CN102974597A - 一种铝土矿选矿尾矿的生物修复方法 - Google Patents

一种铝土矿选矿尾矿的生物修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铝土矿选矿尾矿的生物修复方法，该方法利用木贼对重金属的高耐受性，以及其对尾矿的改造能力，通过在尾矿上种植木贼达到修复尾矿库的目的，另外由于木贼是具有经济价值的药用植物，因此还能创造一定的经济效益。

Description

一种铝土矿选矿尾矿的生物修复方法
技术领域
本发明涉及一种尾矿修复技术，特别地涉及一种铝土矿选矿尾矿的修复技术。
背景技术
我国的铝土矿类型主要以一水硬铝石型铝土矿为主，具有高铝、高硅、中低铝硅比的特点。对于一水硬铝石型铝土矿，工业上多采用混联法和烧结法生产氧化铝的技术，投资大、流程复杂、能耗高。近年来为了经济合理地利用我国中低铝硅比铝土矿资源，通过选矿脱硅提高铝土矿的品位，然后再用经济的拜耳法进行氧化铝生产，已成为利用中低品位铝土矿资源生产氧化铝的节能、经济的有效方法，形成了铝土矿选矿拜耳法生产氧化铝新工艺，并已进行了新工艺的产业化生产。
作为一项创新工艺，选矿拜耳法同时也带来了一个新的问题：与常规拜耳法只有赤泥一种废弃物相比，选矿拜耳法又多了一种废弃物——铝土矿选矿尾矿。在现有技术中，铝土矿选矿尾矿的堆存方法采用的是选矿领域常规的湿式筑坝堆存方法，即将重量浓度8％～10％的铝土矿选矿尾矿浆脱水至重量浓度大于20％后，用泵输送至尾矿堆场湿式堆存，尾矿堆场采用四周筑坝式尾矿库。但是该尾矿库存在以下问题：
（1）铝土矿选矿尾矿的堆积角小于2°，堆存容积大，占用了大量的土地资源；
(2)铝土矿选矿尾矿在尾矿库长期湿式堆存后，其孔隙中仍滞留大量的水，形态极为粘稠、质软，难以干燥固结，无法形成稳定的硬化堆积，严重影响尾矿库安全。
(3)铝土矿选矿尾矿中残留的选矿药剂使地下水受到污染。
（4）随着铝土矿选矿拜耳法产业化生产的持续运行，常规的湿式筑坝堆存方式使得铝土矿选矿尾矿堆存库容不断加大，尾矿库坝体不断加高，其经营费用增高、安全隐患加大、环境污染加剧。
木贼（Equisetum hiemale L.）是一种多年生草本蕨类植物。木贼可以入药，具有散风热、退目翳的功效，可以用于外感风热之目赤多泪，目生翳膜的病症，也可以用于治疗便血，痔疮出血。目前木贼的种植技术尚未多见，而市场上所见木贼药材则基本来自于野生木贼。
发明内容
本发明提供了一种铝土矿选矿尾矿的生物修复方法，该方法利用木贼对重金属的高耐受性，以及其对尾矿的改造能力，通过在尾矿上种植木贼达到修复尾矿库的目的，另外由于木贼是具有经济价值的药用植物，因此还能创造一定的经济效益。该方法包括以下步骤：
（1）尾矿表面处理：对尾矿表层进行深度为20厘米的翻耕，在翻耕中加入一定量的煤渣或粉煤灰和一定量的草木灰，其中煤渣或粉煤灰的用量为每平方米尾矿施用10～15千克，草木灰的用量为每平方米尾矿施用2～3千克，翻耕时将添加物与尾矿基本混匀，然后放置2～3天；
（2）种植木贼：待尾矿表面处理结束之后，将木贼幼苗移栽到经过处理的尾矿上，移栽时在整平的尾矿上按间距10厘米×10厘米挖小坑，小坑直径与深度以3厘米为标准，木贼幼苗插入小坑后将尾矿回填并轻轻压实，移栽结束后进行浇灌，要将水浇透；
（3）木贼的日常管理：木贼生长过程中不需人为干预；
（4）木贼的收获：木贼生长至50～60厘米高时即可进行收获，木贼的孢子叶球生于茎顶，因此在收获木贼时应先轻扫其茎顶，使其孢子叶球掉落，保证其孢子叶球不被收割掉，在收获木贼时从地面往上10～15厘米处割断，保留地面部分，收取植物茎的上部。
优选地，步骤（2）中浇灌所使用的是0.5％的丙酮酸溶液。施用丙酮酸溶液一方面可以中和铝土矿选矿尾矿中的碱性，另一方面也为尾矿中的微生物提供了碳源，使微生物得以更快地繁殖，从而增加尾矿中的微生物氮含量，帮助木贼更好地生长。
优选地，选择5月份进行木贼的定植。
优选地，选择背阴的尾矿进行木贼种植。
优选地，在尾矿表面处理时首先对尾矿的理化特性进行分析，如果尾矿的粒度分布超过60％的颗粒的粒径小于10μm，则在翻耕时施加煤渣；如果尾矿的粒度分布超过60％的颗粒的粒径小于45μm但大于10μm，则在翻耕时施加粉煤灰。
