CN111699941A - 煤矸石绿化基质、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤矸石绿化基质、制备方法及应用，涉及生态绿化技术领域，主要目的是解决煤矸石无法利用的问题，同时帮助实现对煤矸石山的生态修复。该煤矸石绿化基质按质量百分比由400‑600份煤矸石、400‑600份土壤、40‑55份植物粉碎物、60‑80份煤灰和1‑2份保水剂组成。将上述原材料均匀混合制得的煤矸石绿化基质能够最大限度利用煤矸石废弃物，减少使用熟化土壤和有机质等其它添加原料，可以就地生产绿化基质，减少弃渣弃土量和客土的使用量，降低成本，保护土地与植被资源，能够应用于煤炭矿区采煤迹地以及煤矸石废弃地进行绿化基质生产，具有取材方便、成本低廉、资源节约等特点。

Description

煤矸石绿化基质、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及生态绿化技术领域，尤其是涉及一种煤矸石绿化基质、制备方 法及应用。
背景技术
煤矸石是一种伴随煤炭生产过程所排放的固体废弃物，占原煤产量的 15％～20％。煤矸石的排放量占我国工业废弃物排放量的首位。到目前为止，我 国的煤矸石储量已达50多亿吨，占地20余万亩，且逐年增加。因无法产生经 济效益，煤矸石经常被废弃、堆积成山导致大量占地。大量堆积的煤矸石不仅 占用了宝贵的土地资源，同时也破坏了植物的生长基质，严重影响植被覆盖， 进而带来多种地质灾害：有超过三分之一的煤矸石山会发生自燃现象，煤矸石 在自燃时会释放大量的二氧化硫、硫化氢等有害气体，危害周围环境和人体健 康。
对煤矿区及煤矸石山主要采用的措施是利用客土覆盖进行植被恢复与重 建，但由于覆土理化性质较差，养分含量低，导致植被恢复效果差，复垦率低。 同时，客土的运输也会带来很多问题：除了运输成本高昂以外，也会对客土的 取土区造成二次破坏，进而带来水土流失和局部山体滑坡的问题。
因此，为了解决煤矸石大量堆积以及矿区生态难以恢复的问题，亟需研发 出一种新型的煤矸石绿化基质。
发明内容
本发明的目的在于提供煤矸石绿化基质、制备方法及应用，以解决现有技 术中存在的煤矸石难以利用的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选 技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种煤矸石绿化基质，按质量百分比由400-600份煤矸石、 400-600份土壤、40-55份植物粉碎物、60-80份煤灰和1-2份保水剂组成。
在上述技术方案中，优选的，所述植物粉碎物为粉碎至5mm以下的玉米 秸秆。
在上述技术方案中，优选的，所述煤矸石中的有机质含量≥15％，所述煤 矸石经研磨处理，其颗粒细度≤3mm。
在上述技术方案中，优选的，所述土壤为粘粒含量为15-23％，粉粒含量为 32-38％，沙粒含量为39-53％的地表土。
在上述技术方案中，优选的，所述土壤需经风干、粉碎、过100目筛处理。
在上述技术方案中，优选的，所述保水剂为高分子聚合物，包括聚丙烯酸 盐。
本发明还提供了一种煤矸石绿化基质制备方法，包括上述任一项所述的煤 矸石、土壤、植物粉碎物、煤灰和保水剂，将上述物料按比例在常温下混合均 匀。
本发明还提供了一种煤矸石绿化基质应用方法，其步骤为：
(1)将煤矸石碎渣、土壤、植物粉碎物、煤灰和保水剂均匀混合在一起；
(2)将煤矸石山整理平缓，随后将配制好的绿化基质均匀铺设在整理好的 山体上；
(3)在铺设好的绿化基质上种植草本植物或禾本科植物。
在上述技术方案中，优选的，所述步骤(2)中的绿化基质的铺设厚度不小 于10cm。
在上述技术方案中，优选的，所述步骤(3)中的草本植物为紫花苜蓿，禾 本科植物为黑麦草。
与现有技术相比，本发明提供了一种煤矸石绿化基质、制备方法及应用， 该绿化基质主要由煤矸石、土壤、玉米秸秆、煤灰和保水剂均匀混合而成，其 中煤矸石和玉米秸秆能够提供大量的有机物质，土壤和煤灰能够提供植物生长 所需的多种无机盐成分，保水剂可以提高该绿化基质的保水能力，同时也能有 效避免基质流失。该绿化基质能够最大限度利用煤矸石废弃物，减少使用熟化 土壤和有机质等其它添加原料，减少弃渣弃土量，降低成本，具有取材方便、 成本低廉、资源节约等特点。另外，该绿化基质按一定厚度覆盖在山体上可以 对山体提供良好的生长环境，同时也能够形成良好的植被覆盖层，对促进成土熟化、增加有效养分的供给、改善土壤理化特性、促进植被恢复具有显著的作 用。