CN115735461A

CN115735461A - 一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法

Info

Publication number: CN115735461A
Application number: CN202211397088.6A
Authority: CN
Inventors: 王春雪; 刘丽芬; 郭永杰; 刘朝竹; 王孟来; 罗安荣; 肖亚楠; 李若兰; 陈赐云
Original assignee: Yunnan Phosphate Chemical Group Corp Ltd
Current assignee: Yunnan Phosphate Chemical Group Corp Ltd
Priority date: 2022-11-09
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明公开了一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，涉及矿山生态修复技术领域。将尾矿库或磷矿浮选装置中的磷尾矿抽出，压制成含水率15％～20％的磷尾矿粉；将畜禽粪便、作物秸秆，市政污泥中的一种或多种，经过堆存和发酵形成有机肥作为有机质来源物质，将磷尾矿粉和有机质来源物质混合均匀，得到磷尾矿基矿山修复基质土；施用于矿山废弃地并进行平整处理；将绿肥植物的种子与磷尾矿基矿山修复基质土进行混合，铺设到已平整过的基质土表面，作为表土使用，并定期进行喷灌处理；绿肥植物进行收割并粉碎，施用于基质土。上述方法可使矿山废弃地迅速复绿，快速修复受损的土壤生态系统，使得受损土壤水源涵养能力增加、养分含量提高。

Description

一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法

技术领域

本发明涉及矿山生态修复技术领域，具体涉及一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法。

背景技术

矿山开采产生了大量矿山废弃地，包括采矿剥离土、废矿坑、尾矿、矸石和洗矿废水沉淀物等占用的土地，以及采矿作业面、矿山辅助建筑物、机械设施和矿山道路等先占后废的土地。矿山废弃地不仅导致了矿区生态环境的极大破坏，也造成了土地资源的巨大浪费，矿山废弃地修复是各国矿山开采中面临的共同难题。矿山土壤因为采矿活动而遭到了严重破坏，其土壤生态系统常常处于崩溃状态，具有极端的理化性质。其中，土壤贫瘠、酸度和盐度高、重金属含量较高等都是矿山生态修复中影响植物生长的限制因子。

另一方面，磷尾矿是磷矿石选矿过程中产生的工业废弃物，其含有丰富的钙、镁、磷、硅等植物必需的营养元素，然而大量的磷尾矿长期储存在尾矿库中，造成了资源和土地的极大浪费。牧草/绿肥植物是一类生物量大、生长迅速、具有明显改土效果的植物，主要有禾本科、豆科、菊科、十字花科、苋科、雨久花科等大量植物，近年来被利用于矿山生态修复和土壤重金属修复领域。因此，如何利用磷尾矿粉来重构矿山废弃地生态系统，同时利用牧草/绿肥植物来活化磷尾矿粉中的营养元素，并增加土壤固碳、保水、赋肥能力就显得尤为重要，这将开创矿山生态修复的新思路与新技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，解决矿山废弃地生态重构和修复的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.磷尾矿的预处理：将尾矿库或磷矿浮选装置中的磷尾矿抽出，进入压滤装置，压制成含水率为15％～20％的磷尾矿粉；其重金属含量符合《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)。

S2.有机质来源物质的预处理：将畜禽粪便、作物秸秆，市政污泥中的一种或多种，经过堆存和发酵形成有机肥作为有机质来源物质，其含水率为13％～20％；其重金属含量符合《有机肥料行业标准》(NY/T 525-2021)。

S3.磷尾矿基生态修复基质土的制备：将磷尾矿粉和有机质来源物质混合均匀，得到磷尾矿基矿山修复基质土。

S4.将制备好的磷尾矿基矿山修复基质土施用于矿山废弃地，施用的厚度为10～50cm，并进行平整处理。石质山地则铺设厚度较厚，土质矿山则铺设厚度较薄。

S5.将绿肥植物的种子与磷尾矿基矿山修复基质土进行混合，种子用量为200g/t～1000g/t，铺设到已平整过的基质土表面，作为表土使用，铺设厚度为2～7cm，并定期进行喷灌处理。雨季种植可以不进行人工灌溉，旱季的可以根据植物生长需要进行人工灌溉。

S6.绿肥植物种植3～5个月后，进行收割并粉碎，施用于基质土，施用可以是直接铺洒在表层，也可以通过旋耕机旋入基质土内部，增加基质土的有机质含量，同时增加土壤的涵养水源和固碳能力。

