CN115299314B - 一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法，包括：先将赤泥溶于水中，加入绿矾和H₂O₂充分搅拌后进行过滤，得到脱碱赤泥和脱碱过滤液。脱碱赤泥中加入一定量水泥、碎石子和水混合均匀，调节pH至6～7，最后加入改良促生材料进行充分搅拌即可。本发明采用赤泥替代传统土壤制备喷播基质，节省土壤资源、提高固废的利用率，并且由于赤泥的特性，还可以代替少量水泥，减少水泥的使用量；赤泥脱碱过程中生成的弱结晶的水铁矿，其可与带负电荷的黏粒和有机质相结合，加强了赤泥的团聚性，提高了混合基质的土壤化性能；同时，脱碱过滤液由于表现出弱酸性，可以作为脱碱液循环使用，强化赤泥的脱碱能力。

Description

一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法

技术领域

本发明涉及资源回收与利用以及矿山生态修复技术领域，更具体的说是涉及一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法。

背景技术

缺少土壤资源几乎是每个矿山生态修复项目中都要面临的难题。原地取土会造成新的环境破坏，购买土壤又会受到运距的影响，极大增加了施工成本。

根据所加工原料的质量和氧化铝的提取效率，生产1吨Al₂O₃过程中约产生0.8～2.5吨赤泥。铝土矿品位的降低及氧化铝产量的增加，导致赤泥的增长趋势逐年增加，但综合利用率很低。较高含量的结合碱是阻碍其资源化利用的关键因素，普通的中和法难以完成彻底的脱碱过程。赤泥目前主要以堆存的方式处置，但赤泥的堆存需要大面积土地和大量资金；同时赤泥坝灰尘对周边的生物有害，若赤泥坝破坏则浆液中的碱性物质会渗入地下污染水环境和土壤环境，具有较高的环境风险。

随着钛白颜料需求量的增加，副产物绿矾的产率也在增加，但绿矾综合利用率较低。这不仅增加了贮存场所的建设费用，占用大量的有效耕地面积，而且也制约硫酸法钛白粉生产的可持续发展。同时，对环境的污染也存在较大风险。

目前赤泥土壤化的研究较多，但依旧存在结合碱脱除率低和工艺复杂，不利于实际生产应用的问题。例如一种赤泥土壤基质及其制备方法（CN201911366862.5）、一种复配综合赤泥生态修复系统及修复方法（CN201911367787.4）以及一种利用生物质的赤泥生态修复方法和修复系统（CN201911366994.8），均需使用高压反应釜对赤泥混合料进行水热炭化处理，此方法对生产环境和设备要求严格，工艺复杂，不利于实际的生产应用。

因此，如何提供一种既能达到固废资源化的目的，又能提供高品质的土壤资源，同时成本低、可操作性强新型喷混植生喷播基质的制备方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种成本低、脱碱效果好、工程应用性强的赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法，既达到了固废资源化的目的，还实现了土壤资源的制备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将赤泥稍加磨细后溶解于水中，然后加入绿矾和H₂O₂后进行充分搅拌，最后过滤得到脱碱赤泥和酸性的脱碱过滤液；

2）将脱碱赤泥与水泥、碎石子和水混合搅拌成赤泥-混凝土混合泥浆，检测混合泥浆pH，调节pH至6~7；

3）赤泥-混凝土混合泥浆中加入改良促生材料，搅拌均匀后得到喷播基质。

步骤1）中的脱碱过滤液为含Na⁺、K⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄ ^2-、CO₃ ^2-等离子的酸性溶液；由于绿矾主要成分为FeSO₄·7H₂O，Fe²⁺在H₂O₂和空气的作用下会快速氧化为Fe³⁺，Fe²⁺和Fe³⁺进一步水解产生H⁺，因此脱碱过滤液表现出弱酸性。重复用于赤泥的脱碱，可强化脱碱效果，缩短搅拌反应时间。

