CN110720273A - 一种构建硫化铜生物堆浸场地边坡的人工生态工程的方法 - Google Patents

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CN110720273A CN201810777377.6A CN201810777377A CN110720273A CN 110720273 A CN110720273 A CN 110720273A CN 201810777377 A CN201810777377 A CN 201810777377A CN 110720273 A CN110720273 A CN 110720273A
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Abstract

本发明公开了一种构建硫化铜生物堆浸场地边坡的人工生态工程的方法，本发明从“以废治废”理念，通过就近原则”和“因地制宜”方式，选择硫化矿山的固废产物石灰中和泥渣作为生态修复人造土壤基质，适配一定的有机质和改良措施，真正地实现了新兴“客土法”应用于硫化铜矿生物堆浸场边坡生态修复，既解决了传统客土法中土壤资源来源和运输问题，又就近地解决了硫化铜矿山的固体废弃物——石灰中和渣的资源化利用瓶颈，为硫化矿山开发利用提供新思路和资源化利用新途径，且不存在二次污染的风险。

Description

一种构建硫化铜生物堆浸场地边坡的人工生态工程的方法
技术领域
本发明属于堆浸场边坡治理技术领域，具体涉及一种构建硫化铜生物堆浸场地边坡的人工生态工程的方法。
背景技术
构建硫化铜生物堆浸场地边坡的人工生态多采用客土法，是指通过覆盖一层厚度的山地表层土、农田表层土等剥离土，往往造成取土地区的土壤质量破坏，也易造成水土流失问题。而且，从国家层面上保护森林资源、农田耕地及其他土地资源，该类取土受到法律的限制和惩罚，因而今后硫化矿山生态修复领域需要寻求其他方法。
现有技术中，有不少针对上述问题的解决方案。CN106424104A公开了一种矿山土壤生态修复方法，提出了用凹凸棒土、甘蔗渣、生石灰和秸秆作为土壤基质的矿山生态修复方法，待修复矿山土壤的翻整和晾晒后，添加凹凸棒石、甘蔗渣、生石灰和秸秆为基料及生态修复剂，并再次翻整，静置一段时间即可。但凹凸棒土资源有限，且矿山往往地处偏远地区，凹凸棒土的运输成本高昂。CN103785676A公开了一种生态修复重金属污染土壤的方法，提出了竹柳修复重金属污染土壤方法，涉及了植物生长调节剂、人工螯合剂联合竹柳吸收重金属，利用人工螯合剂螯合土壤中重金属元素，然后选择生物生长调节剂对竹柳进行浸泡，提高竹柳在添加人工螯合剂的重金属污染土壤中的生根、生长的几率，但由于存在人工螯合剂，存在造成二次有机污染的风险。CN102618295A公开了一种适用于矿山生态修复的土壤改良基质及其制备方法，提出了一种土壤改良基质，具体地说，涉及一种适用于矿山生态修复的土壤改良基质及其制备方法，由下述重量份数的原料制成：污泥40～60份、泥炭10～30份、黄土10～20份、粉煤灰10～20份、磷石膏5～10份、土壤粘合剂3kg/立方米、菌根生物制剂1kg/立方米；具有出苗率高，同时植物生长过程中死苗率较低，叶色浓绿、长势最旺盛，生物量最大，矿山废弃地植被恢复效果好等优点，但其耗费了大量的黄土资源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种构建硫化铜生物堆浸场地边坡的人工生态工程的方法。
本发明的技术方案如下：
一种构建硫化铜生物堆浸场地边坡的人工生态工程的方法，包括如下步骤：
