专利名称：有色金属矿山废弃地植被恢复方法
技术领域：
本发明属于生态修复领域，具体涉及一种有色金属矿山废弃地植被恢复的处理方法。
背景技术：
有色金属是国民经济、人民日常生活及国防工业、科学技术发展必不可少的基础材料和重要的战略物资。中国有色金属资源的一个特点是复合矿多，而且有的品位较低，在有色金属矿石开采、冶炼、加工等过程中，产生大量的废石、尾矿、矿渣等固体废弃物。我国目前有色金属工业固体废物年产生量预计2-3亿t，有色金属工业固体废物综合利用率仍然偏低，大量固体废物堆积处置。大量的土地被占用和损毁，地貌景观遭到了破坏，对周边生态环境形成潜在污染，有色金属矿区形成大量的废弃地。有色金属矿山排土场、废石堆场、尾矿库等固废堆积场等废弃地综合治理，突出的难题是防止毒害物质迁移和恢复堆体植被。有色金属矿山废弃地降水淋溶渗滤液多成强酸性或强碱性，植被恢复难度大。毒害物质易随降水淋溶而迁移，污染周边土壤和水体。
发明内容
本发明的目的是针对本领域存在的问题，提出有色金属矿山废弃地植被恢复方法，将废弃地近自然地形整理、涉危金属浅层稳定化处理、浅层酸碱中和改良、表层防渗隔离、废弃地植被恢复等技术结合，通过阻隔降水淋溶、稳定浅层涉危金属和改良表层酸碱度，促进表层植被恢复，降低环境污染风险。为实现上述目的，具体技术方案为I、一种有色金属矿山废弃地植被恢复的方法，包括步骤I)地形整理将有色金属矿山废弃地进行地形整理，形成梯级坡面，平地进行高挖低填平整。2)重金属稳定处理在废弃地表面20_30cm深度内均勻施用重金属稳定剂；3)浅层酸碱改良和柔性防渗隔离将酸碱改良剂、植生基质和树脂的混合物喷施于废弃地表面；4)设置截排水沟在坡面外缘挖截水沟，在坡面的平台上和坡面下的平地上开挖排水沟，在截水沟和排水沟表面喷涂聚氨酯树脂浆；5)铺设植被垫坡面铺设充填式植被垫并用锚杆固定。其中，所述步骤I)中的梯级坡面坡长5-8m，梯级平台宽l_3m ;对于平坦的废弃地进行高挖低填平整处理。矿山废弃地主要为堆积废石、尾矿、冶炼渣等废弃物形成的废石场、尾矿库、尾渣库等。如果废弃物堆积处理，闭库后会形成山坡，通过地形整理，将坡面整理成梯形，顶部为平台；如果废弃物回填储存，闭库后多形成有坑洼的平地，通过地形整理，使地面平整。废弃物堆积后自然形成的角度为自然安息角。
其中，所述步骤I)中还包括在坡面的坡脚设置生态袋挡墙，生态袋挡墙高
0. 6-1. 2mo其中，所述步骤2)中重金属稳定剂为铁、铁盐、亚铁盐、碳酸盐、磷酸盐、粘土、氢氧化物、硫化物、钥酸盐中的一种或多种。铁单质及其无机盐是应用最为广泛的砷稳定剂。As与Fe形成了无定形的砷酸铁(FeAsO4H2O),和/或不可溶的次生氧化物矿物，如臭葱石(FeAs042H20)o碳酸盐、磷酸盐或粘土可以通过化学吸附、沉淀等形式降低Cu在土壤中的移动性。锌能够与氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫化物、钥酸盐和其它几种阴离子形成沉淀，也可以与有机配体形成络合物，从而使其移动性减弱。其中，所述步骤2)中重金属稳定剂用量为废弃地处理层体积的15-20%。废弃地表 层均匀覆盖重金属稳定剂，采用翻耙使稳定剂与浅层废弃物混合均匀，坡面上采用人工翻耙方式，平地上采用机械翻耙方式，养护5-7天。其中，所述步骤3)中酸碱改良剂、植生基质和树脂的混合物包括5-10%酸碱改良齐[J、10-15%的浮石、5-10%水性聚氨酯树脂、20-30%植生基质、5-40%的土壤、20-30%的水。所述酸碱改良剂为碱性改良剂或酸性改良剂，所述酸性改良剂为生物有机肥、过磷酸钙、醋渣中的一种或多种，所述碱性改良剂为石灰和/或烧碱。