一种活化煤矸石基压缩生态土及其制备方法

本申请涉及固废资源化利用，尤其涉及一种活化煤矸石基压缩生态土及其制备方法。

背景技术：

1、煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，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。由于煤矸石中一般含有大量的碳质页岩或碳质粉砂岩，其中有机质含量一般在15％～35％，另外还含有数量不等的fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、p2o5、so3，并含有植物生长所必需的b、zn、cu、co、mo、mn等微量元素，一般比土壤中的含量高出2倍～10倍，此外还含有一定量的p、n、k，具有较大的吸收容量。煤矸石是排放和堆存量最大的工业固体废弃物，煤矸石的堆存对环境影响极大，一是造成土地资源浪费，二是煤矸石的风化和淋溶对土壤环境和水环境造成了污染，三是煤矸石自燃产生的有害气体以及扬尘还会对大气造成污染。因此，实现煤矸石的减量化和资源化利用是十分必要的。

2、目前，煤矸石已广泛用于发电、回填和农业等领域。鉴于煤矸石来源于地层，其与土壤具有同源性，将煤矸石改性为生态土用于农、林业生产及矿山生态修复中，无疑是其有资源化利用的最佳途径之一。但关于煤矸石基生态土研发，目前仍然存在不少问题，如：煤矸石中有机质的固化程度较高、分解转化率不够高，碳源的有效性需要提高，营养元素难以溶出，以及营养元素不平衡等。且生产的生态基质通常外运困难，产品附加值低，这都限制了煤矸石基生态基质的生产和推广。

技术实现思路

1、本申请提供了一种活化煤矸石基压缩生态土及其制备方法，以改善目前煤矸石中有机质固化程度高的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种活化煤矸石基压缩生态土，以质量百分数计，所述活化煤矸石基压缩生态土的成分包括：

3、微生物活化煤矸石90％-95％、矿物吸附剂4％-10％、吸水树脂0.3％-0.5％和生物粘合剂0.1％-0.2％；

4、其中，所述微生物活化煤矸石为化学活化煤矸石经生物好氧发酵制得，所述生物发酵的原料包括：化学活化煤矸石、禽畜粪便、植物纤维和复合菌剂；

5、所述化学活化煤矸石为煤矸石经硝酸氧化处理制得；

6、所述复合菌剂包括鲁菲不动杆菌、胶质芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌的混合物。

7、作为一种可选的实施方式，所述化学活化煤矸石的制备方法包括：

8、把煤矸石和硝酸进行混合，得到混合煤矸石物料；

9、对所述混合煤矸石物料进行加热反应，得到化学活化的煤矸石；

10、其中，所述加热反应的反应温度为90-100℃。

11、作为一种可选的实施方式，所述硝酸的质量浓度为15％-25％；和/或

12、所述硝酸和所述煤矸石的质量比为1.5-2.5：1。

13、作为一种可选的实施方式，以质量百分数计，所述生物发酵的原料包括：化学活化煤矸石60％-65％、禽畜粪便20-25％、植物纤维10％15％和复合菌剂1％-2％，其余为水。

14、作为一种可选的实施方式，所述鲁菲不动杆菌、所述胶质芽孢杆菌和所述蜡状芽孢杆菌的体积之比为(1-3):1:1；和/或

15、所述鲁菲不动杆菌、所述胶质芽孢杆菌和所述蜡状芽孢杆菌的活菌数分别＞1*109cfu/ml。

16、作为一种可选的实施方式，所述鲁菲不动杆菌(acinetobacter lwoffii)xaq2297分离自煤矸石，所述鲁菲不动杆菌(acinetobacter lwoffii)xaq2297已于2022年9月15日保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号cctcc no.m20221438。

