CN107243498B - 一种通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法 - Google Patents

一种通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法，以解决废弃矿山修复成本高、垃圾处理后产品利用率低及生物质能源原料供应不稳定等问题。在降低废弃矿山修复成本的同时，解决了垃圾处理后产品的出口问题，提供了生物质能源原材料基地。通过矿山废弃地、固废垃圾及生物质能源循环利用，实现无废弃、零污染、低成本的绿色增长。通过三方面的有机结合，达到了多功能生态互补的效果，将废弃矿山打造成了一个生态能源系统，具有较好的社会效益和经济效益。

Description

一种通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系 统的方法
技术领域
本发明属于生态能源领域，具体涉及一种通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法。
背景技术
矿业开发过程中形成的尾矿库、剥岩区、排土场等对自然环境造成极大的危害：①堆存和处置矿山开采后产出的大量废石、排土和尾砂(通常露天采矿采剥比为5～10)，将占用大量的土地或林地；②在矿山生产中，氧化、风蚀作用使废石堆场、尾矿库形成一个周期性的尘暴源，对周围环境空气造成严重影响；③地下开采矿山中井巷开掘、矿床排水疏干所形成的降压漏斗的水力影响半径有时可达数十公里之外，造成区域性的水文环境破坏，使农牧业缺水甚至影响周围居民饮用水源；④矿山开采后的废石(排土)、尾矿如不能妥善处理，将成为地下、地表水环境的污染源；⑤人为开采建设，破坏生态系统、水环境，使动植物失去了其适宜的生活、生长环境，致使某些物种在这一区域消失；⑥造成地面塌陷、地裂缝、滑坡、地面沉陷等地质灾害，引发山洪、泥石流等。
传统的矿山修复模式有：强工程模式、强生态模式、强生物模式、多元复合模式、生态时效治理模式。而这些传统的修复模式存在诸多问题，主要问题且修复成本都较高。
目前，我国600个城市共产生1.6亿吨垃圾，县城生活垃圾8000万吨，农村生活垃圾1.5亿吨，建筑垃圾5亿吨，厨余垃圾1000万吨，每年共产生将近10亿吨垃圾。
目前垃圾处理普遍采用填埋处理，简单、投资少、占地大、时间长；填埋的垃圾并没有进行无害化处理，残留着大量的细菌、病毒；潜伏着沼气重金属污染等隐患；垃圾渗漏液还会长久地污染地下水资源；1/4城市已无垃圾填埋场所。
我国农作物秸秆可收集量每年约6.9亿吨，除去作为肥料、饲料、食用菌基料以及造纸等用途，每年可供能源化利用的秸秆资源量约3.4亿吨，而每年大概有1.5亿吨的秸秆被焚烧。
目前，我国生物质能源发展存在诸多问题。首先原料供给不稳定，收购难、储存难是制约生物质发展的关键因素；技术门槛高，生物能源生产运行要求较高的技术门槛，我国仍处于生物质能产业发展初期，缺乏具有自主知识产权的核心技术，这使得我国生物质能产业存在成本高、产品单一等问题；资金门槛高，生物质能在发展初期成本高、利润薄，需要政府大力扶持；此外，政策规定不完善，一些鼓励政策不能够有效落实，好多国家的政策由于地方财政问题无法进行落实，或者地方并没有出台相关文件；同时，金融系统对低碳技术项目支持不够，融资难度大，致使低碳产业发展受限。
发明内容
本发明针对上述问题，本发明提供一种通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法，以解决废弃矿山修复成本高、垃圾处理后产品利用率低及生物质能源原料供应不稳定等问题。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法，包括以下步骤：