所述步骤4)中，在坡面外边缘设置截水沟，平台上设置排水沟，截水沟沟宽40-100cm，沟深20-50cm的弧形沟；排水沟宽30_60cm，沟深20_30cm的弧形沟。排水沟与截水沟相连。平地设置排水沟,排水沟为宽80-120cm、沟深40-60cm的弧形沟。人工或机械开沟后，将聚氨酯树脂浆喷涂在沟壁上，喷涂厚度5-8cm。其中，所述步骤4)中的聚氨酯树脂浆为按照质量比将20-30%的土壤、10-15%水性聚氨酯树脂和30-40%的细砂、15-40%的水混合，配制成聚氨酯树脂浆。其中，所述步骤5)中铺设植被垫后还包括在填充式植被垫上栽植苗木的步骤，所述苗木为蔷薇、红瑞木、杠柳、紫穗槐、绣线菊、柠条、石楠、丁香、小叶女贞、刺槐、榆树、杜英、栾树、柳树、小叶白腊、扶芳藤、爬山虎、地锦、油松、构树、小桐子、合欢、胡枝子、臭椿、湿地松中的一种或多种的一年生苗木。所述植被垫为左、中、右对称结构，由底层和面层平缝成多个填料袋组成的充填式植被垫。底层材料为聚丙烯长丝土工布，面层材料为高密度聚乙烯三针经编网。植被垫幅宽320cm，由8支填充袋组成，填充袋宽度12-24cm，填充带间的缝合带宽3-5cm，左右两侧填充袋长60-80cm，中间填充袋130-150cm，两侧填充袋与中间填充袋间的竖向进料通道宽10-30cm。植被垫面层有进料口 4支，进料口大小10*10cm。每幅植被垫有安全绳3根，安全绳固定在缝合带内，为直接2cm的玻纤绳，每两组填充袋设置安全绳一根。每幅植被垫共设置锚杆孔15个，主锚杆孔9个，副锚杆孔6个，孔径大小3cm。优选填充袋宽17cm或24cm，填充袋间的缝合宽度5cm。坡面上自上而下铺设填充式植被垫，用锚杆将植被垫锚固在坡面上。主锚杆采用直接12mm螺纹钢，长度60cm，副锚杆采用12mm螺纹钢，长度40cm。植被垫安全绳挂在主锚杆上，并用扎带绑扎固定。填充材料制备。I立方米植生基材中，按比例混合植生基质40-60%、浮石5-10%、珍珠岩5-10%、植壤土 30-50%，每I立方米植生基材中还添加缓释肥800-1200g、保水剂700-900g、粘合剂500_800g。还包括植物种子高羊茅、黑麦、紫穗槐、荆条、扁穗冰草、胡枝子、多花木蓝、刺槐、胡枝子、朽1条、小冠花、波斯菊、臭椿的种子中的一种或多种。根据地域不同，选择适宜的植物种子。将混合好的植生基材与水调制成浆状，固含量70%。采用注浆泵将制备好的浆状植生基材，通过植被垫的进料口注入到填充袋内，充填饱满。所述栽植苗木为在每个植被垫上栽植3-8株苗木。所述步骤5)之后还包括喷射植生基材的步骤。对植被质量和景观要求较高的固废堆场(景区、保护区、居住区、道路可视范围内)，在实施充填式植被垫绿化施工结束后，可实施植生基材喷射施工。对植被质量和景观要求不高的固废堆场，不用再进行基材喷射施工。本发明的有益效果在于本发明提出的方法将地形整理、重金属稳定化处理、浅层酸碱中和改良、表层防渗 隔离、废弃地植被恢复等手段相结合，固定了重金属离子，防止重金属扩散和污染环境，恢复有色金属矿区废弃地植被；推进了有色金属矿山废弃地生态修复的标准化、产业化进程，较传统客土喷播绿化方法，效率提高2-3倍，综合治理费用降低，适用于大面积废弃地生态修复推广应用，治理效果显著、稳定。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例I江西德兴某铜矿废弃地植被恢复该废弃地地形为废物堆成的坡地，地表土壤中含有铜、砷等重金属，土壤呈弱酸性。处理步骤如下 ( I)废弃地近自然地形整理。对废弃地实施近自然地形整理，堆体坡面按照自然安息角的坡度，削平坡顶，形成梯级坡面的堆场，坡脚设置生态袋挡墙。梯级坡面坡长6m，梯级平台宽度I. 5m,生态袋挡墙高度0. 6m。(2)重金属稳定处理。废弃地表层均勻覆盖重金属稳定剂,采用人工翻IE使稳定剂与浅层20-30cm深度内废弃物混合均匀，养护7天。