一种基于煤矸石的人工生态基质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种人工生态基质及其制备方法，本发明专利技术将煤矸石粉碎，添加微生物菌剂，与植物来源的有机物堆肥，混合均匀，经一段时间熟化，使煤矸石中利用植物生长的养分得以释放。制得的人工生态基质含有大量的有机质、植物生长所需要的大量元素和丰富的微量元素，以及多种有益土壤微生物，同时具有一定的粒径组成和团聚体结构，形成人工基质。利用本发明专利技术制备的人工基质不仅在理化性状、肥力水平、微生物含量方面具有优良特性，而且对植物生长方面也有极佳的表现。

An artificial ecological matrix based on coal gangue and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于煤矸石的人工生态基质及其制备方法
本专利技术属于环保及资源再利用领域，具体而言，涉及一种人工生态基质及其制备方法。
技术介绍
煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物之一，排放量相当于煤炭产量10％～20％左右。我国煤矸石累计堆存量约50亿吨，每年还新产生约5亿吨煤矸石。大部分自然堆积存，堆放于农田、山沟、坡地，且多位于煤矿工业广场附近，占用土地约115万公顷。煤矸石的大量堆存不仅占用土地，也对周边环境造成污染，而且煤矸石中残存一定的可燃物质，在一定的条件下可发生自燃，并排放氮氧化物、碳氧化物、二氧化硫和烟等有毒有害气体，同时在一定程度上造成了资源的浪费。煤矸石的合理化处理问题已经成为我国经济可持续发展中必须解决的重大资源和环境问题。目前煤矸石的主要处理方式是填埋，此外，还有煤矸石发电，工业提炼氧化铝、硅产品、岩棉、硫等，建筑业制砖、水泥等。以上的解决办法的共同特点：项目投资大、生产成本高、伴有二次废弃物产生、产品没有优势、同类产品代替性强等。最关键的是消耗煤矸石量小，与巨大的煤矸石存放量相比九牛一毛，解决不了实际问题。而除了以上处理煤矸石的方式以外，将煤矸石作为原料进行农业制有机复合肥、微生物肥、土壤改良剂等研发，成为了近来行业的热点。但是，现有的技术，大部分都是将煤矸石作为原料的一小部分来进行使用，因此还是不能满足大量消耗煤矸石存量的目的，且市面上以煤矸石为主要原料的人工基质较少，因此，为了解决煤矸石在处理方面的突出问题，必须研究开发出煤矸石制生态土关键技术，提出具有处理能力大、生态环境友好、成本低、可持续性强、安全性高的煤矸石处理及利用模式，形成科学合理的煤矸石利用技术体系。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种煤矸石制人工生态基质及其制备方法。本专利技术提供了一种煤矸石制人工生态基质，该基质可以替代天然土壤，进行园林植物、花卉的种植，该人工基质具有优良的土壤理化性质，在保水性、透气性上都有较好的表现，且此基质含有大量的有机质和丰富的微量元素，以及植物生长所需的碳、氮、磷、钾等必要元素，对于园林植物的生长和性状表现上都有较好的促进作用。而且采用了煤矸石和园林废弃物堆肥，有效的利用回收资源保护生态环境，环保安全，不会产生二次污染。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种人工生态基质，其特征在于：其原料按重量比主要包括以下成分：煤矸石50～70份、植物来源有机质30-50份、尿素1-2份、功能微生物菌剂0.02％-0.05％份；其中，所述植物来源的有机质原料包括园林绿化修剪树木枝条、枯枝落叶、草坪草、农业秸秆、稻壳、玉米芯的任意一种或几种；功能微生物菌剂包括高温紫链霉菌、嗜热淀粉酶链霉菌、嗜热一氧化碳链霉菌、微白黄链霉菌、热普通链霉菌、假单胞菌、草本青霉菌。进一步，微生物菌剂中高温紫链霉菌、嗜热淀粉酶链霉菌、嗜热一氧化碳链霉菌、微白黄链霉菌、热普通链霉菌、假单胞菌、草本青霉菌，检测各自没有拮抗作用，各自培养后按重量比1：1：1：1：1：1：2制成。进一步，所述人工生态基质，优选地，所述煤矸石粉碎物60份、植物来源有机质40份、尿素1.5份、功能微生物菌剂0.03％份。进一步，本专利技术还提供一种人工生态基质的制备方法，包括如下步骤：(1)原料准备：将煤矸石粉碎过4目筛子，得到粒径小于4目的煤矸石粉碎物；收集植物来源有机质粉碎为0.1-3cm粒径大小；50-70份煤矸石粉碎物与30-50份植物来源有机质混合，边混合向其中添加尿素1-2份、石灰粉功能微生物菌剂0.02％-0.05％份，在混匀的过程中向其中喷水，以保证原料的含水量为55％-60％；(2)熟化过程：将上述原料表面加一层塑料膜覆盖，期间每隔3-5天翻堆一次，然后再覆盖塑料膜，保持30-40天；(3)将步骤(2)制备得到的材料自然风干，然后过2目筛子，筛下物即获得人工生态基质。