【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬尾礦治理，具體涉及一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑及其制備方法與應用。
技術介紹
1、隨著采礦規模的逐漸增大，越來越多尾礦堆積在環境中。尾礦是礦石在選礦過程中產生的廢棄物，通常含有大量的金屬硫化物礦物。這些礦物在自然條件下會氧化生成酸性礦山廢水(amd)。amd不僅ph值極低，更含有大量的重金屬離子，如cu、zn、pb等，其會導致生物多樣性減少、農田土壤退化以及飲用水源的重金屬污染。這些環境問題的產生，直接威脅當地居民的健康和生活質量。因此，amd的治理是十分迫切的。amd的末端治理方法存在諸多問題，例如化學中和法會產生大量二次廢棄物，濕地法效率低且受環境影響大。因此，源頭控制法成為一種有效的替代方案，其優點包括降低長期治理成本、提高可持續性和環保性。目前，源頭控制的方法包括表面鈍化法、覆蓋封閉法、水淹法和生物鈍化法等。其中，表面鈍化法通過在尾礦表面形成致密的保護膜，有效阻隔氧氣和水分，從微觀單個顆粒水平來保護尾礦。該法具有成本低、操作簡單，是最具發展前景的方法之一。
2、大多數鈍化劑在實際應用中仍會暴露出一些不足之處。例如，硅酸鹽、磷酸鹽、8-羥基喹啉等在使用前需要對尾礦進行預氧化，易造成二次污染。有機硅烷鈍化劑的成膜溫度高以及使用時需用到大量有機溶劑。專利申請cn114504759a公開了一種可室溫固化的長效尾礦鈍化劑的制備方法，通過添加固化劑實現化學反應固化，從而實現鈍化膜的常溫固化，避免工業中使用高溫固化的操作。盡管其能實現常溫固化成膜，但是在形成鈍化膜的過程中，需要用到大量有機溶劑，不適用于
3、丙烯酸酯乳液是一種無毒環保的高分子材料，具有良好的成膜性能和機械性能，能于常溫下在基體表面形成致密的鈍化膜，顯著抑制基體的腐蝕和氧化反應。這一機制提示我們，丙烯酸酯乳液或許也可以用于防止尾礦的氧化。專利申請cn116396422a公開了一種雙改性苯丙乳液尾礦鈍化劑，通過乳液聚合法，將植酸和羥乙基甲基丙烯酸磷酸酯單體引入苯丙乳液中進行雙重改性，能夠在常溫下固化成膜并在一定程度上抑制尾礦氧化。然而，該鈍化劑存在鈍化膜致密度低、與尾礦附著力較差且易脫落的問題，導致其鈍化性能不高。
4、因此，如何實現無有機溶劑使用、常溫高效鈍化，提高鈍化性能，有待解決。
5、針對以上問題，本專利采用含油酸根的反應型乳化劑制備得到丙烯酸酯乳液，再將填充劑與其混合得到鈍化劑。油酸根能與尾礦之間形成配位鍵，提高鈍化膜與尾礦之間的作用力。填充劑能進一步提高鈍化膜的致密度以及抗氧化性能，從而提高鈍化劑對尾礦氧化的抑制性能。該鈍化劑不僅可以避免有機溶劑的使用和高溫固化的問題，而且鈍化過程簡單高效，這為尾礦鈍化劑的開發提供了新的策略。
技術實現思路
1、為解決現有技術的缺點和不足之處，本專利技術的首要目的在于提供一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法。采用含油酸根的反應型乳化劑制備丙烯酸酯乳液，再以丙烯酸酯乳液為主體，以單寧酸-多胺聚合物顆粒作為填充劑，混合得到鈍化劑。油酸根能與尾礦之間形成配位鍵，提高鈍化膜與尾礦之間的作用力。填充劑能進一步提高鈍化膜的致密度以及抗氧化性能，從而提高鈍化劑對尾礦氧化的抑制性能。該鈍化劑不僅可以避免有機溶劑的使用和高溫固化的問題，而且鈍化過程簡單高效，通過噴灑法在黃鐵礦表面包膜鈍化，常溫下形成鈍化膜，能高效抑制尾礦氧化。
2、所得鈍化劑以水為分散介質，無需添加有機溶劑，并可在室溫下于黃鐵礦表面固化，形成致密且具備優異抗氧化性能的鈍化膜，克服了有機硅烷類鈍化材料需要高溫固化及依賴大量有機溶劑的局限性。不僅制備成本低廉，而且展現了良好的實際尾礦鈍化應用潛力，同時鈍化過程簡便高效，具有較高的實用性。
3、本專利技術的另一目的在于提供上述制備方法制得的一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑。
4、本專利技術的再一目的在于提供上述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑在金屬尾礦污染治理中的應用。
5、本專利技術目的通過以下技術方案實現：
6、一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，包括如下步驟：
7、(1)單寧酸與脂肪族多胺類物質反應，制備得到單寧酸-多胺聚合物顆粒；
8、(2)丙烯酸酯類單體、苯乙烯單體、引發劑、乳化劑、緩沖劑以及水混合反應制備得到丙烯酸酯乳液；
9、(3)將步驟(1)所述的單寧酸-多胺聚合物顆粒與步驟(2)所述的丙烯酸酯乳液混合，得到無有機溶劑型高效常溫鈍化劑。
10、優選地，步驟(1)中，所述脂肪族多胺類物質為二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的至少一種，最優選為三乙烯四胺。
11、優選地，步驟(1)中，所述單寧酸和脂肪族多胺類物質的摩爾比為1：5～1：15；更優選為1：5～1：12.5。
