阅读说明：本技术 一种防氧化阻隔材料及其制备方法与应用 (A kind of anti-oxidation barrier material and the preparation method and application thereof ) 是由 黄建洪 陈允建 田森林 胡学伟 赵群 李英杰 于 2019-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种防氧化阻隔材料及其制备方法与应用,所述防氧化阻隔材料包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂,质量比为2~6:2:1。防氧化阻隔材料的制备方法是先将尾矿研磨,再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀,再加入碱激发剂并混合均匀,得泥状物,即可。所述应用为在尾矿库防氧化处理中的应用,所述防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面,形成防氧化阻隔层,厚度为3~5cm。本发明实现将尾矿与外界水分和空气隔离,防止水中和空气中的氧气与硫化物成分接触,从根源上防止尾矿的氧化过程；本发明全部利用固废原材料,且主材料为原地取材,工程应用只需承担人工和些许机械成本,经济投入极低。(The invention discloses a kind of anti-oxidation barrier material and the preparation method and application thereof, the anti-oxidation barrier material includes tailing, sial poising agent and alkali-activator, and mass ratio is 2 ~ 6:2:1.The preparation method of anti-oxidation barrier material is first to grind tailing, then sial poising agent is added into the tailing after milled processed and is uniformly mixed, adds alkali-activator and is uniformly mixed, and obtains purees.The application is the application in the anti-oxidation processing of Tailings Dam, and the anti-oxidation barrier material uniform fold forms anti-oxidation barrier layer, on Tailings Dam surface with a thickness of 3 ~ 5cm.The present invention realizes that the oxygen for preventing tailing and outside moisture and air insulated water to neutralize in air is contacted with sulfide composition, prevents the oxidation process of tailing from the root；The present invention is all of solid waste raw material, and main material is original place materials, and engineer application need to only undertake artificial and a little machine cost, and economic input is extremely low.)

一种防氧化阻隔材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于尾矿处理技术领域，具体涉及一种防氧化阻隔材料及其制备方法与应用。

背景技术

矿山尾矿一直都是难处理的问题之一，是引发重大环境问题的污染源。据统计，中国现有大中型尾矿库 1500 多座，如加上各种小型尾矿库，总计超过1万座。其危害性突出表现在酸性尾矿排水、植被破坏、土地退化、沙漠化以及粉尘污染、水体污染等。酸性渗滤液是含硫尾矿与空气中氧气持续反应，在雨水作用下形成硫酸，致使尾矿渗滤液pH呈酸性（pH=2-4），并且尾矿中的硫化物可随着时间发生持续性的氧化，进而持续性的产生酸性废水。可使尾矿中其他伴生金属溶出，如Hg、Pb、As、Cd等，对下游环境造成污染。以黄铁矿为例，酸性废水形成的化学机理如下：

尾矿中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等，是宝贵的二次矿产资源，有待进一步的开发，回收。而尾矿的氧化产酸不仅会导致有价金属的溶出，还会对环境造成沉重的负担。目前在尾矿场的处理上还未有普遍认可且较为理想的方法，主要有碱液中和、异位处理或者用尾矿开发建筑材料减少尾矿库存量，但是这些方法只能取得一时的效果，不能从根本上解决尾矿的氧化问题。

目前处理尾矿场库的氧化问题，主要有钝化处理、化学中和法、物理隔离法和植物修复等，例如一种现场原位保护粉末状金属硫化物尾矿的方法（CN106623354B）、一种分层覆盖金矿尾矿的生态修复方法（CN109731903A），这些方法普遍存在的问题是投入成本高和长时效果差，不能彻底、长时的解决尾矿存在问题。针对以上问题，寻找一种易行、成本低、效果好的产品就成为当务之急。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种防氧化阻隔材料。