本发明不仅为煤炭生产中的废弃物煤矸石找到了一条新的利用途径，而且 针对绿化基质就地取材方便的特点，适当选用玉米秸秆、粉煤灰等富含有机营 养元素的工农业废弃物，实现了多个废弃物资源化利用，最终制得的绿化基质 也有助于保护土地与植被资源，能够应用于煤炭矿区采煤迹地以及煤矸石废弃 地等进行植被恢复。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方 案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创 造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、 “宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于文字内 容所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示 或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因 此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种煤矸石绿化基质，该煤矸石绿化基质主要由煤矸石、土 壤、植物粉碎物、煤灰和保水剂组成，按质量百分比计算为400-600份煤矸石、400-600份土壤、40-55份植物粉碎物、60-80份煤灰和1-2份保水剂。
上述原材料按下列方法准备：
煤矸石为煤矸石山上的煤矸石及其风化物，经人工或机械过过孔径为3mm 的筛(在过筛前可以进行适当的粉碎处理)，去除杂草物质后所得。
土壤为粘粒含量为15-23％，粉粒含量为32-38％，沙粒含量为39-53％的地 表土。该土壤取回后需要置于干燥通风的室内风干，并去除土壤中动植物残体 和岩石，再经100目筛网过筛处理。
具体的，当上述土壤由20％粘粒、35％粉粒和45％沙粒组成时效果最好。
植物粉碎物可以由玉米秸秆、小麦秸秆和杂草等粉碎处理得到。以玉米秸 秆为例，需要粉碎至5mm以下。
煤灰为粉煤燃烧时，烟气中带出的粉状残留物和炉底部排除的炉底渣，主 要由SiO2(60％)和部分辅助矿物组成，包括Al2O3、Fe3O4、Na2O、MgO、CaO 等。
保水剂为高分子聚合物，包括聚丙烯酸盐。
具体的，该保水剂可以是聚丙烯酸钾，也可以是由聚丙烯酸盐和聚丙烯酰 胺组成的共聚体。
将上述原材料按比例均匀混合后即可制得煤矸石绿化基质。
本发明还提供了一种煤矸石绿化基质应用方法，其步骤为：
(1)将煤矸石碎渣、土壤、植物粉碎物、煤灰和保水剂均匀混合在一起； (2)将煤矸石山整理平缓，随后将配制好的绿化基质均匀铺设在整理好的山体 上；(3)在铺设好的绿化基质上种植草本植物或禾本科植物，待上述植物长出 后即可完成生态修复。
通过上述方法可以有效实现对煤矸石山以及其他生态环境受到破坏的区域 的生态修复。
为了达到较好的修复效果，绿化基质的铺设厚度不小于10cm。
在实践中，多选用紫花苜蓿和黑麦草等作为生态修复用植物来进行种植。
本发明中选用的煤矸石取自北京市门头沟区上辛房，土壤取自煤矸石取样 地周边，上述原材料的理化性质如下：
Figure BDA0002525474400000051
下面以实施例为例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
本发明提供了一种煤矸石绿化基质，该绿化基质的原材料按质量分数计包 括500份煤矸石，500份土壤，50份玉米秸秆，75份煤灰以及两份保水剂，通 过正交试验对比可以知道，此时该煤矸石绿化基质具有良好的物理性质。
在该实施例中，保水剂为聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺的共聚体(中国华翔化 工有限公司生产)。
实施例2：
本发明提供了一种煤矸石绿化基质，该绿化基质的原材料按质量分数计包 括500份煤矸石，500份土壤，25份玉米秸秆，75份煤灰以及一份保水剂。
在该实施例中，保水剂为聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺的共聚体(中国华翔化 工有限公司生产)。
实施例3：
本发明提供了一种煤矸石绿化基质，该绿化基质的原材料按质量分数计包 括500份煤矸石，500份土壤，50份玉米秸秆，75份煤灰以及一份保水剂。
以紫花苜蓿为例，实施例3中的配比最有利于植物发芽和植物生长(正交 试验验证)。
