一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土、制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及大型矿山绿色生态修复技术领域，具体公开了一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土、制备方法及其主要用途。所述的抗冻植被混凝土，用于寒区矿山岩石边坡基础防护与生态环境修复，其组分按重量百分比包括：30‑50wt％酸性废水底泥、8‑10wt％硅酸盐水泥、0.5‑1.0wt％减水剂、18‑28wt％增肥剂、1.5‑3wt％抗冻剂、14‑22wt％辅料。该抗冻植被混凝土利用硫化铜矿酸性废水底泥作为主要基材，同时加入底泥增肥修复用调理剂以及抗冻剂，既解决底泥无处堆放、二次污染的问题，又解决硫化铜矿等大型矿山岩石边坡复垦对植被混凝土的巨大需求及避免取土造成的二次生态环境破坏以及抗冻融问题，从而实现“以废治废”。

【技术实现步骤摘要】
一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土、制备方法及其用途
本专利技术属于大型矿山绿色生态修复
，具体涉及一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土、制备方法及其主要用途。
技术介绍
我国各种类型矿区的土地环境破坏问题一直以来都十分突出。保守估计，目前全国1500个各类矿区开发占用和损坏的土地面积多达200万公顷(200亿平方米)，并且每年仍以3.3万到4.7万公顷的速度递增。而在土地复垦完成方面，我国目前矿区土地复垦率只有15％，远低于国际上50％-70％的平均矿地复垦率水平，更低于欧美国家超过80％以上的数字。全国土地复垦的现实十分严峻。200万公顷中属于矿山开发占用的耕地面积达60万公顷，恢复矿山占用和被破坏的耕地面积迫在眉睫。未来矿山土地复垦的主要目标将着眼于实现受损坏土地恢复为耕地及其他生态化用地，而非以往的简单覆盖植被。开展矿山复垦需要巨大数量的土壤作为植生基质，异地取土用于矿山复垦会给生态环境造成严重的生态破坏。植被混凝土生态防护技术是采用特定混凝土配方和混合植绿种子配方对岩石边坡进行防护和绿化的新技术。植被混凝土生态护坡绿化技术中的植被混凝土，既具有一定的强度和整体性能，又是良好的植物生长基材，能够达到边坡浅层防护、修复坡面营养基质、营造植被生长环境、促进植被良好生长的多重功效。此项技术的核心是植被混凝土配方。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥科学、硅酸盐化学、园艺学、环境生态学和水土保持工程学等学科于一体的综合环保技术。由于植被混凝土是根据边坡地理位置、边坡角度、岩石性质、绿化要求等来确定水泥、保水剂、长效肥、特有的添加剂、混合植绿种子和水组成比例。混合植绿种子是采用冷季型草种和暖季型草种根据生物生长特性混合优选而成，植被能四季常青、多年生长、自然繁殖。因植被混凝土具有30％左右的超高孔隙率，孔隙内充满水时极易发生冻胀破坏。通过前期研究发现，在不采取任何抗冻措施的条件下，普通植被混凝土在承受最多20次冻融循环后就会出现断裂、粉碎等严重破坏，抗冻性能极差。硫化铜矿酸性水处理年产生底泥约50万吨，现行的处置方式是直接或压滤后堆存在废石场，占用宝贵的矿山空间且易发生二次污染。硫化铜矿酸性废水利用现行工艺处理后所产生的底泥其主要成分是硫酸钙、氢氧化铁等，铜、铅、锌等金属含量均低于一级标准(GB8978-1996)，属于Ι类工业固体废物，底泥含水40-50％，植物生长所需的磷、钾0.01-0.04％，在正常范围内，而含氮极少。目前，植被混凝土的应用研究国内外均有报道，但对于众多硫化铜矿开采过程中，利用硫化铜矿酸性废水底泥作为抗冻植被混凝土的主要基材，同时配合以硫化铜矿酸性废水底泥增肥修复用调理剂，添加硅酸盐水泥、泥炭、减水剂、碳酸氢铵、植物纤维、聚丙烯腈纤维、引气剂、建筑环保胶粉、超细矿粉、粗骨料等材料研制抗冻植被混凝土，大幅度提高植被混凝土的抗冻性能的应用研究尚未见诸报道，因此，迫切需要研究专利技术以酸性废水底泥为主要基材的抗冻植被混凝土材料组分的最佳用量，为植被混凝土在寒区的推广奠定基础，专利技术出相应的抗冻植被混凝土，实现酸性废水底泥在矿山生态修复中的废物利用目标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是利用酸性废水底泥、底泥增肥修复调理剂及抗冻材料专利技术出适用于硫化铜矿等大型寒区矿山岩石边坡的新型抗冻植被混凝土，该抗冻植被混凝土同时兼具寒区护坡强度与绿色复垦功能，为寒区矿山绿色生态修复提供新材料及新工艺，实现底泥在矿山生态复垦中的废物利用。本专利技术采用如下技术方案，来实现专利技术目的。一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土，按重量百分比包括：30-50wt％酸性废水底泥、8-10wt％硅酸盐水泥、0.5-1.0wt％减水剂、18-28wt％增肥剂、1.5-3wt％抗冻剂、14-22wt％辅料。所述增肥剂按重量百分比包括：2-4wt％底泥调理剂、8-12wt％泥炭、5-7wt％植物纤维、3-5wt％碳酸氢铵。所述抗冻剂按重量百分比包括：0.5-1.0wt％建筑环保胶粉、0.5-1.0wt％引气剂、0.5-1wt％聚丙烯腈纤维。所述辅料按重量百分比包括：8-12wt％粗骨料、6-10wt％超细矿粉。进一步地，所述的酸性废水底泥，为硫化铜矿酸性废水底泥。