本发明的第二目的在于提供一种防氧化阻隔材料的制备方法。

本发明的第三目的在于提供一种防氧化阻隔材料在尾矿库防氧化处理中的应用。

本发明的第一目的是这样实现的，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为2~6:2:1。

本发明的第二目的是这样实现的，先将尾矿研磨，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入碱激发剂并混合均匀，得泥状物，即可。

本发明的第三目的是这样实现的，将所述防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为3~5cm。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明防氧化阻隔材料通过尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂配比制备得到，利用高pH条件下OH^-会使硅铝质材料网络结构中的Si-O键迅速断裂，从而使富硅相快速溶解，同时，富硅相中存在的一些取代硅的铝也会发生溶解，并重新聚合，最终快速形成硬度较高、渗水系数较低的硬化阻隔层，实现将尾矿与外界水分和空气隔离，防止水中和空气中的氧气与硫化物成分接触，从根源上防止尾矿的氧化过程；

2、本发明防氧化阻隔材料全部利用固废原材料，且主材料为原地取材，工程应用只需承担人工和些许机械成本，经济投入极低；

3、本发明防氧化阻隔材料使用赤泥溶液作为碱激发剂，既有效的利用了赤泥的碱性，合理利用了固废资源，减轻了赤泥本身对环境的压力，又由于赤泥的特殊性，其晶格中难溶出的缓释碱可作为尾矿库的长时酸碱缓冲剂；

4、本发明防氧化阻隔材料在尾矿库防氧化处理中应用时，无需高温养护，只需要常温防水养护即可形成，简化了工艺流程，削减了养护成本；防氧化阻隔材料在尾矿库表面形成的防氧化阻隔层，保证低渗水系数的同时还做到高硬度，既可以给予尾矿库长时间的隔离保护，还可以在其阻隔层上方覆土栽培，同时利于进行尾矿库的生态恢复，还具有防止杨尘和加固老旧库体的作用，减轻由于尾矿库导致的扬尘污染，降低库体坍塌威胁。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为2~6:2:1。

优选地，所述防氧化阻隔材料包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为3~5:2:1。

防氧化阻隔材料的反应机理为：

化学水化反应：

物理静电反应：

离子对相互缩合的缩聚反应：

。

优选地，所述尾矿的细度模数小于3.0，所述细度模数由以下公式计算得到：

MX=[(A0.15+A0.3+A0.6+A1.18+A2.36)-5A4.75]/(100-A4.75)，

其中MX为细度模数，A0.15为粒径0.15mm上颗粒累计筛余百分率，A0.3为粒径0.30mm上颗粒累计筛余百分率，A0.6为粒径0.60mm上颗粒累计筛余百分率，A1.18为粒径1.18mm上颗粒累计筛余百分率，A2.36为粒径2.36mm上颗粒累计筛余百分率，A4.75为粒径4.75mm上颗粒累计筛余百分率。

优选地，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:2.5~3.5。

优选地，所述碱激发剂为赤泥溶液，浓度不低于10g/L。

所述防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入碱激发剂并混合均匀，得泥状物，即可。

所述防氧化阻隔材料在尾矿库防氧化处理中的应用，将所述防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为3~5cm。

优选地，还包括养护，所述养护是覆盖后，常温条件下防雨且静置至少5天。

下面结合实施例1~实施例42对本发明作进一步说明。

实施例1

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为2:2:1。

实施例2

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为6:2:1。

实施例3

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为3:2:1。

实施例4

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为5:2:1。

实施例5

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为4:2:1。

实施例6

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为2:2:1，所述尾矿的细度模数为2.99。

实施例7

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为6:2:1，所述尾矿的细度模数为2.7。

实施例8

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为3:2:1，所述尾矿的细度模数为2.5。

实施例9

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为5:2:1，所述尾矿的细度模数为0.1。

实施例10

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为4:2:1，所述尾矿的细度模数为1.5。

实施例11

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为2:2:1，所述尾矿的细度模数为2.99，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:2.5。