本发明的创新点在于将治理铝尾矿与种植经济型作物结合到一起。铝尾矿对于植物生长而言主要的理化特性是基质粘稠、质软、具有较强的膨胀特性，重金属含量高。而选择木贼的原因就在于其恰好能克服上述对其他植物极为不利的特性，木贼的地下根茎粗短有力，匍匐丛生，这决定了其不需要将根系深埋地下，处于浅地下的匍匐丛生的根系能有力地固定住尾矿表面，因此只要在前期通过添加煤渣或粉煤灰的方式使木贼在尾矿上定植，随着木贼的生长，其根系不断发展，就能使尾矿不再呈现粘稠、质软的状态。另外木贼对重金属具有突出的抗性，尤其对于铜和锌，不但具有高耐受度，而且经过一段时间的生长还能吸收铜和锌，起到改善尾矿性状的作用。
从另一个角度来讲，在尾矿上种植木贼，不需要占用良田，这在土地资源日益紧缺的今天很有意义，另外木贼本身价值不菲，可以创造出可观的经济价值。
具体实施方式
下文中的实验数据使用如下方法测定：pH值的测定使用无锡市梅湖电力仪表有限公司生产的PHG-2081型工业pH计，铝、铜和锌的测定使用原子吸收分光光度法，微生物量氮的测定使用消煮、碱化蒸馏法。
实施例1
在广西白色新山铝矿尾矿库进行本发明所述的尾矿修复，按以下步骤进行：
（1）尾矿表面处理：选择5月初对尾矿表层进行深度为20厘米的翻耕，经测定该尾矿的颗粒粒径较小，因此在翻耕中加入一定量的煤渣和一定量的草木灰，其中煤渣的用量为每平方米尾矿施用15千克，草木灰的用量为每平方米尾矿施用3千克，翻耕时将添加物与尾矿基本混匀，然后放置2天；
（2）种植木贼：待尾矿表面处理结束之后，将木贼幼苗移栽到经过处理的尾矿上，移栽时在整平的尾矿上按间距10厘米×10厘米挖小坑，小坑直径与深度以3厘米为标准，木贼幼苗插入小坑后将尾矿回填并轻轻压实，移栽结束后使用0.5％的丙酮酸溶液进行浇灌，要将水浇透；
（3）木贼的日常管理：木贼生长过程中不需人为干预；
（4）木贼的收获：木贼生长至50～60厘米高时即可进行收获，木贼的孢子叶球生于茎顶，因此在收获木贼时应先轻扫其茎顶，使其孢子叶球掉落，保证其孢子叶球不被收割掉，在收获木贼时从地面往上10～15厘米处割断，保留地面部分，收取植物茎的上部。
种植结果，大约3个月左右即可收获第一茬木贼，经过1年时间，共收木贼4茬，每100平米收获干木贼6.2千克。另外，测定了种植之前的尾矿以及种植一年木贼之后木贼丛中尾矿的物化指标，见下表：
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实施例2
在广西白色新山铝矿尾矿库进行本发明所述的尾矿修复，按以下步骤进行：
（1）尾矿表面处理：选择5月初对尾矿表层进行深度为20厘米的翻耕，经测定该尾矿的颗粒粒径较大，因此在翻耕中加入一定量的粉煤灰和一定量的草木灰，其中粉煤灰的用量为每平方米尾矿施用15千克，草木灰的用量为每平方米尾矿施用3千克，翻耕时将添加物与尾矿基本混匀，然后放置2天；
（2）种植木贼：待尾矿表面处理结束之后，将木贼幼苗移栽到经过处理的尾矿上，移栽时在整平的尾矿上按间距10厘米×10厘米挖小坑，小坑直径与深度以3厘米为标准，木贼幼苗插入小坑后将尾矿回填并轻轻压实，移栽结束后使用0.5％的丙酮酸溶液进行浇灌，要将水浇透；
（3）木贼的日常管理：木贼生长过程中不需人为干预；
（4）木贼的收获：木贼生长至50～60厘米高时即可进行收获，木贼的孢子叶球生于茎顶，因此在收获木贼时应先轻扫其茎顶，使其孢子叶球掉落，保证其孢子叶球不被收割掉，在收获木贼时从地面往上10～15厘米处割断，保留地面部分，收取植物茎的上部。
种植结果，大约3个月左右即可收获第一茬木贼，经过1年时间，共收木贼4茬，每100平米收获干木贼6.6千克。另外，测定了种植之前的尾矿以及种植一年木贼之后木贼丛中尾矿的物化指标，见下表：
本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明内容作出替换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的，这些替换或变型均在本发明要求保护的权利范围内。