(1)将废弃矿山的舍岩、尾矿及剥离土通过混凝土砌块、路面基础材料再选制备成生态材料、绿色建材、充填材料及精矿粉，并将制备成的生态材料、绿色建材、充填材料用于矿山废弃地的生态修复，其中生态材料可以是复合保温材料、微晶材料，建筑材料可以是预拌砂浆、商品混凝土、加气混凝土砌块、透水砖、护坡砖，充填材料可以是膏体充填材料、胶结充填材料、水合充填材料；
(2)将有机垃圾通过流化床热解、厌氧消化、生物堆肥制备成有机肥料或生物燃料；
(3)将矿山废弃地进行生态修复；
(4)将所述步骤(3)中经过生态修复后的矿山废弃地用于工业、商业、光伏、风能、景观用地或生物质能源作物基地；
(5)将所述能源作物基地种植的能源作物或农林废弃物制备生物燃料及有机化学品，并将其残渣、残液作为有机肥料；
(6)将所述步骤(2)中的有机肥料与尾矿、剥离土或无污染土壤通过绿色种植土技术制备生态种植土，并将所述生态种植土用于矿山废弃地的土壤修复。
所述步骤(3)中可以将矿山废弃地通过退化生态系统生态修复、边坡与矿山修复和/或土壤污染控制与修复技术进行生态修复。
所述步骤(5)中可以将所述能源作物基地种植的能源作物或农林废弃物通过生物质热解、直燃、和/或气化技术制备所述生物燃料及有机化学品。
所述步骤(2)中有机垃圾可以为餐厨垃圾、城市污泥、动物粪便和/或农林废弃物。
所述步骤(4)中的生物质能源作物可以为糖类能源作物、淀粉类能源作物、纤维类能源作物、油料类能源作物、烃类能源作物或藻类能源作物。
所述步骤(6)中通过所述绿色种植土技术制备所述生态种植土可以包括以下步骤：
A将餐厨垃圾、城市污泥、动物粪便、农林废弃物按照质量百分比为，餐厨垃圾：城市污泥：动物粪便：农林废弃物＝20％～30％：20％～30％：0％～10％：40％～50％混合均匀得到混合料堆料；
B将混合料堆料堆在露天堆场，并覆盖上半渗透过滤膜，进行一次发酵20天；
C一次发酵完成后将堆料进行翻堆，进行二次发酵15天；
D将二次发酵完成后的堆肥产物进行筛分，将筛上农林废弃物返回堆场继续使用，筛下产物即为有机肥料；
E将步骤D中产生的有机肥料、尾矿、剥离土/无污染土壤按照质量百分比为，有机肥料、尾矿、剥离土/无污染土壤＝20％～30％：40％～60％：20％～30％混合均匀得到生态种植土。
所述步骤A中的农林废弃物可以通过破碎机进行破碎，破碎后长度为5cm～10cm。
所述步骤E将所述有机肥料、尾矿、剥离土的质量百分比优选为，有机肥料：尾矿：剥离土＝20％：50％：30％混合均匀得到所述生态种植土。
本发明所提供的通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法在降低废弃矿山修复成本的同时，解决了垃圾处理后产品的出口问题，提供了生物质能源原材料基地。通过矿山废弃地、固废垃圾及生物质能源循环利用，实现无废弃、零污染、低成本的绿色增长。通过三方面的有机结合，达到了多功能生态互补的效果，将废弃矿山打造成了一个生态能源系统，具有较好的社会效益和经济效益。
附图说明：
图1为本发明所提供的生态能源系统的方法流程示意图。
具体实施方式：
实施例1：
一种通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法，包括以下步骤：
(1)将废弃矿山的舍岩、尾矿及剥离土通过混凝土砌块、路面基础材料再选制备成复合保温材料、微晶材料预拌砂浆、商品混凝土、加气混凝土砌块、透水砖、护坡砖，膏体充填材料、胶结充填材料、水合充填材料，用于矿山废弃地的生态修复；
(2)将餐厨垃圾、城市污泥、动物粪便通过流化床热解、厌氧消化、生物堆肥制备成有机肥料或生物燃料；
(3)将矿山废弃地通过退化生态系统生态修复、边坡与矿山修复和土壤污染控制与修复技术进行生态修复；
(4)将所述步骤(3)中经过生态修复后的矿山废弃地用于淀粉类能源作物基地；
(5)将所述能源作物基地种植的能源作物或农林废弃物通过生物质热解、直燃、和气化技术制备生物燃料及有机化学品，并将其残渣、残液作为有机肥料；
(6)将所述步骤(2)中的有机肥料与尾矿、剥离土或无污染土壤通过绿色种植土技术制备生态种植土，并将所述生态种植土用于矿山废弃地的土壤修复；
通过所述绿色种植土技术制备所述生态种植土包括以下步骤：
