一种金属矿废石场植被恢复的无土种植基材及其植被恢复施工方法技术

本发明专利技术公开了一种金属矿废石场植被恢复的无土种植基材及其植被恢复施工方法，无土种植基材包括HDS底泥、稻壳、发酵污泥、有机聚合胶联剂和微生物菌剂；其植被恢复施工方法包括，对金属矿废石场进行预处理后，将酸性改良基质与水制得浓浆状的酸性改良材料，喷射到待恢复的金属矿废石场表面后固化，随后将无土种植基材和植物种子混合均匀后，吹播到含酸性改良层的金属矿废石场表面。本发明专利技术的无土种植基材可实现固体废物的资源化利用和金属矿废石场无客土植被恢复，调节土壤有机氮、磷、钾、有机质含量；其植被恢复施工方法的环境效益和社会效益好，工艺简单，能规避现有施工中存在大量粉尘和对工人健康有害的问题，效果好，适合大面积的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种金属矿废石场植被恢复的无土种植基材及其植被恢复施工方法
本专利技术属于植被恢复
，涉及一种金属矿废石场的植被恢复，具体涉及一种金属矿废石场植被恢复的无土种植基材及其植被恢复施工方法。
技术介绍
采矿废弃物酸化是现有技术中一个较为普遍的现象。金属矿山以硫化物赋存于矿物中的比例很大，约占各类矿物种类总量的75％，由于品位极低，矿物采剥比大，产生大量的固体废弃物；其中，每采山1吨矿石平均约产生1.25吨废石，近几年大约需要排放废石1.3-1.4亿吨/a，累计堆存数十亿吨。废石堆放于露天，在氧化铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌等微生物的催化作用下，废石中的硫和金属硫化物被氧化，经过雨水冲刷，形成了矿山酸性废水(AcidMineDrainage，简称AMD)；由于AMD的pH值极低，且含有Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As和Al等金属离子及SO42-，会对环境造成污染和破坏。目前，金属矿废石场主要采用客土的植被恢复方式，土壤需求量巨大。一座大型露天开采矿山的废石场占地面积高达几平方公里，按照平均覆土20cm计，所需种植土方量达到几百万立方，而我国的矿区多分布在深山石区，特别是南方不少矿山根本无土可取，有的甚至异地购买耕地取土，不但造成耕地损失，同时，也大大提高了矿山治理成本，严重制约了金属矿山植被恢复工程规模化实施。随着环保日趋严格，充分利用矿山固体废弃物，研究开发废石场的无土植被恢复技术，已成为推行绿色矿山建设和矿业可持续发展的重要途径，到目前为止，尚未见到有关金属矿废石场植被恢复的无土种植基材及其植被恢复施工方法的相关报道。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供了一种以矿山固体废弃物为原料制备的金属矿废石场植被恢复的无土种植基材，并将其实施在金属矿废石场的植被恢复中，以解决现有技术中采用客土的植被恢复方式所存在的土壤需求量巨大和异地取土易造成二次生态破坏的问题，且能充分利用现有产生量巨大、利用率低且堆存占用大量土地的矿山固体废弃物。本专利技术采用如下技术方案：本专利技术一方面提供了一种金属矿废石场植被恢复的无土种植基材，包括HDS底泥、稻壳、发酵污泥、有机聚合胶联剂和微生物菌剂，所述HDS底泥、稻壳和发酵污泥的体积比为(0.01-50)：(25-75)：(22-27.5)。在上述技术方案中，以待恢复的金属矿废石场的面积计，所述有机聚合胶联剂和微生物菌剂的加入量分别为10-15g/m3和3-5g/m3。优选地，在上述技术方案中，所述微生物菌剂为活菌数分别为(2.3-2.8)×108cfu/g和(2.6-3.5)×108cfu/g的芽孢杆菌和放线菌的混合物。详细地，所述微生物菌剂是一种具有多元作用的生物制剂产品，加入了营养价值很高的营养剂、促生剂和生物酶，能提供优质的土壤改良剂和有机肥料，能有效提高土壤中微生物的种类和数量，有助于提高土壤肥力和植物生长速率。进一步地，在上述技术方案中，所述HDS底泥为矿山酸性废水经回收有价元素后，采用石灰乳或电石渣酸碱中和处理后得到的废弃物，其含水率≤40％，且pH为6-7.5。详细地，所述HDS底泥为就地取材的第Ⅰ类一般工业固体废物。进一步地，在上述技术方案中，所述稻壳为稻谷加工后的废弃物。详细地，所述稻壳中富含纤维素、木质素和二氧化硅，且稻壳中二氧化硅含量越高，则越坚硬，耐磨性能越强，是一种可以资源化利用的固体废弃物资源。该稻壳与HDS底泥混合能提高HDS底泥的保蓄性和缓冲性，同时上述稻壳的使用还可以保护农村生态环境，并促进农业的生态化发展；其他具有上述功能的农作物粉碎物也可以采用，效果以本申请采用的为优。进一步地，在上述技术方案中，所述发酵污泥为脱水污泥经高温好氧发酵后得到的类腐殖质，其含水率≤30％，密度为1.2-1.5g/cm3，粒径＜10mm。详细地，所述发酵污泥为城市污水处理厂的脱水污泥采用高温好氧堆肥的方法，经过好氧微生物的发酵分解并转化为稳定性较高的类腐殖质；其外观呈褐色，疏松、分散、细颗粒状，含水率≤30.0％，泥质达到《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)相关规定和控制标准。进一步地，在上述技术方案中，所述有机聚合胶联剂为以植物种子为胶粉进行复合混配改性而成的天然黏合剂。详细地，所述有机聚合胶联剂是以植物种子为胶粉为主体原料，对其进行复合混配改性而成的天然黏合剂。针对传统的高分子化合黏合剂不易降解的缺陷，上述有机聚合胶联剂通过在纤维与纤维之间和纤维与土壤之间建立捆绑胶联，大大提高土壤颗粒依附强度，促进土壤颗粒团粒结构形成，同时能够优化土壤微生物生存环境，进一步促进土壤的熟化；其他具有上述功能的有机聚合胶联剂也可以采用，效果以本申请采用的为优。本专利技术另一方面提供了一种金属矿废石场的植被恢复施工方法，包括，对金属矿废石场进行预处理后，将酸性改良基质与水制得浓浆状的酸性改良材料，喷射到待恢复的金属矿废石场表面固结形成酸性改良层，随后将无土种植基材和植物种子混合均匀后，吹播到含酸性改良层的待恢复的金属矿废石场表面。在上述技术方案中，所述无土种植基材与植物种子混合后的吹播厚度为2.0-3.0cm。在上述技术方案中，以待恢复的金属矿废石场的面积计，所述植物种子的吹播量为25-35g/m2。具体地，在上述技术方案中，所述植物种子采用乡土适生乔灌木为主、草本植物为辅；详细地，所述草本植物的种子用量比例范围应控制在3-5g/m2，以防止草本植物萌发后影响木本植物的生长。进一步地，在上述技术方案中，所述酸性改良材料的固液比为(3-5)：10，且在所述喷射的过程中，控制酸性改良材料全部渗入所述金属矿废石场的废石间隙中，避免形成流体在所述金属矿废石场的表面流动。优选地，在上述技术方案中，所述酸性改良材料采用多次喷射的方式喷射到待恢复的金属矿废石场的表面。进一步优选地，在上述技术方案中，相邻所述喷射的间隔时间为控制上一次喷射的酸性改良材料已完成固结。再进一步地，在上述技术方案中，所述酸性改良层在垂直于金属矿废石场表面的方向的厚度为1.0-1.5m。优选地，在上述技术方案中，所述酸性改良基质由HDS底泥、石灰粉、稻壳和有机聚合胶联剂组成。进一步优选地，在上述技术方案中，对应于1-3m3的HDS底泥，所述石灰粉、稻壳和有机聚合胶联剂的加入量分别为20-40kg、5-10kg和50-100g。又进一步地，在上述技术方案中，所述金属矿废石场的预处理具体包括：S1、清除金属矿废石场边坡浮石，消除边坡落石隐患，削坡减载，按小于自然安息角的坡度降低局部坡度；S2、对金属矿废石场进行坡地改造，按等高线整地，使边坡形成若干大梯级坡面和小梯级坡面；S3、依据金属矿废石场地形修建纵横交错的排水沟，构建良好的雨水分流系统。优选地，在上述技术方案中，步骤S2中，所述等高线为20-40cm。优选地，在上述技术方案中，步骤S2中，所述大梯级坡面的坡长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属矿废石场植被恢复的无土种植基材，其特征在于，/n包括HDS底泥、稻壳、发酵污泥、有机聚合胶联剂和微生物菌剂，所述HDS底泥、稻壳和发酵污泥的体积比为(0.01-50)：(25-75)：(22-27.5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属矿废石场植被恢复的无土种植基材，其特征在于，
包括HDS底泥、稻壳、发酵污泥、有机聚合胶联剂和微生物菌剂，所述HDS底泥、稻壳和发酵污泥的体积比为(0.01-50)：(25-75)：(22-27.5)。