Claims (5)

1.一种铝土矿选矿尾矿的生物修复方法，该方法包括以下步骤：
（1）尾矿表面处理：对尾矿表层进行深度为20厘米的翻耕，在翻耕中加入一定量的煤渣或粉煤灰和一定量的草木灰，其中煤渣或粉煤灰的用量为每平方米尾矿施用10～15千克，草木灰的用量为每平方米尾矿施用2～3千克，翻耕时将添加物与尾矿基本混匀，然后放置2～3天；
（2）种植木贼：待尾矿表面处理结束之后，将木贼幼苗移栽到经过处理的尾矿上，移栽时在整平的尾矿上按间距10厘米×10厘米挖小坑，小坑直径与深度以3厘米为标准，木贼幼苗插入小坑后将尾矿回填并轻轻压实，移栽结束后进行浇灌，要将水浇透；
（3）木贼的日常管理：木贼生长过程中不需人为干预；
（4）木贼的收获：木贼生长至50～60厘米高时即可进行收获，木贼的孢子叶球生于茎顶，因此在收获木贼时应先轻扫其茎顶，使其孢子叶球掉落，保证其孢子叶球不被收割掉，在收获木贼时从地面往上10～15厘米处割断，保留地面部分，收取植物茎的上部。
2.权利要求1中所述的铝土矿选矿尾矿的生物修复方法，其特征在于步骤（2）中浇灌所使用的是0.5％的丙酮酸溶液，施用丙酮酸溶液一方面可以中和铝土矿选矿尾矿中的碱性，另一方面也为尾矿中的微生物提供了碳源，使微生物得以更快地繁殖，从而增加尾矿中的微生物氮含量，帮助木贼更好地生长。
3.权利要求1中所述的铝土矿选矿尾矿的生物修复方法，其特征在于选择5月份进行木贼的定植。
4.权利要求1中所述的铝土矿选矿尾矿的生物修复方法，其特征在于选择背阴的尾矿进行木贼种植。
5.权利要求1中所述的铝土矿选矿尾矿的生物修复方法，其特征在于在尾矿表面处理时首先对尾矿的理化特性进行分析，如果尾矿的粒度分布超过60％的颗粒的粒径小于10μm，则在翻耕时施加煤渣；如果尾矿的粒度分布超过60％的颗粒的粒径小于45μm但大于10μm，则在翻耕时施加粉煤灰。
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