专利名称：一种煤矸石栽培基质的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对煤炭开采和加工过程中废弃的岩石煤矸石加以利用的方法，尤其涉及ー种煤矸石栽培基质的制作方法。
背景技术：
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是ー种在成煤过程中与煤层伴生的ー种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是ai2o3、SiO2,另外还含有数量不等的Fe203、CaO、MgO, Na2O, K2O, P2O5, SO3和微量稀有元素(镓、银、钛、钴)。从煤炭开采来看，我国每年生产I亿吨煤炭，排放矸石1400万吨左右；从煤炭洗选·加工来看，每洗选I亿吨炼焦煤排放矸石量2000万吨，每洗I亿吨动力煤，排放矸石量1500万吨。2005年，国内各类煤矿生产煤炭1045亿吨，洗煤385亿吨，排放矸石量19-20亿吨。因而，全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积量30亿吨以上(占中国エ业固体废物排放总量的40%以上)。煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放ニ氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出。并且煤矸石中含有大量有机质、植物生长所需的B、Zn、Cu、Mo、Mn等微量元素，是理想的土壤基质，如何加以利用，变废为宝是当前研究的热门课题。目前国内外已经开展了关于使用煤矸石充填复垦和改善煤矸石山的生态环境的研究。《粉煤灰和煤矸石充填复垦基础研究》(《现代农业科技》2009年第20期，李雪，中国矿业大学环境与测绘学院)公开了ー种使用煤矸石充填复垦的方法。使用该方法复垦后的土壌PH很高，重金属污染较为严重，不适合大部分作物生长。专利201110001682. 4公开了ー种砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法。该方法改善了土壤的理化特性，促进植被恢复，然而使用该方法改善土壌需要用到精确数量的胶胨芽孢杆菌、沙角衣藻、小球藻、巨大芽孢杆菌、秸杆、畜禽粪便、饼肥、聚丙烯酰胺、水泥、氮月巴、磷肥、钾肥、锌肥、铁肥、硼肥、锰肥、钥肥和铜肥等物质，制备エ艺复杂，成本高。专利200710063475. 5公开了ー种自燃煤矸石山的绿化方法。该方法主要通过在煤矸石山上覆盖惰性材料和厚度近半米的土壤层实现绿化所需的土壤基质，并没有真正利用煤矸石含有大量有机质和微量元素的特点，也没有对煤矸石进行改良，而仅仅是ー种煤矸石山的装饰方法。山西除了煤炭エ业全国领先之外，酿醋产业也非常发达，酿醋的废渣醋糟一直难以得到很好利用，使用醋糟进行土壤改良尚未见报道。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，充分利用煤矸石含有大量有机质和微量元素的特点，借助醋糟进行土壌改良，变废为宝，本发明提供一种煤矸石栽培基质的制作方法。本发明提供的煤矸石栽培基质的制作方法包括以下步骤a)将煤矸石粉碎为粒径为l_5cm的颗粒；b)在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料形成混合物，其中煤矸石、醋糟和煤矸石腐植酸的质量分数分别为80-85 10-15 5 0.01-0. I ;c)将步骤b)制得的混合物铺在土壤上，其中混合物层的厚度为5-20cm，土壤层的厚度为5-lOcm ;在步骤c)得到的基质上种植耐盐碱植物2_3年最终得到煤矸石栽培基质。所述土壤可以选择北方的褐土，该褐土中腐殖质的重量百分含量为30% -50%。所述腐殖质以北方针叶林的落叶为主要成分分解而成。
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所述耐盐碱植物可以选择苜蓿，种植时将草籽播洒在所述土壤层中。所述耐盐碱植物可以选择杠柳、柠条或沙棘，种植时将生长两年的灌木移植到基质中。所述耐盐碱植物可以选择紫穗槐、油松或侧柏，种植时将生长两年的高等植物移植到基质中。所述煤矸石、醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料组成的混合物中，各物质的质量分数优选分别为83 12 5 0.05。
