一种历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构及方法，所述结构包括在尾矿库表面自下而上依次铺设的粗石砾层、保水稳定土层、生物降解层、植被生长土层和细石砾层。所述方法包括各层铺设以及氧气与水分阻隔步骤。细石砾层起到减少植被生长土层水分蒸发和促进横向排水的作用，生物降解层起到消耗扩散的氧气和增加植被生长土层养分的作用，而保水稳定土层不仅具有较高饱和含水率，可以阻挡氧气和水的渗透，还可以稳定重金属，防止重金属的浸出和迁移。本发明专利技术可有效阻止硫化矿物尾矿与氧气和水的接触，从源头控制硫化物的氧化和酸性矿山废水的产生，并且可使植被生长土层处在不受污染威胁的独立环境中，持续保持良好的植物生长条件。的植物生长条件。的植物生长条件。

【技术实现步骤摘要】
一种历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构及方法


[0001]本专利技术属于污染治理与矿山生态修复
，具体涉及一种历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构及方法。

技术介绍

[0002]据我国生态环境部发布的《2020 年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》数据显示，196 个重点发表调查工业企业的尾矿年产量高达 10.3 亿 t，而综合利用率仅为 27%。全国正用或未治理的尾矿库累计量超过 200 亿 t，占地约 67000 hm2。据生态环境部发布的《尾矿库污染隐患排查治理工作指南（试行）》显示，我国存在近万座尾矿库，其中近三分之一环境风险较高。
[0003]《矿山生态环境保护与生态恢复治理技术规范》中要求，闭库后进行植被恢复的覆土厚度不小于10cm；《土地复垦质量控制标准》中要求，尾矿库进行复垦应覆土50cm以上，如有污染应设置隔离层。闭库时表面应覆盖土壤，而厚度视固体废物的颗粒度大小和拟种植物种类确定。而据加拿大滑铁卢大学专家Romano Connie G研究发现，使用单一材料覆盖（如土壤），1m 的覆盖厚度在100年的模拟时间内，氧化速率仅降低了75%左右，而我国的《土地复垦质量控制标准》对尾矿库闭库复垦要求仅覆土0.5m以上，并不能较大程度阻止酸性矿山废水污染的产生。其中的硫化物会在氧气和水的作用下持续发生氧化反应，产生一种酸性废水。以黄铁矿为例，其主要氧化过程如下式：FeS
2 + 7/2O
2 + H2O
ꢀ→ꢀ
Fe
2+ + 2SO/>42
‑ + 2H
+
Fe
2+ + 1/4O
2 + H
+
ꢀ→ꢀ
Fe
3+ + 1/2H2OFe
3+ + 3H2O
ꢀ→ꢀ
Fe(OH)
3 + 3H
+
FeS
2 + 14Fe
3+ + 8H2O
ꢀ→ꢀ
15Fe
2+ + 2SO
42
‑ + 16H
+
FeS
2 + 15/4O
2 + 1/2H2O
ꢀ→ꢀ
Fe
3+ + 2SO
42
‑ + H
+
这种废水 pH低（2~4）、重金属和硫酸盐浓度高，可对矿区周围的地下水、地表水及土壤产生酸化协同重金属污染。所以一般尾矿库，特别是历史遗留尾矿库，闭库时恢复的植被仅可维持几年的效果，周边的土壤和植被会逐渐污染和死亡。
[0004]因此，对于历史遗留金属尾矿库进行源头性的污染治理和植被恢复是一项技术难题。为此，研究一种操作简单、成本低廉、长期有效的历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构及方法是非常必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种利用历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构的方法。
[0007]本专利技术的第一目的是这样实现的，包括在尾矿库表面自下而上依次铺设的粗石砾层、保水稳定土层、生物降解层、植被生长土层和细石砾层，保水稳定土层的土壤粒径小于
粗石砾层的石砾粒径。
[0008]优选地，所述粗石砾层细度模数为2.5~3.5，粗石砾层厚度为15~20cm。
[0009]优选地，所述保水稳定土层为粉煤灰、赤泥和过筛细土按质量比10:1~5:10混合均匀得到，保水稳定土层厚度10~15cm。
[0010]优选地，所述生物降解层为粉碎秸秆、锯末、纸浆中的一种或多种，生物降解层厚度5~10cm。
[0011]优选地，所述植被生长土层为尾矿库周边原生土壤或经过改良的人工配置土壤，植被生长土层厚度10~20cm。
[0012]优选地，所述细石砾层粒径为0.1~0.5mm，细石砾层厚度为2~5cm。
[0013]优选地，在植被生长土层进行种子播种或苗木移栽后，铺设细石砾层。