(1)对硫化铜矿生物堆浸场的边坡进行机械平整、修平和压实工序，然后放置5～14d，让其堆体及边坡自然压实；
(2)将无机碱性物料分3～5次均匀喷洒，每次间隔2～3d，对上述边坡的表层的进行初步人工改良，使该边坡的表面形成一碱性物料隔离层，上述无机碱性物料为固含量为10～45wt％的石灰乳或固含量为10～45wt％的石灰石粉和石灰的混合浆液，上述喷洒的强度为2～5L/m2；
(3)将压滤中和石灰泥渣、第一复合改良剂和微量元素添加剂混合均匀后，输送到初步人工改良的边坡上，并进行抛撒、疏松和平整，形成一层厚度为45～150cm的人造土壤层，然后堆放5～14d；上述压滤中和石灰泥渣为硫化铜矿山所形成的酸性矿山废水，采用石灰中中和后再经板框压滤而获得的物料；上述第一复合改良剂由有机肥、生活污水处理厂污泥和复合肥以3～9∶2～5∶0.05～0.3的质量比组成，且上述压滤中和石灰泥渣与有机肥的质量比为100∶1～3；上述微量元素添加剂中含有硼、锰、铜、锌、钼、氯、硒、氮、磷、钾和钴，其用量为0.5～2.0g/m2；
(4)向上述人造土壤层施加复合肥，并适当浇水，以增强人造土壤层中的基础肥力和生根环境，浇水频率为1次/天，共计3～4次；
(5)在人造土壤层上采用穴播方式进行人工草籽的混合播种，混合播种的物料由混合草籽和第二复合改良剂混合而成，该第二复合改良剂由上述有机肥、上述复合肥和微生物制剂以4～10∶0.5～2∶0.01～0.03的质量比组成，且微生物制剂中含有芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和白腐真菌，上述混合草籽中包含狗牙根、宽叶雀稗、紫惠槐、木豆、马齿苋、鸡冠花和山毛豆的草籽；
(6)待混合播种完毕后，于表层施撒一层有机肥和生物肥料作为覆盖层，其中有机肥和生物肥料的重量比为20～50∶50～80；所述有机肥为发酵后鸡鸭粪便、猪牛粪便或两者的混合物，所述生物肥料包含稻秆、稻米壳、秸秆、玉米芯中的至少一种；有机肥和生物肥料的混合的用量为0.3～2kg/m2；
(7)盖上一层环保型无纺布；
(8)结合定期与不定期方式进行人工养护，强化植物的发芽率和长势，恢复上述边坡的表层植物覆盖。
在本发明的一个优选实施方案中，所述压滤中和石灰泥渣的pH为8～13，99％的粒度小于0.045μm，并包括如下重量百分比的组分：Fe2O3 2～20％、Al2O3 0.3～12.0％、SiO2 1～17％、CaSO4 30～75％、Zn 0.001～0.5％、Mg 0.01～1.5％、Co 0.001～0.002％、Ni0.001～0.005％和水5～9％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述微量元素添加剂包括如下重量份的组分：硼10～15重量份、锰3～5重量份、铜1～2重量份、锌3～5重量份、钼3～5重量份、氯3～5重量份、硒1～3重量份、氮5～20重量份、磷1～5重量份、钾1～5重量份、钴0.1～0.5重量份和水10～15重量份。
在本发明的一个优选实施方案中，所述微生物制剂包括如下重量份的组分：地衣芽孢杆菌W10 30～60重量份、地衣芽孢杆菌HS-10 20～70重量份、白腐真菌45～60重量份和水15～30重量份。
在本发明的一个优选实施方案中，所述混合草籽中包含如下重量份的草籽：狗牙根30～60重量份、宽叶雀稗15～20重量份、紫惠槐3～5重量份、木豆5～10重量份、马齿苋1～3重量份、鸡冠花1～3重量份和山毛豆3～5重量份。
在本发明的一个优选实施方案中，所述复合肥为N、P、K复合肥，呈现浅棕色，粒径为2～3mm，且N、P、K的有效质量比均超过15％，并含有5～7wt％的腐殖酸钠。