更进一步的技术方案是所述步骤S1中磷尾矿为擦洗或浮选磷尾矿，pH值为6.0～8.0。

更进一步的技术方案是所述步骤S2中有机肥中有机质含量≥40％。

更进一步的技术方案是所述步骤S5中绿肥植物为禾本科、豆科、菊科、十字花科植物中的至少一种。

更进一步的技术方案是所述步骤S4中矿山废弃地为边坡，边坡的长度≤10m，坡度≤37°。对于边坡，基质土可以直接倾倒，坡长较长的可以按上面的标准进行改梯处理。

更进一步的技术方案是所述步骤S3中磷尾矿粉和有机质来源物质以质量比9～1.5:1。

工作机理：该发明模拟天然土壤的组成结构，利用磷尾矿粉作为人工基质土的矿质部分，利用天然有机质形成的堆肥作为人工基质土的有机部分，按照天然土壤的比例进行复配混合，形成初级的人造基质土。再利用绿肥植物生长迅速、根系发达、活化土壤养分等特点，在初级人造基质土上进行绿肥种植，并进行粉碎还田，从而进一步活化人造基质土，使其迅速活化、壤化，形成稳定的、具有团聚体结构的、能生长乔灌植物的基质土，真正替代天然土壤，为矿山废弃地生态修复提供重要的材料和方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：将磷尾矿粉资源化利用于矿山生态修复，克服了原有矿山生态修复技术中土质大多为生土、养分含量匮乏、价格昂贵等缺点，节约了宝贵的土壤资源，并且使得磷尾矿、畜禽粪便、市政污泥、作物秸秆等固体废弃物得到资源化利用。该技术可使矿山废弃地迅速复绿，并且快速修复了受损的土壤生态系统，使得矿山废弃地受损土壤水源涵养能力增加、养分含量提高、土壤厚度增大。后期通过植物群落的自然演替或是种植灌木或木本植物都能够大大缩短演替的时间、提高种植木本植物的存活率，大大降低了矿山生态修复成本。

附图说明

图1为本发明实施例4的实物图片。

图2为本发明实施例5的实物图片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，包括如下步骤：

S1.磷尾矿的预处理：将尾矿库中的擦洗磷尾矿抽出，进入压滤装置，压制成含水率为15％的磷尾矿粉，pH值为6.2；

S2.有机质来源物质的预处理：将牛粪和市政污泥混合，经过堆存和发酵形成有机肥作为有机质来源物质，其含水率为13％，有机质含量为45％；

S3.磷尾矿基生态修复基质土的制备：将磷尾矿粉和有机质来源物质按质量比8.5:1混合均匀，得到磷尾矿基矿山修复基质土；

S4.将制备好的磷尾矿基矿山修复基质土施用于矿山废弃地，矿山废弃地为平地且为石质山，施用的厚度为45cm，并进行平整处理；

S5.将绿肥植物的种子与磷尾矿基矿山修复基质土进行混合，种子为黑麦草，用量为500g/t，铺设到已平整过的基质土表面，作为表土使用，铺设厚度为7cm，并定期进行喷灌处理；

S6.绿肥植物种植3～5个月后，进行收割并粉碎，施用于基质土表面。

实施例2

S1.磷尾矿的预处理：将尾矿库中的浮选磷尾矿抽出，进入压滤装置，压制成含水率为16.5％的磷尾矿粉，pH值为7.8；

S2.有机质来源物质的预处理：将作物秸秆和市政污泥混合，经过堆存和发酵形成有机肥作为有机质来源物质，其含水率为16％，有机质含量为50％；

S3.磷尾矿基生态修复基质土的制备：将磷尾矿粉和有机质来源物质按质量比5:1混合均匀，得到磷尾矿基矿山修复基质土；

S4.将制备好的磷尾矿基矿山修复基质土施用于矿山废弃地，矿山废弃地为平地且为土质山，施用的厚度为12cm，并进行平整处理；

S5.将绿肥植物的种子与磷尾矿基矿山修复基质土进行混合，种子为光叶紫花苕，用量为600g/t，铺设到已平整过的基质土表面，作为表土使用，铺设厚度为5cm，并定期进行喷灌处理；

实施例3

S1.磷尾矿的预处理：将尾矿库中的擦洗磷尾矿抽出，进入压滤装置，压制成含水率为18.5％的磷尾矿粉，pH值为7.1；

S2.有机质来源物质的预处理：将鸡粪、猪粪和作物秸秆混合，经过堆存和发酵形成有机肥作为有机质来源物质，其含水率为15％，有机质含量为45.5％；

S3.磷尾矿基生态修复基质土的制备：将磷尾矿粉和有机质来源物质按质量比3:1混合均匀，得到磷尾矿基矿山修复基质土；

S4.将制备好的磷尾矿基矿山修复基质土施用于矿山废弃地，矿山废弃地边坡，边坡的长度为8m，坡度为35°，施用的厚度为25cm，直接倾倒后进行平整处理；

S5.将绿肥植物的种子与磷尾矿基矿山修复基质土进行混合，种子为黑麦草，用量为800g/t，铺设到已平整过的基质土表面，作为表土使用，铺设厚度为7cm，并定期进行喷灌处理；