稳定剂用量是处理层体积的20%。重金属稳定剂购自盛世环保科技公司。(3)浅层酸碱改良和柔性防渗隔离。将具有酸碱改良和柔性防渗隔离的材料调制成固含量65%的浆状，采用湿喷机喷射到废弃地表层。主要材料及质量比如下10%碱性改良剂、15%的浮石、5%水性聚氨酯树脂、15%植生基质、20%的土壤，35%的水。碱性改良材料为石灰。(4)废弃地截排水沟设置。坡面外边缘设置截水沟、平台设置排水沟，截水沟沟宽60cm，沟深40cm的弧形沟；排水沟为宽50cm，沟深30cm的弧形沟。排水沟与截水沟相连。平地设置排水沟，为沟宽100cm，沟深50cm的弧形沟。机械开沟后,将质量比30%的土壤、10%水性聚氨酯树脂和40%的细砂混合，再加入20%的水，调制成浆状，用湿喷机均匀喷涂在沟壁上，喷涂厚度8cm。(5)铺设填充式植被垫。坡面上铺设填充式植被垫，充填式植被垫料袋。植被垫为左、中、右对称结构，由底层和面层平缝成多个填料袋组成的充填式植被垫。底层材料为聚丙烯长丝土工布，面层材料为高密度聚乙烯三针经编网。植被垫幅宽320cm,由8支填充袋组成,填充袋宽度17cm,填充带间的缝合带宽4cm,左右两侧填充袋长70cm，中间填充袋长140cm，两侧填充袋与中间填充袋间的竖向进料通道宽20cm。植被垫面层有进料口 4支，进料口大小10*10cm。每幅植被垫有安全绳3根，安全绳固定在缝合带内，为直接2cm的玻纤绳，每两组填充袋设置安全绳一根。每幅植被垫共设置锚杆孔15个，主锚杆孔9个，副锚杆孔6个，孔径大小3cm。坡面上自上而下铺设填充式植被垫，用锚杆将植被垫锚固在坡面上。主锚杆采用直接12_螺纹钢，长度60cm，副锚杆采用12_螺纹钢，长度40cm。植被垫安全绳挂在主锚杆上，并用扎带绑扎固定。填充材料制备1立方米植生基材中植生基质50%、浮石5%、珍珠岩5%、植壤土 40%，每I立方米植生基材中加缓释肥1000g、保水剂800g、粘合剂700g。加入植物种子，包括高羊茅20g、黑麦20g、紫穗槐30g、荆条30g、胡枝子25g、臭椿35g、刺槐30g的种子。将混合好的植生基材与水调制成浆状，固含量70%。采用注浆泵将制备好的浆状植生基材，通过植被垫的进料口注入到填充袋内，植生基材充填饱满。充填施工结束后，在填充袋内扦插柳树和栽植湿地松一年生小苗，平均每块植被垫扦插或栽植苗木8支。(6)植生基材喷射。植生基材的成分由以下重量比的成分配制而成土壤100kg、 生物堆肥15kg、泥炭5kg、木屑5kg、蛭石3kg、保水剂30g、粘合剂35g。基质厚度为8cm。然后喷射种籽层2cm。植物种籽采用乡土适生乔灌木为主、草本植物为辅，如胡枝子、合欢、臭椿、紫穗槐、刺槐、高羊茅、波斯菊种籽。可按任意比例混合。实施半年后，治理区植被盖度达到60%以上，扦插栽植苗木的成活率达到80%，草本植物生长旺盛，木本植物分布均匀，苗木木质化程度较高，确保能够安全越冬。实施第二年，草本植物逐渐衰弱，木本植物生长旺盛，废弃地地植被覆盖度达到70%以上，栽植苗木保存率达到75%以上。治理区木本植物生长旺盛，平均生长高度达到60-90cm，与周边自然植被相互融合，且能自我繁衍生长。经过一年时间，废弃地地表完全为植被覆盖，在冬天大风季节也没有扬尘。治理效果稳定。实施例2山东淄博某铝矿废弃地植被恢复治理该矿的部分废弃地为坡地。地表含有铁、钛、钪等金属。地表土壤呈碱性。有坡地的废弃地治理过程如下( I)废弃地近自然地形整理。对废弃地实施近自然地形整理，堆体坡面按照不大于自然安息角的坡度整理，形成带有梯形坡面和平台的堆场，坡脚设置生态袋挡墙。梯形坡面长8m，平台宽度3m，生态袋挡墙高度I. 2m。(2)重金属稳定处理。