一种细砂尾矿无土复垦的方法与流程

1.本发明属于尾矿生态修复技术领域，具体涉及一种细砂尾矿无土复垦的方法。


背景技术：

2.尾矿是我国目前产出量最大、堆存量最多的固体废弃物。细砂尾矿由于具备粒度细、营养贫瘠、含有重金属毒性等特点，矿山开采后产生的大量尾矿排放与堆存，将对周边环境生态构成严重威胁，诸如风蚀、沙化严重，产生矿尘暴；水土流失造成泥石流；毒性浸出污染地下水以及周边环境等。因此，对细砂尾矿堆排场地进行生态恢复，控制其可能带来的环境污染问题已经成为目前研究的热点之一。尾矿库复垦的常规方法是通过客土覆盖尾矿表层，然后进行植被栽种与培养。客土复垦一般需异地取土，对取土区域生态环境有一定损坏，经济投入较大，且难以保证树木长期生长的土层厚度。对于尾矿废弃地的生态修复过程以无土复垦技术最为经济环保，因此亟需一种工程可用的细砂尾矿基质改良、进而恢复植被生长的技术，为细砂尾矿库区的生态环境恢复提供技术指导。
3.矿区常常地处山区，农作物资源丰富，传统用于家用燃料及家畜饲料的玉米谷类秸秆，因技术进步而被废弃堆砌就地焚烧，既造成资源浪费和环境污染。松树在我国属于广泛种植的一种木材，成材快，四季常绿。松木含有极为丰富的油脂，是一种极好的有机肥料，松木制品加工过程中产生大量木屑可以用于堆肥，进行土壤基质改良。而目前植被生态恢复时，由于植物本身的特性，每种植物均有其适应的气候及土壤环境，导致尾矿库无法全年覆绿，或是生态修复效果不能长期维持。若能有效利用尾矿库基质改良条件，结合植物本身的特性进行合理搭配，使矿区生态环境修复的同时获得景观效果和经济效益，在工程应用时更易被接受，但此方面目前少有报道。因此，结合尾矿库区现状条件，研究一种细砂尾矿无土复垦工艺具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提出一种细砂尾矿无土复垦的方法，解决尾矿难以处理的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种细砂尾矿无土复垦的方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.基质改善：取容重改良剂与肥力改良剂混合，得到基质改良剂，将改良剂播撒至尾矿库区，深翻或旋耕细砂尾矿使得改良剂与细砂尾矿表层充分混合，同时起垄开沟；
7.植物播种：选取绿肥植物、耐贫瘠植物、耐酸碱植物、景观植物和重金属固定化植物种子按比例混合，混合后的种子在清水中浸泡催芽，将浸泡后的种子均匀播撒在细砂尾矿表层并耙平；
8.后期养护：播种后的尾矿区域覆盖可降解纤维物，定期浇水进行养护。
9.优选的是，所述细砂尾矿为尾矿库经平整的干堆细砂尾矿滩面或尾矿堆积坝边坡。
10.优选的是，所述深翻或旋耕的细砂尾矿表层的厚度为10
‑
30cm，基质改良剂的质量占比为3％
‑
10％；所述横纵起垄开沟的间隔为1
‑
3m。
11.优选的是，所述基质改良剂中容重改良剂为松土精、秸秆及松木屑混合物；肥力改良剂为菌肥、氮磷钾复合肥及泥炭混合物。
12.优选的是，所述容重改良剂的制作，包括以下步骤：
13.步骤一：称取秸秆与松木屑，秸秆与松木屑的质量比为1：0.8
‑
1.2；
14.步骤二：将秸秆粉碎，取枯草芽孢杆菌1：100溶于水均匀喷洒在秸秆及松木屑颗粒表面，芽孢杆菌溶液喷洒量与秸秆和松木屑的质量比为1：5000
‑
10000；
15.步骤三：喷洒过芽孢杆菌溶液的秸秆和松木屑堆置发酵，每6
‑
8天翻倒1次，使其缓慢发酵降解成肥，即得容重改良剂。
16.优选的是，所述肥力改良剂的制作方法为：向发酵成肥的秸秆中加入松土精、松木屑、菌肥、氮磷钾复合肥和泥炭。
17.优选的是，所述肥力改良剂组分添加量与翻耕尾矿面积关系为：松土精0.4
‑
0.8g/m2，松木屑1
‑
5kg/m2，秸秆1
‑
5kg/m2，菌肥0.05
‑
0.5kg/m2，氮磷钾复合肥0.1
‑
2kg/m2，泥炭3
‑
13kg/m2。
18.优选的是，所述绿肥植物包括紫云英、紫花苜蓿、紫穗，耐贫瘠植物包括沙打旺、胡枝子、早熟禾、高丹草，耐酸碱植物包括刺槐、胡枝子、金合欢、红花合欢，景观植物包括黄花槐、四季青、湿地松，重金属固定化植物包括黑麦草、四季青。
19.优选的是，所述绿肥植物、耐贫瘠植物、耐酸碱植物、景观植物和重金属固定化植物种子按照草、花、树分类，草、花、树种子质量比为：1：0.8
‑
1.2：0.4
‑
0.6进行混合播撒，播种密度为13
‑
18g/m2。
20.优选的是，所述可降解纤维物包括废纸和秸秆纤维物。
