鐵尾礦殘渣復墾土壤及制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種鐵尾礦殘渣復墾土壤及其制備方法，復墾土壤由復墾混合物熟化獲得，復墾混合物包括鐵尾礦殘渣的風干顆粒和質量為鐵尾礦殘渣風干顆粒20～30％的自來水廠污泥風干顆粒。本發明提供的復墾土壤包括鐵尾礦殘渣和自來水廠污泥，自來水廠污泥中所含的各類細菌能提高鐵尾礦殘渣中的含菌量，同時自來水廠污泥中的細菌還能起到分解殘渣中有害物質的作用，所得復墾土壤的耕種性能與普通土壤相同或接近。此方法既能提高殘渣的利用率，又能減輕殘渣堆存的環境問題。該土壤組成簡單，可有效降低現有殘渣的堆存量。
【專利說明】鐵尾礦殘渣復墾土壤及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鐵尾礦綜合利用領域，特別地，涉及一種鐵尾礦殘渣復墾土壤及其制備方法。
【背景技術】
[0002]保護耕地是我國一項重要國策，采礦塌陷及采礦后殘留的土壤作為土壤能實現復墾則可實現耕地的再造。隨著工業化的發展和新開礦山數量的增加，尾礦的排放、堆積量也越來越大，尾礦庫亦越來越大。
[0003]目前對鐵尾礦中的各類有用元素提取后，殘留的鐵尾礦殘渣大部分只是用來做土壤改良劑，來補充土壤中的鐵等元素。同時為提高該土壤改良劑的效果，還需加入大量氮、磷、鉀及其他材料，應用成本高，使用量較少。殘留的鐵尾礦殘渣仍然存留大量無法得到消化、再利用。鐵尾礦綜合利用率低。目前我國土地污染嚴重，能安全種植植物的土地日益減少。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于提供一種鐵尾礦殘渣復墾土壤及其制備方法，以解決現有技術中鐵尾礦殘渣排放量過大，而無法及時得到有效再利用的技術問題。
[0005]為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種鐵尾礦殘渣復墾土壤，復墾土壤由復墾混合物熟化獲得，復墾混合物包括鐵尾礦殘渣的風干顆粒和質量為鐵尾礦殘渣的風干顆粒質量20~30 %的自來水廠污泥風干顆粒。
[0006]進一步地,鐵尾礦殘渣中全鐵品位為I~2%。
[0007]進一步地，自來水廠污泥為經脫水，去病菌處理，風干，得到有機質為34~37%的自來水廠污泥。
[0008]進一步地，復墾土壤還包括在復墾混合物熟化后，所加入的需要量的鉀肥。
[0009]進一步地，復墾土壤中有機質含量為7~8%，飽和含水率≥70%，氮含量為240 ~250mg/kg，磷含量為 690 ~700mg/kg，鉀含量為 540 ~550mg/kg
[0010]根據本發明的另一方面還提供了一種復墾土壤的制備方法，包括以下步驟:1)將自來水廠污泥風干顆粒和鐵尾礦殘渣風干顆粒按權利要求1~3中任一項復墾土壤比例進行混合，得到復墾混合物；將復墾混合物鋪勻后經過熟化得到復墾土壤。
[0011]進一步地，自來水廠污泥風干顆粒通過對自來水廠污泥依序進行脫水，去病菌，風干，得到的飽和含水率> 92%的自來水廠污泥；優選在風干后對自來水廠污泥過2mm篩。
[0012]進一步地，去病菌處理包括在脫水后的自來水廠污泥中加入其質量15~30%的石灰，并調節自來水廠污泥的PH至中性。
[0013]進一步地，鋪勻后復墾混合物的厚度為8~10cm。
[0014]進一步地，熟化條件為:復墾混合物的含水量始終保持13~17%，環境溫度為20~25°C，熟化8~10天。
[0015]本發明具有以下有益效果:
[0016]本發明提供的本發明提供的復墾土壤包括鐵尾礦殘渣和自來水廠污泥，由自來水廠污泥中所含的各類細菌提高鐵尾礦殘渣中的含菌量，同時自來水廠污泥中的細菌還能起到分解殘渣中有害物質的作用，所得復墾土壤的耕種性能與普通土壤相同或接近。提高殘渣的利用量，減輕殘渣堆存的環境問題。該土壤組成簡單，可有效降低現有殘渣的堆存量。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將對本發明作進一步詳細的說明。