进一步优选的，所述步骤(5)中的混合播种采用穴播方式，所挖的播种洞的直径为8～15cm，深度为10～30cm，播种洞的洞体垂直于所述边坡；在施加所述混合播种的物料后耙匀，然后放置5～7d，放置期间浇2～3次水。
进一步优选的，所述生物肥料的粒度为0.1～10mm。
本发明的有益效果是：
1、本发明无需“客土”而消耗大量的表土资源，避免了异位取土造成了土地资源消耗和水流流失问题，保护生态环境或林地、耕地资源。
2、本发明从“以废治废”理念，选在“就近原则”和“因地制宜”方式，选择硫化矿山的固废产物石灰中和泥渣作为生态修复人造土壤基质，适配一定的有机质和改良措施，真正地实现了新兴“客土法”应用于硫化铜矿生物堆浸场边坡生态修复，既解决了传统客土法中土壤资源来源和运输问题，又就近地解决了硫化铜矿山的固体废弃物——石灰中和渣的资源化利用瓶颈，为硫化矿山开发利用提供新思路和资源化利用新途径，且不存在二次污染的风险。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
某硫化铜矿生物堆浸场位于亚热带降雨较为丰沛地区，硫化铜矿主要为黄铜矿、蓝辉铜矿等铜矿物。应用本发明治理边坡包括如下步骤：
(1)采用挖掘机和铲车等工程机械对硫化铜矿生物堆浸场的边坡进行机械平整、修平和压实工序，边坡坡度为40～43°，坡高为10～13m，面积约4230m2，放置2周，让其堆体及边坡自然压实；
(2)将无机碱性物料分3次均匀喷洒，每次间隔2d，对上述边坡的表层的进行初步人工改良，使该边坡的表面形成一白色的碱性物料隔离层，上述无机碱性物料为固含量为20wt％的石灰乳，上述喷洒的强度为3±1L/m2；
(3)将经自然晾晒7d后的压滤中和石灰泥渣、第一复合改良剂和微量元素添加剂混合均匀后，输送到初步人工改良的边坡上，并用工程机械进行抛撒、疏松和平整，形成一层厚度为45～55cm的人造土壤层，然后堆放1周；上述压滤中和石灰泥渣为硫化铜矿山所形成的酸性矿山废水，采用石灰中中和后再经板框压滤而获得的物料，原含水率为39.42％，表观为棕红色，pH为8～13，99％的粒度小于0.045μm，经自然晾晒7天后，包括如下重量百分比的组分：Fe2O3 2～20％、Al2O3 0.3～12.0％、SiO2 1～17％、CaSO4 30～75％、Zn 0.001～0.5％、Mg 0.01～1.5％、Co 0.001～0.002％和Ni0.001～0.005％；上述第一复合改良剂由有机肥、生活污水处理厂污泥和复合肥以5±0.5∶3±0.5∶0.1±0.05的质量比组成，且上述压滤中和石灰泥渣与有机肥的质量比为100∶1.5；上述微量元素添加剂包括如下重量份的组分：硼10～15重量份、锰3～5重量份、铜1～2重量份、锌3～5重量份、钼3～5重量份、氯3～5重量份、硒1～3重量份、氮5～20重量份、磷1～5重量份、钾1～5重量份、钴0.1～0.5重量份和水10～15重量份，其用量为0.9g/m2；
(4)向上述人造土壤层施加复合肥，并适当浇水，以增强人造土壤层中的基础肥力和生根环境，浇水频率为1次/天，共计3次，浇水强度为3±1L/m2；该复合肥为N、P、K复合肥，呈现浅棕色，粒径为2～3mm，且N、P、K的有效质量比均超过15％，并含有5wt％的腐殖酸钠，施加强度为0.1kg/m2；
