专利名称：一种含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法
技术领域：
本发明属于尾矿库复垦还田领域，尤其涉及一种含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全且经济的方法。
背景技术：
深埋于地下的金属矿石，在经过地下或露天开采出来以后，通常情况下矿石必须经过选矿活动，将其中的有用金属元素或其它非金属元素做进一步浓缩富集后用于矿石冶炼。但是在选矿富集有用元素(如金、汞、铅、锌、铬、砷、铜、锌、镍等)后，选矿的废弃物——尾矿，由于现有的经济技术原因，尾矿中必然存在一定含量的重金属元素(如汞、铅、镉、铬、砷、铜、锌等)，在大风吹扬、降水淋浴的作用下，其中重金属元素(通常尾矿中重金属元素含量高于土壤、地下水几十倍 上万倍)会导致地表水、地下水及农田土壤中的重金属含量明显增高，严重时水土环境重金属含量超过国家水土环境限值标准，直接或间接危害人群健康安全，国内外由于重金属污染形成的“癌症村”的报道屡见不鲜。金属矿山尾矿渣是矿区水土环境重金属的重要污染源，因此尾矿库闭库后，需要在尾矿渣表面上覆土或其他覆盖物，阻断大风吹扬、降水淋溶对环境的污染。由于金属尾矿渣中含有大量的重金属元素，因此通常的做法是覆盖土层，植树种草。由于担心复垦还田后农作物中重金属含量超标的问题，因此目前很少通在我国，金属尾矿库是矿区数量巨大的废弃地，因此尾矿渣场复垦还田在隔绝环境污染源基本功能的基础上，还能大量增加可耕地，缓解因城镇化建设不断减少的耕地数量具有重要的社会效益、环境效益和经济效益。但是复垦还田首要的条件就是必须保障复垦还田后的农田土壤重金属含量符合国家农田土壤重金属含量限值标准、种植的农作物中的重金属含量必须低于国家食品卫生限量标准。也就说复垦后的土壤重金属含量不能超过国家规定的标准，才能保障种植的农作物中相应的重金属元素含量低于国家农作物食用标准。而保证复垦后的农田土壤重金属低于国家标准方法有两种方法:一是尾矿渣表面覆盖的净土足够厚，有人认为种植小麦的农田土壤厚度须大于1.2m，但是 这种方法需要大量的取土土源和工程费用；二是采用一种方法，在尾矿渣与覆盖净土之间铺设一个隔离层，避免尾矿渣中的重金属含量通过毛细管作用上升而导致农作物重金属含量超标的方法，从而减少覆盖用土厚度，达到安全且经济的复垦方法。即含有重金属的尾矿渣场复垦还田必须保障安全和经济两个条件，才能具有实用和推广价值。而目前国内外含有毒重金属的尾矿渣场复垦后的土地仅仅用于植树种草绿化环境，还没有安全且经济的复垦还田的技术发明。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，旨在解决含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全且经济的技术方法，即在保障农作物食用安全的前提下，覆土厚度尽可能小，即安全经济的复垦还田技术方法。本发明实施例是这样实现的，一种含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，该方法包括以下步骤:含有毒重尾矿渣场推平、碾压扎实，依据地势坡度四周修建农田排水沟；在推平碾实的尾矿渣场上，铺设碾实的三合土作为隔离层。覆盖净土，碾实；再覆盖净土，碾实；采用旋耕机耕地深度20 25cm ; 覆盖生土土壤熟 化及营养化；种植旱地农作物。进一步、作为隔离层的三合土厚度为10cm，三合土成分为黄土、熟石灰及细沙，其体积比5: 3: 2，在铺设过程中要晒水5-10%，均匀碾实。隔离层起到阻挡尾矿渣中高含量的重金属元素通过毛细管作用上升进入其上覆盖的净土中，同时起到减少覆土厚度的重要作用。进一步、覆盖碾实的净土厚度为40cm，再覆盖压实的净土厚度30cm，即两层需要分层碾压，前者继续发挥阻断重金属作用，后者主要为耕作层部分土壤。外运净土总厚度为70cmo进一步、采用旋耕机耕地深度为20_25cm。进一步、覆盖净土土壤熟化及营养化时间应I年。进一步、覆盖生土土壤熟化及营养化的方法为:种植豆科类植物，氮肥、磷肥及有机肥混合使用，加速土壤熟化。年种植豆科类两季，在未成熟时旋耕入地，熟化土壤增加有机质及氮，增加农作物产量。进一步、种植的农作物旱地小麦、玉米。