一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法

本发明涉及一种石墨尾矿的处理方法，具体涉及一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法。

背景技术：

1、石墨是一种无机非金属矿，在润滑、耐磨、腐蚀、导电、储能等领域应用十分广泛，是国防、航天、机械等行业不可缺少的关键材料；同时作为一种不可再生资源，是现代经济发展中不可或缺的重要战略资源。我国石墨资源丰富储量居世界第一，以鳞片状晶质类为主，黑龙江省鳞片状石墨已探明储量为10.4亿吨，占全国保有矿物储量的64％以上。石墨行业的生产流程大致相同，采用浮选工艺，理论上生产每吨石墨产生尾矿砂超过了100吨。大量石墨尾矿会污染环境、土地占用和安全问题，成为制约石墨企业可持续发展的主要因素，进行石墨尾矿资源化利用是解决这一矛盾的有效途径。

2、石墨尾矿中重金属的污染情况十分常见，因此如何高效去除重金属是实现其资源化利用的关键。

3、目前石墨尾矿产量巨大、堆放成本过高、污染严重、资源化处理方法单一；此外，东北地区水稻种植面积大、水稻育秧土需求量巨大，为了实现石墨尾矿的资源化处理并缓解水稻育秧土匮乏这一系列问题，本发明提供了一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，并大幅降低了处理成本。

技术实现思路

1、本发明是要解决目前石墨尾矿产量巨大、堆放成本过高、污染严重、资源化处理方法单一的问题，并且同时解决目前东北地区育秧土匮乏、取土困难的问题，而提供一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法。

2、一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，具体是按以下步骤完成的：

3、一、筛分、掺混：

4、①、对石墨尾矿进行筛分，得到不同粒径的石墨尾矿；

5、②、将不同粒径的石墨尾矿按照一定质量比例进行掺混，得到掺混后的石墨尾矿；

6、二、水热反应：

7、将生物质粉、活化剂以及掺混后的石墨尾矿按照一定的质量比例加入到反应釜中，再将反应釜从室温梯度升温至水热反应温度，在不同的水热反应温度下分别进行水热反应，完成水热腐殖化-碳化过程，再降温至固液分离温度，固液分离，将分离后得到的固体烘干，得到固体产物；

8、三、向固体产物中添加微生物提取液，在60～70℃下培养一段时间，得到人工土壤，最后按照育秧流程进行水稻育秧，完成一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法。

9、本发明的有益效果：

10、一、本发明采用水热腐殖化-碳化技术将石墨尾矿进行资源化处理，大大降低了石墨尾矿的处理成本；

11、二、本发明处理后的石墨尾矿经过特定培养之后开创性地用于水稻育秧，有效解决了东北地区育秧土匮乏、采集困难的问题；

12、三、本发明提供的方法，处理时间大大缩短，且能够将石墨尾矿中的重金属有效脱除；

13、四、本发明提供的方法，所需原材料价格低廉、可行性强，适合大规模推广应用。

技术特征：

1.一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于所述方法具体是按以下步骤完成的：

2.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于步骤一①中对石墨尾矿进行筛分，得到粒径分别为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm和0.5mm的石墨尾矿。

3.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于步骤一②中按照1:2:3:4:5的质量比将粒径为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm和0.5mm的石墨尾矿进行掺混、按照1:3:5的质量比将粒径为0.1mm、0.3mm和0.5mm的石墨尾矿进行掺混或按照1:2:4的质量比将粒径为0.1mm、0.2mm和0.4mm的石墨尾矿进行掺混。

4.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于步骤二中所述的活化剂为氢氧化钾和氨水中的一种或两种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于步骤二中所述的生物质粉为秸秆粉末。

6.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于步骤二中所述的生物质粉、活化剂以及掺混后的石墨尾矿的质量比为(10～15):(3～8):(1～3)。

7.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于步骤二中所述的梯度升温的工艺具体为：首先以10～15℃/min的升温速率从室温升温至120℃，在120℃下保持2～4h，然后以5～10℃/min的升温速率从120℃升温至150℃，在150℃下保持4～6h，最后以5～10℃/min的升温速率从150℃升温至200℃，保持5～15h；步骤二中所述的固液分离温度为20℃～30℃。

8.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于步骤三中所述的固体产物与微生物提取液的质量比为(30～50):(1～5)。

9.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于步骤三中所述的培养的时间为7天～10天。

10.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，其特征在于步骤三中所述的微生物提取液的制备方法具体是按以下步骤完成的：将草地的表层土壤过2mm筛，加入水族池砾石和去离子水震荡2h，得到的悬浊液在3000r/min条件下离心分离10min，将离心得到的上清液转移到新的离心管中，在9000r/min条件下离心30min，将离心得到的沉淀用去离子水溶解，沉淀与去离子水的体积比为15:1，得到微生物提取液。

技术总结
一种利用石墨尾矿构建人工土壤的方法，它涉及一种石墨尾矿的处理方法。本发明是要解决目前石墨尾矿产量巨大、堆放成本过高、污染严重、资源化处理方法单一的问题，并且同时解决目前东北地区育秧土匮乏、取土困难的问题。方法：一、对石墨尾矿进行筛分、掺混；二、水热反应；三、添加微生物提取液，培养一段时间，得到人工土壤，最后按照育秧流程进行水稻育秧。本发明采用水热腐殖化‑碳化技术将石墨尾矿进行资源化处理，大大降低了石墨尾矿的处理成本；本发明处理后的石墨尾矿经过特定培养之后开创性地用于水稻育秧，有效解决了东北地区育秧土匮乏、采集困难的问题；本发明提供的方法，所需原材料价格低廉、可行性强，适合大规模推广应用。

技术研发人员：杨帆,乔辉,刘竹青,程魁
受保护的技术使用者：东北农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6