CN111515241A - 一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，包括如下步骤：其特征在于：该方法包括如下步骤：1)煤矸石自然风干磨细到100um、500nm、1000um三种粒径；2)铜尾矿过2mm筛；3)将2kg按比例(0％(CK)、1％、2.5％、5％、10％、15％和20％)混合的铜尾矿置于18cm×11cm的塑料盆中，每处理组设3个重复，平衡一周；4)黑麦草种子用量15粒/盆，播种深度为5cm±1cm，种子萌发后，保留5株健壮植株；5)植物生长期间，保持温室(5000Lux(14h:10h light/dark)、温度25±3℃、湿度75±3％)中培养45d后取样分析，基质保持约60％持水量。本发明方法的修复效率较高，对铜尾矿重金属进行稳定化，提出了煤矸石作为改良剂改良铜尾矿、实现“以废治废”的有效途径。

Description

一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法
技术领域
本发明涉及尾矿生态修复技术领域，具体是一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法。
背景技术
铜尾矿是自然铜矿石经破碎、磨矿及分选等工艺排出的尾矿废料，是典型的工业固体废弃物，其物理性质不良、营养贫乏，且含有浓度较高的重金属元素，如Cu、Cd等，不利于植物定居和生长。由于铜尾矿综合利用技术水平有限，造成大量铜尾矿长期堆积并占用大量土地。目前，大量铜尾矿堆积在地表形成尾矿库，其含有的重金属会通过淋溶、风化和径流等途径向环境释放，污染周边土壤和水体，增加生态风险，破坏生态环境，成为矿区重要污染源。据统计，我国当前铜尾矿累积堆存量已超过40亿吨。因此，对铜尾矿废弃地的生态修复与治理具有十分重要的现实意义。
尾矿的修复方法有多种，从目前实际应用的情况来看，超富集植物提取法、化学钝化修复方法等等均是尾矿污染土壤的较有效修复方法。然而，鉴于铜尾矿特殊的理化性质和重金属复合污染的特点，不少研究采用在铜尾矿中加入改良剂的方法以缓解土壤酸度、提高基质养分、改善生物学特性，减少重金属移动性和有效性，从而达到改良铜尾矿、促进植物修复的目的。类似于土壤钝化剂，铜尾矿改良剂分为四类：无机改良剂、有机改良剂、新材料改良剂和复合改良剂。在铜尾矿植物修复中，不同改良剂对铜尾矿理化性质和不同重金属的改良作用，因改良剂种类、组成、尾矿理化性质、被改良金属种类等不同而存在一定的差异。再者，不同植物对铜尾矿改良剂的生理响应，因植物种类、铜尾矿性质和重金属种类不同也存在一定的差异。因此，在对铜尾矿进行植被修复时，既需要根据铜尾矿特性选择适宜的修复植物种类，也需要对改良剂的作用效果进行综合评估。
鉴于铜尾矿改良剂品类众多，错综复杂，以及修复植物生理生态响应程度，选择何种改良剂能更好更加有效地对铜尾矿进行改良，成为当前一个重要的研究方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法；明晰利用煤矸石改良铜尾矿的可行性，为综合煤矸石的利用和铜尾矿的植物修复提供新思路和新方法。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，包括下述步骤：
1)煤矸石采自淮南新庄孜矿煤矸石山顶、底、腰部表层(0-20cm)的混合样品，自然风干磨细到100um、500nm、1000um三种粒径；
2)铜尾矿采自铜陵市冬瓜山杨山冲铜尾矿库表层(0-20cm)，自然条件下风干，过2mm筛；
3)将2kg按比例(0％(CK)、1％、2.5％、5％、10％、15％和20％)混合的铜尾矿置于18cm×11cm的塑料盆中，每处理组设3个重复，平衡一周，；
4)黑麦草种子用量15粒/盆，播种深度为5cm±1cm，种子萌发后，保留5 株健壮植株；
5)植物生长期间，保持温室(5000Lux(14h:10h light/dark)、温度25±3℃、湿度75±3％)中培养45d后取样分析，基质保持约60％持水量。
作为优选，本发明提供的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述的铜尾矿，是采自安徽省铜陵市冬瓜山杨山冲0-20cm 的铜尾矿库表层；
作为优选，本发明提供的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述的煤矸石来自安徽省淮南市新庄孜矿煤矸石山顶、底、腰部表层(0-20cm)的混合样品；
作为优选，本发明提供的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述煤矸石分为10um、100um、500nm、1000um四种粒径；
作为优选，本发明提供的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述的铜尾矿中添加质量比依次为0％(CK)、1％、2.5％、 5％、10％、15％和20％；
作为优选，本发明提供的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述的黑麦草，为产于长江流域以南的多年生黑麦草；
作为优选，本发明提供的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：黑麦草培养条件为：光照为5000Lux(14h:10h light/dark)，温度为25±3℃，湿度为75±3％，基质保持约60％持水量。
本发明具有的有益效果：
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：本发明所述的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，采用煤矸石作为改良剂并联合植物协同修复可以改善铜尾矿贫瘠环境，对铜尾矿重金属进行稳定化，实现“以废治废”的有效途径。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做更加详细的论述，以利于本领域技术人员的理解和应用，但不限定本发明的保护范围。