2.根据权利要求1所述的无土种植基材，其特征在于，
以待恢复的金属矿废石场的面积计，所述有机聚合胶联剂和微生物菌剂的加入量分别为10-15g/m3和3-5g/m3；
优选地，所述微生物菌剂为活菌数分别为(2.3-2.8)×108cfu/g和(2.6-3.5)×108cfu/g的芽孢杆菌和放线菌的混合物。


3.根据权利要求1或2所述的无土种植基材，其特征在于，
所述HDS底泥为矿山酸性废水经回收有价元素后，采用石灰乳或电石渣酸碱中和处理后得到的废弃物，其含水率≤40％，且pH为6-7.5；
和/或，所述稻壳为稻谷加工后的废弃物；
和/或，所述发酵污泥脱水污泥经高温好氧发酵后得到的类腐殖质，其含水率≤30％，密度为1.2-1.5g/cm3，粒径＜10mm；
和/或，所述有机聚合胶联剂为以植物种子为胶粉进行复合混配改性而成的天然黏合剂。


4.一种金属矿废石场的植被恢复施工方法，其特征在于，包括，对金属矿废石场进行预处理后，将酸性改良基质与水制得浓浆状的酸性改良材料，喷射到待恢复的金属矿废石场表面固结形成酸性改良层，随后将无土种植基材和植物种子混合均匀后，吹播到含酸性改良层的待恢复的金属矿废石场表面。


5.根据权利要求4所述的植被恢复施工方法，其特征在于，
所述无土种植基材与植物种子混合后的吹播厚度为2.0-3.0cm；
和/或，以待恢复的金属矿废石场的面积计，所述植物种子的吹播量为25-35g/m2；
优选地，所述植物种子为乔灌木种子和草本植物种子的混合物，所述草本植物种子的吹播量为3-5g/m2。


6.根据权利要求4或5所述的植被恢复施工方法，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼，李昊，孙伟，孟磊，杨越晴，
申请(专利权)人：北京矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11