【具體實施方式】
[0018]以下結合實施例對本發明進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0019]本文中所指自來水廠污泥是指:來自自來水處理過程中，需經過沉淀池沉淀處理，沉淀后產生的沉淀物。或自來水經濾池過濾產生的濾渣。本文中鐵尾礦殘渣是指，對鐵尾礦中有用礦物如石英、鐵礦、銣、絹云母等物質提取后所得鐵尾礦殘渣。當然也可以不限于提取上述物質后的鐵尾礦。僅需使得鐵尾礦中硫含量低于25ppm，Pb的含量低于153.554ppm。全鐵品位低于3%。本文中需要量是指促進植物生長，土壤中所需施加鉀肥的量。本文中有機質是指土壤中來源于生物的物質。包括土壤微生物、土壤動物及其分泌物以及土體中植物的殘體和植物分泌物。
[0020]鐵尾礦殘渣復墾土壤，包括鐵尾礦殘渣的風干顆粒和鐵尾礦殘渣風干顆粒質量20~30%的自來水廠污泥風干顆粒。該復墾土壤可以對其進行常規的熟化處理，類似肥料的發酵處理，按本領域常規方法進行即可。優選鐵尾礦殘渣中全鐵品位為I~2%。按此鐵含量進行熟化后，可通后續熟化作用將其中的大部分鐵轉換為植物可吸收利用的形式。同時又避免鐵含量過高對植物的毒害作用和在植物中的過度富集。污泥加入量如果過低會導致復墾土壤中有機質含量太低。而且還會影響所得復墾土壤中微量元素含量，無法有效降低重金屬含量。而如果污泥加入量過高則會導致所得土壤透氣性較差，從而影響土壤的保水性能，影響植物生長。優選混合比例為鐵尾礦殘渣風干顆粒和鐵尾礦殘渣風干顆粒質量25%的自來水廠污泥風干顆粒。此時所得復墾土壤的各項性能達到最優。按此比例混合后所得土壤的保水性能、重金屬含量、鈣鎂離子的含量均能通過常規熟化處理后達到最優。二者協同使得復墾土壤達到最接近正常土壤的性能。
[0021]尾礦須提取有價礦物，如鐵、石英等，進行綜合利用后，再進行土壤的制作，減輕有價礦物對作物生產的影響，并盡可能提高尾礦附加值。
[0022]土壤有機質是土壤的重要組成部分，也是土壤養分的主要來源。土壤有機質是土壤具有結構和生物學性質的基本物質，它既是生命生長所必須的條件，同時也是生命活動的產物。有機質的多少反映了土壤潛在養分的多少，直接影響土壤的團粒結構、物理性質、保水、保肥和緩沖作用。
[0023]自來水廠污泥是一種質地較細的沉淀物，含大量有機質，經分析發現自來水廠污泥中含有機質34~37%，而鐵尾礦中有機質含量為2.3~3%。經混合后有機質含量為9~10%。經過熟化后，污泥中的有機質可以提供污泥中各類微生物生長所需養分，同時有機質經過污泥中的微生物的分解作用與鐵尾礦殘渣中的其它物質發生吸附、絡合等作用，復墾土壤的有機質含量開始降低，最后穩定在7~8%。同時使得鐵尾礦殘渣的土壤結構發生改變，變得適于耕種。同時按此比例混合后所得復墾土壤能使得自來水廠污泥中的有機質充分的滲入鐵尾礦殘渣的空隙中，提高所得土壤的耕種性能。
[0024]鐵尾礦的持水性能較差，飽和含水率只有50%。污泥中有機質含量高，有效孔隙數量少,飽和含水率達到92%以上，飽和含水率過高，而飽和導水率較低。污泥的加入改善了鐵尾礦的孔隙率和結構組合，形成性能較佳的土壤孔隙結構，提高了土壤的飽和含水量和飽和導水率，飽和含水率達到了 70%以上。使其適于植物的生長。
[0025]按此比例混合污泥和鐵尾礦，所得混合物中氮磷鉀含量分別為240~250mg/kg、690~700mg/kg和540~550mg/kg，其中速效鉀含量僅為20~30mg/kg，速效磷的含量為530~550mg/kg，有效態氮的含量為380~400mg/kg。優選熟化條件為:含水量始終保持13~17%，環境溫度為20~25°C，熟化8~10天。熟化過程中，在恒溫恒濕的條件下，由于污泥中含有大量的有機物，隨著培養時間的增長，有機物降解產生了大量的有機酸，釋放氮素，同時在恒溫恒濕和污泥中有機質降解的推動下，鐵尾礦中的一些無機磷酸巖類物質，也在自來水廠污泥中所含微生物的分解作用下，逐漸分解形成速效磷，而速效鉀因易溶于水，熟化過程中會導致其中的鉀流失，使得鉀含量略有下降。熟化后速效鉀的含量為15~20mg/kg，速效磷的含量為580~600mg/kg，有效態氮的含量為410~430mg/kg。為提高復墾土壤中鉀的含量，可以在其中添加需要量的鉀肥。