(5)在人造土壤层上采用穴播方式进行人工草籽的混合播种，在施加混合播种的物料后耙匀，然后放置7d，放置期间浇3次水，所挖的播种洞的直径为15cm，深度为25cm，播种洞的洞体垂直于所述边坡，洞体的底面为一平面，且该平面平行于水平面，或该平面靠近坡顶的一端低于靠近坡底的一端，洞体的靠近坡底的侧壁为一垂直于水平方向的平面，上述混合播种的物料由混合草籽和第二复合改良剂混合而成，混合草籽用量为3～5g/穴，该第二复合改良剂由上述有机肥、上述复合肥和微生物制剂以4～10∶0.5～2∶0.01～0.03的质量比组成，且微生物制剂包括如下重量份的组分：地衣芽孢杆菌W10 30～60重量份、地衣芽孢杆菌HS-10 20～70重量份、白腐真菌45～60重量份和水15～30重量份，上述混合草籽中包含如下重量份的草籽：狗牙根30～60重量份、宽叶雀稗15～20重量份、紫惠槐3～5重量份、木豆5～10重量份、马齿苋1～3重量份、鸡冠花1～3重量份和山毛豆3～5重量份；
(6)待混合播种完毕后，于表层施撒一层有机肥和生物肥料作为覆盖层，其中有机肥和生物肥料的重量比为20～50∶50～80；所述有机肥为发酵后鸡鸭粪便、猪牛粪便或两者的混合物，所述生物肥料包含稻秆、稻米壳、秸秆、玉米芯中的至少一种，粒度为3±0.15mm；有机肥和生物肥料的混合的用量为0.75kg/m2；
(7)盖上一层绿色环保型无纺布；
(8)结合定期与不定期方式进行人工养护，强化植物的发芽率和长势，恢复上述边坡的表层植物覆盖。
植被恢复效果：
30d后，植被覆盖率为21±5％，主要植物种类有木豆、狗牙根、宽叶雀稗和偶见几株紫惠槐。
60d后，植被覆盖率为34±3％，主要植物种类有木豆、狗牙根、宽叶雀稗等、少量的紫惠槐、山毛豆、马齿苋和鸡冠花。
90d后，植被覆盖率为51±6％，主要植物种类有木豆、宽叶雀稗两种的长势喜人，而狗牙根、马齿苋、紫惠槐、鸡冠花等植物数量较少。
经过每隔季度进行追肥和养护后，一年后，植被覆盖率为72±3％，基本实现了硫化铜矿堆场边坡的人工生态系统。
实施例2
某硫化铜矿生物堆浸场位于亚热带降雨较为丰沛地区，硫化铜矿主要为黄铜矿、蓝辉铜矿等铜矿物。应用本发明治理边坡包括如下步骤：
(1)采用挖掘机和铲车等工程机械对硫化铜矿生物堆浸场的边坡(面积为13000余m2)进行机械平整、修平和压实工序，边坡坡度为40～43°，放置1.5周，让其堆体及边坡自然压实；
(2)将无机碱性物料分4次均匀喷洒，每次间隔1d，对上述边坡的表层的进行初步人工改良，使该边坡的表面形成一白色的碱性物料隔离层(厚度为1±0.5cm)，上述无机碱性物料为石灰石粉和石灰两种混合物，两者的质量比为1∶3，质量浓度为35％，上述喷洒的强度为5±1L/m2；
(3)将经自然晾晒5d后的压滤中和石灰泥渣、第一复合改良剂和微量元素添加剂混合均匀后，输送到初步人工改良的边坡上，并用工程机械进行抛撒、疏松和平整，形成一层厚度为90±5cm的人造土壤层，然后堆放5～8d；上述压滤中和石灰泥渣为硫化铜矿山所形成的酸性矿山废水，采用石灰中中和后再经板框压滤而获得的物料，原含水率为42.18％，表观为棕红色，pH为8～13，99％的粒度小于0.045μm，经自然晾晒7天后，包括如下重量百分比的组分：Fe2O3 2～20％、Al2O3 0.3～12.0％、SiO2 1～17％、CaSO4 30～75％、Zn0.001～0.5％、Mg 0.01～1.5％、Co 0.001～0.002％和Ni0.001～0.005％；上述第一复合改良剂由有机肥、生活污水处理厂污泥和复合肥以9±0.5∶1±0.5∶0.2±0.05的质量比组成，且上述压滤中和石灰泥渣与有机肥的质量比为100∶3；上述微量元素添加剂包括如下重量份的组分：硼10～15重量份、锰3～5重量份、铜1～2重量份、锌3～5重量份、钼3～5重量份、氯3～5重量份、硒1～3重量份、氮5～20重量份、磷1～5重量份、钾1～5重量份、钴0.1～0.5重量份和水10～15重量份，其用量为1.7g/m2；