17、作为一种可选的实施方式，所述生物好氧发酵的温度为30-40℃，所述生物好氧发酵的时间为12-14d。

18、作为一种可选的实施方式，所述禽畜粪便包括羊羊粪、猪粪和牛粪中的至少一种；和/或，

19、所述植物纤维包括秸秆粉、牧草粉、锯末、和麦麸中的至少一种。

20、作为一种可选的实施方式，以质量百分数计，所述矿物吸附剂的成分包括：50％-60％膨润土、10％-20％生物炭和25％-35％沸石粉；和/或

21、所述吸水树脂的吸水倍数＞300倍；和/或

22、所述生态粘合剂包括：聚阴离子纤维素、聚乙烯醇、黄原胶和瓜尔胶中的至少一种。

23、第二方面，本申请提供了一种活化煤矸石基压缩生态土的制备方法，所述活化煤矸石基压缩生态土为第一方面所述的活化煤矸石基压缩生态土；所述方法包括：

24、采用硝酸对煤矸石进行氧化处理，以使煤矸石活化，得到化学活化煤矸石；

25、把所述化学活化煤矸石、禽畜粪便、植物纤维和复合菌剂进行生物好氧发酵，以使所述化学活化煤矸石活化，得到微生物活化煤矸石；

26、把所述微生物活化煤矸石、矿物吸附剂、吸水树脂和生物粘合剂进行混合，后进行压缩定型和干燥，得到活化煤矸石基压缩生态土。

27、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

28、本申请实施例提供的该活化煤矸石基压缩生态土，以微生物活化煤矸石为原料，微生物活化煤矸石是煤矸石经过化学和微生物双重活化处理制得的，使得煤矸石中的养分转化为更易被植物吸收的营养物质，使得煤矸石颗粒中的固化有机质转化为可供植物吸收利用的腐殖酸，达到改善目前煤矸石中有机质固化程度高的目的。

技术特征：

1.一种活化煤矸石基压缩生态土，其特征在于，以质量百分数计，所述活化煤矸石基压缩生态土的成分包括：

2.根据权利要求1所述的活化煤矸石基压缩生态土，其特征在于，所述化学活化煤矸石的制备方法包括：

3.根据权利要求2所述的活化煤矸石基压缩生态土，其特征在于，所述硝酸的质量浓度为15％-25％；和/或

4.根据权利要求1所述的活化煤矸石基压缩生态土，其特征在于，以质量百分数计，所述生物发酵的原料包括：化学活化煤矸石60％-65％、禽畜粪便20-25％、植物纤维10％15％和复合菌剂1％-2％，其余为水。

5.根据权利要求1或4所述的活化煤矸石基压缩生态土，其特征在于，所述鲁菲不动杆菌、所述胶质芽孢杆菌和所述蜡状芽孢杆菌的体积之比为(1-3):1:1；和/或

6.根据权利要求1或4所述的活化煤矸石基压缩生态土，其特征在于，所述鲁菲不动杆菌(acinetobacter lwoffii)xaq2297保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏日期：2022年9月15日，保藏编号：cctcc no.m20221438。

7.根据权利要求1或4所述的活化煤矸石基压缩生态土，其特征在于，所述生物好氧发酵的温度为30-40℃，所述生物好氧发酵的时间为12-14d。

8.根据权利要求1或4所述的活化煤矸石基压缩生态土，其特征在于，所述禽畜粪便包括羊羊粪、猪粪和牛粪中的至少一种；和/或

9.根据权利要求1所述的活化煤矸石基压缩生态土，其特征在于，以质量百分数计，所述矿物吸附剂的成分包括：50％-60％膨润土、10％-20％生物炭和25％-35％沸石粉；和/或

10.一种活化煤矸石基压缩生态土的制备方法，其特征在于，所述活化煤矸石基压缩生态土为权利要求1至9中任一项所述的活化煤矸石基压缩生态土；所述方法包括：

技术总结
本申请涉及一种活化煤矸石基压缩生态土及其制备方法，属于固废资源化利用技术领域；包括：微生物活化煤矸石、矿物吸附剂、吸水树脂和生物粘合剂；其中，微生物活化煤矸石为化学活化煤矸石经生物好氧发酵制得，生物发酵的原料包括：化学活化煤矸石和复合菌剂；化学活化煤矸石为煤矸石经硝酸氧化处理制得；复合菌剂包括鲁菲不动杆菌、胶质芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌的混合物；以微生物活化煤矸石为原料，微生物活化煤矸石是煤矸石经过化学和微生物双重活化处理制得的，使得煤矸石中的养分转化为更易被植物吸收的营养物质，使得煤矸石颗粒中的固化有机质转化为可供植物吸收利用的腐殖酸，达到改善目前煤矸石中有机质固化程度高的目的。

技术研发人员：何星星,周勇,田多文,廖明季,刘磊,万勇
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12