[0026]按此配比將污泥和鐵尾礦殘渣混合后，所得混合物中Ca含量在14003~14110mg/kg,Mg含量為6400~6600mg/kg，其中游離態鈣離子為2700~2900mg/L，游離態鎂離子為300~400mg/L，熟化后游離態鈣離子為3800~4900mg/L，游離態鎂離子為450~500mg/L。鈣鎂游離態離子增加的原因可能是與污泥中有機質分解發生的硝化過程有關。通過熟化處理后所得復墾土壤的游離鈣鎂離子量得到增加，說明按此比例混合自來水廠污泥和鐵尾礦殘渣能有效提高所得復墾土壤中的鈣鎂離子含量，使其能滿足植物生長所需鈣鎂離子量的需求。
[0027] 按此配比將污泥和鐵尾礦混合，硫含量為30~35mg/kg，硫酸根離子含量為70~80mg/Lo熟化后硫含量為8~10mg/kg,硫酸根離子含量為20~25mg/L,這可能是由于熟化初期產生了大量的鈣鎂離子，部分鈣鎂離子與硫酸根離子生成了難溶性的鹽離子，導致硫酸根離子的減少。從而避免了所得復墾土壤酸度過高，而需要再次加入其他物質調整土壤的PH值的情況。降低了生產成本。使得所得土壤能直接用于復墾。
[0028]按此比例混合得到的自來水廠污泥與鐵尾礦的混合物，熟化前各重金屬含量列于表1中。
[0029]表1熟化前混合物中重金屬含量表
[0030]
【權利要求】
1.一種鐵尾礦殘渣復墾土壤，其特征在于，所述復墾土壤由復墾混合物熟化獲得，所述復墾混合物包括鐵尾礦殘渣的風干顆粒和質量為所述鐵尾礦殘渣的風干顆粒質量20~30 %的自來水廠污泥風干顆粒。
2.根據權利要求1所述的復墾土壤，其特征在于，所述鐵尾礦殘渣中全鐵品位為I~2%。
3.根據權利要求1所述的復墾土壤，其特征在于，所述自來水廠污泥為經脫水，去病菌處理，風干，得到有機質為34~37%的自來水廠污泥。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的復墾土壤，其特征在于，所述復墾土壤還包括在復墾混合物熟化后，所加入的需要量的鉀肥。
5.根據權利要求1或2所述的復墾土壤，其特征在于，所述復墾土壤中有機質含量為7~8 %，飽和含水率≥70 %，氮含量為240~250mg/kg，磷含量為690~700mg/kg，鉀含量為 540 ~550mg/kg。
6.一種復墾土壤的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將自來水廠污泥風干顆粒和鐵尾礦殘渣風干顆粒按權利要求1~5中任一項所述復墾土壤比例進行混合，得到復墾混合物； 2)將復墾混合物鋪勻后經過熟化得到復墾土壤。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述自來水廠污泥風干顆粒通過對所述自來水廠污泥依序進行脫水，去病菌，風干，得到的飽和含水率> 92%的自來水廠污泥；優選在所述風干后對所述自來水廠污泥過2mm篩。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述去病菌處理包括在脫水后的所述自來水廠污泥中加入其質量15~30%的石灰，并調節所述自來水廠污泥的pH至中性。
9.根據權利要求6~8中任一項所述的方法，其特征在于，所述鋪勻后所述復墾混合物的厚度為8~10cm。
10.根據權利要求6~8中任一項所述的方法，其特征在于，所述熟化條件為:所述復墾混合物的含水量始終保持13~17%，環境溫度為20~25°C，熟化8~10天。
【文檔編號】C05G1/00GK104177150SQ201410373372
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】陳述明, 王楊 申請人:湖南鑫生礦冶廢棄物綜合利用科技有限公司