一种高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法技术

本发明专利技术公开了一种高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法，属于矿区生态修复技术领域。该方法通过以下步骤实现：S1、在隔热层上铺设一定厚度的高寒矿区尾矿砂，上部搭建支撑结构，支撑结构四周及顶部设置可自由开合的透光不透水结构，闭合可以使支撑结构内部空间相对独立，向外打开可以连通尾矿砂与外部环境；S2、通过控制透光不透水结构调节温度，通过布水装置调节湿度，设立湿热环境、干热环境、湿冷环境、干冷环境等四种环境；S3、每隔一段时间，改变温度或湿度中至少一个条件，使尾矿砂所处环境在上述四种环境中不断转变；S4、循环至尾矿砂粒径分布有明显变动后结束风化过程。该方法可以将尾矿砂快速风化成土，解决了高寒矿区生态修复用土难的问题。复用土难的问题。复用土难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法


[0001]本专利技术属于矿区生态修复
，具体涉及一种高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法。

技术介绍

[0002]尾矿砂是矿产资源伴生矿物，主要成分为伴生的硅酸盐矿物、硫化矿物等，具备土壤化利用的物质基础。但尾矿砂粒径分布粗大过于且均匀，常在100~300微米之间，因此难以均衡保水、透气等土壤学要素。通过人工加速风化的方法增加尾矿砂中小于20微米的粘粒、粉粒的占比，使尾矿砂粉化并再团聚，可提高尾矿砂土壤学能力，并用于生态化种植。
[0003]尾矿砂成土需要克服的难题主要有两个：一是尾矿砂粒径偏大，缺少粉粒、粘粒等细颗粒，导致尾矿砂保水能力差，无法为植物生长发育提供水源；二是大多数尾矿砂主要成分为无机矿物，风化后缺少腐殖酸、富里酸等有机质，风化成土后较为贫瘠会对植物的生长发育有所影响。人为干涉尾矿砂的快速风化主要方式有酸浸、盐浸、碱浸等化学风化；硅酸盐菌等微生物风化；温度、湿度变化等物理风化。
[0004]高寒矿区具备优越的光照条件，具备干湿/冷热交替处理的区位优势，但降雨不足，导致矿物风化过程中由水
‑
盐作用引起的环境扰动过小，因此人为控制尾矿砂风化成土的环境扰动，强化环境温度、湿度的高频变化，有利于驱动尾矿砂所含主要矿物的风化溶出与重构，促进其粉化与再团聚，进而提高尾矿砂土壤学能力，同时解决矿产固废难以处理和矿区覆土困难的问题，为高寒矿区生态恢复开辟新道路。
[0005]专利号为CN110090847B公开了一种含硫化矿物废石的快速风化成土方法。该方法利用硫氧化菌淋洗粉碎后的废石实现生物风化成土。但该方法对于微生物的生存环境要求相对严格，不适用于日温差较大且紫外线强烈的高寒矿区。专利号为CN212365327U公开了一种干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验用教学装置，用于模拟尾矿砂在自然条件下的干湿风化过程，但该方法所需设备及驱动能源成本过高，不适用于工程应用。
[0006]本专利技术利用高寒矿区热辐射能力强的特点，通过增加水的影响实现尾矿砂在冷、热、干、湿的环境中的快速风化。首先构建以隔热层为底的架状支撑装置，支撑结构上设置布水结构，支撑装置四周和顶部设置可以打开或闭合的透光不透水结构用于调节温度和湿度，透光结构闭合可以使尾矿砂相对独立，向外打开可以使尾矿砂与外界连通。尾矿砂置于隔热层上，通过调节透光不透水结构的开合状态，形成以下四类环境：湿热环境：通过闭合透光不透水结构，利用短波辐射穿过透光不透水结构对尾矿砂进行升温，升温后长波辐射的热散失受阻，导致内部温度上升，利用布水装置对尾矿砂进行加湿，所以形成湿热环境。
[0007]湿冷环境：通过将透光不透水结构避光展开使热辐射正常散失，长波辐照正常散失形成冷环境，通过支撑结构中的布水装置布水形成冷湿环境。
[0008]干热环境：通过关闭布水装置保持尾矿砂自然干湿度，外界无水份接入形成干环境，闭合透光不透水结构利用紫外线等短波辐射对尾矿砂进行升温，封闭的支撑结构可以
阻碍尾矿砂的热散失，使尾矿砂处于干热环境。
[0009]干冷环境：通过关闭布水装置保持尾矿砂的自然干湿度形成干环境，展开透过光不透水结构，使其具备散热散湿的功能，此时长波辐射正常散失，外部环境无无水份介入，尾矿砂处于干冷环境中。
[0010]将尾矿砂间歇性处于以上多种环境中，利用矿物不同的热胀性能及盐溶解等原理将尾矿砂快速粉化，增加尾矿砂中粉粒、粘粒的质量占比，使其粒径分布接近于生态化用土。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法，本专利技术所述方法通过强化环境要素对尾矿砂的影响实现尾矿砂的快速风化成土，方便快捷且无能源消耗。由于尾矿砂无需如同废石破碎加工，设备可多次使用，通过布水提供湿润环境即可，因此减少了处理成本。