按照硫化铜矿酸性废水处理现行工艺所产生的底流泥(HDS)其主要成分是硫酸钙、氢氧化铁等，铜、铅、锌等金属含量均低于国家一级标准(GB8978-1996)，危害成份项目均低于国家一级标准(GB8978-1996)，属于Ι类工业固体废物，根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水土保持法》、《矿山地质环境保护规定》(国土资源部令第44号)、《矿山生态环境保护与污染防治技术政策》(环发[2005]109号)、《土地复垦条例》(国务院令第592号)等国家和地方颁布的有关法律、法规、政策文件以及技术规范等，可以运用于矿山生态复垦，不会产生二次污染，底泥为弱酸性，底泥含有的各种植物生长所需的微生物指标、常量养分、有机物指标极低，且结晶水分含量高，根本无法满足植物生长需要，必须通过实施人工增肥修复才能实现以废治废，生态复垦的目标。进一步地，所述的硅酸盐水泥，为42.5普通硅酸盐水泥。所述的42.5普通硅酸盐水泥，由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。具有强度高、水化热大，抗冻性好、干缩小，耐磨性较好、抗碳化性较好、耐腐蚀性差、不耐高温的特性。进一步地，所述的减水剂，为粉末聚羧酸酯。该粉末聚羧酸酯，减水率不小于25％，在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量，具有优异的减水率、流动性、渗透性。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。进一步地，所述的底泥调理剂，为专利号ZL201611113304.4所公开的一种硫化铜矿酸性废水底泥修复治理用调理剂，该专利技术针对的是硫化铜矿酸性废水底泥的增肥修复。进一步地，所述的泥炭，为泥炭有机肥颗粒，粒径为1-3毫米。该泥炭颗粒为质轻、持水、保肥、有利于微生物活动，增强生物性能，营养丰富，既是栽培基质，又是良好的土壤调解剂，并含有很高的有机质、腐殖酸及营养成份的圆粒泥炭有机肥。进一步地，所述的植物纤维，为香根草、玉米草、皇竹草、水稻秸秆、玉米秸秆的一种或几种，植物纤维长度20-40mm。进一步地，所述的碳酸氢铵是一种碳酸盐，含氮17.7％左右，为植被混凝土增加氮肥。可分解为NH3、CO2和H2O三种气体而消失，又称气肥。碳酸氢铵为无色或浅粒状，板状或柱状结晶体，碳酸氢铵是无(硫)酸根氮肥，其三个组分都是作物的养分，不含有害的中间产物和最终分解产物，长期使用不影响土质，是最安全氮肥品种之一进一步地，所述的建筑环保胶粉为冷水速溶环保胶粉，白色粉末，细度90—120目，固含量95-98％，PH值7-9。进一步地，所述的引气剂选自三萜皂苷、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、松香热聚物的一种，含气量为3％-5％，相对耐久性指标200次冻融≥80％，200次冻融强度损失0-7.8，重量损失0-1.2。进一步地，所述的聚丙烯腈纤维，直径为13-25μm，长度为6-19mm，抗拉强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土，其特征在于，按重量百分比包括：30‑50wt％酸性废水底泥、8‑10wt％硅酸盐水泥、0.5‑1.0wt％减水剂、18‑28wt％增肥剂、1.5‑3wt％抗冻剂、14‑22wt％辅料。

【技术特征摘要】
1.一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土，其特征在于，按重量百分比包括：30-50wt％酸性废水底泥、8-10wt％硅酸盐水泥、0.5-1.0wt％减水剂、18-28wt％增肥剂、1.5-3wt％抗冻剂、14-22wt％辅料。2.根据权利要求1所述的一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土，其特征在于，所述增肥剂按重量百分比包括：2-4wt％底泥调理剂、8-12wt％泥炭、5-7wt％植物纤维、3-5wt％碳酸氢铵。3.根据权利要求1所述的一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土，其特征在于，所述抗冻剂按重量百分比包括：0.5-1.0wt％建筑环保胶粉、0.5-1.0wt％引气剂、0.5-1wt％聚丙烯腈纤维。4.根据权利要求1所述的一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土，其特征在于，所述辅料按重量百分比包括：8-12wt％粗骨料、6-10wt％超细矿粉。5.根据权利要求1所述的一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土，其特征在于：所述酸性废水底泥，为硫化铜矿酸性废水底泥；所述硅酸盐水泥，为42.5普通硅酸盐水泥；所述减水剂，为减水率不小于25％的粉末聚羧酸酯。6.根据权利要求2所述的一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土，其特征在于：所述底泥调理剂，为专利号ZL201611113304.4公开的一种硫化铜矿酸性废水底泥修复治理用调理剂；所述泥炭，为泥炭有机肥颗粒，粒径为1-3毫米；所述植物纤维，为香根草、玉米草、皇竹草、水稻秸秆、玉米秸秆的一种或几种，植物纤维长度20-40mm。7.根据权利要求3所述的一种含有硫化铜矿酸性废水底泥的抗冻植被混凝土，其特征在于：所述建筑环保胶粉为冷水速溶环保胶粉，白色粉末，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何敏，李国平，薛锦春，张兆阳，谭力，
申请(专利权)人：江西理工大学南昌校区，
类型：发明
国别省市：江西,36