实施例4

(1)磷尾矿粉的预处理：选用云南磷化集团某选矿厂的浮选磷尾矿，测定其pH值为8.30，其它理化性质如下表，将其通过压滤装置压滤后得到含水率为13％的磷尾矿滤饼；

项目	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	MgO	SiO<sub>2</sub>	CaO	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
							含量％	6.67	16.26	4.78	34.14	0.76	0.49

(2)有机质来源物质的预处理：将市政污泥经过堆存发酵，形成含水率为15％的有机肥作为有机质来源物质；

(3)磷尾矿基生态修复基质土的制备：将所得的磷尾矿粉和有机肥以8.5:1.5的质量比例进行混合搅拌；

(4)将混合后的人造磷尾矿基矿山修复基质土通过倾倒施用于磷矿山废弃地边坡上，并进行了一定程度的人工整地，使铺设的基质土厚度为10cm，均匀铺设；

(5)在表层的基质土中拌入黑麦草种子，种子用量为每吨基质土中混入400g，将种子和基质土充分混匀后，倾倒到边坡表层，厚度为3cm。

如图1所示,图1-a和图1-b是磷矿废弃地边坡未经过人工生态修复的石质山地原貌，图1-c是矿山废弃地边坡覆盖磷尾矿基生态修复基质土后的状况，图1-d为覆盖基质土一个月后的效果，图1-e为覆盖基质土两个月后的修复效果。

实施例5

(1)磷尾矿的预处理：选用云南晋宁某选矿厂的浮选磷尾矿，测量浮选磷尾矿矿浆的pH值为7.8，将其压滤处理后的含水率为13％；

(2)有机质来源物质的预处理：选用新鲜奶牛粪便，经过堆存发酵，形成有机肥，含水率为18％，其它理化性质见下表；

项目	全氮	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	全钾	总砷	总汞	总铅	总镉	总铬
									含量(％)	2.16	0.67	1.94	0.02	0.03	12.46	1.07	10.84

(3)磷尾矿基生态修复基质土的制备：将所得的磷尾矿粉和发酵后的牛粪按照质量比为9:1的比例进行混合搅拌；

(4)将混合后的人造磷尾矿基矿山修复基质土通过倾倒施用于磷矿山废弃地平地上，并进行人工整地，使铺设的基质土厚度均匀，铺设厚度为50cm；

(5)在表层的基质土中拌入光叶紫花苕、紫花苜蓿、红花三叶草种子，种子用量为每吨基质土中混入600g，将种子和基质土充分混匀后，倾倒在已经铺设平整的平地基质土层上，铺设厚度为3cm。

如图2所示，图2-a为生态修复前的矿山废弃地立地情况，图2-b、2-c、2-d分别为修复4个月后的紫花苜蓿、光叶紫花苕、红花三叶草的生长状况和修复情况。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的范围之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims

1.一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.磷尾矿的预处理：将尾矿库或磷矿浮选装置中的磷尾矿抽出，进入压滤装置，压制成含水率为15％～20％的磷尾矿粉；

S2.有机质来源物质的预处理：将畜禽粪便、作物秸秆，市政污泥中的一种或多种，经过堆存和发酵形成有机肥作为有机质来源物质，其含水率为13％～20％；

S3.磷尾矿基生态修复基质土的制备：将磷尾矿粉和有机质来源物质混合均匀，得到磷尾矿基矿山修复基质土；

S4.将制备好的磷尾矿基矿山修复基质土施用于矿山废弃地，施用的厚度为10～50cm，并进行平整处理；

S5.将绿肥植物的种子与磷尾矿基矿山修复基质土进行混合，种子用量为200g/t～1000g/t，铺设到已平整过的基质土表面，作为表土使用，铺设厚度为2～7cm，并定期进行喷灌处理；

S6.绿肥植物种植3～5个月后，进行收割并粉碎，施用于基质土。

2.根据权利要求1所述的一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，其特征在于：所述步骤S1中磷尾矿为擦洗或浮选磷尾矿，pH值为6.0～8.0。

3.根据权利要求1所述的一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，其特征在于：所述步骤S2中有机肥中有机质含量≥40％。

4.根据权利要求1所述的一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，其特征在于：所述步骤S5中绿肥植物为禾本科、豆科、菊科、十字花科植物中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，其特征在于：所述步骤S4中矿山废弃地为边坡，边坡的长度≤10m，坡度≤37°。

6.根据权利要求1所述的一种利用绿肥植物和磷尾矿修复矿山废弃地生态的方法，其特征在于：所述步骤S3中磷尾矿粉和有机质来源物质以质量比9～1.5:1。