一種釩礦廢石堆場的生態恢復基質及其制備方法和應用
【專利摘要】本發明公開了一種釩礦廢石堆場的生態恢復基質，所述生態恢復基質包括堆場廢石粉碎物0?100重量份和土壤0?100重量份，以及占堆場廢石粉碎物和土壤總質量1.75?5.25％的基質添加物，其中，1.75?5.25％的基質添加物分別為：農業廢棄物0.5?1.5％、蛭石0.5?1.5％、生物有機肥0.5?1.5％、保水劑0.25?0.75％；按質量百分比計，農業廢棄物中含稻殼炭20?80％和鋸木渣20?80％；本發明通過生態恢復技術實現釩礦廢石堆場的快速生態恢復，從而達到治理廢石堆場對周邊土壤的環境污染，改善周邊居民的居住和生活環境。
【專利說明】
-種飢礦廢石堆場的生態恢復基質及其制備方法和應用
技術領域
[0001] 本發明設及金屬礦山廢棄地的生態修復及周邊地區污染場地修復技術領域，具體 地，本發明設及一種饑礦廢石堆場的生態恢復基質及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 我國的饑資源比較豐富，大多數是W "石煤型"的形式存在，主要分布在河北、四 川、湖南、湖北、廣西等省。饑礦由于常與放射性礦產資源相伴生，品位較低。饑礦采掘過程 會造成地表嚴重破壞，在雨季地表徑流發育時，造成水±流失，形成潰災；旱季地表水下滲， 導致河流斷流，嚴重影響礦區附近村莊的農業灌概和居民的生活用水，礦區及周邊地區重 金屬污染嚴重。同時，礦山開采中的福射環境影響也不容忽視。
[0003] 石煤饑礦埋儲量在億噸W上，采用地下開采，品位低于0.7 %的石煤饑礦作為桿石 堆存在桿石場。大多數桿石場及廢石堆場堆放不規范，同時廢棄的廢石營養成分差，水±流 失嚴重，極易由雨水產生淋濾水，淋濾水呈酸性，含饑、神、鉛、鋒等重金屬，進入水體后隨山 區徑流進入當地河流及水庫。具有蓄積性和累積性的重金屬嚴重影響飲用水源及其水質。
[0004] 針對饑礦采選、加工過程帶來的特征重金屬污染及廢石堆場立地條件差等問題， 本著"源頭控制、過程阻控、末端治理、生態修復和污染負荷分配相結合"的原則，W重金屬 污染治理為目標，進行重金屬污染場地及廢石堆場的污染控制與修復，做到能夠改善生態 環境和周邊居民生活質量，也是環境、經濟、社會可持續發展的必然選擇。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于，提供一種饑礦廢石堆場的生態恢復基質，該基質能夠應用于 各類地區的有色金屬礦山廢石堆場的生態恢復，可W處理不同金屬礦山采、選、冶類型和不 同重金屬污染場地的污染±壤，達到恢復原有植被的效果。
[0006] 為達到上述目的，本發明是通過W下技術方案實現的：
[0007] -種饑礦廢石堆場的生態恢復基質，所述生態恢復基質包括堆場廢石粉碎物0- 100重量份和±壤〇-1〇〇重量份，W及占堆場廢石粉碎物和±壤總質量1.75-5.25%的基質 添加物，其中1.75-5.25%的基質添加物分別為:農業廢棄物0.5-1.5%、賠石0.5-1.5%、生 物有機肥0.5-1.5 %、保水劑0.25-0.75 % ;
[000引按質量百分比計，農業廢棄物中含稻殼炭20-80%和銀木渣20-80% ;
[0009] 所述稻殼炭為稻殼在100-300°C下熱解所得，粒徑小于Icm;
[0010] 所述銀木渣粒徑小于Imm;
[0011] 所述賠石為娃酸鹽材料經高溫加熱后形成的云母狀物質，呈中性至堿性，每m3賠 石能吸收500-65化的水，粒徑
[0012] 所述生物有機肥為動物糞便添加腐熟劑和水腐熟后的產物。
[0013] 優選地，所述保水劑為聚丙締酸鹽。本領域技術人員還可W根據需要選擇其他保 水劑。
[0014]優選地，所述動物糞便為雞糞。
