钢渣强化MICP胶结氰化尾渣的机制与稳定性研究

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氰化尾渣是含金银矿物经过氰化浸出后产生的危险固体废弃物,其自身不仅粒度极细,泥化现象严重,还含有一定量的氰化物和重金属。氰化尾渣在风蚀作用下会随风肆意飞散,而氰化物和重金属在雨水淋滤和地表径流作用下迁移扩散,污染周边环境,因此,寻求一种稳定氰化尾渣的方法迫在眉睫。微生物诱导碳酸盐沉淀技术(MICP)是一种新型的固化稳定化技术,将其用于氰化尾渣的处理,可同时实现尾渣固化和重金属稳定化的双重目的。本文为了进一步提高MICP胶结氰化尾渣的强度,本着以废治废的目的,选用钢渣作为MICP的助剂,利用其胶凝特性强化其性能,并考察其稳定性。首先调查了钢渣的基本理化性质,考察了钢渣对氰化尾渣中污染物的吸附效果以及对巴氏芽孢杆菌活性的影响,结果显示钢渣中含有较多活性氧化物,经水化后具有一定的胶凝性。粒度区间为200~400目的钢渣对氰化尾渣浸出液中的重金属离子和氰化物具有一定的吸附效果,当投加量为7 g/L时,对Cu、Pb、Zn和Cd的吸附率分别达到48.05%、44.28%、36.25%和16.67%;对总氰和易释放氰的吸附率达到79.05%和67.20%。巴氏芽孢杆菌能够在钢渣浸出液中正常生长,诱导矿化产物为簇状的方解石,因此,判断其作为MICP的强化助剂是可行的。其次,考察了钢渣强化MICP胶结氰化尾渣试样的力学性能以及毒性浸出程度。结果表明:掺入5%-150目钢渣能够显著提高胶结试样的无侧限抗压强度,达到19.7 MPa,为未掺钢渣胶结试样的32.96倍。巴氏芽孢杆菌可以促进钢渣水化效率。钢渣强化MICP可有效降低氰化尾渣中污染物的浸出浓度,结果显示,钢渣胶结前后Cu、Pb、Zn和Cd的浸出浓度分别下降48.60%、35.84%、53.06%和42.55%;总氰化物的浸出浓度降低了72.02%,且促进了生物毒性较低的碳酸盐结合相形成。最后,考察了钢渣强化MICP胶结氰化尾渣试样在冻融循环、干湿循环和淋溶侵蚀等条件下的稳定性。结果表明:随着干湿、冻融和淋溶侵蚀周期增加,试样尾渣颗粒紧密程度从稳定状态向不稳定状态改变,使干密度有所降低,其中干湿循环对干密度影响最大,干湿循环30次后钢渣胶结试样干密度由2.74 g/cm~3降低到2.51g/cm~3。冻融循环作用、淋溶侵蚀作用导致三组试样p H均降低。综上,本研究结果可为氰化尾渣的无害化处理与处置及钢渣的综合利用提供新的技术支持。
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