废弃地表层均匀覆盖重金属稳定剂，采用翻耙使稳定剂与浅层废弃物混合均匀，坡面上采用人工翻耙方式，平地长采用机械翻耙方式，养护5天。稳定剂用量是处理层体积的15%。采用氢氧化钙为重金属稳定剂。(3)浅层酸碱改良和柔性防渗隔离。将具有酸碱改良和柔性防渗隔离的材料调制成浆状，采用湿喷机喷射到废弃地表层。主要材料及质量比如下5%碱性改良剂、10%的浮石、10%水性聚氨酯树脂、25%植生基质、30%的土壤，20%的水。根据废弃地渗滤液酸碱度选择酸碱改良材料，碱性改良剂为有生物有机肥和过磷酸钙，其比例为1:1。(4)废弃地截排水沟设置。坡面外边缘设置截水沟、平台设置排水沟，截水沟沟宽40-100cm，沟深20-50cm的弧形沟；排水沟宽30_80cm，沟深20_40cm的弧形沟。排水沟与截水沟相连。平地设置排水沟,沟宽80-120cm，沟深40-60cm的弧形沟。人工开沟后,将质量比20%的土壤、10%水性聚氨酯树脂和30%的细砂、40%的水混合材料，调制成固含量70%的浆状，采供湿喷机均匀喷涂在沟壁上，喷涂厚度5cm。(5)铺设填充式植被垫。坡面上铺设填充式植被垫，充填式植被垫料袋。植被垫为左、中、右对称结构，由底层和面层平缝成多个填料袋组成的充填式植被垫。底层材料为聚丙烯长丝土工布，面层材料为高密度聚乙烯三针经编网。植被垫幅宽320cm,由8支填充袋组成,填充袋宽度24cm,填充带间的缝合带宽5cm,左右两侧填充袋长70cm，中间填充袋长140cm，两侧填充袋与中间填充袋间的竖向进料通道宽20cm。植被垫面层有进料口 4支，进料口大小10*10cm。每幅植被垫有安全绳3根，安全绳固定在缝合带内，为直接2cm的玻纤绳，每两组填充袋设置安全绳一根。每幅植被垫共设置锚杆孔15个，主锚杆孔9个，副锚杆孔6个，孔径大小3cm。坡面上自上而下铺设填充式植被垫，用锚杆将植被垫锚固在坡面上。主锚杆采用直接12_螺纹钢，长度60cm，副锚杆采用12_螺纹钢，长度40cm。植被垫安全绳挂在主锚杆上，并用扎带绑扎固定。填充材料制备。I立方米植生基材中植生基质50%、浮石5%、珍珠岩5%、植壤土 40%，每I立方米植生基材中加缓释肥1000g、保水剂800g、粘合剂700g。植物种子主要选择高羊茅20g、黑麦20g、紫穗槐30g、荆条30g、胡枝子35g、刺槐30g。将混合好的植生基材调制成浆状，固含量70%。采用注浆泵将制备好的浆状植生基材，通过植被垫的进料口注入到填充袋内，植生基材充填饱满。充填施工结束后，在填充袋内栽植构树、臭椿、油松一年生小苗，平均每块植被垫扦插或栽植苗木8支。以上治理作业效率高，按照相同的5人编制的施工班组，平均每天可施工约500-700m2，相对于传统的客土喷播处理方式(每日施工约200-240m2)，效率提高了 2倍以上。实施3个月后，植物种子综合出苗率达到80%以上，栽植苗木的成活率达到85%，草本植物生长旺盛，有效覆盖地表，木本植物分布均匀，平均每平米木本植物6株以上。经过一年恢复生长，废弃地地植被覆盖度达到75%以上，栽植苗木保存率达到80%以上，草本植物生长逐渐衰弱，木本植物生长旺盛，平均生长高度达到55cm，植物种类、结构与周边自然植被相互融合，植被恢复效果显著，且能自我繁衍生长。实施例3山东某铝矿废弃地植被恢复治理该矿的废弃地为有坑洼的平地。恢复治理的过程与实施例2相同，不同的步骤为( I)对平地进行高挖低填平整；(4)废弃地截排水沟设置。平地设置排水沟，沟宽80-120cm，沟深40_60cm的弧形沟。排水沟间距25m。所达到的恢复治理效果与实施例2相同。
权利要求