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术在现有技术基础上进行了改进，具有操作简单，原料易获取，成本低，使用效果好的优点。本专利技术有有益效果表现在以下方面：其一是将煤矸石粉碎的粒径控制在4目以内，一般的粉碎设备均可达到要求，从而大大节约了投资和生产成本，其二是植物来源有机质中含有大量可被微生物利用和转化的营养，与煤矸石混合后在多种功能微生物的作用下，可将有机质转化为腐质殖，促进混合物料中养分元素的释放和被植物的吸收利用，同时有利于人工生态基质团粒结构的形成及基质养分的再生和有效化。另外，煤矸石颗粒较大，与植物来源有机质混合，可以改良基质物理结构，在透水、透气性上尤为突出。而煤矸石中微生物较少，经上述混合熟化过程后使微生物数量大大增加，更有利于健康土壤环境的构建。除此外，煤矸石作为煤炭生产的伴生矿物，含有大量有机质和丰富的微量元素，也含有植物生长所需的碳、氮、磷、钾等元素，通过熟化过程，能够活化煤矸石，释放被固定在煤矸石中的氮、磷、钾及其微量元素，使其成为离子态被植物所吸收，从而促进植物生长。因此，利用本专利技术制备人工生态基质，可以大量消耗煤矸石存量，实现废弃物的资源化利用，为广阔的花卉、园艺市场以及园林市场的植物种植基质选择提供了很好的备选方案，实现生态、社会和经济效益等多方面的良性循环。附图说明图1不同菌剂组合对物料熟化进程的影响。具体实施方式下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本专利技术，但并不是对本专利技术的限制，仅仅作示例说明。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1煤矸石与动植物来源有机质混合对种子萌发影响将煤矸石粉碎后过4目的筛子，收集粒径小于4目的煤矸石粉碎物，与植物来源或动物粪便按质量比50:50混合,与植物混合的处理中添加2％尿素,以调节混合物料C/N比，添加包括高温紫链霉菌、嗜热淀粉酶链霉菌、嗜热一氧化碳链霉菌、微白黄链霉菌、热普通链霉菌、假单胞菌、草本青霉菌，各菌质量比为1：1：1：1：1：1：2的功能微生物菌剂，添加量为物料重量的0.03％，调整物质含水量为55％-60％，将上述原料表面加一层塑料膜覆盖，期间每隔3-5天翻堆一次，然后再覆盖塑料膜，保持30-40天。以高羊茅为植物材料，测定不同处理对种子萌发的影响。结果见表1。由表1可以看出，煤矸石粉碎物与植物来源有机质混合制得的人工生态基质高羊茅的种子发芽率更高，说明植物来源有机质更适合与煤矸石混合制备人工生态基质。表1不同物料与煤矸石混合制备人工生态基质对植物种子萌发影响实施例2微生物菌剂不同对人工生态基质熟化进程和养分的影响以本专利技术所述功能微生物菌剂中高温紫链霉菌(Streptomycesthermoviolaceus)，嗜热淀粉酶链霉菌(Streptomycesthermodiastaticus)，嗜热一氧化碳链霉菌(Streptomycesthermocarboxydus)，微白黄链霉菌(Streptomycesalbidoflavus)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工生态基质，其特征在于：其原料按质量比主要包括如下成分：煤矸石粉碎物50-70份、植物来源有机质30-50份、尿素1-2份、功能微生物菌剂0.2％-0.5％份；其中，所述植物来源的有机质原料包括园林绿化修剪枝条、枯枝落叶、草坪草、农业秸秆、稻壳、玉米芯的任意一种或几种。/n

【技术特征摘要】
1.一种人工生态基质，其特征在于：其原料按质量比主要包括如下成分：煤矸石粉碎物50-70份、植物来源有机质30-50份、尿素1-2份、功能微生物菌剂0.2％-0.5％份；其中，所述植物来源的有机质原料包括园林绿化修剪枝条、枯枝落叶、草坪草、农业秸秆、稻壳、玉米芯的任意一种或几种。


2.根据权利要求1所述的人工生态基质，其特征在于：所述煤矸石粉碎物60份、植物来源有机质40份、尿素1.5份、功能微生物菌剂0.03％份。


3.根据权利要求1所述的人工生态基质，其特征在于：微生物菌剂为多种功能的复合微生物，包括高温紫链霉菌(Streptomycesthermoviolaceus)，嗜热淀粉酶链霉菌(Streptomycesthermodiastaticus)，嗜热一氧化碳链霉菌(Streptomycesthermocarboxydus)，微白黄链霉菌(Streptomycesalbidoflavus)，热普通链霉菌(Strepto...

【专利技术属性】
技术研发人员：周金星，柯凯恩，乔浩亮，彭霞薇，
申请(专利权)人：北京林业大学，内蒙古绿矿环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11