优选的，步骤1）中所述绿矾与赤泥的添加比例为（0.5~1）：1。

优选的，步骤1）中所述搅拌反应时间≥5min。充分的搅拌可强化脱碱效果。

优选的，步骤1）中所述脱碱过滤液pH为4~5.5。

优选的，所述脱碱过滤液可重复用于脱碱，次数不超过4次。 弱酸性的过滤液可以重复利用，次数过多碱性增强失去脱碱作用。

优选的，步骤1）中所述H₂O₂用量为赤泥溶解用水量的2%。

优选的，步骤2）中水泥添加量≤赤泥用量的3%。

优选的，步骤2）中所述碎石子为过10目筛网的小砂石块。

优选的，步骤2）中所述混合泥浆pH应处于6~7。

优选的，步骤3）中所述改良促生材料包括以下重量份组分：稻壳45~60份、绿肥45~60份、复合肥0.2~0.5份、尿素0.2~0.5份、保水剂0.4~1份、促生剂0.8~2份。

优选的，步骤3）中改良促生材料与赤泥-混凝土混合泥浆质量比为（0.3~0.5）：1。

优选的，所述绿肥为农林作物堆沤而成的纯绿肥，或纯绿肥拌和腐熟禽畜粪便的偏酸性混合肥料；所述促生剂为1.8%复硝酚钠20~30重量份和5%萘乙酸70~80重量份的复配溶剂。

本发明的另一个目的在于提供上述赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法制得的喷播基质在矿山生态修复中的应用。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明利用固废材料赤泥和绿矾制备喷播土壤基质，不仅从固废资源化的角度对废弃物进行了再利用，还解决了矿山生态恢复过程中土壤资源不足的问题，降低了土壤的购买和采购成本。

2、本发明利用绿矾对赤泥进行脱碱，利用亚铁离子氧化过程中对Na+的高置换率，可有效脱除赤泥中的游离碱和结合碱，使其成为可进行植被生长的低质量土壤。

3、本发明利用改良促生材料对绿矾-赤泥制备的低质量土壤进行改良，不仅从渗透性、孔隙率、团粒结构等方面改良了土壤的物理性质，还利用肥料和植物生长调节剂促进了植物的发芽、生长和抗逆性。

4、本发明对赤泥脱碱过滤液进行重复利用，因为绿矾的存在，过滤液呈酸性，重复利用时具有强化赤泥脱碱的作用。但重复利用次数不得超过4次，且重复利用过程中须有新的水源补充。

5、本发明利用过磷酸钙进行pH调节，同时还具有补充肥力的作用，提高土壤质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施例