一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，包括下述步骤：
1)煤矸石采自淮南新庄孜矿煤矸石山顶、底、腰部表层(0-20cm)的混合样品，自然风干磨细到100um、500nm、1000um三种粒径；
2)铜尾矿采自铜陵市冬瓜山杨山冲铜尾矿库表层(0-20cm)，自然条件下风干，过2mm筛；
3)将2kg按比例(0％(CK)、1％、2.5％、5％、10％、15％和20％)混合的铜尾矿置于18cm×11cm的塑料盆中，每处理组设3个重复，平衡一周，；
4)黑麦草种子用量15粒/盆，播种深度为5cm±1cm，种子萌发后，保留5 株健壮植株；
5)植物生长期间，保持温室(5000Lux(14h:10h light/dark)、温度25 ±3℃、湿度75±3％)中培养45d后取样分析，基质保持约60％持水量。。
煤矸石添加对铜尾矿重金属钝化率的影响
Figure BDA0002478049820000031
Figure DEST_PATH_IMAGE001
从上表可得，随着煤矸石添加比例的增加，铜尾矿中Cd、Cu、Pb、Zn的钝化率不断提高。当煤矸石添加比例达20％时，未种植物的处理中，煤矸石对铜尾矿中Cd、Cu、Pb、Zn的钝化率分别为7.20％、48.02％、31.79％、17.06％；种植黑麦草时，钝化率分别为32.76％、63.42％、66.14％、41.84％；煤矸石能降低铜尾矿中Cd、Cu、Pb、Zn的生物可利用性，对尾矿中Cd、Cu、Pb、Zn具有一定的钝化效应，但对Cr具有一定的活化效应，提高了Cr的生物可利用性。而且，总体上，煤矸石+黑麦草对铜尾矿重金属的钝化效果比煤矸石的钝化效果好。
铜尾矿中Cu钝化率总体上随煤矸石粒径增大而降低，随着煤矸石添加比升高而升高，具体表现为：
(1)当煤矸石粒径由100μm增大到1000μm时，未种植物、种植黑麦草两种修复方式下，Cu平均钝化率分别从21.4％下降到19.67％、从34.38％下降到 27.24％。
(2)随着煤矸石添加比例的增大，Cu钝化率显著降低。
(3)未种植物和种植黑麦草两种方式下，100um+20％处理下(煤矸石粒径 100μm、添加比为20％钝化率均最高，分别达到35.96％和54.24％。
综上所述：在100-1000μm粒径和1％-20％的煤矸石添加比范围内，煤矸石粒径越小，添加比例越高，对铜尾矿中Cu的钝化效果越好，100um处理钝化效果明显好于500um和1000um。粒径100um+矸石添加比例20％的组合处理对铜尾矿 Cu的钝化效果最优。种植黑麦草提高铜尾矿Cu的钝化效果，所以本发明方法最终采用煤矸石粒径100um+添加比例20％+黑麦草。对Cu的钝化率能达到54.24％，能够的稳定铜尾矿中重金属。
通过以上方法，达到了利用煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的目的，揭示了煤矸石改良剂修复铜尾矿的有效添加比例和粒径大小，为煤矸石改良剂的实际应用提供技术支撑。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而 且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发 明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性 的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要 求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的 任何标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)煤矸石采自淮南新庄孜矿煤矸石山顶、底、腰部表层(0-20cm)的混合样品，自然风干磨细到100um、500nm、1000um三种粒径；
2)铜尾矿采自铜陵市冬瓜山杨山冲铜尾矿库表层(0-20cm)，自然条件下风干，过2mm筛；
3)将2kg按比例(0％(CK)、1％、2.5％、5％、10％、15％和20％)混合的铜尾矿置于18cm×11cm的塑料盆中，每处理组设3个重复，平衡一周，；
4)黑麦草种子用量15粒/盆，播种深度为5cm±1cm，种子萌发后，保留5株健壮植株；
5)植物生长期间，保持温室(5000Lux(14h:10h light/dark)、温度25±3℃、湿度75±3％)中培养45d后取样分析，基质保持约60％持水量。
2.根据权利要求1所述的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述的铜尾矿，是采自安徽省铜陵市冬瓜山杨山冲0-20cm的铜尾矿库表层。
3.根据权利要求1所述的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述的煤矸石来自安徽省淮南市新庄孜矿煤矸石山顶、底、腰部表层(0-20cm)的混合样品。
4.根据权利要求1所述的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述煤矸石分为100um、500nm、1000um三种粒径。
5.根据权利要求1所述的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述的铜尾矿中添加质量比依次为0％(CK)、1％、2.5％、5％、10％、15％和20％。
6.根据权利要求1所述的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：本发明所述的黑麦草，为产于长江流域以南的多年生黑麦草。
7.根据权利要求1所述的一种煤矸石与修复植物稳定化修复铜尾矿的方法，其特征在于：黑麦草培养条件为：光照为5000Lux(14h:10h light/dark)，温度为25±3℃，湿度为75±3％，基质保持约60％持水量。
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