[0015]優選地，當種植黑麥草Lolium perenne L.時，所述生態恢復基質包括堆場廢石粉 碎物60份和±壤40份，W及占堆場廢石粉碎物和±壤總質量4.25%的基質添加物;所述 4.25%的基質添加物分別為:農業廢棄物1 %、賠石1 %、生物有機肥1.5%、保水劑0.75%， 其中農業廢棄物中含稻殼炭60 %、銀木渣40 %。
[0016] 本發明的另一個目的在于，還提供了一種饑礦廢石堆場的生態恢復基質的制備方 法，所述方法包括W下步驟:按比例將堆場廢石粉碎物、上壤、農業廢棄物、賠石、生物有機 肥和保水劑在常溫下混合均勻。
[0017] 本發明的再一個目的在于，提供一種饑礦廢石堆場的生態恢復基質在南方濕潤地 區金屬礦山廢石堆場形成的邊坡和平臺上種植植物W進行生態恢復中的應用。
[001引優選地，所述植物為黑麥草Loli皿perenne L.。
[0019] 本發明中，所述堆場廢石粉碎物粒徑0.25-2畑1，通過破碎設備粉碎至相應粒徑。廢 石中Si化為主要成分，另含有41、〔曰少6、8曰、1(、￥等堿性金屬，^及較少的饑、吐、〔(1、43等重 金屬，并含有少量S，屬于一般工業固體廢物，具備產酸潛力，但產酸能力較弱，pH值為8左 右；
[0020] 本發明中，所述±壤取自周邊農田表±，粒徑ImmW下，pH值為6,營養成分較高。
[0021] 所述稻殼炭為稻殼炭化后的黑色材料，可增強吸熱作用，使地溫、水溫上升，促進 植物生長及減少凍害；質松多孔性質透氣良好，增加根部氧氣供應;可幫助植物吸附水份， 使植物葉片較厚且健全。肥分含量雖不多，但會促進P、KXa、Mg等元素的有效性，尤WP、K溶 出量較多。吸附力大，有吸收毒素之作用，減少肥分流失及散發，在100-300°C下熱解所得， 粒徑小于Icm;
[0022] 所述銀木渣為家具加工廠加工材料后的廢棄物質，可增加±壤孔隙，粒徑小于 1mm；
[0023] 所述賠石為娃酸鹽材料經高溫加熱后形成的云母狀物質，呈中性至堿性，每m3賠 石能吸收500-65化的水，具有較強的通氣性和保水性能，有效改善基質的±壤結構，同時保 持水分，粒徑1 -3mm;
[0024] 所述生物有機肥為動物糞便添加腐熟劑和水腐熟并干燥后的產物，N、P、K營養元 素豐富，能有效代替化肥，屬于有機肥料，已腐熟、可W充分提高±壤肥力、凈化生態環境， 有效利用資源。
[0025] 本發明用于廢石堆場邊坡和邊坡平臺進行生態恢復和±壤改良，盡可能多的改良 尾礦中的廢石，同時輔助添加一定的營養成分改善廢石理化性質，可W就地生產，減少廢石 堆存量，降低生態恢復成本，保護當地±地資源，能夠應用于南方濕潤地區，雨量集中且較 大的金屬礦山的廢石堆場生態恢復的綠化基質。
[0026] 本發明通過生態恢復技術實現饑礦廢石堆場的快速生態恢復，從而達到治理廢石 堆場對周邊±壤的環境污染，改善周邊居民的居住和生活環境。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[002引實施例1:
[0029] 本發明針對饑礦廢石堆場，生態恢復基質特征如下：所述堆場廢石粉碎物粒徑 0.25-2。111，廢石中51〇2為主要成分，另含有41、〔曰少6、8曰、1(、￥等堿性金屬，^及較少的口13、 CrXcUAs等重金屬，并含有少量S，屬于一般工業固體廢物，具備產酸潛力，但產酸能力較 弱，pH值為8左右;上壤取自周邊農田表±，粒徑ImmW下，pH值為6，營養成分較高。
[0030] 再將選取的農業廢棄物(稻殼炭和銀木渣）、賠石、生物有機肥(雞糞)和保水劑按 比例配制。選取黑麥草為種植植物。各添加物特征如下：