一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法和应用，包括以下步骤：

1）将100kg赤泥稍加磨细后溶解于水中，然后加入50kg绿矾和配置2%浓度的H₂O₂量后进行充分搅拌5min，最后过滤得到脱碱赤泥和酸性的脱碱过滤液。

2）脱碱赤泥与1kg水泥、50kg过10目的碎石子和水混合搅拌成赤泥-混凝土混合泥浆，采用脱碱过滤液和过磷酸钙调节pH至6~7。

3）赤泥-混凝土混合泥浆中加入改良促生材料30kg，搅拌均匀后得到喷播基质。

其中，所述喷播厚度为10cm。

为了进一步优化上述技术方案，改良促生材料由稻壳60kg、绿肥60kg、复合肥0.5kg、尿素.5kg、保水剂1kg、促生剂2kg混合得到。

其中，促生剂为1.8%复硝酚钠30kg和5%萘乙酸70kg的复配溶剂。

绿肥为农林作物堆沤而成的纯绿肥。

实施例

一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法和应用，包括以下步骤：

1）将100kg赤泥稍加磨细后溶解于水中，然后加入60kg绿矾和配置2%浓度的H₂O₂量后进行充分搅拌5min，最后过滤得到脱碱赤泥和酸性的脱碱过滤液。

2）脱碱赤泥与2kg水泥、60kg过10目的碎石子和水混合搅拌成赤泥-混凝土混合泥浆，采用脱碱过滤液和过磷酸钙调节pH至6~7。

3）赤泥-混凝土混合泥浆中加入改良促生材料40kg，搅拌均匀后得到喷播基质。

其中，所述喷播厚度为10cm。

为了进一步优化上述技术方案，改良促生材料由稻壳45kg、绿肥45kg、复合肥0.2kg、尿素0.2kg、保水剂0.4kg、促生剂0.8kg；

其中，促生剂为1.8%复硝酚钠20kg和5%萘乙酸80kg的复配溶剂。

绿肥为农林作物堆沤而成的绿肥拌和腐熟禽畜粪便的偏酸性混合肥料。

实施例

一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法和应用，包括以下步骤：

1）将100kg赤泥稍加磨细后溶解于水中，然后加入70kg绿矾和配置2%浓度的H₂O₂量后进行充分搅拌5min，最后过滤得到脱碱赤泥和酸性的脱碱过滤液。

2）脱碱赤泥与3kg水泥、70kg过10目的碎石子和水混合搅拌成赤泥-混凝土混合泥浆，采用脱碱过滤液和过磷酸钙调节pH至6~7。

3）赤泥-混凝土混合泥浆中加入改良促生材料50kg，搅拌均匀后得到喷播基质。

其中，所述喷播厚度为10cm。

为了进一步优化上述技术方案，改良促生材料由稻壳60kg、绿肥45kg、复合肥0.2kg、尿素0.5kg、保水剂1kg、促生剂0.8kg；

其中，促生剂为1.8%复硝酚钠20~30kg和5%萘乙酸70~80kg的复配溶剂。

绿肥为农林作物堆沤而成的绿肥拌和腐熟禽畜粪便的偏酸性混合肥料。

实施例

一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法和应用，包括以下步骤：

1）将100kg赤泥稍加磨细后溶解于水中，然后加入80kg绿矾和配置2%浓度的H₂O₂量后进行充分搅拌5min，最后过滤得到脱碱赤泥和酸性的脱碱过滤液。

2）脱碱赤泥与3kg水泥、80kg过10目的碎石子和水混合搅拌成赤泥-混凝土混合泥浆，采用脱碱过滤液和过磷酸钙调节pH至6~7。

3）赤泥-混凝土混合泥浆中加入改良促生材料50kg，搅拌均匀后得到喷播基质。

其中，所述喷播厚度为10cm。

为了进一步优化上述技术方案，改良促生材料由稻壳50kg、绿肥50kg、复合肥0.3kg、尿素0.35kg、保水剂0.6kg、促生剂1.4kg；

其中，促生剂为1.8%复硝酚钠25kg和5%萘乙酸75kg的复配溶剂。

绿肥为农林作物堆沤而成的绿肥拌和腐熟禽畜粪便的偏酸性混合肥料。

实施例

一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法和应用，包括以下步骤：

1）将100kg赤泥稍加磨细后溶解于水中，然后加入90kg绿矾和配置2%浓度的H₂O₂量后进行充分搅拌5min，最后过滤得到脱碱赤泥和酸性的脱碱过滤液。

2）脱碱赤泥与3kg水泥、90kg过10目的碎石子和水混合搅拌成赤泥-混凝土混合泥浆，采用脱碱过滤液和过磷酸钙调节pH至6~7。