A将餐厨垃圾、城市污泥、动物粪便、农林废弃物按照质量百分比为，餐厨垃圾：城市污泥：动物粪便：农林废弃物＝20％：30％：5％：450％混合均匀得到混合料堆料；
B将混合料堆料堆在露天堆场，并覆盖上半渗透过滤膜，进行一次发酵20天；
C一次发酵完成后将堆料进行翻堆，进行二次发酵15天；
D将二次发酵完成后的堆肥产物进行筛分，将筛上农林废弃物返回堆场继续使用，筛下产物即为有机肥料；
E将有机肥料、尾矿、剥离土/无污染土壤按照质量百分比为，有机肥料：尾矿：剥离土＝20％：50％：30％混合均匀得到生态种植土。本实施例所提供的通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法在降低废弃矿山修复成本的同时，解决了垃圾处理后产品的出口问题，提供了生物质能源原材料基地。通过矿山废弃地、固废垃圾及生物质能源循环利用，实现无废弃、零污染、低成本的绿色增长。通过三方面的有机结合，达到了多功能生态互补的效果，将废弃矿山打造成了一个生态能源系统，具有较好的社会效益和经济效益。
实施例2：
某铁矿废弃矿山存在尾矿、剥离土及矿山废弃地。具体实施流程：
(1)将尾矿制备成路面基础材料用于矿山废弃地生态修复过程中的路面基础材料；
(2)对矿山废弃地进行边坡与土地整理，在周围做好防护措施；
(3)将农林废弃物通过破碎机破碎后得到长度为5cm～10cm农林废弃物备料，然后将餐厨垃圾、城市污泥、动物粪便、农林废弃物按照质量百分比为：餐厨垃圾：城市污泥：动物粪便：农林废弃物＝20％：30％：50％混合均匀得到混合料堆料，再将混合料堆料堆在露天堆场，并覆盖上半渗透过滤膜，进行一次发酵20天，一次发酵完成后将堆料进行翻堆，进行二次发酵15天，然后将二次发酵完成后的堆肥产物进行筛分，将筛上农林废弃物返回堆场继续使用，筛下产物即为有机肥料；
将有机肥料、尾矿、剥离土按照质量百分比为：有机肥料：尾矿：剥离土＝20％：50％：30％混合均匀得到生态种植土。
(4)将制备的生态种植土用于矿山废弃地的土壤改良；
(5)将土壤改良后的矿山废弃地种植生物质能源作物竹柳；
(6)1～2年后将竹柳收割，通过生物质热解技术将竹柳用于制备生物燃料并将生物质热解产生的残渣、残液作为有机肥料循环用于矿山废弃地的土壤改良。
(7)持续重复步骤(3)～(6)，将废弃矿山打造成一个可以持续提供生物质能源原料的生态能源系统。
本实施例所提供的通过废弃铁矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法在降低废弃矿山修复成本的同时，解决了垃圾处理后产品的出口问题，提供了生物质能源原材料基地。通过矿山废弃地、固废垃圾及生物质能源循环利用，实现无废弃、零污染、低成本的绿色增长。通过三方面的有机结合，达到了多功能生态互补的效果，将废弃矿山打造成了一个生态能源系统，具有较好的社会效益和经济效益。
实施例3：
某铜矿废弃矿山存在舍岩、尾矿及矿山废弃地。具体实施流程：
(1)将尾矿通过混匀、浇筑入模、预养、脱模、切割、蒸压养护工艺制备成加气砖，用于废弃矿山修复中的工程材料。
将舍岩通过破碎分级用于废弃矿山修复过程中的路面基础材料；
(2)对矿山废弃地进行边坡与土地整理，在周围做好防护措施；
(3)将农林废弃物通过破碎机破碎后得到长度为5cm～10cm农林废弃物备料，然后将餐厨垃圾、城市污泥、动物粪便、农林废弃物按照质量百分比为：餐厨垃圾：城市污泥：动物粪便：农林废弃物＝30％：20％：10％：40％混合均匀得到混合料堆料，再将混合料堆料堆在露天堆场，并覆盖上半渗透过滤膜，进行一次发酵20天，一次发酵完成后将堆料进行翻堆，进行二次发酵15天，然后将二次发酵完成后的堆肥产物进行筛分，将筛上农林废弃物返回堆场继续使用，筛下产物即为有机肥料；
将有机肥料、尾矿、无污染土壤按照质量百分比为：有机肥料：尾矿：无污染土壤＝20％：50％：30％混合均匀得到生态种植土。
(4)将制备的生态种植土用于矿山废弃地的土壤改良；
