一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土及制备方法,所述再造表土以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰15

【技术实现步骤摘要】
一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土及制备方法，属于金属矿区生态修复


技术介绍

[0002]金属矿产资源是人类生产和生活的基本源泉之一，它为人类社会经济活动提供了丰富的物质原料，推动了社会经济的发展，带动了相关科技与学术研究的进步。但随着金属产品需求的增加，金属矿山开采数量不断增加，生产经营方式的相对滞后，使得其对环境的负面影响越来越大，特别是地下采矿向露天采矿转变，产生大量废弃物，引发众多生态环境问题。其污染治理、生态恢复已成为生态学、环境科学和土壤学等学科的热点问题之一。金属矿山的开采和破坏与煤矿比起来有其特殊性，目前对于非金属矿区土地复垦研究已比较成熟，但是由于金属矿区的开采常伴随重金属和酸污染等，金属矿区相对煤矿等非金属矿区土地复垦率较低。
[0003]近几十年来，矿区土地复垦与生态修复成为各矿业大国研究的热点。其中土壤重构是矿区土地复垦与生态重建的核心，而重构土壤的质量直接决定了植被恢复状况及其可持续性，尤其是在历史遗留金属矿采选冶废弃地等土壤基质缺乏的场地。表土是土壤重构过程中的首要选择，但矿区采矿活动等人为因素导致许多矿区表土稀缺问题严重。由于土壤的自然发育极其缓慢，大规模的客土改良方法因其成本高、生态破坏大，已逐渐被摒弃；常规的土壤改良以原生土壤为基础通过添加各种固体、液体等改良土壤性状，则无法解决矿区表土稀缺问题。因此在表土稀缺矿区，表土再造材料的选择是土壤重构过程的关键。目前在表土再造研究中主要使用的材料是土石混合的剥离物，或修复矿区中的成土母质，且研究区多集中于煤矿等非金属矿区，对于金属矿山生态修复中的表土再造研究较少。
[0004]其中一项现有技术为：申请号为202110162855.4、专利技术名称为《一种土壤重构材料及其制备方法和土壤快速熟化的方法》的专利技术专利申请，该专利技术提供一种土壤重构材料，包括岩土剥离物和煤顶板，所述岩土剥离物和煤顶板的重量比为2～2.6:3。其制备方法包括以下步骤：(1)将原始重构材料经冻融，冻结最高气温为
‑
3℃以下，时长≥50d；融化最低气温为0℃以上，时长≥20d，得到重构材料；(2)土壤重构材料的厚度为40～60cm；翻耕的深度为40～60cm；(3)将固氮植物的种子播种在重构土壤中进行生物熟化。该方案的覆土需要40
‑
60cm，修复成本高，而且所得的土壤重构材料仍基于生态修复矿区的岩土剥离物，而金属矿区岩土剥离物多伴随严重的重金属和酸污染，抑制了植物生长和植被重建，该技术无法为金属矿区生态修复提供指导。
[0005]另一项现有技术为：申请号为202011266016.9、专利技术名称为《一种铅铜尾矿与农作物秸秆混合热解制备人工土壤的方法》的专利技术专利申请，该专利技术将农作物秸秆、正磷酸盐以及铅铜尾矿按比例混合均匀后进行热解，热解过程可降低铅铜尾矿中硫元素的含量，热解产物为磷改性生物炭，具有重金属吸附量高的优点；再向热解产物添加底泥或污泥制成具有粘性的人工土壤，底泥或污泥起到凝聚土壤粒子、构成抗冲刷载体的作用。其制备方法包
括以下步骤：(1)将农作物秸秆粉与正磷酸盐混合均匀，然后加入铅铜尾矿粉并混合均匀，得混合物，正磷酸盐、农作物秸秆粉以及铅铜尾矿粉的质量比为1：20
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50：500
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1000；(2)将得到的混合物进行热解，热解前以200mL/mi n的流量通入氮气，呈现出无氧状态，热解升温速率为10
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20℃/mi n，温度达到300
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500℃时恒温1
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3h，然后冷却至室温；(3)取出热解产物，向热解产物中加入底泥或污泥并混合均匀，得人工土壤，热解产物与底泥或污泥得质量比为80
‑
120：1。该方法虽然采用了铅铜尾矿，但是其在制备过程中，需要进行热解，充氮过程操作复杂，且易产生二次污染，且成本过高，难以实际应用并推广。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土及制备方法，可以有效地解决了土壤重构过程中表土不足的问题，同时为大宗固体废弃物的资源化利用提供一种新的方向。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰15
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50％，高炉渣10
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40％，脱硫石膏10
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20％，污泥5
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15％，秸秆15
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25％。
[0008]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过充分利用固体废弃物的废弃性、资源价值可利用性，根据原生土壤的理化性质，研究不同固体废物的搭配组合在pH值、有机质含量、孔隙度、容重、最大持水量等理化性质以及先锋植物的生物量等生物指标上与原生土壤的拟合度，使其成为适合植物生长的新型再造表土，为如何将安全高效处理处置固体废弃物和低成本环境友好型解决表土稀缺问题连接起来，提供更多新的选择。
[0009]在诸多环境问题中，固体废弃物的处理处置问题不仅涉及资源的再利用，若处置不当还会对生态环境产生威胁。由于许多固体废弃物具有与土壤类似的组成和性质，将其转化为土壤资源不仅能够减少固废对环境的胁迫还能解决矿山修复过程中表土稀缺问题，是未来固体废弃物资源化利用的重要方向。
[0010]本专利技术针对金属矿山生态修复过程中表土再造，多选取对重金属有钝化作用的材料；表土再造材料完全基于大宗固体废弃物，一方面安全高效处置固体废弃物，另一方面对于表土稀缺矿山表土再造提供一种新的思路，相比无土复垦，可实现快速、高效植被恢复的目的。
[0011]此外，本专利技术还有成本低、材料易得的优点，便于大范围推广。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰30
‑
40％，高炉渣20
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30％，脱硫石膏10％，污泥10％，秸秆20％。
[0014]进一步，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰40％，高炉渣20％，脱硫石膏10％，污泥10％，秸秆20％。
[0015]进一步，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰30％，高炉渣30％，脱硫石膏10％，污泥10％，秸秆20％。
[0016]进一步，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰50％，高炉渣10％，脱硫石膏10％，污泥10％，秸秆20％。
[0017]进一步，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰20％，高炉渣40％，脱硫石膏
10％，污泥10％，秸秆20％。
[0018]进一步，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰15％，高炉渣35％，脱硫石膏20％，污泥10％，秸秆20％。
[0019]进一步，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰25％，高炉渣25％，脱硫石膏20％，污泥1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土，其特征在于，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰15
‑
50％，高炉渣10
‑
40％，脱硫石膏10
‑
20％，污泥5
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15％，秸秆15
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25％。2.根据权利要求1所述一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土，其特征在于，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰30
‑
40％，高炉渣20
‑
30％，脱硫石膏10％，污泥10％，秸秆20％。3.根据权利要求2所述一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土，其特征在于，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰40％，高炉渣20％，脱硫石膏10％，污泥10％，秸秆20％。4.根据权利要求2所述一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土，其特征在于，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰30％，高炉渣30％，脱硫石膏10％，污泥10％，秸秆20％。5.根据权利要求1所述一种基于全固废的金属矿山生态修复再造表土，其特征在于，以质量百分数计，包括以下组分：粉煤灰50％，高炉渣10％，脱硫石膏10％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅振然，赵中秋，史孟超，于灏，柏航，高林，郑嘉鑫，田锐，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：