一种利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法技术

一种利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法，其工艺步骤：利用磨机将粘土、生物质电厂灰渣和生物炭分别研磨；将研磨后的粘土、生物质电厂灰渣和生物炭以及腐植酸和聚丙烯酰胺干粉混合，产物为材料A；收集矿砂堆顶部的尾砂，将尾砂与材料A混合，然后利用磨机研磨，产物为材料B；将材料B平铺在经过平整的尾砂堆的表面或将尾砂充填进挖好的树坑底部和四壁，将氧化钙和硫酸钾加入水中，配制成溶液为材料C；将硫酸钾加入水中，制得材料D；将材料C或D喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的表面；待材料B湿度降到可耕作程度后，施加适量的有机肥，旋耕后即可进行耕种。本发明专利技术的构建方法生产成本低，使用方便，效果持久，利于推广使用。

A Method of Constructing Erosion Resistant Fertile Soil Layer with Ionic Rare Earth Leaching Tailings

A method for constructing an erosion-resistant fertile soil layer by using ion-type rare earth leaching tailings is described. The process steps are as follows: grinding clay, biomass power plant ash and biochar separately by a grinder; mixing grinded clay, biomass power plant ash and biochar, humic acid and polyacrylamide dry powder to produce material A; collecting tailings from the top of the ore pile and mixing tailings with material A. Then, material B is ground by a mill, and the product is material B. Material B is laid flat on the surface of the flat tailings pile or filled with tailings at the bottom and four walls of the excavated tree pit. Calcium oxide and potassium sulfate are added into the water to prepare material C. Material D is prepared by adding potassium sulfate into the water. Material C or D is sprayed on the surface of material B at the top of the ore pile. When the tillage degree is reduced, proper amount of organic fertilizer is applied and rotary tillage can be carried out. The construction method of the invention has the advantages of low production cost, convenient use and lasting effect, and is conducive to popularization and use.

