CN112893430A - 一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法 - Google Patents

一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法 Download PDF

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吴海滨
冯政君
宋慧平
邹炎
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Abstract

本发明涉及贫瘠土壤修复材料领域，更具体而言，涉及一种煤基固废用于土壤修复材料的制备方法，以煤矸石、粉煤灰等为主的多孔材料，与富碳元素的低阶煤、富含有机质的废弃有机质通过发酵制成煤基固废修复材料，可改善土壤结构，提供微量营养元素，可以增加土壤有机质，有较强的保水保肥作用，为植物生长提供充足的水分和养分，省去外加土壤肥料的添加，有效降低治理成本。本发明以煤基固废和废弃有机质为主要原料制备修复材料，用于贫瘠土壤治理，既节约了有机肥料，又避免了固废堆积对环境造成的污染以及对土地资源的破坏。

Description

一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法
技术领域
本发明涉及贫瘠土壤修复材料领域，更具体而言，一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法。
背景技术
我国的能源结构一直以煤炭为主，而且近几十年内不会改变。随着煤炭开采和发电量的需求增加，产生的煤矸石、粉煤灰、煤泥等煤基固废也逐年增加。受资源化利用技术和运输半径等因素影响，目前为止煤基固废还不能被全部消纳，剩余部分只能长期露天堆积，不仅压占土地，而且雨水淋溶液进入地下水，危及周边居民的身体健康，是亟须破解的生态环境保护难题。农家肥、污泥等来源广、数量大，成本较低，但这些营养元素多呈有机物状态，肥效较慢，难于被作物直接吸收利用，而且长期使用易使土壤渗水、透气能力减弱，尤其是在半干旱半湿润的北方地区，在施用农家肥的时候更需要谨慎。大多研究和应用是将动物废弃物(包括动物粪便、动物加工废弃物)和植物残体(作物秸秆、落叶等)，采用物理、化学、生物或三者兼有的处理技术，经过一定的加工工艺(包括但不限于堆制、高温、厌氧等)，消除其中的有害物质(病原菌、病虫卵害、杂草种籽等)达到无害化标准而形成的。
煤基固废中含有较多无机矿物质，与农家肥、污泥等有机质一起发酵，提高土壤矿物质的同时，还有效降低成本，还解决了固废堆积造成的污染问题，可以化害为利，变废为宝。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，包括以下步骤：
S1、固废基多孔材料制备：将煤矸石粉、粉煤灰、水泥、脱硫石膏、石灰加混合制粒，烟气养护后得到固废基多孔材料；
S2、固废基多孔材料制备煤基固废修复材料：将S1制备的煤基固废多孔材料、低阶煤、废弃有机质混合，混合过程中添加微生物速腐剂，经好氧发酵、沉化、破碎、筛分得到煤基固废修复材料；
S3、土壤修复：将步骤S2中制备的固废基多孔材料制备煤基固废修复材料用于平地的乔木栽种与农作物撒播、坡面绿化。
进一步地，步骤S1中所述煤矸石粉、粉煤灰、水泥、脱硫石膏、石灰质量备份比为(40-80％)：(0-40％)：(5-20％)：(0-10％)：(0-5％)。
进一步地，步骤S1所述造粒采用造粒机或筛粒机，所述制粒具体为：将原料混合加入造粒机或筛粒机中，在水中加入发泡剂，按0.6-0.8液固比将水分多次喷入造粒机或筛粒机中，制成1-8mm的颗粒。
进一步地，所述造粒机或筛粒器的温度为30-50℃。
进一步地，所述发泡剂为铝粉、双氧水、过硼酸钠中的一种。
进一步地，步骤S1所述烟气养护具体为：温度在200℃以上的锅炉烟气和蒸汽进入养护装置，锅炉烟气和蒸汽养护温度为160～200℃，养护时间为2-6h。锅炉烟气含有二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等酸性气体，可以用于养护并中和材料中的碱性物质，使制成的多孔颗粒材料的pH值降至中性。
