一种酸性尾矿土壤化处理方法技术

本发明专利技术公开一种酸性尾矿土壤化处理方法，属于生态修复技术领域。本发明专利技术所述方法为将生物质废料和酸性尾矿分别进行晾晒，粉碎，过筛；将生物质废料和酸性尾矿炭化得到炭化物；在强酸性尾矿废弃地表面均匀铺洒上述炭化物并往炭化物上添加一定量的复合肥、有机肥及人造土并混合均匀；筛选抗逆性乔木、灌木、草本植物栽种。本发明专利技术将秸秆等生物质废料充分利用以此增加土壤肥力，同时炭化促进了尾矿的热力风化，加速尾矿的土壤化，加快生态恢复，且细小的生物炭包裹在酸性尾矿的四周，隔绝硫与空气接触，减少酸性液体的产生。

A Soil Treatment Method for Acidic Tailings

【技术实现步骤摘要】
一种酸性尾矿土壤化处理方法
本专利技术涉及一种酸性尾矿土壤化处理方法，属于生态修复

技术介绍
采矿活动造成大量废石堆的排放和堆存，不仅占用了大量的土地资源，而且在采矿过程中经过一系列开采活动所形成的矿石碎渣（即尾矿）与空气接触易产生酸性物质，而极酸性环境容易加速重金属的溶出和毒害。尾矿废弃地具有较大的特殊性，其理化性质与正常土壤有着较大的区别，通常表现为：极大的酸性（pH为2~4）、植物营养机制匮乏、水土流失严重、重金属污染严重等。与此同时，尾矿所产生的酸性废水排入河流中会增加水的矿化度和硬度，降低水质，并且硬度过高的水质不适合饮用。含重金属的废水一旦被植物所吸收极易通过食物链进入人体环境，对人体健康造成危害；因此，尾矿废弃地是一个潜在的巨大危险，对人体健康存在极大的危害，也不符合当今世界环境保护的主题。堆存尾矿占用大量土地、堆存投资巨大，尾矿的堆存不仅占用了大量的耕地，还容易造成矿区环境污染、水土流失、植被破坏等。且尾矿成分及残留选矿药剂对生态环境的破坏严重，尤其是含重金属的尾矿，其中硫化矿将产生酸性废液进一步淋浸重金属，其流失将对整个生态环境造成危害。中国专利CN104624620A公布了一种强酸性尾矿废弃地不覆土植被恢复的方法，其步骤是在强酸性尾矿废弃地表面均匀施洒熟石灰并进行表层翻松，并在已缓释中和的尾矿中施洒土壤改良材料，最后在土壤表面种植不同植物。该专利技术存在的问题是：熟石灰与尾矿所产生的酸性废水中和之后，尾矿废弃地中仍含有大量的熟石灰，尽管熟石灰在水中的溶解度很小，但其pH约为12，会使土壤呈强碱性。综上所述，目前国内治理酸性尾矿废弃地普遍采用在废弃地表面覆盖厚度不等的客土基质（或者中和渣）的办法，但均普遍存在耗资大、成本高、二次污染严重的缺点，而且大多数客土基质在改良后期种植植物时，无法促进植物的适应性生长，造成存活率低，改良慢的问题。因此，寻求一种易于实现、见效快、效果好且成本低的酸性尾矿炭化物及其制备方法与应用，有利于实现采矿与环境保护的可持续发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种酸性尾矿土壤化处理方法，该方法利用生物质废料与酸性尾矿进行缺氧焚烧，既产生可以用作土壤改良剂的炭化物，加速酸性尾矿的热力风化进而使其土壤化，而且所得生物质炭包裹在细小尾矿四周隔绝了硫与空气接触，减少了酸性废液的产生，从而达到酸性尾矿废弃地土壤化且保护环境的作用；具体包括以下步骤：（1）原材料准备：将酸性尾矿和生物质废料分别进行晾晒、破碎，并过筛，备用；（2）燃烧：取0.8~1.2重量份的酸性尾矿和2~5重量份的生物质废料，将酸性尾矿与三分之一的生物质废料混合均匀，将混合料造堆，接着点燃混合料堆，待生物质废料充分燃烧至火焰熄灭，搅拌混合料堆并使用清水喷淋，喷淋量为保证料堆中无水渗出为宜；（3）炭化：将经过步骤（2）处理的混合料与剩余的生物质废料充分混合均匀，经晾晒后置入炭化炉中进行炭化，即可得到酸性尾矿炭化物；（4）在酸性尾矿废弃地的地表均匀铺洒酸性尾矿炭化物，铺洒厚度为10~60cm；（5）在已经铺洒酸性尾矿炭化物的地块上添加复合肥、有机肥及人造土，并混合均匀；（6）筛选具有抗逆性的乔木、灌木、草本植物在酸性尾矿炭化物的基质上进行种植。优选的，本专利技术所述生物质废料为秸秆、椰子壳、锯末、稻壳、枯枝、杂草、糠皮、灌木枝、木屑中的一种或多种。优选的，本专利技术步骤（1）所述的酸性尾矿和生物质废料晾晒时间为3～10h，过30～100目筛。