3）赤泥-混凝土混合泥浆中加入改良促生材料50kg，搅拌均匀后得到喷播基质。

其中，所述喷播厚度为10cm。

为了进一步优化上述技术方案，改良促生材料由稻壳55kg、绿肥45kg、复合肥0.4kg、尿素0.3kg、保水剂0.7kg、促生剂1.8kg；

其中，促生剂为1.8%复硝酚钠22kg和5%萘乙酸78kg的复配溶剂。

绿肥为农林作物堆沤而成的纯绿肥。

实施例

一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法和应用，包括以下步骤：

1）将100kg赤泥稍加磨细后溶解于水中，然后加入100kg绿矾和配置2%浓度的H₂O₂量后进行充分搅拌5min，最后过滤得到脱碱赤泥和酸性的脱碱过滤液。

2）脱碱赤泥与3kg水泥、100kg过10目的碎石子和水混合搅拌成赤泥-混凝土混合泥浆，采用脱碱过滤液和过磷酸钙调节pH至6~7。

3）赤泥-混凝土混合泥浆中加入改良促生材料50kg，搅拌均匀后得到喷播基质。

其中，所述喷播厚度为15cm。

为了进一步优化上述技术方案，改良促生材料由稻壳52kg、绿肥48kg、复合肥0.2kg、尿素0.5kg、保水剂0.8kg、促生剂1.0kg；

其中，促生剂为1.8%复硝酚钠27kg和5%萘乙酸73kg的复配溶剂。

绿肥为农林作物堆沤而成的绿肥拌和腐熟禽畜粪便的偏酸性混合肥料。

实施例

一种赤泥制备新型喷混植生喷播基质的方法和应用，包括以下步骤：

1）将100kg赤泥稍加磨细后溶解于脱碱过滤液和适量水中，然后加入50kg绿矾和配置2%浓度的H₂O₂量后进行充分搅拌5min，最后过滤得到脱碱赤泥和酸性的脱碱过滤液。

2）脱碱赤泥与1kg水泥、50kg过10目的碎石子和水混合搅拌成赤泥-混凝土混合泥浆，采用脱碱过滤液和过磷酸钙调节pH至6~7。

3）赤泥-混凝土混合泥浆中加入改良促生材料50kg，搅拌均匀后得到喷播基质。

其中，所述喷播厚度为20cm。

为了进一步优化上述技术方案，改良促生材料由稻壳50kg、绿肥58kg、复合肥0.2kg、尿素0.2kg、保水剂0.4kg、促生剂2kg；

其中，促生剂为1.8%复硝酚钠24kg和5%萘乙酸76kg的复配溶剂。

绿肥为农林作物堆沤而成的绿肥拌和腐熟禽畜粪便的偏酸性混合肥料。

按实施例1的方法实施，并测试了种子的发芽率。

指标/种子	高羊茅	宽叶草	银合欢	多花木兰	云南松
						发芽时间	2d	3d	6d	3d	8d
发芽率	92%	96%	32%	55%	45%

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种赤泥制备喷混植生喷播基质的方法，其特征在于,包括以下步骤：

1）将赤泥磨细后溶解于水中，然后加入绿矾和过氧化氢后进行充分搅拌，最后过滤得到脱碱赤泥和脱碱过滤液；

2）将脱碱赤泥与水泥、碎石子和水混合搅拌成赤泥-混凝土混合泥浆，检测混合泥浆pH，调节pH至6~7；

3）在赤泥-混凝土混合泥浆中加入改良促生材料，搅拌均匀后得到喷播基质；

步骤1）中所述绿矾与赤泥的质量比为（0.5~1）：1；所述过氧化氢用量为赤泥溶解用水量的2%；赤泥的细度＜1mm；所述搅拌的反应时间≥5min；所述脱碱过滤液pH为4~5.5；

步骤2）中所述水泥添加量≤赤泥用量的3%，所述碎石子为过10目筛网的小砂石块；

步骤2）中所述调节pH为采用脱碱过滤液和过磷酸钙调节pH；

步骤3）中所述改良促生材料与赤泥-混凝土混合泥浆质量比为（0.3~0.5）：1。

2.根据权利要求1所述的一种赤泥制备喷混植生喷播基质的方法，其特征在于，步骤3）中所述改良促生材料包括以下重量份组分：稻壳45~60份、绿肥45~60份、复合肥0.2~0.5份、尿素0.2~0.5份、保水剂0.4~1份、促生剂0.8~2份。

3.根据权利要求2所述的一种赤泥制备喷混植生喷播基质的方法，其特征在于，所述绿肥为农林作物堆沤而成的纯绿肥，或，将所述纯绿肥拌和腐熟禽畜粪便的偏酸性混合肥料；所述促生剂为1.8%复硝酚钠20~30重量份和5%萘乙酸70~80重量份的复配溶剂。

4.如权利要求1-3任一所述的一种赤泥制备喷混植生喷播基质的方法制得的喷播基质在矿山生态修复中的应用。