(5)将土壤改良后的矿山废弃地种植生物质能源作物构树；
(6)1～2年后将构树收割，通过生物质热解技术将构树用于制备生物燃料并将生物质热解产生的残渣、残液作为有机肥料循环用于矿山废弃地的土壤改良。
(7)持续重复步骤(3)～(6)，将废弃矿山打造成一个可以持续提供生物质能源原料的生态能源系统。
本实施例所提供的通过废弃铜矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法在降低废弃矿山修复成本的同时，解决了垃圾处理后产品的出口问题，提供了生物质能源原材料基地。通过矿山废弃地、固废垃圾及生物质能源循环利用，实现无废弃、零污染、低成本的绿色增长。通过三方面的有机结合，达到了多功能生态互补的效果，将废弃矿山打造成了一个生态能源系统，具有较好的社会效益和经济效益。

Claims (7)

1.一种通过废弃矿山及固体废弃物资源化利用打造生态能源系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废弃矿山的舍岩、尾矿及剥离土通过混凝土砌块、路面基础材料再选制备成生态材料、绿色建材、充填材料及精矿粉，并将制备成的生态材料、绿色建材、充填材料用于矿山废弃地的生态修复；
(2)将有机垃圾通过流化床热解、厌氧消化、生物堆肥制备成有机肥料或生物燃料；
(3)将矿山废弃地进行生态修复；
(4)将所述步骤(3)中经过生态修复后的矿山废弃地用于工业、商业、光伏、风能、景观用地或生物质能源作物基地；
(5)将所述能源作物基地种植的能源作物或农林废弃物制备生物燃料及有机化学品，并将其残渣、残液作为有机肥料；
(6)将所述步骤(2)中的有机肥料与尾矿、剥离土/无污染土壤通过绿色种植土技术制备生态种植土，并将所述生态种植土用于矿山废弃地的土壤修复；
所述步骤(6)中通过所述绿色种植土技术制备所述生态种植土包括以下步骤：
A将餐厨垃圾、城市污泥、动物粪便、农林废弃物按照质量百分比为，餐厨垃圾：城市污泥：动物粪便：农林废弃物＝20％～30％：20％～30％：0％～10％：40％～50％混合均匀得到混合料堆料；
B将混合料堆料堆在露天堆场，并覆盖上半渗透过滤膜，进行一次发酵20天；
C一次发酵完成后将堆料进行翻堆，进行二次发酵15天；
D将二次发酵完成后的堆肥产物进行筛分，将筛上农林废弃物返回堆场继续使用，筛下产物即为有机肥料；
E将步骤D中产生的有机肥料、尾矿、剥离土/无污染土壤按照质量百分比为，有机肥料：尾矿：剥离土/无污染土壤＝20％～30％：40％～60％：20％～30％混合均匀得到生态种植土。
2.根据权利要求1所述的打造生态能源系统的方法，其特征在于，所述步骤(3)中将矿山废弃地通过退化生态系统生态修复、边坡与矿山修复和/或土壤污染控制与修复技术进行生态修复。
3.根据权利要求1所述的打造生态能源系统的方法，其特征在于，所述步骤(5)中将所述能源作物基地种植的能源作物或农林废弃物通过生物质热解、直燃、和/或气化技术制备步骤(5)所述生物燃料及有机化学品。
4.根据权利要求1所述的打造生态能源系统的方法，其特征在于，所述步骤(2)中有机垃圾为餐厨垃圾、城市污泥、动物粪便和农林废弃物。
5.根据权利要求1所述的打造生态能源系统的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的生物质能源作物为糖类能源作物、淀粉类能源作物、纤维类能源作物、油料类能源作物、烃类能源作物或藻类能源作物。
6.根据权利要求1所述的打造生态能源系统的方法，其特征在于，所述步骤A中的农林废弃物通过破碎机进行破碎，破碎后长度为5cm～10cm。
7.根据权利要求1所述的打造生态能源系统的方法，其特征在于，所述步骤E将所述有机肥料、尾矿、剥离土/无污染土壤按照质量百分比为，有机肥料：尾矿：剥离土/无污染土壤＝20％：50％：30％混合均匀得到所述生态种植土。
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