[0031] 本發明所述稻殼炭為稻殼炭化后的黑色材料，可增強吸熱作用，使地溫、水溫上 升，促進植物生長及減少凍害；質松多孔性質透氣良好，增加根部氧氣供應;可幫助植物吸 附水份，使植物葉片較厚且健全。肥分含量雖不多，但會促進P、KXa、Mg等元素的有效性，尤 WP、K溶出量較多。吸附力大，有吸收毒素之作用，減少肥分流失及散發，在100-300°C下熱 解所得，粒徑小于Icm;所述銀木渣為家具加工廠加工材料后的廢棄物質，可增加±壤孔隙， 粒徑小于Imm;所述賠石為娃酸鹽材料經高溫加熱后形成的云母狀物質，呈中性至堿性，每 m3賠石能吸收500-65化的水，具有較強的通氣性和保水性能，有效改善基質的±壤結構，同 時保持水分，粒徑所述生物有機肥為(雞糞)添加腐熟劑和水腐熟后的產物，接近絕 干，N、P、K營養元素豐富，能有效代替化肥，屬于有機肥料，已腐熟、可W充分提高±壤肥力、 凈化生態環境，有效利用資源;所述保水劑為聚丙締酸鹽。
[0032] 本發明生態恢復基質的制備方法按照W下步驟進行：
[0033] 先將生態恢復基質的各組分按照比例在常溫下進行混合配制。按照質量比計算， 所述生態恢復基質包括堆場廢石粉碎物0-100重量份和±壤〇-1〇〇重量份，W及占堆場廢石 粉碎物和±壤總質量1.75-5.25%的基質添加物，1.75-5.25%的基質添加物分別為:農業 廢棄物0.5-1.5 %、賠石0.5-1.5 %、生物有機肥0.5-1.5 %、保水劑0.25-0.75 % ;按質量百 分比計，農業廢棄物包括稻殼炭20-80 %和銀木渣20-80%，將上述原料在常溫下均勻混合 而成。
[0034] 生態恢復基質試驗設計如下表1-1:
[0035] 表1-1生態恢復基質試驗設計分組
[0036]
[0037] 具體基質添加物試驗采用4因素3水平正交試驗進行分析。如下表1-2和表1-3:
[0038] 表1-2正交試驗因素與水平表
[0039]
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[0042] 試驗結果如下：
[0043] W化g堆場廢石粉碎物和±壤為基礎，生態恢復基質最優組合為:堆場廢石粉碎物 1.化旨、±壤0.8kg、基質添加物0.08化g，即堆場廢石粉碎物：±壤：基質添加物=60 :40 : 4.25,對廢石的使用量達到最佳，±壤的使用量達到最少，從而對黑麥草生長最有利，使黑 麥草生長高度增加了 40%;
[0044] A、C為主要因素，最優配方為A2B2C3化，即配比為農業廢棄物20g(稻殼炭12g，銀木 渣Sg)，賠石20g，生物有機肥30g，保水劑5g，即農業廢棄物1% (稻殼炭:銀木渣= 6:4)、賠石 1 %、生物有機肥1.5 %、保水劑0.75 %，對黑麥草生長最有利，使黑麥草植被覆蓋度從30 % 提高到90 %。
[0045] 與目前的尾礦庫生態恢復方法及技術配方相比，本發明篩選的復合基質配比，主 要是針對南方濕潤地區的饑礦廢石堆場的生態恢復，提出適宜該地區的植物生長的基質配 方，降低生態恢復成本，減少污染±地，有效利用當地的資源進行生態恢復，降低當地±壤 資源的使用率，大大改善了礦區的生態環境，減少了環境污染，降低綜合成本45%左右，提 高了經濟、社會和環境效益。
[0046] 實施例2:
[0047] 選取湖北哪西平凡礦業指家溝饑礦廢石堆場進行生態恢復，廢石堆場生態恢復基 質及植被組合應用于湖北哪西平凡礦業指家溝饑礦廢石堆場邊坡及平臺。指家溝采場的廢 石場的分布均勻，且地勢較為平緩，適合大面積的植被恢復立地條件，植被恢復難度較小。 指家溝廢石堆場分布較為集中，區域面積約為10000m2。其堆存量大，污染嚴重，對周邊農田 ±壤產生一定的重金屬污染，同時給周邊居民的生活環境帶來一定的影響。邊坡30-40°之 間，坡長5-1 Om，平臺寬Im;累計施工面積1 OOOOm2，施工季節為3-6月。