【技术实现步骤摘要】
一种利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法
本专利技术涉及一种利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法，属于矿山修复与土壤改良
，具体属于一种将难以生长植被，水土流失严重的离子型稀土矿砂堆改造为可以很好生长植被的土壤的技术。
技术介绍
离子型稀土矿采用原位或异位浸矿方法进行开采，开采后产生大量的浸矿尾砂，其土壤粘粒含量低，砂粒含量高，稀土或重金属含量高，有机质匮乏，土壤养分贫乏，容重大，物理结构极差，这些缺点使得其难以生长植被，并且极易产生水土流失。我国关于尾矿库的植被恢复已经开展了大量研究，发达国家已经通过种植抗贫瘠的转基因植物、添加纳米修复材料等技术来恢复重金属尾矿和尾砂表面的植被，但已有技术均难以同时解决重金属采选尾砂存在的水土流失严重、重金属含量高、植被难以生长的问题。专利技术人检索到以下相关专利文献：CN108129235A公开了一种离子型稀土矿尾砂地改良剂，以泥炭藓、海藻泥、椰壳纤维素、有机钙基蒙脱土、多聚磷酸铵、生化黄腐酸钾及有机肥为改良剂，通过种植狼尾草和糖蜜草达到植被复垦目的，有效解决了离子型稀土矿尾砂地土壤保水保肥能力弱、有机质含量低的问题，还解决了土壤中稀土金属及重金属超标问题，经过植被复垦后，离子型稀土矿尾砂地改良效果持久、土壤保水保肥能力强。CN108668552A公开了一种离子型稀土尾砂地改良剂及其修复方法，利用改良剂改良稀土尾砂矿并通过美洲商陆提取稀土元素的方法。种植美洲商陆后其根际土壤溶液中的总稀土浓度有明显下降，总有机碳和有机氮含量有了显著提升，为稀土尾砂地的修复治理提供了一种新的改良剂以及植物改良模式，该模式对稀土尾砂地的土壤改良和复垦起到了良好的效果。另一方面，美洲商陆生长迅速，生物量大，抗逆性强，对稀土积累能力高，能够为后期稀土资源化回收提供了良好的基础。CN103947326A公开了一种离子型稀土矿尾砂地改良剂，以及一种利用所述改良剂改良稀土矿尾砂地并通过种植杂交狼尾草或红麻达到植被复垦目的的方法。所述改良剂是畜禽粪肥或污泥和锯末或秸秆生物炭等有机废弃物。所述方法有效改善了离子型稀土矿尾砂地土壤粘粒含量低、大于5mm砂粒含量高、容重大等物理结构差造成的土壤保水保肥能力弱、有机质含量极低和养分匮乏等植被复垦障碍因子，实现了离子型稀土矿尾砂地的植被复垦，且改良效果持久、土壤保水保肥能力强，植被生长良好。以上技术共同点是通过增施各种有机肥提高尾矿砂的肥力和保水保肥能力，并通过种植合适的植物实现对尾矿砂的绿化。但是，尾矿砂中大量的粒径大于5mm的粗砂和小砾石使得其结构松散，保水保肥能力差，植被生长困难，上述专利技术对此均没有解决办法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法，该方法通过研磨和添加具有持久效果的土壤改良剂将离子型稀土尾矿砂改良为抗侵蚀沃土层，且生产成本(改良成本)低，使用方便，效果持久，利于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法，其技术方案在于它包括如下工艺步骤：①利用磨机将粘土块、生物质电厂灰渣和生物炭分别研磨至粒径≦150微米，备用；②将研磨后的粘土、生物质电厂灰渣和生物炭以及腐植酸和聚丙烯酰胺(PAM)干粉按体积比100:9～11:4～5:1～1.2:0.1～0.15混合，所得的产物为材料A；③收集矿砂堆顶部的尾砂，将尾砂与材料A按4～5:1的体积比混合，然后利用磨机研磨至粒径≦1mm，并将粒径大于1mm的(尾)矿砂筛除，所得的产物为材料B；④若计划将尾砂堆的表面通过种植草本植物复绿，则将材料B平铺在经过平整的尾砂堆的表面，平铺厚度≥25cm；若计划种植树苗，则将材料B充填进挖好的树坑底部和四壁，充填层厚度≥25cm；⑤将氧化钙和硫酸钾加入水中，配制成钙离子浓度为450～500mg/L、钾离子浓度为35～40g/L的溶液，该溶液为材料C；将硫酸钾加入水中，使钾离子浓度为35～40g/L，制得材料D；⑥若矿砂水浸出液(即矿砂的水溶液，矿砂与去离子水按1:10重量比混合后的水溶液)pH值≤5，利用喷水设备，将材料C喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的表面；若矿砂水浸出液(即矿砂的水溶液，矿砂与去离子水按1:10重量比混合后的水溶液)pH值>5，利用喷水设备，将材料D喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的表面，材料C、材料D其中之一与材料B的体积之比为0.1～0.2:1；⑦待喷洒有材料C或D的材料B湿度降到可耕作程度后(一般晾晒3天材料B湿度即可降到可耕作程度)，施加(适量的、常规量的)有机肥，旋耕后即可进行耕种。上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①利用球磨机或者雷蒙磨(雷蒙磨机)将粘土块、生物质电厂灰渣和生物炭分别研磨至粒径≦150微米，备用；②将研磨后的粘土、生物质电厂灰渣和生物炭以及腐植酸和聚丙烯酰胺干粉按体积比100:10:5:1:0.1混合，所得的产物为材料A；③收集矿砂堆顶部的尾砂，将尾砂与材料A按5:1的体积比混合，然后利用球磨机或者雷蒙磨研磨至粒径≦1mm，并将粒径大于1mm的矿砂筛除，所得的产物为材料B；④若计划将尾砂堆的表面通过种植草本植物复绿，则将材料B平铺在经过平整的尾砂堆的表面，平铺厚度≥25cm；若计划种植树苗，则将材料B尾砂充填进挖好的树坑底部和四壁，充填层厚度≥25cm；⑤将氧化钙和硫酸钾加入水中，配制成钙离子浓度为500mg/L、钾离子浓度为35g/L的溶液，该溶液为材料C；将硫酸钾加入水中，使钾离子浓度为35g/L，制得材料D；⑥若矿砂水浸出液pH值≤5，利用喷水设备，将材料C喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的表面；若矿砂水浸出液pH值>5，利用喷水设备，将材料D喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的表面，材料C、材料D其中之一与材料B的体积之比为0.1～0.2:1；⑦待喷洒有材料C或D的材料B湿度降到可耕作程度后，施加(适量的)有机肥，旋耕后即可进行耕种。上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，步骤①中的粘土为普通天然粘土；生物质电厂灰渣为生物质发电厂焚烧生物质产生的炉底渣，生物炭为普通烧烤用或其它用途的天然木炭或机制木炭(木头或秸秆经500℃高温烘烤制成的木炭)；所述步骤②中的腐植酸是残渣率小于5％的水溶性腐植酸；聚丙烯酰胺的纯度大于80％，分子量在800万-2000万之间，水解度为10％。上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，步骤①中的粘土为普通天然粘土；生物质电厂灰渣为生物质发电厂焚烧生物质产生的炉底渣，生物炭为普通烧烤用或其它用途的天然木炭或机制木炭(木头或秸秆经500℃高温烘烤制成的木炭)；所述步骤②中的腐植酸为水溶性腐植酸；聚丙烯酰胺的分子量在800万-2000万之间。上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，当步骤③中所述的矿砂堆为有滑坡或有溃坝危险的矿砂堆时，在进行步骤③之前应当在矿砂堆上用直推钻机施工钻孔，钻孔的数量为若干排，每个钻孔直径为5～8cm，相邻的两排钻孔之间以及每排钻孔中相邻的两个钻孔之间的中心距为6-8米，钻孔平均分布在矿砂堆表面，每个钻孔的深度达到矿砂堆底部，在钻孔中注入浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①利用磨机将粘土块、生物质电厂灰渣和生物炭分别研磨至粒径≦150微米，备用；②将研磨后的粘土、生物质电厂灰渣和生物炭以及腐植酸和聚丙烯酰胺干粉按体积比100:9～11:4～5:1～1.2:0.1～0.15混合，所得的产物为材料A；③收集矿砂堆顶部的尾砂，将尾砂与材料A按4～5:1的体积比混合，然后利用磨机研磨至粒径≦1mm，并将粒径大于1mm的矿砂筛除，所得的产物为材料B；④若计划将尾砂堆的表面通过种植草本植物复绿，则将材料B平铺在经过平整的尾砂堆的表面，平铺厚度≥25cm；若计划种植树苗，则将材料B充填进挖好的树坑底部和四壁，充填层厚度≥25cm；⑤将氧化钙和硫酸钾加入水中，配制成钙离子浓度为450～500mg/L、钾离子浓度为35～40g/L的溶液，该溶液为材料C；将硫酸钾加入水中，使钾离子浓度为35～40g/L，制得材料D；⑥若矿砂水浸出液pH值≤5，利用喷水设备，将材料C喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的表面；若矿砂水浸出液pH值>5，利用喷水设备，将材料D喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的表面，材料C、材料D其中之一与材料B的体积之比为0.1～0.2:1；⑦待喷洒有材料C或D的材料B湿度降到可耕作程度后，施加有机肥，旋耕后即可进行耕种。...