(4)向上述人造土壤层施加复合肥，并适当浇水，以增强人造土壤层中的基础肥力和生根环境，浇水频率为1次/天，共计3次，浇水强度为4±1L/m2；该复合肥为N、P、K复合肥，呈现浅棕色，粒径为2～3mm，且N、P、K的有效质量比均超过15％，并含有7wt％的腐殖酸钠，施加强度为0.3kg/m2；
(5)在人造土壤层上采用穴播方式进行人工草籽的混合播种，在施加混合播种的物料后耙匀，然后放置7d，放置期间浇3次水，所挖的播种洞的直径为8cm，深度为12cm，播种洞的洞体垂直于所述边坡，洞体的底面为一平面，且该平面平行于水平面，或该平面靠近坡顶的一端低于靠近坡底的一端，洞体的靠近坡底的侧壁为一垂直于水平方向的平面，上述混合播种的物料由混合草籽和第二复合改良剂混合而成，混合草籽用量为5g/穴，该第二复合改良剂由上述有机肥、上述复合肥和微生物制剂以8∶1∶0.01的质量比组成，且微生物制剂包括如下重量份的组分：地衣芽孢杆菌W10 30～60重量份、地衣芽孢杆菌HS-10 20～70重量份、白腐真菌45～60重量份和水15～30重量份，上述混合草籽中包含如下重量份的草籽：狗牙根30～60重量份、宽叶雀稗15～20重量份、紫惠槐3～5重量份、木豆5～10重量份、马齿苋1～3重量份、鸡冠花1～3重量份和山毛豆3～5重量份；
(6)待混合播种完毕后，于表层施撒一层有机肥和生物肥料作为覆盖层，其中有机肥和生物肥料的重量比为20～50∶50～80；所述有机肥为发酵后鸡鸭粪便、猪牛粪便或两者的混合物，所述生物肥料包含稻秆、稻米壳、秸秆、玉米芯中的至少一种，粒度为3±2.5mm；有机肥和生物肥料的混合的用量为1.25kg/m2；
(7)盖上一层绿色环保型无纺布；
(8)结合定期与不定期方式进行人工养护，强化植物的发芽率和长势，恢复上述边坡的表层植物覆盖。
植被恢复效果：
30d后，植被覆盖率为26±2％，主要植物种类有木豆、狗牙根、宽叶雀稗，偶见几株紫惠槐和马齿苋。
60d后，植被覆盖率为42±2％，主要植物种类有木豆、狗牙根、宽叶雀稗等、少量的紫惠槐和偶见马齿苋和山毛豆。
90d后，植被覆盖率为61±3％，主要植物种类有木豆、宽叶雀稗、狗牙根，少量的紫惠槐，偶见几株山毛豆和鸡冠花等植物数量较少。
经过每隔季度进行追肥和养护后，一年后，植被恢复率为76±2％，基本实现了硫化铜矿堆场边坡的人工生态系统。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种构建硫化铜生物堆浸场地边坡的人工生态工程的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)对硫化铜矿生物堆浸场的边坡进行机械平整、修平和压实工序，然后放置5～14d，让其堆体及边坡自然压实；
(2)将无机碱性物料分3～5次均匀喷洒，每次间隔2～3d，对上述边坡的表层的进行初步人工改良，使该边坡的表面形成一碱性物料隔离层，上述无机碱性物料为固含量为10～45wt％的石灰乳或固含量为10～45wt％的石灰石粉和石灰的混合浆液，上述喷洒的强度为2～5L/m2；
(3)将压滤中和石灰泥渣、第一复合改良剂和微量元素添加剂混合均匀后，输送到初步人工改良的边坡上，并进行抛撒、疏松和平整，形成一层厚度为45～150cm的人造土壤层，然后堆放5～14d；上述压滤中和石灰泥渣为硫化铜矿山所形成的酸性矿山废水，采用石灰中中和后再经板框压滤而获得的物料；上述第一复合改良剂由有机肥、生活污水处理厂污泥和复合肥以3～9∶2～5∶0.05～0.3的质量比组成，且上述压滤中和石灰泥渣与有机肥的质量比为100∶1～3；上述微量元素添加剂中含有硼、锰、铜、锌、钼、氯、硒、氮、磷、钾和钴，其用量为0.5～2.0g/m2；