进一步地，步骤S2中所述煤基固废多孔材料、低阶煤、废弃有机质质量比为(3-6)：(2-4)：(2-6)；所述微生物速腐剂加入量为混合物质量的0.1-0.3％。
进一步地，步骤S2所述低阶煤为风化煤、褐煤、煤泥中的一种或多种；所述废弃有机质为农家肥或污泥。
进一步地，步骤S2中所述好氧发酵时间为10-30天，沉化时间为7天；所述煤基固废修复材料粒径为1-8mm。
进一步地，步骤S3平地的乔木栽种中煤基固废修复材料撒入量为200g-500g；平地的农作物撒播煤基固废修复材料每公顷田地中施用量为10t-20t；坡面的绿化每公顷坡面的黄土、煤基固废修复材料与种子的用量配比为(40t-60t)：(10t-20t)：(2kg-10kg)，液固比为0.8-1.2。
进一步地，所述平地的乔木栽种具体为：在平整地面挖坑，每个坑内均匀撒入S2制备的煤基固废修复材料，在坑中植入苗木，扶正后填土至与地面相平，及时浇足水；
所述平地的农作物撒播具体为：在平整地面均匀施用S2制备的煤基固废修复材料；
所述坡面的绿化具体为：将黄土、S2制备的煤基固废修复材料与种子加水混合制得浆状喷播材料均匀喷洒于坡面。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明提供了一种煤基固废用于土壤修复材料的制备方法，以煤矸石、粉煤灰等为主的多孔材料，与富碳元素的低阶煤、富含有机质的废弃有机质通过发酵制成煤基固废修复材料，可改善土壤结构，提供微量营养元素，可以增加土壤有机质，有较强的保水保肥作用，为植物生长提供充足的水分和养分，省去外加土壤肥料的添加，有效降低治理成本。本发明以煤基固废和废弃有机质为主要原料制备修复材料，用于贫瘠土壤治理，既节约了有机肥料，又避免了固废堆积对环境造成的污染以及对土地资源的破坏。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，包括以下步骤：
S1、固废基多孔材料制备：将40-80％煤矸石粉、0-40％粉煤灰、5-20％水泥、0-10％脱硫石膏、0-5％石灰加至造粒机或筛粒机中，水中加入发泡剂，按0.6-0.8液固比将水分多次喷入，在造粒机或筛粒机中制成1-8mm的颗粒，烟气养护后得到固废基多孔材料；
S2、固废基多孔材料制备煤基固废修复材料：将S1制备的煤基固废多孔材料、低阶煤、废弃有机质按照(3-6)：(2-4)：(2-6)的质量比混合，混合过程中添加0.1-0.3％微生物速腐剂，好氧发酵10-30天，在沉化槽中静置沉化7天，经破碎、筛分得到1-8mm的煤基固废修复材料；
S3、土壤修复：包括平地的乔木栽种与农作物撒播、坡面绿化；
所述平地的乔木栽种具体为：在平整地面挖坑，每个坑内均匀撒入S2制备的煤基固废修复材料，在坑中植入苗木，扶正后填土至与地面相平，及时浇足水；
所述平地的农作物撒播具体为：在平整地面均匀施用S2制备的煤基固废修复材料；
所述坡面的绿化具体为：将黄土、S2制备的煤基固废修复材料与种子加水混合制得浆状喷播材料。
步骤S1所述造粒机或筛粒器的温度为30-50℃。所述烟气养护具体为：温度在200℃以上的锅炉烟气和蒸汽进入养护装置，锅炉烟气和蒸汽养护温度为160～200℃，养护时间为2-6h。锅炉烟气含有二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等酸性气体，可以用于养护并中和材料中的碱性物质，使制成的多孔颗粒材料的pH值降至中性。所述发泡剂为铝粉、双氧水、过硼酸钠中的一种。
步骤S2所述低阶煤为风化煤、褐煤、煤泥中的一种或多种。所述废弃有机质为农家肥或污泥。
在本实施例中，步骤S3平地的乔木栽种中煤基固废修复材料撒入量为200g-500g；平地的农作物撒播煤基固废修复材料每公顷田地中施用量为10t-20t；坡面的绿化每公顷坡面的黄土、煤基固废修复材料与种子的用量配比为(40t-60t)：(10t-20t)：(2kg-10kg)，液固比为0.8-1.2。
固废基多孔颗粒、鸡粪与风化煤按照不同比例混配发酵，制备煤基固废修复材料，如表1所示，养分等性能指标和重金属限值均符合NY525-2012《有机肥料》的要求。优选固废基多孔颗粒、鸡粪与风化煤的配比为3:4:3。