12、優選地，步驟(2)中，所述丙烯酸酯類單體為丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一種；更優選為質量比為(7～10.5)：1的丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的組合物；更進一步優選質量比為(7～9.3)：1的丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的組合物。
13、優選地，步驟(2)中，所述丙烯酸酯類單體和苯乙烯單體的質量比為(2.5～6.6)：2；更優選為(2.5～4.5)：2。
14、優選地，步驟(2)中，所述引發劑為過硫酸鉀和過硫酸銨中的至少一種，最優選為過硫酸銨。
15、優選地，步驟(2)中，所述引發劑用量占丙烯酸酯類單體和苯乙烯單體總質量的0.5～0.7％；更優選為0.6％。
16、優選地，步驟(2)中，所述乳化劑為質量比3：1～1：4的十二烷基硫酸鈉(sds)和反應型乳化劑油酸鈉(so)的組合物；更優選為質量比2：1～1：2的十二烷基硫酸鈉(sds)和反應型乳化劑油酸鈉(so)的組合物。
17、優選地，步驟(2)中，所述乳化劑用量占丙烯酸酯類單體和苯乙烯單體總質量的2～4％；更優選為3％。
18、優選地，步驟(2)中，所述緩沖劑為碳酸氫鈉和磷酸二氫鈉中的至少一種，最優選為碳酸氫鈉。
19、優選地，步驟(2)中，所述緩沖劑用量占丙烯酸酯類單體和苯乙烯單體總質量的0.3～0.6％；更優選為0.3％。優選地，步驟(3)中，所述單寧酸-多胺聚合物顆粒的添加量為丙烯酸酯乳液質量的1～3％；更優選為1～2.5％。
20、優選地，步驟(1)的具體操作如下：將脂肪族多胺類物質加入到單寧酸溶液中，室溫下攪拌反應24～48h，純化，得到單寧酸-多胺聚合物顆粒。
21、更優選地，所述單寧酸溶液的濃度為5～10g/l，溶劑為水；更進一步優選為5g/l。
22、優選地，步驟(2)的具體操作如下：
23、s1：將丙烯酸酯類單體、苯乙烯單體、乳化劑、緩沖劑和水進行預乳化得到預乳化溶液；將引發劑、緩沖劑和水混合得到引發劑溶液；
24、s2：將乳化劑、緩沖劑和水混合作為底液，升溫至75～85℃，取1/3引發劑溶液和1/3預乳化溶液在本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述單寧酸和脂肪族多胺類物質的摩爾比為1：5～1：15；
3.根據權利要求1所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述丙烯酸酯類單體為丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一種；
4.根據權利要求1所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)的具體操作如下：將脂肪族多胺類物質加入到單寧酸溶液中，室溫下攪拌反應24～48h，純化，得到單寧酸-多胺聚合物顆粒；
5.根據權利要求4所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，所述單寧酸溶液的濃度為5～10g/L；
6.根據權利要求1所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述引發劑為過硫酸鉀和過硫酸銨中的至少一種；
7.根據權利要求1所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所
8.根據權利要求4所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，步驟S1所述預乳化的轉速為800～1000rpm，時間為10～30min；
9.權利要求1～8任一項所述制備方法制得的一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑。
10.權利要求9所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑在金屬尾礦污染治理中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述單寧酸和脂肪族多胺類物質的摩爾比為1：5～1：15；
3.根據權利要求1所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述丙烯酸酯類單體為丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一種；
4.根據權利要求1所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)的具體操作如下：將脂肪族多胺類物質加入到單寧酸溶液中，室溫下攪拌反應24～48h，純化，得到單寧酸-多胺聚合物顆粒；
5.根據權利要求4所述一種無有機溶劑型高效常溫鈍化劑的制備方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：章莉娟，曹凱亮，趙宇飛，黨志，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：
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