优选的，本专利技术步骤（3）中炭化的具体过程为：将混合物料置于炭化炉内，按0.5～1.5mL/min的流速先通入N2，使炭化炉内氧气含量降至1%以下，在N2保护下进行，整个过程包括干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段、降温阶段，其中，干燥阶段的条件为：温度120～150℃，时间30～40min；预炭化阶段的条件为：温度150～300℃，时间1～1.5h；炭化阶段的条件为：温度300～500℃，时间4～5h；降温阶段的条件为：将炭化炉内温度0.5～1.5min降至100～140℃，时间40～60min，最后冷却至常温。优选的，本专利技术步骤（5）中复合肥添加量为0.2~0.6kg/m2，有机肥添加量为5～10kg/m2，人造土添加量为10～20kg/m2。本专利技术所述酸性尾矿其土壤pH<3.5，净产酸量15~80kg/t，电导率400~2000us/cm。实际生产过程中，可以选择8月到次年3月完成晾晒、炭化、铺洒炭化物和添加肥料、人造土等的过程，从而能够保证在雨季之前完成，从而使得植物种植后，在雨季生长，保证其有充足的降水供给植物的生长，从而减少处理成本，避免人工施水，在植物生长阶段，按照常规种植方法对植物进行浇水、防病防虫和补栽。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术将秸秆等生物质废料充分利用以增加土壤肥力，同时炭化促进了酸性尾矿的热力风化，加速酸性尾矿的土壤化，加快生态恢复，且细小的生物炭包裹在酸性尾矿的四周，隔绝硫与空气接触，进一步避免酸性液体的产生；同时生物炭有利于保持土壤肥力，增加土壤持水量和阳离子交换。（2）本专利技术所述方法简单，成本低，二次污染小且达到“以废治废”的目的，经过炭化可以有效去除酸性尾矿中残留的选矿药剂，一方面降低尾矿的处理难度，另一方面降低污染；本专利技术选用生物质废料如秸秆等制生物质炭，可实现固体废物的资源化利用，有效降低了农业废弃物的处理成本，减少环境污染，达到“以废治废”的目的。（3）本专利技术采用尾矿场本地的酸性尾矿进行处理，得到的酸性尾矿炭化物返回尾矿场进行生态修复，相对比传统的其他改良客土修复的方法，更适于植物的生长和生长过程中对环境的适应，大大提高了植物的存活率，从而提高了生态修复的效率，缩短生态修复的时间。（4）本专利技术的酸性尾矿炭化物在制备过程中，先将酸性尾矿进行机械破碎，人为进行矿石结构的破坏，得到酸性尾矿粉末，混合进入生物质废料粉末，增加有机质；接着进行燃烧，一方面生物质废料燃烧会产生碱性的草木灰，清水喷淋后能够酸碱中和，适当的清水加入量使得喷淋水不会流失，从而实现酸性尾矿改良，同时草木灰能够提供钾肥；另一方面燃烧产生热量初步加热酸性尾矿，同时在高温下清水喷淋，促进尾矿粉末结构改变，风化为土壤；最后进行炭化，细小的生物炭包裹在酸性尾矿粉末的四周，隔绝有可能残留的硫与空气接触，进一步避免酸性液体的产生。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1一种酸性尾矿土壤化处理方法，具体包括以下步骤：（1）原材料准备：将酸性尾矿和生物质废料分别进行晾晒（晾晒5h，使其含水率低于20%）、破碎，并过筛（酸性尾矿和生物质废料分别过50目筛、100目筛），备用。（2）燃烧：取1000kg酸性尾矿和3000kg生物质废料，将酸性尾矿与三分之一的生物质废料混合均匀，将混合料造堆，接着点燃混合料堆，待生物质废料充分燃烧至火焰熄灭，搅拌混合料堆并使用清水喷淋，喷淋量为保证料堆中无水渗出为宜。（3）炭化：将经过步骤（2）处理的混合料与剩余的生物质废料充分混合均匀，经晾晒后置于炭化炉内炭化，按0.5mL/min的流速先通入N2，使炭化炉内氧气含量降至1%以下，在N2保护下进行，整个过程包括干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸性尾矿土壤化处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）原材料准备：将酸性尾矿和生物质废料分别进行晾晒、破碎，并过筛，备用；（2）燃烧：取0.8~1.2重量份的酸性尾矿和2~5重量份的生物质废料，将酸性尾矿与三分之一的生物质废料混合均匀，将混合料造堆，接着点燃混合料堆，待生物质废料充分燃烧至火焰熄灭，搅拌混合料堆并使用清水喷淋，喷淋量为保证料堆中无水渗出为宜；（3）炭化：将经过步骤（2）处理的混合料与剩余的生物质废料充分混合均匀，经晾晒后置入炭化炉中进行炭化，即可得到酸性尾矿炭化物；（4）在酸性尾矿废弃地的地表均匀铺洒酸性尾矿炭化物，铺洒厚度为10~60 cm；（5）在已经铺洒酸性尾矿炭化物的地块上添加复合肥、有机肥及人造土，并混合均匀；（6）筛选具有抗逆性的乔木、灌木、草本植物在酸性尾矿炭化物的基质上进行种植。

