一种用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂及其钝化方法

本发明涉及尾矿治理，具体的，涉及一种用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂及其钝化方法。

背景技术：

1、金属硫化物是地表环境中最不稳定也是最为常见的矿物，在水、空气和微生物存在条件下，硫化物极易被氧化分解，继而溶出金属离子和生成硫酸，产生酸性矿山废水(acid mine drainage，amd)。amd水体ph值极低且富含重金属离子，其产生和迁移会严重破坏生态环境、摧毁人类健康。但矿产资源是一个国家经济发展的物质基础，其开采量巨大，据相关研究统计，全世界每年有高达100亿吨的尾矿产生，这些尾矿含金属硫化物且被直接弃于尾矿库中露天堆存，因而amd已成为继温室效应后又一世界环境问题。在我国，截止2020年初，已有尾矿库数量约为8000座，尾矿堆积量超过700亿吨，受amd污染的溪流至少数千公里。因此，控制和治理矿山开采过程中形成的amd迫在眉睫。

2、amd的治理技术分为末端治理技术和源头控制技术。在源头控制技术中，表面钝化法是目前最有效且最有前景的方法之一。在现有的众多有效的尾矿表面钝化剂中，有机硅烷类钝化剂被证明可通过在金属硫化物表面生成疏水性钝化膜从而有效降低尾矿的化学或生物氧化速率，但该类钝化剂由多种有机、无机试剂调配制成，成本较高，且包膜过程相对复杂，并存在长效性不足和对环境造成二次污染等问题，使其难以实现推广和应用。由此可见，开发经济长效、工艺简单且绿色环保的技术十分有必要。

技术实现思路

1、为了解决上述现有有机硅烷类钝化剂成本较高，且包膜过程相对复杂，并存在长效性不足和对环境造成二次污染等问题的技术问题，本发明提供一种用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂及其钝化方法，通过将海洋钙化微生物制备成生物钝化剂，利用海洋钙化微生物能诱导产生碳酸钙类矿物的能力，在海水环境中使海洋钙化微生物在金属硫化物表面生长、形成具有文石结构的有机-无机复合层，阻隔空气、水和铁硫氧化微生物，从而达到钝化金属硫化物的目的，该钝化方法操作简单、成本低廉、对环境无毒害，并能与海底尾矿处理(submarine tailings disposal，std)技术相结合，实现从源头控制amd的产生以及释放被占用土地。

2、本发明提供了一种用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂，所述生物钝化剂为含有海洋钙化微生物的培养物。

3、在本发明提供的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的一种较佳实施例中，所述海洋钙化微生物包括黄色赤杆菌及解脂假交替单胞菌中的至少一种。

4、在本发明提供的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的一种较佳实施例中，所述生物钝化剂中，所述海洋钙化微生物的活菌浓度不低于108cells/ml。

5、在本发明提供的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的一种较佳实施例中，所述生物钝化剂中，所述海洋钙化微生物浓度为109～1010cells/ml。

6、本发明还提供了一种基于所述用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法，包括以下步骤：

7、将所述生物钝化剂按照至少1:100配比加入到海水中；

8、将所述金属硫化物尾矿浸入含有所述生物钝化剂的海水中，浸泡不少于20天，使金属硫化矿尾矿表面形成一层具有文石结构的有机-无机钝化层。

9、在本发明提供的基于所述用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法的一种较佳实施例中，所述具有文石结构的有机-无机钝化层为具有文石结构的碳酸钙盐与细菌的复合钝化膜。

10、在本发明提供的基于所述用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法的一种较佳实施例中，所述海水体系的ph值为7.0～8.5。

11、在本发明提供的基于所述用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法的一种较佳实施例中，所述生物钝化剂的使用温度在15～37℃之间。

12、在本发明提供的基于所述用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法的一种较佳实施例中，所述生物钝化剂的使用温度为25-37℃。

13、在本发明提供的基于所述用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法的一种较佳实施例中，所述金属硫化物尾矿包括含黄铁矿、黄铜矿、铁闪锌矿废石中的至少一种。

14、相较于现有技术，本发明提供的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂具有以下有益效果：

15、一、本发明提供了一种生物钝化剂，该生物钝化剂的活性成分为海洋钙化微生物，如黄色赤杆菌和/或解脂假交替单胞菌，这些微生物广泛存在于海洋环境中，如海底底泥或珊瑚礁，因此，它们对环境和人体均无害。与其它表面钝化方法相比，该生物钝化剂成本低廉，使用方便，对环境无污染，对人体无伤害，属于环境友好型钝化剂。

16、二、本发明提供的生物钝化剂可以在金属硫化物尾矿表面生成具有文石结构的有机-无机复合钝化膜，该钝化膜结构致密、稳定，可有效阻隔氧化物质侵蚀硫化物，且该钝化膜会在海水中持续形成，能与海底尾矿处理(submarine tailings disposal，std)技术相结合，实现从源头控制amd的产生以及释放被占用土地。

技术特征：

1.一种用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂，其特征在于，所述生物钝化剂为含有海洋钙化微生物的培养物。

2.根据权利要求1所述的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂，其特征在于，所述海洋钙化微生物包括黄色赤杆菌及解脂假交替单胞菌中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂，其特征在于，所述生物钝化剂中，所述海洋钙化微生物的活菌浓度不低于108cells/ml。

4.根据权利要求3所述的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂，其特征在于，所述生物钝化剂中，所述海洋钙化微生物浓度为109～1010cells/ml。

5.一种基于权利要求1～4任一所述的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法，其特征在于，所述具有文石结构的有机-无机钝化层为具有文石结构的碳酸钙盐与细菌的复合钝化膜。

7.根据权利要求5所述的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法，其特征在于，所述海水体系的ph值为7.0～8.5。

8.根据权利要求5所述的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法，其特征在于，所述生物钝化剂的使用温度在15～37℃之间。

9.根据权利要求8所述的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法，其特征在于，所述生物钝化剂的使用温度为25-37℃。

10.根据权利要求5所述的用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法，其特征在于，所述金属硫化物尾矿包括含黄铁矿、黄铜矿、铁闪锌矿废石中的至少一种。

技术总结本发明公开了一种用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂。所述用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂为含有海洋钙化微生物的培养物。本发明还公开了一种用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂的钝化方法，包括以下步骤：将所述生物钝化剂按照至少1:100配比加入到海水中；将所述金属硫化物尾矿浸入含有所述生物钝化剂的海水中，浸泡不少于20天，使金属硫化矿尾矿表面形成一层具有文石结构的有机‑无机钝化层。本发明提供一种用于钝化金属硫化矿尾矿的生物钝化剂及其钝化方法，操作简单、成本低廉、对环境无毒害，并能与海底尾矿处理技术相结合，实现从源头控制AMD的产生以及释放被占用土地。技术研发人员：李芊,王玉琪,张瑞永,黄磊,李寿朋,肖唐付受保护的技术使用者：广州大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29