[004引生態恢復基質比例為:堆場廢石粉碎物:±壤:基質添加物=60:40:4.25，采用的 基質配比用量為每2kg堆場廢石粉碎物和±壤中添加農業廢棄物20g(稻殼炭12g，銀木渣 Sg)、賠石20g、生物有機肥30g、保水劑5g，即農業廢棄物1 % (稻殼炭：銀木渣= 6:4)、賠石 1 %、生物有機肥1.5 %、保水劑0.75 %，種植植物為黑麥草，采用撒播方式進行種植，之后誘 水覆蓋養護。
[0049] 效果:施工3-5d發芽，半個月后基本成坪，出苗率95 % W上，覆蓋率達90 % W上，半 年后成活率仍可W達到90% W上。基質層經歷一年降雨及人工誘水養護，整體穩定性良好， 降低生態恢復成本50 %左右，起到了良好了生態和社會經濟效益。
[0050] W上所述，僅為發明較好的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都 應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該W授權權利要求書的保護 范圍為準。
【主權項】
1. 一種釩礦廢石堆場的生態恢復基質，其特征在于，所述生態恢復基質包括堆場廢石 粉碎物0-100重量份和土壤0-100重量份，以及占堆場廢石粉碎物和土壤總質量1.75-5.25 %的基質添加物，其中，1.75-5.25 %的基質添加物分別為:農業廢棄物0.5-1.5 %、蛭 石0·5-1 ·5%、生物有機肥0·5-1 ·5%、保水劑0·25-0.75% ; 按質量百分比計，農業廢棄物中含稻殼炭20-80 %和鋸木渣20-80 %; 所述稻殼炭為稻殼在100-300 °C下熱解所得，粒徑小于lcm; 所述鋸木渣粒徑小于1mm; 所述蛭石為硅酸鹽材料經高溫加熱后形成的云母狀物質，呈中性至堿性，每m3蛭石能吸 收500-650L的水，粒徑l-3mm; 所述生物有機肥為動物糞便添加腐熟劑和水腐熟后的產物。2. 根據權利要求1所述釩礦廢石堆場的生態恢復基質，其特征在于，所述保水劑為聚丙 烯酸鹽。3. 根據權利要求1所述釩礦廢石堆場的生態恢復基質，其特征在于，所述動物糞便為雞 糞。4. 根據權利要求1所述釩礦廢石堆場的生態恢復基質，其特征在于，當種植黑麥草 Lolium perenne L.時，所述生態恢復基質包括堆場廢石粉碎物60份和土壤40份，以及占堆 場廢石粉碎物和土壤總質量4.25%的基質添加物;所述4.25 %的基質添加物分別為:農業 廢棄物1 %、蛭石1 %、生物有機肥1.5%、保水劑0.75%，其中農業廢棄物中含稻殼炭60%、 鋸木渣40 %。5. 權利要求1-4任一項所述釩礦廢石堆場的生態恢復基質的制備方法，所述方法包括 以下步驟:按比例將堆場廢石粉碎物、土壤、農業廢棄物、蛭石、生物有機肥和保水劑在常溫 下混合均勻。6. 權利要求1-4任一項所述釩礦廢石堆場的生態恢復基質在南方濕潤地區金屬礦山廢 石堆場形成的邊坡和平臺上種植植物以進行生態恢復中的應用。7. 根據權利要求6所述的應用，其特征在于，所述植物為黑麥草Lolium perenne L.。
【文檔編號】C05G3/06GK106064980SQ201610363600
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月26日 公開號201610363600.3, CN 106064980 A, CN 106064980A, CN 201610363600, CN-A-106064980, CN106064980 A, CN106064980A, CN201610363600, CN201610363600.3
【發明人】張望, 張華 , 周連碧, 趙志龍, 王瓊
【申請人】北京礦冶研究總院