CN107488083B - 一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尾矿土壤改良剂，它是由电炉灰、秸秆和动物粪便经混匀、熟化处理等工序制备而成。将改良剂与尾矿表层土壤混合均匀，平衡5‑10天，可以用于矿山土壤改良。本发明组分简单，成本低，能有效的改善尾矿土壤的板结、酸碱度等物理性状，同时会促进尾矿中微量矿物质元素的释放，增加尾矿土壤的养分及有机质的含量，有利于尾矿土壤中微生物的繁殖和植被的建立，实现了尾矿的大规模资源化利用。同时，土壤改良剂的主要成分电炉灰是钢铁冶炼过程中产生的固体废料，应用于尾矿土壤改良实现了固体废弃物的清洁利用。

Description

一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂及使用方法
技术领域
本发明涉及尾矿土壤修复技术领域，尤其涉及一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂及制备方法。
背景技术
在矿物分选加工过程中，当有用矿物从原矿中被提取出来，就会伴随着尾矿的产生。尤其是低品位矿石的选别，会产生大量的尾矿，这些尾矿被不断地堆积到尾矿库中。由于尾矿土壤受结构性较差，营养物质缺乏，重金属含量超标等因素影响，很难有植被的建立。裸露的尾矿土壤在雨季极易发生塌陷和滑坡，在大风季节，则会粉尘飞扬，粒度极细的尾矿颗粒很容易形成雾霾。尾矿土壤的大范围堆积对生态环境造成严重影响，其中的有毒有害物质更会对耕地造成破坏，因此，对尾矿土壤的改良显得尤为重要。
电炉灰的主要成分是γ-三氧化二铁。其是在电炉炼钢时，电炉烟尘经捕集器、烟道、最后经袋式除尘器处理捕集的。在现有工艺中，每生产一吨钢，将产生量为5～20kg电炉灰。过去由于电炉灰量少，许多钢铁厂的粉尘并不捕集回收，目前只有少数钢铁厂开始收集电炉灰。因此我国电炉灰的治理没有受到足够的重视，也没有成熟的治理技术。将电炉灰应用于土壤改良剂的开发和使用，不仅实现了尾矿土壤的有效修复，同时对电炉灰的清洁利用开辟了新的途径。
现有技术中，有将铁基矿物作为改良剂用于土壤修复，但是普遍存在工艺复杂，成本高、植被出芽率或覆盖率低等问题，不适合大规模的土壤修复。但是到目前为止，还鲜见将电炉灰制备成尾矿土壤改良剂的相关报道。
发明内容
本发明目的在于提供一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂及使用方法。本发明所开发的尾矿土壤改良剂用以改善尾矿土壤基质，减小对环境产生的不利影响，加快尾矿土壤的植被建立。
本发明一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；所述尾矿土壤改良剂，以重量份数计，包括下述原料：电炉灰30-60份、秸秆10-20份、未经熟化的动物粪便20-30份、水10-20份。
本发明一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；所述电炉灰是钢铁冶炼过程中产生的固体废料。
作为优选方案，本发明一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；电炉灰中γ-三氧化二铁的含量为90wt％-95wt％。
作为优选方案，本发明一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；电炉灰粒度小于75mm。
本发明中，电炉灰来源炼钢过程中产生的灰尘，粗粒级的部分在进入除尘设备前已经预分离或自然沉降掉了，细粒级部分经除尘设备收集，即为电炉灰，所以其粒度较为微细，-200目占到仅95％～97％。电炉灰在水溶液中的pH为7-9。
作为优选方案，本发明一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；所述秸秆为小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花等作物在收获籽实后的剩余部分，优选为玉米秸秆。用于尾矿土壤改良剂的秸秆粒度为2-10mm。
作为优选方案，本发明一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；所述未经熟化动物粪便为鸡粪、鸭粪、牛羊粪、马粪、猪粪、兔粪中的一种或几种；优选为牛羊粪。
作为优选方案，本发明一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；将上述物料按重量配比混合均匀后，进行熟化。熟化的条件为：温度25-50℃，时间15-30天。
作为优选方案，本发明一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；熟化后的物料在阴凉干燥处自然风干，使得含水量在10wt％-15wt％，即得所述的尾矿土壤改良剂。