【技术特征摘要】
1.一种酸性尾矿土壤化处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）原材料准备：将酸性尾矿和生物质废料分别进行晾晒、破碎，并过筛，备用；（2）燃烧：取0.8~1.2重量份的酸性尾矿和2~5重量份的生物质废料，将酸性尾矿与三分之一的生物质废料混合均匀，将混合料造堆，接着点燃混合料堆，待生物质废料充分燃烧至火焰熄灭，搅拌混合料堆并使用清水喷淋，喷淋量为保证料堆中无水渗出为宜；（3）炭化：将经过步骤（2）处理的混合料与剩余的生物质废料充分混合均匀，经晾晒后置入炭化炉中进行炭化，即可得到酸性尾矿炭化物；（4）在酸性尾矿废弃地的地表均匀铺洒酸性尾矿炭化物，铺洒厚度为10~60cm；（5）在已经铺洒酸性尾矿炭化物的地块上添加复合肥、有机肥及人造土，并混合均匀；（6）筛选具有抗逆性的乔木、灌木、草本植物在酸性尾矿炭化物的基质上进行种植。2.根据权利要求1所述酸性尾矿土壤化处理方法，其特征在于：所述生物质废料为秸秆、椰子壳、锯末、稻壳、枯枝、杂草、糠皮、灌木枝、木屑中的一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建洪，张琴，田森林，胡学伟，李英杰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53