[0012]本专利技术的目的是这样实现的，所述高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法，包括以下步骤：S1、在隔热层上铺设一定厚度的高寒矿区尾矿砂，上部搭建支撑结构，支撑结构四周及顶部设置可自由开合的透光不透水结构，闭合可以使支撑结构内部空间相对独立，向外打开可以连通尾矿砂与外部环境；S2、通过控制透光不透水结构调节温度，通过布水装置调节湿度，以这两种条件为变量，设立湿热环境、干热环境、湿冷环境、干冷环境等四种环境；S3、每持续一段时间，改变温度、湿度中至少一个条件，使尾矿砂所处环境在上述四种环境中不断转变；S4、循环步骤（3）处理至尾矿砂粒径分布有明显变动后结束风化过程。
[0013]优选的，S1中所述的高寒矿区海拔大于3000米，地表温度为
‑
50~50℃。
[0014]更进一步的，S1中所述的高寒矿区海拔高度大于4000m，当地地表温度为
‑
30~30℃。
[0015]优选的，S1中所述的尾矿砂铺设厚度为10~100厘米。
[0016]更进一步的，S1中所述的尾矿砂铺设厚度为30~60cm。
[0017]S1中所述透光不透水结构可自由打开和闭合，闭合可以使支撑结构内部空间相对独立，打开可以连通尾矿砂与外部环境；所述的透光不透水结构可用于保温、保湿功能，材料为高分子塑料膜或玻璃中的一种或多种。
[0018]优选的，S1中所述透光不透水结构可以通过卡槽或支撑架处于闭合或展开状态，闭合状态可以保温保湿，四周具备向内部加湿的布水装置。
[0019]优选的，S2中所述湿热环境中透光不透水结构闭合升温，将温度控制在0~75℃；布水装置喷淋尾矿砂，将湿度控制在50%~100%。
[0020]更进一步的，S2中所述湿热环境中支撑装置挡板闭合将温度控制在20~75℃；通过布水装置将湿度控制在70%~100%。
[0021]优选的，S2中所述湿冷环境中透光不透水结构展开将温度控制在
‑
50~0℃；布水装置喷淋尾矿砂，将湿度控制在50%~100%，设置湿冷环境。
[0022]更进一步的，S2中所述湿冷环境中支撑装置挡板展开将温度控制在
‑
50~
‑
20℃；通过布水装置将湿度控制在70%~100%。
[0023]优选的，S2中所述干热环境中透光不透水结构闭合升温，将温度控制在0~75℃；布水装置喷淋尾矿砂，将湿度控制在0%~50%。
[0024]更进一步的，S2中所述干热环境中支撑装置挡板闭合将温度控制在20~75℃；通过布水装置将湿度控制在0%~20%。
[0025]优选的，S2中所述干冷环境中透光不透水结构展开将温度控制在
‑
50~0℃；布水装置喷淋尾矿砂，将湿度控制在0%~50%。
[0026]更进一步的，S2中所述干冷环境中支撑装置挡板闭合将温度控制在
‑
50~
‑
20℃；通过布水装置将湿度控制在0%~20%。
[0027]优选的，S2中所述的湿度调节中水分来源包括但不限于水管布水、覆盖结构布水、自然降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法，其特征在于包括以下步骤：S1、在隔热层上铺设高寒矿区尾矿砂，上部搭建支撑结构，所述支撑结构四周及顶部设置可自由打开和闭合的透光不透水结构，所述支撑结构上还设置有布水装置；S2、通过控制透光不透水结构调节温度，通过布水装置调节湿度，以两种条件为变量，设立湿热环境、干热环境、湿冷环境、干冷环境四种环境；S3、每隔1~7天，改变温度、湿度中至少一个条件，使尾矿砂所处环境在上述四种环境中不断转变交替；S4、循环步骤（3）处理直至风化完成。2.根据权利要求1所述的高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法，其特征在于S1中所述的高寒矿区海拔大于3000米，地表温度为
‑
50~50℃。3.根据权利要求1所述的高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法，其特征在于S1中所述的尾矿砂铺设厚度为10~100cm。4.根据权利要求1所述的高寒矿区尾矿砂快速风化成土的方法，其特征在于S1中所述透光不透水结构可自由打开和闭合，闭合可以使支撑结构内部空间相对独立，打开可以连通尾矿砂与外部环境；所述的透光不透水结构可用于保温、保湿功能，材料为高分子塑料膜或玻璃中的一种或多种。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学伟，周宏辉，田森林，赵群，胡寒，宁平，黄建洪，谢迩嫚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：