在该实施例中，保水剂为聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺的共聚体(中国华翔化 工有限公司生产)。
与目前采煤迹地及煤矸石废弃地生态恢复的基质等配方相比，本发明筛选 的绿化基质配方，在提高绿化基质理化性质的同时，提出适宜该地区植物生长 的基质配方，满足植物生长需求，成活率高，植物生长健康。由于煤矸石、玉 米秸秆、粉煤灰、保水剂等资源来源广泛，取材容易，为本发明的推广应用奠 定了基础，同时也减少了大量客土，降低了生产成本，提高了经济、社会和生 态效益。
实施例4：
以紫花苜蓿为例，参考实施例2中的绿化基质配方种植紫花苜蓿。与土壤 对照组进行对比，煤矸石绿化基质中的紫花苜蓿发芽率约为28％，提高约50％， 株高约为17cm，提高约40％，单株生物量约为2.5g，提高约一倍。该绿化基质 有利于紫花苜蓿生长，当紫花苜蓿形成良好的生态覆盖后，即可完成对该区域 的生态修复。
本实施例中选用的紫花苜蓿品种为阿尔冈金。植物种子由北京正道生态科 技有限公司提供。
实施例5：
以黑麦草为例，参考实施例3中的绿化基质配方种植黑麦草。与土壤对照 组进行对比，在无干旱胁迫的情况下，煤矸石绿化基质中黑麦草的发芽率、株 高、生物量分别为96％、17.5cm、0.095g，均高于土壤对照组(88％、16cm、 0.075g)；在干旱胁迫的情况下，黑麦草的发芽率、株高及干重均降低，但是 煤矸石绿化基质中的黑麦草发芽率、株高及干重降幅均小于土壤对照组。说明 在受到干旱胁迫时，煤矸石绿化基质有更好的保水持水能力以及更多的养分供 应，降低了植物所受到的胁迫，更有利于植物生长。
本实施例中选择的黑麦草品种为麦迪，植物种子由北京正道生态科技有限 公司提供。
需要注意的是，上述绿化基质可以铺设在平坦的地面上使用，也可以铺设 在倾斜的山坡上。
本发明的改良煤矸石的绿化基质，最大限度利用煤炭生产废弃物煤矸石， 减少使用熟化土壤和有机质等其它添加原料，具有取材方便、成本低廉、资源 节约等特点。该绿化基质对促进成土熟化、增加有效养分的供给、改善土壤理 化特性、促进植被恢复具有显著的作用。本发明不仅为煤炭生产中的废弃物煤 矸石找到了一条新的利用途径，而且针对绿化基质就地取材方便的特点，适当 选用玉米秸秆、煤灰等富含有机营养元素的工农业废弃物，实现了多个废弃物 资源化利用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到 变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应 以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种煤矸石绿化基质，其特征在于，按质量百分比由400-600份煤矸石、400-600份土壤、40-55份植物粉碎物、60-80份煤灰和1-2份保水剂组成。
2.根据权利要求1所述的煤矸石绿化基质，其特征在于，所述植物粉碎物为粉碎至5mm以下的玉米秸秆。
3.根据权利要求1所述的煤矸石绿化基质，其特征在于，所述煤矸石中的有机质含量≥15％，所述煤矸石经研磨处理，其颗粒细度≤3mm。
4.根据权利要求1所述的煤矸石绿化基质，其特征在于，所述土壤为粘粒含量为15-23％，粉粒含量为32-38％，沙粒含量为39-53％的地表土。
5.根据权利要求4所述的煤矸石绿化基质，其特征在于，所述土壤需经风干、粉碎、过100目筛处理。
6.根据权利要求1所述的煤矸石绿化基质，其特征在于，所述保水剂为高分子聚合物，包括聚丙烯酸盐。
7.一种煤矸石绿化基质制备方法，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的煤矸石、土壤、植物粉碎物、煤灰和保水剂，将上述物料按比例在常温下混合均匀。
8.一种煤矸石绿化基质应用方法，其特征在于，步骤为：
(1)将煤矸石碎渣、土壤、植物粉碎物、煤灰和保水剂均匀混合在一起；
(2)将煤矸石山整理平缓，随后将配制好的绿化基质均匀铺设在整理好的山体上；
(3)在铺设好的绿化基质上种植草本植物或禾本科植物。
9.根据权利要求8所述的煤矸石绿化基质应用方法，其特征在于，所述步骤(2)中的绿化基质的铺设厚度不小于10cm。
10.根据权利要求8所述的煤矸石绿化基质应用方法，其特征在于，所述步骤(3)中的草本植物为紫花苜蓿，禾本科植物为黑麦草。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200925

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