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我国铅锌矿产资源丰富、矿石类型和矿物成分复杂、共伴生组分多、贫矿多、富矿少,导致尾矿产生量大、资源利用率低。论文以本团队前期开发的以“焙烧-磁选-浸出-萃取”为核心的铅锌尾矿资源综合利用工艺处理后的铅锌尾矿浸出渣为原料,根据浸出渣的物理化学特性,结合我国农田土壤重金属污染现状与土壤缺硅情况,开发了以浸出渣中低含量As、Pb去除及硅的焙烧活化为核心工艺的浸出渣制备硅酸盐土壤重金属钝化剂工艺,并在此基础上考察了钝化剂对重金属的吸附与钝化效果及机制、完成了植物盆栽试验与小型农田试验,取得的主要成果与认识如下: (1)开发了铅锌尾矿浸出渣制备硅酸盐土壤重金属钝化剂的两段焙烧组合工艺,获得了最佳工艺流程与工艺参数,所获钝化剂产品各项技术指标均达到《硅肥》(NY/T797-2004)和《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》(GB/T23349-2009)的要求。 (2)考察了硅酸盐土壤重金属钝化剂在重金属吸附过程中的吸附效果、稳定性及吸附机制,结果表明:钝化剂对Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等重金属都具有较高的吸附去除效果且吸附过程符合langmuir吸附模型;活性硅是钝化剂吸附重金属的最重要和关键因素,且吸附后的重金属大部分转为难以迁移的可还原态、可氧化态和残渣态,从而降低了这些重金属的生物毒性。 (3)硅酸盐土壤重金属钝化剂对土壤重金属的钝化作用研究结果显示:钝化剂对Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、Hg等重金属都有显著的钝化效果,可明显降低Pb、Zn、Cr、Cu的铁锰氧化态及有机结合态、Cd的可交换态及铁锰氧化态、Hg的有机物结合态,从而降低重金属的可迁移性。处理后土壤中Pb、Cu、Cr的有效态均可低于10%。 (4)植物盆栽与小型农田试验结果表明:硅酸盐土壤重金属钝化剂能促进植株过氧化物酶和过氧化氢酶的生成,有效改善重金属对植物的胁迫作用;钝化剂有利于抑制植物对重金属的吸收、降低植株茎、叶中的重金属含量并达到国家相关标准的要求;钝化剂通过提高植株中叶绿素的含量,促进植物的光合作用,从而改善作物的生长和发育,增加植株生物量。 综上所述,以铅锌尾矿浸出渣为原料制备的硅酸盐土壤重金属钝化剂不仅可以实现土壤重金属的固化,降低土壤重金属的环境污染风险,而且还可促进农作物的生长并增加其产量,适合我国农田土壤重金属污染修复的实际需求,从而为实现浸出渣的资源化利用并彻底解决铅锌尾矿的排放与污染问题提供了技术思路。