一种强酸性尾矿废弃地的生态修复方法 |
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| 申请号 | CN201710560683.X | 申请日 | 2017-07-11 | 公开(公告)号 | CN107347402A | 公开(公告)日 | 2017-11-17 |
| 申请人 | 厦门紫金矿冶技术有限公司; | 发明人 | 范景彪; 熊明瑜; 钟均华; 甘永刚; 傅能武; 庄荣传; 季常青; 陈征贤; 钟俊; 王春; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种强酸性 尾矿 废弃地的生态修复方法，其步骤是场地平整清理后 覆盖 来自于金属矿环保处理系统的中和渣，往 覆盖层 上添加 复合肥 、 有机肥 和人造土以增加覆盖层肥 力 ，筛选耐适 植物 并进行育苗，通过草灌乔联合修复的方式，分期种植，先 播种 草籽，草籽发芽后种植乔、灌营养袋苗并进行抚育管理。本发明创造性地将中和渣作为“客土”覆盖于试验场地上，以废治废，起到稳定重 金属离子 、减少酸性矿山 废 水 产生的作用。通过逐步建立人工植被群落，实现自然生态演替，从源头上减少甚至隔绝 酸性矿山废水 的产生，节约中和 费用 ，在强酸性尾矿废弃地上建立一套稳定、安全、自维持的植被 生态系统 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种强酸性尾矿废弃地的生态修复方法，其特征在于包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种强酸性尾矿废弃地的生态修复方法技术领域[0001] 本发明涉及生态修复技术，特别是涉及一种强酸性尾矿废弃地的生态修复方法。 背景技术[0002] 采矿活动造成大量废石堆的排放和堆存，不仅破坏和占用了大量的土地资源，而且由于大部分有色金属矿的地层都含有各种类型的金属硫化物，这些金属硫化物在采矿活动中与空气接触氧化产生硫酸，而极端酸性环境又会加剧重金属离子的溶出和毒害。因此，尾矿废弃地土壤具有一定的特殊性，其理化性质与正常土壤有较大差别，一般表现出极端的酸性条件(pH＜3.0)、重金属污染严重(Cu、Pb、As、Cd等超标严重)、营养元素匮乏、土壤保水保肥能力差、水土流失严重，不利于植物的生长。同时，尾矿废弃地也是一个潜在的威胁，对周边环境造成威胁，危害人类健康，阻碍矿业的可持续发展。 [0003] 目前，强酸性尾矿废弃地的治理方法主要有：理化修复法和生物修复法。理化修复法包括：客土法、淋洗沉淀法、电动化学法、磁化法与农业化学调控法，上述方法都存在各自的优点，但均存在工程量大、成本高、二次污染等问题，应根据实际情况进行选择。生物修复有：植物修复与微生物修复。微生物修复具有一定的局限性，对一些有机污染土壤修复有效，不适用于强酸性尾矿废弃地。植物修复就是利用植物能耐受重金属毒害、能超富集某种或某些重金属的特点来修复土壤中污染物，包括植物提取与植物稳定两个方面。但是，尾矿废弃地的强酸性、重金属含量高、营养元素匮乏等常常阻碍植物生长，致使其难以存活、生物量低、植株矮小、生长缓慢。 [0004] 因此，针对强酸性尾矿废弃地，寻求一种易于实现、见效快、效果好、成本低的修复方法，以实现环境保护与矿业的协调发展，意义重大。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种强酸性尾矿废弃地的生态修复方法，即“中和渣覆盖+种植耐性植物”，创造性地将中和渣作为“客土”覆盖于尾矿废弃地上，以废治废，起到稳定重金属离子、减少酸性矿山废水产生的作用。通过逐步建立人工植被群落，实现自然生态演替，从源头上减少甚至隔绝酸性矿山废水的产生，节约中和费用，在强酸性尾矿废弃地上建立一套稳定、安全、自维持的植被生态系统。 [0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： [0007] 一种强酸性尾矿废弃地边坡的生态修复方法包括以下步骤： [0008] 第一步：平整强酸性尾矿废弃地场地，清理浮石；所述强酸性尾矿废弃地是含硫金属矿山的尾矿废弃地，其土壤pH＜3.5，净产酸量20～75kg/t，电导率500～2000μs/cm，，营养元素匮乏，属于五类或六类土； [0009] 第二步：往场地上覆盖10～50cm厚度的中和渣，并稍微压实形成覆盖层；所述中和渣取自该金属矿环保处理系统的中和渣，其pH值为8.0～10.0，含水率为50％～60％，石膏含量为20％～30％，有效氧化钙含量为1％～5％； [0011] 第四步：筛选耐适乔木、灌木和草本植物，对筛选出的乔木、灌木耐适植物进行营养袋育苗，所述草本耐适植物包括狗牙根、宽叶雀稗、黑麦草和五节芒中的至少一种，所述乔木、灌木耐适植物包括刺槐、双荚槐、木豆、山杜英和马尾松中的至少一种； [0012] 第五步：播种筛选出的草本耐适植物的草籽，草籽的播种量为0.02～0.06kg/m2，并覆上保温保湿材料，15～30天后待草种生长旺盛，场地稳固后种植乔木、灌木耐适植物的营养袋苗； [0013] 第六步：乔灌种植后进行适当的浇水、追肥、杀虫、补苗的抚育管理。 [0014] 优选的，所述中和渣覆盖厚度为10～20cm。 [0017] 优选的，所述草籽的播种方式为点播与撒播。 [0019] 优选的，第二步中，还包括将场地划分为不同区块，区块间人工挖沟分隔以进行覆盖层排水的步骤。 [0020] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果： [0022] 2.由于废石堆中的金属硫化物被氧化而产生矿山酸性废水，常规方法使用碱性物质比如石灰等进行中和，提高pH值，同时将废水中的铁等金属离子沉淀固定在固相中，即中和渣中。中和渣必须进行堆存，需要占用大量的土地资源。中和渣中主要成分为石膏、氢氧化铁以及部分未反应完全的石灰，可作为人工土壤基质。本发明以中和渣为覆盖材料，可实现固体废弃物的综合化利用，减轻中和渣尾矿库的库存压力，达到了“以废治废”的目的，环境效益、经济效益、社会效益显著。 [0023] 3.本发明所添加的复合肥、人造土可以有效地降低排土场土壤盐度，提高其缓冲能力；同时可以通过吸附、螯合、共沉淀作用固定重金属，降低土壤毒性；改善排土场物理结构，增强其保水保肥能力，为植物的生长提高必要的营养元素。 [0025] 图1是本发明的工艺流程图。 具体实施方式[0026] 下面结合实施例对本发明之工艺效果作进一步验证阐述，并不能以此限制本发明的保护范围，实例采用的生态修复步骤如图1所示。 [0028] 该铜矿排土场由剥离的表土、开采的废石、低品位矿石堆积而成，表面几乎未覆盖任何植被，重金属含量高，毒性强；结构不良，营养元素匮乏；表面温度高，土壤保水能力差，水土流失严重，具体的土质参数见表1。 [0029] 表1 某铜矿排土场土质参数(10～15cm深土样) [0030] [0031] 针对该铜矿排土场的现场情况及土质参数，开展了温室盆栽试验，优化中和渣的覆盖厚度，筛选出耐性植物品种。通过近两年的实地生态修复实验，较好地控制了该排土场的酸化，并提高土壤肥力；植物成活率高、生长良好，生态修复效果较好。 [0032] 具体的实施过程与步骤包括： [0033] 第一步：平整排土场，清理浮石，确保中和渣与底面紧密结合。 [0034] 第二步：中和渣覆盖。往试验场地上覆盖15cm的中和渣，并稍微压实。中和渣取自该铜矿环保处理系统板框压滤机。覆盖的中和渣为环保处理系统中和渣，其pH值为8.0～10.0，其含水率为50％～60％、石膏含量为20％～30％，有效氧化钙含量为1％～5％。 [0035] 第三步：覆盖层排水。对覆盖层进行排水，让雨水有序排放；将试验场地划分为不同区块，区块间人工挖沟分隔。 [0036] 第四步：增加覆盖层肥力。往覆盖层上添加一定量的复合肥、有机肥及人造土，并混合均匀。复合肥用量为0.3～0.5kg/m2，有机肥用量为5～10kg/m2，人造土添加量为15～20kg/m2。人造土的组成为有机污泥30％、植物残躯30％、堆肥20％、建筑垃圾20％，尽量保证氮碳比为1:2，经过好氧微生物作用40～60天而成。 [0037] 第五步：筛选耐适植物、育苗。实验室筛选出适合南方气候、抗逆性强的植物品种，主要有：狗牙根(禾本科多年生草本植物)、宽叶雀稗(禾本科多年生草本植物)、黑麦草(禾本科多年生草本植物)、五节芒(禾本科多年生草本植物)、刺槐(豆科落叶乔木)、双荚槐(豆科常绿灌木)、木豆(豆科多年生灌木)、山杜英(杜英科常绿乔木)、马尾松(松科常绿乔木)。对筛选出的耐适植物进行营养袋育苗。 [0038] 第六步：草灌乔联合修复，分期种植。按照点播与撒播的方式播种草籽，草籽的播种量为0.04kg/m2，并覆上稻草保温保湿，20天后待草种生长旺盛，边坡稳固后在鱼鳞坑内种植乔、灌的营养袋苗。 [0039] 第七步：抚育管理。乔灌种植后进行适当的浇水、追肥、杀虫、补苗。 [0040] 通过实地试验，采用本发明的方法修复铜矿排土场，植物种植后12个月，土壤环境得到改善，植物生长良好，并成功实现了人工养护向自然演替的转换。 [0041] 植物种植后12个月，取覆盖层下方10cm～15cm土壤(生态修复后试验场地土壤)，其土质参数见表2。 [0042] 表2 生态修复后试验场地土质参数 [0043] [0044] 对比表1、表2结果可知，本发明实施后，排土场表层(10～15cm深)土壤pH值由3.0以下上升至6.68；净产酸量NAG由20～70kg/t下降至6.2～12.3kg/t，产酸能力下降明显；电导率EC由1500μs/cm下降至720μs/cm，表明土壤可溶性盐浓度下降，板结情况得到改善；重金属Cu、Pb、As、Cd与生态修复前差异不大，表明本方法可以降低重金属的迁移性，重金属被很好地固定在土壤中，有效态Cu、Pb、As均低于修复前；土壤营养元素指标得到改善，其N、P、K、有机质含量达到二类土标准。 [0045] 试验场地树种成活率达85％，植被覆盖面积为生态修复面积的95％以上。收获优势草种狗牙根与宽叶雀稗，并检测其根部及地上部分重金属含量，结果见表3。 [0046] 表3 优势植物重金属含量(mg/kg) [0047] [0048] 由表3结果可知，狗牙根与宽叶雀稗中重金属大部分被富集在根部，而转移至地上部分的较少，环境风险较小。本发明实施后，在强酸性排土场上建立了一个安全、稳定、自维持的生态修复小区，土质得到较好的改善，且植物富集重金属的环境风险较小。 [0049] 上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种强酸性尾矿废弃地的生态修复方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。 |
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