本发明一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂的使用方法：将制得的尾矿土壤改良剂应用于改善尾矿土壤，按每亩尾矿土壤5～20t的添加量均匀播撒于尾矿土壤表面，翻耕深度为20-30cm，混合均匀进行改良，改良时间为5-10天，改良期间保持20-30％田间持水率。
在改良后的尾矿土壤种植先锋植物，优选植物为星星草。
具体种植方法为：按每亩3-4千克均匀播撒先锋植物星星草种子，播种后根据气候情况适当浇水，观察生长情况。
尾矿土壤改良是针对尾矿土壤的不良质地和结构，采取相应措施以改善土壤性状，提高土壤肥力，尾矿土壤改良剂是土壤改良的一种重要应用。然而目前市场上所见的土壤改良剂都有诸多缺陷：一是使用原料带有人工合成高分子化合物，其在土壤中不易分解而长期残留，具有安全隐患；二是功能单一，针对不同种类土壤，例如酸性和碱性土壤，重金属污染程度、营养元素匮乏等无有效针对，导致改良修复效率低下，甚至起到反作用；三是改土周期长，且成本较高，无法大规模应用。针对以上问题，低成本、高针对性和环境友好型的土壤改良剂成为土壤改良方面重点发展方向。
本发明巧妙的利用了电炉灰中活化后的γ-三氧化二铁(其在炼钢产生过程中已经被活化)所具备的比表面积大、反应性强，能吸附重金属和有机污染物质，同时还可以增大土壤团聚体的数量及大小的特性，通过其组分的协同作用，开发出性能优良的尾矿土壤改良剂。其原料来源广泛，安全环保，成本低，应用范围广，对于不同类型的尾矿土壤均具有一定适用性，可以进行大规模利用。具有较好的经济和环境效益，有效地降低了尾矿土壤带来的一些列生态环境问题，同时为电炉灰的回收使用提供了一种新途径。同时，采用本发明所设计的改良剂以及使用方法，经一次使用后，基本上能确保土地的正常种植和实用。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行进一步说明：
实施例1
选取陕西某钼矿尾矿库进行尾矿土壤改良，土壤改良剂的制备及使用过程如下：
选取制备原料，按重量份计，电炉灰45份、秸秆10份、未经熟化的动物粪便20份、水10份，混合均匀，进行熟化。熟化的条件为：温度30℃，时间20天。
其中，电炉灰中γ-三氧化二铁的含量为93wt％，电炉灰粒度及其质量百分比为：粒径在0.075mm以下的颗粒占电炉灰总之按量的96wt％，电炉灰溶于水后的pH为7.5-9。所述秸秆为粉碎至2-10mm的玉米秸秆；未经熟化的动物粪便为牛粪。
熟化后的物料在阴凉干燥处自然风干，控制含水量为13wt％，即得所述的尾矿土壤改良剂。
使用方法：将制得的尾矿土壤改良剂，按每亩尾矿土壤10t的添加量均匀播撒于钼矿尾矿土壤表面，翻耕深度为20cm，混合均匀进行改良，改良时间为5天，改良期间保持20％田间持水率。
在改良后的尾矿土壤种植星星草，按每亩3千克均匀播撒先锋植物星星草种子，播种后根据气候情况适当浇水，观察生长情况。
对比例1
不添加尾矿土壤改良剂，在该钼矿尾矿土壤种植星星草，按每亩3千克均匀播撒先锋植物星星草种子，播种后根据气候情况适当浇水，观察生长情况。
实施例2
选取湖南某铅锌尾矿库进行尾矿土壤改良，土壤改良剂的制备及使用过程如下：
选取制备原料，按重量份计，电炉灰37份、秸秆14份、未经熟化的动物粪便25份、水18份，混合均匀，进行熟化。熟化的条件为：温度40℃，时间23天。
其中，电炉灰中γ-三氧化二铁的含量为95％，电炉灰粒度及其质量百分比为：粒径在0.075mm以下的颗粒占电炉灰总之按量的97wt％，电炉灰溶于水后的pH为7.5-97；所述秸秆为粉碎至2-10mm的玉米秸秆；未经熟化的动物粪便为羊粪。
熟化后的物料在阴凉干燥处自然风干，控制含水量为15％，即得所述的尾矿土壤改良剂。
使用方法：将制得的尾矿土壤改良剂，按每亩尾矿土壤15t的添加量均匀播撒于铅锌尾矿土壤表面，翻耕深度为25cm，混合均匀进行改良，改良时间为8天，改良期间保持30％田间持水率。
在改良后的尾矿土壤种植星星草，按每亩3.5千克均匀播撒先锋植物星星草种子，播种后根据气候情况适当浇水，观察生长情况。
对比例2
不添加尾矿土壤改良剂，在该铅锌尾矿土壤种植星星草，按每亩3.5千克均匀播撒先锋植物星星草种子，播种后根据气候情况适当浇水，观察生长情况。
对比例3
其他条件均匀实施例1一致，不同之处在于；选取制备原料，按重量份计，纯三氧化二铁65份、秸秆10份、未经熟化的动物粪便10份、水10份，混合均匀。
对比例4
其他条件均匀实施例1一致，不同之处在于；选取制备原料，按重量份计，纯三氧化二铁25份、秸秆5份、未经熟化的动物粪便20份、水10份，混合均匀。
5个月后对上述6个案例的植物生长和土壤情况进行统计，结果如下表所示：
Figure BDA0001416370520000051
通过以上实施例与对比例植物生长和土壤情况的对比，使用本发明中的尾矿土壤改良剂不仅提高了尾矿土壤中的有机质含量，还有效的提升了植物的成活率，有较好的生长情况，能够获得良好的综合效果，适合大规模应用，对尾矿土壤和电炉灰的生态化利用具有非常重要的意义。