21.本发明产生的有益效果是：本发明将复合肥、菌肥、泥炭应用到贫瘠尾矿的处理，增加尾矿基质中氮、磷、钾等植物生长所需无机元素，为基质增加缓释碳源与有机质含量，提高土壤肥力，使植被可以长期、健康成长；
22.本发明通过添加松土精、秸秆、松木屑不仅缓解了细粒度尾矿紧实、孔隙小等缺点，同时解决了土壤板结问题，增加土壤持水、保水能力，改善土壤基质不良物理结构，使植被根系稳固，秸秆和松木屑此类有机质的缓慢降解过程也可以为基质增加缓释碳源与有机质含量，提高土壤肥力，使得植被可以正常生长。
具体实施方式
23.实施例1
24.细砂尾矿无土复垦方法，包括如下步骤：
25.基质改善：取容重改良剂与肥力改良剂混合，得到基质改良剂，将改良剂播撒至尾矿库区，旋耕细砂尾矿10cm使得改良剂与细砂尾矿表层充分混合，基质改良剂的质量占比为4.5％，其中各成分添加量为秸秆1.7kg/m2、松木屑1.7kg/m2、菌肥0.08kg/m2、氮磷钾复合肥0.5kg/m2、泥炭3.4kg/m2、松土精0.6g/m2；
26.秸秆/松木屑发酵堆肥方法包括：
27.农作物秸秆处理：将农作物秸秆粉碎，加入同样质量的水浸泡透；
28.按芽孢杆菌与秸秆/松木屑的质量比为1：8000称取菌种，按照1：100溶于水均匀喷洒在秸秆/松木屑颗粒表面
29.将处理后的秸秆/松木屑置于室外常温缓慢发酵，堆置后每隔7天翻倒1次，使其缓慢发酵降解成肥，14天后可入田使用。
30.植物播种：选取绿肥植物包括紫云英、紫花苜蓿、紫穗，耐贫瘠植物包括沙打旺、胡枝子、早熟禾、高丹草，耐酸碱植物包括刺槐、胡枝子、金合欢、红花合欢，景观植物包括黄花槐、四季青、湿地松，重金属固定化植物包括黑麦草、四季青；种子按按照草、花、树分类，总质量比1：1：0.5进行混合播撒，播种密度以15g/m2。混合后的种子在清水中浸泡24小时催芽，将浸泡后的种子均匀播撒在细砂尾矿表层，耙平覆土约3cm；
31.后期养护：播种后的尾矿种植区域覆盖可降解草袋，种植首周每2天浇水一次，以后每周浇水一次进行养护，浇水时控制小水量、慢流速进行浇水，喷灌最佳，至少维持田间最大持水量60％，每两个月追加复合肥一次，施加量为30g/m2。
32.实施例2
33.本实施例参考实施例1的方法，区别仅在于：旋耕细砂尾矿表层厚度为30cm。
34.实施例3
35.本实施例参考实施例1的方法，区别仅在于：向细砂尾矿添加的基质改良剂质量占比为5％，其中各成分添加量为秸秆1.7kg/m2、松木屑1.7kg/m2、菌肥0.08kg/m2、氮磷钾复合肥1.3kg/m2、泥炭3.4kg/m2、松土精0.6g/m2；
36.实施例4
37.本实施例参考实施例1的方法，区别仅在于：向细砂尾矿添加的基质改良剂质量占比为10％，其中各成分添加量为秸秆5kg/m2、松木屑5kg/m2、菌肥0.08kg/m2、氮磷钾复合肥0.5kg/m2、泥炭5.8kg/m2、松土精0.6g/m2；
38.实施例5
39.本实施例参考实施例1的方法，区别仅在于：向细砂尾矿添加的基质改良剂质量占比为10％，其中各成分质量占比为秸秆1.7kg/m2、松木屑1.7kg/m2、菌肥0.08kg/m2、氮磷钾复合肥0.5kg/m2、泥炭12.3kg/m2、松土精0.6g/m2。
40.实施例6
41.本实施例参考实施例1的方法，区别在于：旋耕细砂尾矿表层厚度为30cm，向细砂尾矿添加的基质改良剂质量占比为5％，其中各成分添加量为秸秆1.7kg/m2、松木屑1.7kg/m2、菌肥0.08kg/m2、氮磷钾复合肥1.3kg/m2、泥炭3.4kg/m2、松土精0.6g/m2；
42.实施例7
43.本实施例参考实施例1的方法，区别在于：旋耕细砂尾矿表层厚度为30cm，向细砂尾矿添加的基质改良剂质量占比为10％，其中各成分添加量为秸秆5kg/m2、松木屑5kg/m2、菌肥0.08kg/m2、氮磷钾复合肥0.5kg/m2、泥炭5.8kg/m2、松土精0.6g/m2。
44.为了对比说明本发明各实施例无土复垦方法的效果，对复垦前后(60天)的尾矿库表面土壤的理化性质进行测试，测试结果见表1，部分植物重金属富集情况如表2所示。所有改良剂配比组合植物均发芽且正常生长，发芽率最高可达93％，土壤容重最低0.79，达到正常土壤容重水平，同时具备良好的孔隙结构与保水能力，植物并未出现枯萎、发育不良等性状。由此说明提出的细砂尾矿不客土，直接添加改良剂的无土复垦生态恢复方案是可行的，
且植物生长发育情况良好，矿区各项土壤理化指标都回归正常。
45.表1
[0046][0047]
表2
[0048][0049]
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。