表1不同配方的煤基固废修复材料的性能指标表
Figure BDA0002921931070000041
所述的煤基固废修复材料在山西省长治市某农田进行大田试验。农作物撒播时，每公顷田地中均匀施用煤基固废修复材料10吨-20吨。参照《农业部粮食高产创建测产验收办法(试行)》进行测产，结果如表2所示。与施加常规速效肥的对照田相比，施加煤基固废修复材料试验田的谷子增产27.1％。
表2谷子产量比较表
Figure BDA0002921931070000042
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、固废基多孔材料制备：将煤矸石粉、粉煤灰、水泥、脱硫石膏、石灰加混合制粒，烟气养护后得到固废基多孔材料；
S2、固废基多孔材料制备煤基固废修复材料：将S1制备的煤基固废多孔材料、低阶煤、废弃有机质混合，混合过程中添加微生物速腐剂，经好氧发酵、沉化、破碎、筛分得到煤基固废修复材料；
S3、土壤修复：将步骤S2中制备的固废基多孔材料制备煤基固废修复材料用于平地的乔木栽种与农作物撒播、坡面绿化。
2.根据权利要求1所述的一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于：步骤S1中所述煤矸石粉、粉煤灰、水泥、脱硫石膏、石灰质量备份比为(40-80％)：(0-40％)：(5-20％)：(0-10％)：(0-5％)。
3.根据权利要求1所述的一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于：步骤S1所述造粒采用造粒机或筛粒机，所述制粒具体为：将原料混合加入造粒机或筛粒机中，在水中加入发泡剂，按0.6-0.8液固比将水分多次喷入造粒机或筛粒机中，制成1-8mm的颗粒；所述造粒机或筛粒器的温度为30-50℃。
4.根据权利要求3所述的一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于：所述发泡剂为铝粉、双氧水、过硼酸钠中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于：步骤S1所述烟气养护具体为：温度在200℃以上的锅炉烟气和蒸汽进入养护装置，锅炉烟气和蒸汽养护温度为160～200℃，养护时间为2-6h。
6.根据权利要求1所述的一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于：步骤S2中所述煤基固废多孔材料、低阶煤、废弃有机质质量比为(3-6)：(2-4)：(2-6)；所述微生物速腐剂加入量为混合物质量的0.1-0.3％。
7.根据权利要求1所述的一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于：步骤S2所述低阶煤为风化煤、褐煤、煤泥中的一种或多种；所述废弃有机质为农家肥或污泥。
8.根据权利要求1所述的一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于：步骤S2中所述好氧发酵时间为10-30天，沉化时间为7天；所述煤基固废修复材料粒径为1-8mm。
9.根据权利要求1所述的一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于：步骤S3平地的乔木栽种中煤基固废修复材料撒入量为200g-500g；平地的农作物撒播煤基固废修复材料每公顷田地中施用量为10t-20t；坡面的绿化每公顷坡面的黄土、煤基固废修复材料与种子的用量配比为(40t-60t)：(10t-20t)：(2kg-10kg)，液固比为0.8-1.2。
10.根据权利要求1所述的一种煤基固废修复材料用于土壤修复的方法，其特征在于：所述平地的乔木栽种：在平整地面挖坑，每个坑内均匀撒入S2制备的煤基固废修复材料，在坑中植入苗木，扶正后填土至与地面相平，及时浇足水；
所述平地的农作物撒播：在平整地面均匀施用S2制备的煤基固废修复材料；
所述坡面的绿化：将黄土、S2制备的煤基固废修复材料与种子加水混合制得浆状喷播材料均匀喷洒于坡面。
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