本发明具有以下优势:(I)隔离层技术:采用IOcm后的三合土材料及结构，作为隔离材料，最大程度隔断尾矿渣中的毒重金属元素通过毛细管作用上升到覆盖的耕作层(0-20cm) 土壤中，而导致农作物食用部分(小麦、玉米籽粒)重金属元素超准而危及人群健康安全。隔离层的使用，减少了覆盖净土厚度50cm，减少复垦工程费用30%。(2)安全且经济的复垦还田技术:通过系统的复垦技术，尤其是三合土的隔离作用的发明，减少复垦工程代价30%，又能保证农作物食用部分重金属含量符合国家食用标准，通过土壤熟化及营养化，保障复垦后农田农作物产量。本发明改变目前国内金属尾矿洛场仅用于覆垦(30_90cm)种草功能,但因重金属可能超标仍不能用于畜牧用草安全的短板，土地复垦功效不高的缺陷。解决了含有毒重金属的尾矿渣场(库)复垦还田农作物种植的安全性问题，通过隔离层的发明使用，有效地降低了复垦还田用土厚度及工程造价30%，提高了复垦还田技术的实用与推广。
图1是本发明实施例提供的含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法的流程图。
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，以下结合实施例，对本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。图1示出了本发明提供的含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法流程。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。本发明的一种含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，该方法包括以下步骤:尾矿渣场推平、碾压扎实，依据地势坡度四周修建排水沟；在推平碾实的尾矿渣场上，铺设碾实的三合土作为隔离层；覆盖净土，碾实；再覆盖净土 ，压实；采用旋耕机耕地；覆盖净土土壤熟化及营养化；种植农作物。作为本发明实施例的一优化方案，三合土隔离层厚度为10cm。作为本发明实施例的一优化方案，覆盖碾实的净土厚度为40cm，再覆盖压实的净土为30cm，需两次碾压，即覆盖净土厚度为70cm。作为本发明实施例的一优化方案，米用旋耕机耕地深度为20_25cm。作为本发明实施例的一优化方案，覆盖净土土壤熟化及营养化时间为I年。作为本发明实施例的一优化方案，覆盖净土土壤熟化及营养化的方法为:种植豆科类植物，氮肥、磷肥及有机肥混合使用。作为本发明实施例的一优化方案，种植的农作物为小麦、玉米。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用方法作进一步描述。一种含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，该方法包括以下步骤:SlOl:尾矿渣场推平、碾压实，依据地势坡度四周修建排水沟；S102:在推平碾实的尾矿渣场上，铺设碾实的三合土作为隔离层；S103:覆盖碾实的净土 ；S104:再覆盖压实的净土 ；S105:采用旋耕机耕地；S106:覆盖净土土壤熟化及营养化；S107:种植农作物。本发明实施例提供的含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法具体实施方法如下:(I)尾矿渣场推平、碾压扎实，依据地势坡度四周修建排水沟。(2)在推平碾实的尾矿渣场上，铺设隔离层三合土的碾实厚度10cm。三合土成分为黄土、熟石灰及细沙，其体积比5: 3: 2，在铺设过程中要晒水5-10%，均匀碾实。(3)覆盖净土，碾实厚度为40cm ；(4)在覆盖净土，碾实厚度30cm，与(3)形成两层；(5)采用旋耕机耕地深度20-25cm ；
