，在尾矿类固体废物稳定化处理中以氧化钙为稳定剂具有可行性，该材料对除汞以外的相关重金属材料有较为理想的稳定性化效果，在条件稳定的情况下其稳定化率普遍能大于83%。但其中的相关数据不容忽视，稳定化产物对pH值有较高的要求，在相同试验条件下，pH值偏低则会导致重金属依然面临被浸出的可能，这一结果提示单一的氧化钙稳定化剂可能无法取得满意效果。

　　2.3硫化钠稳定化试验

　　2.3.1硫化钠添加量对稳定化效果的影响

　　在本环节实验中将采用与上文相同的实验条件，分别将硫化钠添加量（质量分数，全文相同）控制在3%、5%、7%、9%四个等级，并在保证pH值以及固液比不变的情况下展开实验检测，最终检测结果见表3。

　　根据表3的相关数据可以发现，在选用硫化钠为稳定化剂后，该材料的重金属浸出毒性量明显低于氧化钙，但汞的浸出量明显高于氧化钙，该结果证明硫化钠可以作为氧化钙在稳定化处理中的重要补充。而根据组间数据的对比结果可以发现，氧化钙添加量为7%～9%时，其重金属浸出毒性量处于相对稳定状态。因此根据该结果，最终认为可以将氧化钙添加量控制在7%左右。

　　2.3.2硫化钠固液比对重金属浸出毒性的影响

　　在确定硫化钠添加量之后，本次研究中将进一步研究不同固液比对重金属浸出毒性的影响，本次试验中所设定的固液比水平分别为1:1、1.2:1、1.6:1、1.8:1与2.0:1五个等级并展开检测。其中的实验数据显示，当维恩定海处理中硫化钠的添加量达到一定标准值，固液比为1.6:1时可以取得较为满意的效果，而水平过高或者过低都可能造成毒性反复，出现上述结果的原因可能为：

　　1）固液比较低的情况下，重金属与稳定化剂之间的反应量明显不足，导致重金属的深渗出毒性反应不足。

　　2）固液比较高则会导致固体粒子之间的接触面积减小，从而限制了反应速率。这是因为固体粒子之间的相互作用加强，使得反应物之间的有效接触减少，导致反应速率下降[3]。也有学者研究认为，盲目增加固液比不仅会直接影响尾矿类固体废物处理成本，也会因为溶质浓度过高而影响溶解度与反应效果[4]。因此根据上述数据可以认为，在以硫化钠为稳定化剂时，推荐的固液比水平为1.6:1，可以取得较为满意的稳定化处理效果。

　　2.3.3不同pH值对稳定化效果的影响

　　在确定了硫化钠的最佳固液比与添加量后，本环节研究中将分别以pH值为3、5、7、9四个等级的淋洗液为研究对象展开分析。其中的相关数据显示，稳定产物的pH值越高，则重金属浸出越低，该结果则证明在碱性条件下氧化钙稳定性较高。而根据不同pH值之间的对比结果可发现，当pH值为7与9时，毒性浸出值的数据差异不明显，因此可以认为，可以选择pH值为7的淋洗液为加工材料。

　　2.4技术联合应用评价

　　基于上述数据可以认为，无论是氧化钙还是硫化钙均满足尾矿类固体废物稳定化处理要求，但两种技术在适用条件上存在明显差异，其中氧化钙可以满足大部分尾矿类固体废物的处理要求，但在汞处理中的效果不理想，并且反应过程对pH值环境提出了较高要求；而相比之下，硫化钠的稳定化处理技术效果不理想，但该材料在浸出金属汞中的效果显著，因此该材料可以作为氧化钙稳定化处理技术的重要补充[5]。除此之外，两种技术对反应pH值也提出了不同要求，其中氧化钙稳定化实验结果证实，反应过程中pH值越高则所产生的反应效果越好；而相比之下，硫化钠技术中只需要将pH值控制在7左右即可取得满意效果，因此在现场操作中，针对碱性环境难以达成的条件下，硫化钠不失为一种科学可行的选择。

　　3结语

　　本文提出的尾矿类固体废物稳定化处理技术具有良好的操作性，本文通过实验研究的方法，以氧化钙与硫化钠为稳定剂展开分析，并总结了最佳固液比、掺加量以及pH值等指标，相关研究结果对于解决相关地区尾矿类固体废物污染问题有积极的借鉴价值，值得作进一步推广。

参考文献

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　　[2]许辉标，朱秋华.因科法处理某硫化矿浮选尾矿炭浸贫液试验研究[J].现代矿业，2024，40（10）：127-131.

　　[3]陈述坤，李泽钊.生物炭种类对尾矿养分及重金属污染改良效果研究[J].现代矿业，2024，40（10）：194-198.

　　[4]张守逊，郭永杰，谢瑞琦，等.铁尾矿-金尾砂-粉煤灰基地质聚合物的制备与表征[J].化工矿物与加工，2024，53（10）：53-60.

　　[5]王文耀，罗琦，鲁刘磊，等.碱性水热活化选硫尾矿基地聚合物的制备及性能[J].硅酸盐通报，2024，43（10）：3704-3714.