1.一种有色金属矿山废弃地植被恢复的方法，包括步骤1)地形整理将有色金属矿山废弃地进行地形整理，平地进行高挖低填平整；坡面按照自然安息角降坡整形，形成梯级坡面；2)重金属稳定处理在废弃地表面20-30cm深度内均勻施用重金属稳定剂；3)浅层酸碱改良和柔性防渗隔离将酸碱改良剂、植生基质和聚氨酯树脂的混合物喷施于废弃地表面；4)设置截排水沟在梯级坡面外缘挖截水沟，在坡面的平台上和坡面下的平地上开挖排水沟，或在平地挖间距25-30m的排水沟；在截水沟和排水沟表面喷涂聚氨酯树脂浆；5)铺设植被垫铺设填充式植被垫并用锚杆固定。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中所述梯级坡面坡长5-8m，梯级平台宽l-3m ;对于平坦的废弃地进行高挖低填平整处理。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中还包括在坡面的坡脚设置生态袋挡墙，生态袋挡墙高O. 6-1. 2m。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中重金属稳定剂为铁、铁盐、亚铁盐、碳酸盐、磷酸盐、粘土、氢氧化物、硫化物、钥酸盐中的一种或多种。
5.如权利要求I或4所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中重金属稳定剂用量为废弃地处理层体积的15-20%。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中酸碱改良剂、植生基质和树脂的混合物包括5-10%酸碱改良剂、10-15%的浮石、5-10%水性聚氨酯树脂、15-30%植生基质、5-40%的土壤、20-35%的水；所述酸碱改良剂为碱性改良剂或酸性改良剂，所述酸性改良剂为生物有机肥、过磷酸钙、醋渣中的一种或多种，所述碱性改良剂为石灰和/或烧碱。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中的聚氨酯树脂浆为按照质量比将20-30%的土壤、10-15%水性聚氨酯树脂和30-40%的细砂、15-40%的水混合配制成聚氣酷树脂衆。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中铺设填充式植被垫后，还包括在植被垫上栽植苗木的步骤，所述苗木为蔷薇、红瑞木、杠柳、紫穗槐、绣线菊、柠条、石楠、 丁香、小叶女贞、刺槐、榆树、杜英、栾树、柳树、小叶白腊、扶芳藤、爬山虎、地锦、油松、构树、 小桐子、合欢、胡枝子、臭椿、湿地松中的一种或多种一年生苗木。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述栽植苗木为在每个填充式植被垫上栽植3-8株。
10.如权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于，所述步骤5)之后还包括喷射植生基材的步骤。
全文摘要
本发明提供一种有色金属矿山废弃地植被恢复的方法，包括步骤1)地形整理；2)重金属稳定处理；3)浅层酸碱改良和柔性防渗隔离将酸碱改良剂、植生基质和树脂的混合物喷施于废弃地表面；4)设置截排水沟；5)铺设植被垫坡面铺设植被垫并用锚杆固定。本发明提出的方法将地形整理、重金属稳定化处理、浅层酸碱改良、表层防渗隔离、废弃地植被恢复等技术相结合，防止重金属离子迁移扩散，污染环境；恢复废弃地植被系统，标准化、产业化水平高，较传统客土喷播绿化方法效率提高2-3倍，治理成本降低，适宜于大面积有色金属矿山废弃地生态环境治理推广应用，效果显著和稳定。
文档编号A01B79/00GK102972197SQ20121055527
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者辜再元, 祁有祥, 王京燕 申请人:北京北林绿源生态技术研究院有限责任公司