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近年来,随着我国采矿业的迅速发展,矿业开采过程中导致的重金属污染已经受到了国内外越来越多的关注。矿业开采产生了大量废弃的矿渣并污染周边土壤。这些重金属含量很高的矿渣,经过露天堆放后,迅速风化,通过酸化、降雨淋滤等直接或间接作用于周围土壤环境从而造成重金属污染问题。矿区废渣的排放与堆置,不仅会造成经济上的巨大损失,还会诱发重大的地质与工程灾害,如排土场滑坡、泥石流、尾矿库溃坝等,给国家和社会带来了极大的损害。矿区土壤污染具有隐蔽性和潜在性,不易被轻易感知,而且土壤污染具有长期性和不可逆性,一旦污染就难以恢复到原有状态,难以根治。因此,本文根据矿区重金属污染的特点,以铅锌矿区污染土壤及矿渣为研究对象,开展了以水泥为主固化/稳定化矿渣的修复机理及技术研究以及以磷酸盐为主钝化铅锌污染土壤的修复作用及技术研究。以湖南省东江湖区历史遗留铅锌渣场废渣为研究对象,采用磷酸二氢钾为稳定剂,水泥和粉煤灰为固化剂,以固化体的抗压强度和不同配比条件下TCLP浸出毒性为指标来探究固化/稳定化的处理效果。实验结果表明,磷酸二氢钾对废渣中重金属Pb的稳定效果非常显著,投加量以4%为宜。单独添加水泥时,固化体抗压强度随水泥掺量的增加而增强,重金属Pb、Zn的浸出浓度则下降;水泥掺量为40%较为合适;用粉煤灰代替部分水泥处理重金属污染废渣时,粉煤灰与水泥比为2:8为宜,但均达不到安全填埋要求。当废渣固化/稳定化条件为:磷酸二氢钾作为稳定剂投加量为5%,固化剂废渣比为0.4:1(粉煤灰与水泥比为2:8)时,固化/稳定化效果最佳。此时,固化体中重金属Pb、Zn的浸出浓度分别为0.19 mg/L、0.60 mg/L,固化体抗压强度为2.01 MPa,符合安全填埋要求。磷酸二氢钾对重金属的稳定化机理主要由磷酸根离子和铅离子反应生成磷酸盐沉淀;水泥和粉煤灰的固化机理主要由其包含的胶结物质及Al、Si等氧化物对重金属离子的吸附,从而影响重金属离子的迁移性。采用磷酸二氢钾、生石灰、氯化钾以一定比例混合,对铅锌矿区污染土壤进行稳定化处理,并通过TCLP和Tessier连续提取法对稳定化效果进行分析和评价。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对土壤进行形态和结构研究,分析稳定化机理。实验结果表明:P/Pb摩尔比在2~4,Ca O/Soil质量投加比在0.1%~0.5%,氯化钾投加量在0.02 mol~0.04 mol时,Pb的稳定效率在80%以上,且Pb、Zn浸出浓度远低于标准限值。土壤中铅、锌的稳定化处理主要是将铅、锌从交换态转化为了残渣态,有效的限制了重金属离子的迁移。XRD和SEM分析表明,稳定化处理后形成的Ca-P-Pb沉淀、磷酸铅盐(Pb HPO4、Pb3(PO4)2)、类磷氯铅矿(Pb-PO4-Cl/OH)及混合重金属沉淀物(Fe-PO4-Ca-Pb-Zn-OH)相互交联将重金属离子裹缚起来,形成稳定的结构,使得重金属离子难以浸出。