(4)向上述人造土壤层施加复合肥，并适当浇水，以增强人造土壤层中的基础肥力和生根环境，浇水频率为1次/天，共计3～4次；
(5)在人造土壤层上采用穴播方式进行人工草籽的混合播种，混合播种的物料由混合草籽和第二复合改良剂混合而成，该第二复合改良剂由上述有机肥、上述复合肥和微生物制剂以4～10∶0.5～2∶0.01～0.03的质量比组成，且微生物制剂中含有芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和白腐真菌，上述混合草籽中包含狗牙根、宽叶雀稗、紫惠槐、木豆、马齿苋、鸡冠花和山毛豆的草籽；
(6)待混合播种完毕后，于表层施撒一层有机肥和生物肥料作为覆盖层，其中有机肥和生物肥料的重量比为20～50∶50～80；所述有机肥为发酵后鸡鸭粪便、猪牛粪便或两者的混合物，所述生物肥料包含稻秆、稻米壳、秸秆、玉米芯中的至少一种；有机肥和生物肥料的混合的用量为0.3～2kg/m2；
(7)盖上一层环保型无纺布；
(8)结合定期与不定期方式进行人工养护，强化植物的发芽率和长势，恢复上述边坡的表层植物覆盖。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述压滤中和石灰泥渣的pH为8～13，99％的粒度小于0.045μm，并包括如下重量百分比的组分：Fe2O3 2～20％、Al2O3 0.3～12.0％、SiO21～17％、CaSO4 30～75％、Zn 0.001～0.5％、Mg 0.01～1.5％、Co 0.001～0.002％和Ni0.001～0.005％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微量元素添加剂包括如下重量份的组分：硼10～15重量份、锰3～5重量份、铜1～2重量份、锌3～5重量份、钼3～5重量份、氯3～5重量份、硒1～3重量份、氮5～20重量份、磷1～5重量份、钾1～5重量份、钴0.1～0.5重量份和水10～15重量份。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微生物制剂包括如下重量份的组分：地衣芽孢杆菌W10 30～60重量份、地衣芽孢杆菌HS-10 20～70重量份、白腐真菌45～60重量份和水15～30重量份。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混合草籽中包含如下重量份的草籽：狗牙根30～60重量份、宽叶雀稗15～20重量份、紫惠槐3～5重量份、木豆5～10重量份、马齿苋1～3重量份、鸡冠花1～3重量份和山毛豆3～5重量份。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述复合肥为N、P、K复合肥，呈现浅棕色，粒径为2～3mm，且N、P、K的有效质量比均超过15％，并含有5～7wt％的腐殖酸钠。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的混合播种采用穴播方式，所挖的播种洞的直径为8～15cm，深度为10～30cm，播种洞的洞体垂直于所述边坡；在施加所述混合播种的物料后耙匀，然后放置5～7d，放置期间浇2～3次水。
8.如权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述生物肥料的粒度为0.1～10mm，用量为0.3～2kg/m2。
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