Claims (6)

1.一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；其特征在于：所述尾矿土壤改良剂以重量份数计，包括下述原料：电炉灰30-60份、秸秆10-20份、未经熟化的动物粪便20-30份、水10-20份；
所述电炉灰中γ-三氧化二铁的含量为90wt％-95wt％；电炉灰粒度小于75mm；
将按配比称取的各原料混合均匀后，进行熟化；熟化的条件为：温度25-50℃，时间15-30天；
熟化后的物料在阴凉干燥处自然风干，使得含水量在10wt％-15wt％，得到所述的尾矿土壤改良剂。
2.根据权利要求1所述的一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；其特征在于：所述电炉灰是钢铁冶炼过程中产生的固体废料。
3.根据权利要求1所述的一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；其特征在于：所述秸秆为小麦秆、水稻秆、玉米秆、薯类茎或秆、油菜秆、棉花秆中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；其特征在于：所述秸秆的粒度为2-10mm。
5.根据权利要求1所述的一种由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂；其特征在于：所述未经熟化动物粪便为鸡粪、鸭粪、牛羊粪、马粪、猪粪、兔粪中的一种或几种。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述由电炉灰制成的尾矿土壤改良剂的使用方法；其特征在于：按每亩尾矿土壤5～20t的添加量均匀播撒于尾矿土壤表面，翻耕深度为20-30cm，混合均匀进行改良，改良期间保持20-30％田间持水率；改良时间为5-10天。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107057712A (zh) * 2017-04-14 2017-08-18 东南大学 适用于强酸性复合重金属污染土的固化剂及生产和使用方法

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