【技术特征摘要】
1.一种利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①利用磨机将粘土块、生物质电厂灰渣和生物炭分别研磨至粒径≦150微米，备用；②将研磨后的粘土、生物质电厂灰渣和生物炭以及腐植酸和聚丙烯酰胺干粉按体积比100:9～11:4～5:1～1.2:0.1～0.15混合，所得的产物为材料A；③收集矿砂堆顶部的尾砂，将尾砂与材料A按4～5:1的体积比混合，然后利用磨机研磨至粒径≦1mm，并将粒径大于1mm的矿砂筛除，所得的产物为材料B；④若计划将尾砂堆的表面通过种植草本植物复绿，则将材料B平铺在经过平整的尾砂堆的表面，平铺厚度≥25cm；若计划种植树苗，则将材料B充填进挖好的树坑底部和四壁，充填层厚度≥25cm；⑤将氧化钙和硫酸钾加入水中，配制成钙离子浓度为450～500mg/L、钾离子浓度为35～40g/L的溶液，该溶液为材料C；将硫酸钾加入水中，使钾离子浓度为35～40g/L，制得材料D；⑥若矿砂水浸出液pH值≤5，利用喷水设备，将材料C喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的表面；若矿砂水浸出液pH值>5，利用喷水设备，将材料D喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的表面，材料C、材料D其中之一与材料B的体积之比为0.1～0.2:1；⑦待喷洒有材料C或D的材料B湿度降到可耕作程度后，施加有机肥，旋耕后即可进行耕种。2.根据权利要求1所述的利用离子型稀土浸矿尾砂构建抗侵蚀沃土层的方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①利用球磨机或者雷蒙磨将粘土块、生物质电厂灰渣和生物炭分别研磨至粒径≦150微米，备用；②将研磨后的粘土、生物质电厂灰渣和生物炭以及腐植酸和聚丙烯酰胺干粉按体积比100:10:5:1:0.1混合，所得的产物为材料A；③收集矿砂堆顶部的尾砂，将尾砂与材料A按5:1的体积比混合，然后利用球磨机或者雷蒙磨研磨至粒径≦1mm，并将粒径大于1mm的矿砂筛除，所得的产物为材料B；④若计划将尾砂堆的表面通过种植草本植物复绿，则将材料B平铺在经过平整的尾砂堆的表面，平铺厚度≥25cm；若计划种植树苗，则将材料B尾砂充填进挖好的树坑底部和四壁，充填层厚度≥25cm；⑤将氧化钙和硫酸钾加入水中，配制成钙离子浓度为500mg/L、钾离子浓度为35g/L的溶液，该溶液为材料C；将硫酸钾加入水中，使钾离子浓度为35g/L，制得材料D；⑥若矿砂水浸出液pH值≤5，利用喷水设备，将材料C喷洒在位于矿砂堆顶部的材料B的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩占涛，李春辉，吕晓立，孔祥科，张发旺，
申请(专利权)人：中国地质科学院水文地质环境地质研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13