(6)覆盖净土的土壤熟化及营养化，采用豆科类植物，氮肥、磷肥及有机肥混合使用I年。年种植豆科类两季，在未成熟时旋耕入地，熟化土壤增加有机质及氮，增加农作物产量。(7)种植小麦、玉米等旱地主要农作物。2008 2010年，在陕西潼关金矿区开展了 3年的野外持续科学实验，选择900m2的含有汞、铅、镉、铜、锌等重金属元素的尾矿渣场作为复垦试验田，进一步将其划分为覆土厚度(30cm、50cm.70cm、90cm)不同的4小块试验田，开展主要农作物(小麦与玉米、叶蔬菜、块根类(土豆、萝卜、红薯)和果实类(西红柿、茄子、辣子等))种植试验，采集了 360组对比试验数据，分析农作物食用部分重金属含量，试验结果确定了复垦还田技术方法。据调查统计，仅包含潼关在内的小秦岭金矿区就有约15000亩金矿选矿堆排的尾矿渣场场，依据地形地貌及周边区位条件，可复垦还田的尾矿渣场12000亩，按每年每亩750kg (小麦+玉米)粮食产量计，每年可新增粮食900万kg,按1.8元/kg计，每年产值1620万元。通过技术发明，覆盖土层可减少50cm，每亩可减少用土 333.3m3,12000亩可减少用土量399.96万m3，取土费、运土费、覆土费等综合工程代价按50元/m3计，可减少工程费用1.9998亿元。两项合计2.16亿元。据不完全统计仅北方地区有尾矿库15000余座，每座占地平均按100亩计，若按其中50%可复垦还田，可安全复垦还田75万亩，依据此发明，可减少覆土工程量经费124.99亿元，经济效益十分显著。复垦还田有效增加耕地面积，对于缓解因城镇化建设不断减少的耕地具有重要的社会效益和环境效益。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修 改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 含有毒重尾矿渣场推平、碾压扎实，依据地势坡度四周修建农田排水沟； 在推平碾实的尾矿渣场上，铺设碾实的三合土。
覆盖净土，碾实； 再覆盖净土，碾实； 采用旋耕机耕地深度20 25cm ； 覆盖生土土壤熟化及·营养化； 种植旱地农作物。
2.如权利要求1所述的含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，其特征在于，三合土隔离层的厚度为10cm，三合土成分比5: 3: 2，在铺设过程中要晒水5-10%，均匀碾实；隔离层起到阻挡尾矿渣中高含量的重金属元素通过毛细管作用上升进入其上覆盖的净土中，同时起到减少覆土厚度的重要作用。
3.如权利要求1所述的含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，其特征在于，覆盖碾实的净土厚度为40cm，在覆盖碾实的净土 30cm，即两层需要分层碾压，前者继续发挥阻断重金属作用，后者主要为耕作层部分。外运净土总厚度为70cm。
4.如权利要求1所述的含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，其特征在于，采用旋耕机耕地深度为20-25cm，即种植小麦、玉米的耕作层土壤。
5.如权利要求1所述的含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，其特征在于，覆盖生土的土壤熟化及营养化时间为I年。
6.如权利要求1所述的含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，其特征在于，覆盖生土土壤熟化及营养化的方法为:种植豆科类植物，同时使用氮肥、磷肥及有机肥混合使用，加速土壤熟化。年种植豆科类两季，在未成熟时旋耕入地，熟化土壤增加有机质及氮，增加农作物产量。
7.如权利要求1所述的含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，其特征在于，种植的旱地农作物为小麦、玉米。
全文摘要
本发明公开了一种含有毒重金属的尾矿渣场复垦还田安全经济的方法，该方法包括以下步骤尾矿渣场推平、碾压扎实，依据地势坡度四周修建排水沟；在推平碾实的尾矿渣场上，铺设碾实的三合土作为隔离层，阻断下覆尾矿渣中的重金属元素进入其上覆盖土中重金属含量；覆盖符合国家农田土壤环境质量标准的客土(净土)碾实的厚度40cm；再覆盖压实的净土30cm；采用旋耕机旋耕深度20-25cm作为耕作层土壤；覆盖净土土壤熟化及营养化过程；种植旱地小麦玉米等农作物。本发明通过隔离层发明实用，降低了覆土厚度而减少了复垦还田成本，有效增加耕地面积，极大地提高了复垦还田技术的实用性和推广性，具有重要的社会效益、环境效益和环境效益。
文档编号A01G1/00GK103210715SQ20131015114
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者徐友宁, 张江华, 乔冈, 柯海玲, 陈华清, 刘瑞平, 何芳 申请人:中国地质调查局西安地质调查中心