实施例12

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为6:2:1，所述尾矿的细度模数为2.7，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1: 3.5。

实施例13

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为3:2:1，所述尾矿的细度模数为2.5，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:2.5。

实施例14

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为5:2:1，所述尾矿的细度模数为0.1，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3.5。

实施例15

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及碱激发剂，质量比为4:2:1，所述尾矿的细度模数为1.5，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例16

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为2:2:1，所述尾矿的细度模数为2.99，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:2.5，赤泥溶液浓度为10g/L。

实施例17

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为6:2:1，所述尾矿的细度模数为2.7，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1: 3.5，赤泥溶液浓度为12g/L。

实施例18

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为3:2:1，所述尾矿的细度模数为2.5，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:2.5，赤泥溶液浓度为15g/L。

实施例19

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为5:2:1，所述尾矿的细度模数为0.1，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3.5，赤泥溶液浓度为18g/L。

实施例20

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为4:2:1，所述尾矿的细度模数为1.5，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3，赤泥溶液浓度为20g/L。

实施例21

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为2:2:1，所述尾矿的细度模数为2.5，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例22

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为4:2:1，所述尾矿的细度模数为2.5，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例23

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为6:2:1，所述尾矿的细度模数为2.5，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例24

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为2:2:1，所述尾矿的细度模数为3.0，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例25

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为4:2:1，所述尾矿的细度模数为3.0，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例26

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为6:2:1，所述尾矿的细度模数为3.0，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例27

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为2:2:1，所述尾矿的细度模数为2.7，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例28

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为4:2:1，所述尾矿的细度模数为2.7，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例29

防氧化阻隔材料，包括尾矿、硅铝平衡剂及赤泥溶液，质量比为6:2:1，所述尾矿的细度模数为2.7，所述硅铝平衡剂包括硅灰、粉煤灰，质量比为1:3。

实施例30

按实施例1的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入碱激发剂并混合均匀，得泥状物，即可。

实施例31

按实施例7的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为2.7，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入碱激发剂并混合均匀，得泥状物，即可。

实施例32

按实施例13的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为2.5，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入碱激发剂并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为3cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置5天。

实施例33

按实施例20的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为1.5，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为3cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置6天。

实施例34

按实施例21的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为2.5，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为3cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置7天。

实施例35

按实施例22的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为2.5，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为5cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置7天。

实施例36

按实施例23的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为2.5，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为4cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置7天。

实施例37

按实施例24的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为3.0，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为3cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置7天。

实施例38

按实施例25的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为3.0，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为5cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置7天。

实施例39

按实施例26的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为3.0，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为3cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置7天。

实施例40

按实施例27的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为2.7，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为5cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置7天。

实施例41

按实施例28的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为2.7，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为4cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置7天。

实施例42

按实施例29的防氧化阻隔材料，防氧化阻隔材料的制备方法，先将尾矿研磨，至尾矿的细度模数为2.7，再向研磨处理后的尾矿中加入硅铝平衡剂并混合均匀，再加入赤泥溶液并混合均匀，得泥状物，即可；

将制备好的泥状物防氧化阻隔材料均匀覆盖在尾矿库表面，形成防氧化阻隔层，厚度为4cm，覆盖后，常温条件下防雨且静置7天。

实施例34~实施例42的尾矿库均属于历史遗留锡尾矿库，常年露天堆放，尾矿中的硫元素极易被空气氧化，与环境中的水分反应生成硫酸形成酸性渗滤液；按实施例34~实施例42对尾矿处理7天后，按常规方法检测防氧化阻隔层的渗水系数、硬度以及抗酸侵蚀，检测结果见表1。

表1 防氧化阻隔层检测结果

由表1可知，经本发明防水、抗酸和硬度性能较好，渗水试件均未贯透，可有效阻挡水分的入渗；硬度和抗酸侵蚀表现优秀，可承载足量土壤进行栽培绿化和长久的抗酸防氧化保护。