具体实施例方式煤矸石山是人工堆置而成的一种全新的立地条件，其结构性和空隙性差，保水能力差。在反复的实验中，发明人发现粉碎后煤矸石的PH较高，而山西酿醋エ业发达，醋糟产量很大，醋糟刚好可以中和煤矸石的碱性，而且，醋糟能够增大基质的孔隙度；另外，加入煤矸石腐植酸可以与氮、磷、钾等元素结合，从而改良土壌；同时，粉碎后的煤矸石加入高分子吸水材料，可以增加它的保水性能，増加栽培基质的水分含量，对于北方干旱少雨的气候非常适宜。通过种植植被，自然改造土壌，最后得到营养物质丰富并且易于被普通植被吸收、酸碱度适中的煤矸石栽培基质。实施例一将煤矸石粉碎至粒径为l_5cm的颗粒；在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和丙烯酸-こ烯醇共聚物形成混合物，其中煤矸石、醋糟、煤矸石腐植酸和丙烯酸-乙烯醇共聚物的质量分数分别为80 15 5 0.01 ;将制得的混合物铺在土壌上，其中混合物层的厚度为5cm,土壤层的厚度为5cm ;在土壤中播撒苜猜种子，自然生长2年以改良土壌，最終得到煤矸石栽培基质。其中所述土壤为北方的褐土，该褐土中以北方针叶林的落叶为主要成分分解而成的腐殖质的重量百分含量为30%。经检测，最终得到的煤矸石栽培基质中营养成分的含量为N 118mg/Kg, P 21mg/Kg, K :151mg/Kg,有机质31g/Kg, 土壤 PH 值为 6. 5。实施例ニ将煤矸石粉碎至粒径为l_5cm的颗粒；在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和聚丙烯酸钠交联物形成混合物，其中煤矸石、醋糟、煤矸石腐植酸和聚丙烯酸钠交联物的质量分数分别为83 12 5 0.05 ;将制得的混合物铺在土壤上，其中混合物层的厚度为10cm，土壤层的厚度为8cm;移植灌木(1-2年生的幼苗)到基质中，自然生长2年以改良土壌，最終得到煤矸石栽培基质。其中所述土壤为北方的褐土，该褐土中以北方针叶林的落叶为主要成分分解而成的腐殖质的重量百分含量为40%。经检测，最終得到的煤矸石栽培基质中营养成分含量和PH值如表I所示。表I煤砰石栽培基质营养成分分析列表一以灌木为例
权利要求
1.一种煤矸石栽培基质的制作方法，其包括以下步骤 a)将煤矸石粉碎为粒径为l_5cm的颗粒； b)在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料形成混合物，其中煤矸石、醋糟和煤矸石腐植酸的质量分数分别为80-85 10-15 5 0.01-0. I ； c)将步骤b)制得的混合物铺在土壌上，其中混合物层的厚度为5-20cm，土壤层的厚度为 5-lOcm ； d)在步骤c)得到的基质上种植耐盐碱植物，2-3年后即得到煤矸石栽培基质。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述土壤为北方的褐土，该褐土中腐殖质的重量百分含量为30% -50*%。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在干，所述腐殖质以北方针叶林的落叶为主要成分分解而成。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述耐盐碱植物为草本植物，种植时将草籽洒在所述土壤层中。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述草本植物为苜蓿。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述耐盐碱植物为灌木或木本植物，种植时将生长两年的灌木或木本植物移植到基质中。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述灌木为杠柳、柠条或沙棘。
8.如权利要求6-7所述的方法，其特征在于，所述木本植物为紫穗槐、油松或侧柏。
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述煤矸石、醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料的质量分数分别为83 12 5 0.05。
10.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述高分子吸水材料为聚丙烯酸钠交联物、丙烯酸-こ烯醇共聚物、丙烯腈聚合皂化物或聚こ烯醇交联聚合物。
全文摘要
本发明涉及一种煤矸石栽培基质的制作方法。本发明提供的煤矸石栽培基质的制作方法包括以下步骤a)将煤矸石粉碎为粒径为1-5cm的颗粒；b)在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料形成混合物，其中煤矸石、醋糟和煤矸石腐植酸的质量分数分别为80-85∶10-15∶5∶0.01-0.1；c)将步骤b)制得的混合物铺在土壤上，其中混合物层的厚度为5-20cm，土壤层的厚度为5-10cm；在步骤c)得到的基质上种植耐盐碱植物2-3年最终得到煤矸石栽培基质。使用本发明的方法制备煤矸石栽培基质，降低了煤矸石转化为可种植作物的土壤的成本，改善了生态环境。
文档编号A01G31/00GK102783400SQ20121018860
公开日2012年11月21日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者李斌, 李砧, 李素清, 牛俊杰, 王尚义, 王杰瑜, 石瑛, 邱丽氚, 郭文炯 申请人:太原师范学院