一种用于土地复垦的替代表土材料制造技术

本发明专利技术涉及一种用于土地复垦的替代表土材料，用以解决现有土地复垦过程中表土不足的问题，同时为钛白粉行业固废钛石膏的大规模综合利用提供一条可行的途径。本发明专利技术的替代表土材料，包括：钛石膏；有机改良剂；聚丙烯酰胺；其中，以干基计，所述有机改良剂与所述钛石膏的质量比为2:10～10:10，所述聚丙烯酰胺添加量为所述钛石膏、有机改良剂混合物质量的0.05％～0.1％。～0.1％。～0.1％。

【技术实现步骤摘要】
一种用于土地复垦的替代表土材料


[0001]本专利技术涉及土地复垦与生态修复的环境材料
，尤其涉及一种用于土地复垦的替代表土材料。

技术介绍

[0002]露天开采与井工开采相比，具有建矿快、产量大、机械化程度高、回采率高、劳动生产率高、成本低和安全性高等优势，但露天开采不可避免地对周边生态环境造成影响，特别是导致大量土地资源的损失。对矿山开采造成的土地损毁进行治理，恢复和重建地表植被，可以防止水土流失，增加生物多样性与稳定性，完善提升生态系统功能。因此，露天矿山土地复垦与生态修复对矿区可持续发展具有重要意义。
[0003]露天矿山土地复垦过程中表土、底土和适合植物生长的地层物质的剥离、堆存和回填用于土壤重构是土地复垦工作中的重要环节，表土是重要的土壤资源。由于露天开采形成的排土场呈阶梯状分布，且边坡较多，导致土地复垦面积明显大于原开采区的表面积，加之表土在剥离、堆存和回填过程中不可避免的损失以及存在表土层稀薄或缺失的情况，造成土壤重构用表土资源短缺。因此，寻找合适的土壤重构物料来解决土地复垦过程中表土不足的问题显得十分重要。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种用于土地复垦的替代表土材料，用以解决现有土地复垦过程中表土不足的问题，同时为钛白粉行业固废钛石膏的大规模综合利用提供一条可行的途径。
[0005]本专利技术提供了一种用于土地复垦的替代表土材料，包括：
[0006]钛石膏；
[0007]有机改良剂；
[0008]聚丙烯酰胺；
[0009]其中，以干基计，所述有机改良剂与所述钛石膏的质量比为2:10～10:10，所述聚丙烯酰胺添加量为所述钛石膏、有机改良剂混合物质量的0.05％～0.1％。
[0010]进一步地，所述钛石膏为硫酸法工艺生产钛白粉过程中处理酸性废水加入石灰石和电石渣而产生的工业废弃物。
[0011]进一步地，所述钛石膏的粒径小于2mm。
[0012]进一步地，所述钛石膏的质地包括黏粒状、粉粒状和细砂粒状。
[0013]进一步地，所述钛石膏中黏粒状的含量为8.8％～9.0％，粉粒状的含量为56.2％～71.7％，砂粒状的含量19.5％～35.0％。
[0014]进一步地，所述有机改良剂为腐殖土，所述有机改良剂的粒径小于2mm。
[0015]进一步地，所述有机改良剂的质地包括黏粒状、粉粒状和细砂粒状。
[0016]进一步地，所述有机改良剂中黏粒状的含量为3.4％～3.7％，粉粒状的含量为
23.9％～24.1％，砂粒状的含量72.4％～72.7％。
[0017]进一步地，所述有机改良剂的pH值范围为8～9。
[0018]进一步地，所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量600万～800万，固含量≥90％，水解度≤30％。
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0020](1)本专利技术可用于露天矿山复垦利用的替代表土材料，其主要由硫酸法钛白粉的工业副产品钛石膏、有机改良剂(腐殖土)和阴离子型聚丙烯酰胺混合而成，其配方以钛石膏作为无土栽培基底；
[0021](2)本专利技术的材料具有良好的保肥能力，可以替代表土层促进土地复垦植被的生长，并为钛石膏资源化利用提供一条可行的途径；
[0022](3)本专利技术的材料不仅能够保证土地复垦植被的正常生长，并解决钛石膏堆存填埋占地的问题；
[0023](4)本专利技术具有原材料成本低、养分含量较高、配制操作简单和环保等优点；
[0024](5)钛石膏的主要成分为二水硫酸钙和氢氧化铁，可以为植物生长提供钙、硫和铁等营养元素。此外，钛元素可以通过诱导铁吸收基因的表达，促进植物对铁元素的吸收利用；
[0025](6)有机改良剂富含氮磷钾营养元素和有机质，可以提高钛石膏基底的肥力。此外，钛石膏基底中钙离子含量偏高，可以通过改善根膜结构和功能来促进植物对氮素的吸收；
[0026](7)聚丙烯酰胺溶于入渗水后呈网状结构并具有凝胶性，一方面，促进钛石膏基质颗粒形成水稳性团聚体，加强钛石膏基质对养分的固持，另一方面，聚丙烯酰胺具有水合作用，溶于水后形成高分子网束，三维空间网内外存在离子浓度差，水分子在渗透压作用下进入网状结构内部形成网孔水，限制了水分子的运动，从而也可以抑制营养元素的快速流失。
[0027]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0028]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0029]图1为使用本专利技术的A配方研制的替代表土材料中黑麦草的生长情况对比图；
[0030]图2为本专利技术的A配方和B配方研制的替代表土材料中NO3‑
‑
N的累积淋失量随时间变化曲线；
[0031]图3为本专利技术的A配方和B配方研制的替代表土材料中NH
4+
‑
N的累积淋失量随时间变化曲线；
[0032]图4为本专利技术的A配方和B配方研制的替代表土材料中PO
43
‑
的累积淋失量随时间变化曲线；
[0033]图5为本专利技术的A配方和B配方研制的替代表土材料中K
+
的累积淋失量随时间变化
曲线。
具体实施方式
[0034]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0035]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0036]全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
[0037]本专利技术通常的工作面可以为平面或曲面，可以倾斜，也可以水平。为了方便说明，本专利技术实施例放置在水平面上，并在水平面上使用，并以此限定“高低”和“上下”。
[0038]钛石膏大规模资源化利用长期困扰我国钛白粉产业绿色可持续发展。我国钛白粉生产以硫酸法工艺为主，每生产1吨钛白粉大约产生6～10吨钛石膏(主要成分为二水硫酸钙)。据统计，我国钛石膏年排放量近3000万吨，以堆存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于土地复垦的替代表土材料，其特征在于，包括：钛石膏；有机改良剂；聚丙烯酰胺；其中，以干基计，所述有机改良剂与所述钛石膏的质量比为2:10～10:10，所述聚丙烯酰胺添加量为所述钛石膏、有机改良剂混合物质量的0.05％～0.1％。2.根据权利要求1所述的替代表土材料，其特征在于，所述钛石膏为硫酸法工艺生产钛白粉过程中处理酸性废水加入石灰石和电石渣而产生的工业废弃物。3.根据权利要求2所述的替代表土材料，其特征在于，所述钛石膏的粒径小于2mm。4.根据权利要求3所述的替代表土材料，其特征在于，所述钛石膏的质地包括黏粒状、粉粒状和细砂粒状。5.根据权利要求4所述的替代表土材料，其特征在于，按体积百分比计，所述钛石膏中黏粒状的含量为8.8％～9.0％，粉粒状的含量为56.2％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，赵守道，权蔚慈，郑蕾，程红光，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：