[0014]本专利技术的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：S1、依次铺设的粗石砾层、保水稳定土层、生物降解层、植被生长土层和细石砾层；S2、粗石砾层与保水稳定土层交界面形成毛细屏障效应，使保水稳定土层保持高水分饱和度，阻隔水分下渗；生物降解层在生物降解过程中消耗由上层扩散而来的氧气，阻隔氧气向下扩散，同时为植被生长土层种植的植物提供养分；植被生长土层内分布的植物根系拦截水分，减少水分下渗；细石砾层减少植被生长土层水分蒸发，并增强横向排水，降低雨水对植被生长土层的冲刷作用，减少水分下渗。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1、本专利技术采用毛细屏障覆盖阻隔的原理，当两种不同粒径的颗粒层接触时，由于非饱和水力性质的差异，往往会限制两层之间的垂直水流，从而产生毛细屏障效应，使保水稳定土层内保持高饱和度，阻止氧气和水与硫化物的接触；2、本专利技术利用生物降解层作为有机反应屏障，在生物降解过程中不仅可以消耗从上层扩散的氧气，还可以为上层的植被生长提供营养物质；3、本专利技术利用植被生长土层、生物降解层和保水稳定土层三层结构对水和氧气进行层层阻隔和消耗，极大削弱了氧气和水的可渗透性，从源头解决了硫化物的氧化，阻止了酸性矿山废水的产生；4、本专利技术保水稳定土层内的粉煤灰和赤泥为碱性，针对历史遗留且已产生酸化污染的尾矿库，其渗滤液可帮助中和尾矿中的酸性物质，稳定具有迁移扩散风险的重金属；5、本专利技术细石砾层不仅可以遮蔽植被生长土层，减少土壤的水分蒸发，并且还可以增加横向排水，减少雨水对下层冲刷和对深层尾矿的渗透。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的结构示意图；图中：1
‑
粗石砾层，2
‑
保水稳定土层，3
‑
生物降解层，4
‑
植被生长土层，5
‑
细石砾层，6
‑
尾矿库。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明，但不以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术教导所作的任何变换或替换，均属于本专利技术的保护范围。
[0018]实施例1如附图1所示，按本专利技术对某含硫尾矿库进行污染治理与植被恢复，包括在尾矿库表面自下而上依次铺设的粗石砾层1、保水稳定土层2、生物降解层3、植被生长土层4和细石砾层5，粗石砾层1和细石砾层5均选用砂石，粗石砾层1粒径为细度模数为2.5~3.5，厚度20cm，细石砾层5粒径0.1~0.5mm，厚度2cm，保水稳定土层2为粉煤灰、赤泥和过筛细土按质量比10:1:10混合均匀得到，保水稳定土层2过80目筛，保水稳定土层2厚度10cm，生物降解层3为粉碎秸秆，厚度5cm，植被生长土层4为周边原生土壤，厚度10cm，植被生长土层4种植有多花木兰、苜蓿、刺槐、羽序灯心草。
[0019]实施例2如附图1所示，按本专利技术对某含硫尾矿库进行污染治理与植被恢复，包括在尾矿库表面自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构，其特征在于包括在尾矿库表面自下而上依次铺设的粗石砾层（1）、保水稳定土层（2）、生物降解层（3）、植被生长土层（4）和细石砾层（5），保水稳定土层的土壤粒径小于粗石砾层的石砾粒径。2.根据权利要求1所述历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构，其特征在于所述粗石砾层（1）细度模数为2.5~3.5，粗石砾层（1）厚度为15~20cm。3.根据权利要求1所述历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构，其特征在于所述保水稳定土层（2）为粉煤灰、赤泥和过筛细土按质量比10:1~5:10混合均匀得到，保水稳定土层（2）厚度10~15cm。4.根据权利要求1所述历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构，其特征在于所述生物降解层（3）为粉碎秸秆、锯末、纸浆中的一种或多种，生物降解层（3）厚度5~10cm。5.根据权利要求1所述历史遗留金属尾矿库污染治理与植被恢复结构，其特征在于所述植被生长土层（4）为尾矿库周边原生土壤或经过改良的人工配置土壤，植被生长土层（4）厚度10~20cm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴柳宗，陈允建，郭进，穆显任，周涛，胡斌，郭睿，骆银辉，
申请(专利权)人：云南地质工程第二勘察院有限公司，
类型：发明
国别省市：