一种强酸性尾矿废弃地不覆土植被恢复的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种对尾矿废弃地进行植被恢复的方法，尤其是涉及到重金属矿 山，如：铜矿、铅锌矿、金矿、硫铁矿等矿山的尾矿废弃地表现出具有强酸性、重金属污染、营 养物质极低的极端特性，植被无法自然恢复。具体地说是一种强酸性尾矿废弃地不覆土植 被恢复的方法。
【背景技术】
[0002] 由于矿山选矿产生的尾矿是经过一系列加工后的矿石粹渣堆集而成的特殊"土 壤"，其理化性质与植物赖以生存的正常"土壤"有较大的差别，对植被恢复极为不利；重金 属矿山的尾矿库一般具有强酸性污染、重金属污染、营养物质极低、颗粒粗细不一、保水保 肥能力差、水土流失严重等特点，属于难以恢复植被的生长介质。在一般环境条件下，尾矿 所压覆的表面即使场地闲置多年，也寸草不生，表层板结严重，极不利于植物的生长。尾矿 压占土地资源，给矿业、环境及经济等造成了不少的难题。
[0003] 因此，尾矿库生态恢复面临的几大难题： (1)表现出极端的PH值特性 铜矿、铅锌矿、硫铁矿由于矿石本身含有大量的硫，经选矿后未进行脱硫工艺处理，排 入尾矿库后氧化，表现出极端的PH值(小于4. 5,甚至接近2.0)。由于大多数植物适宜生长 在接近中性的土壤环境，这种强酸性环境不仅对植物的生长有强烈的抑制作用，而且还会 加剧重金属溶出和毒性，同时导致土壤养分不足。此外，在酸性条件下，大量的重金属离子 和毒性盐进入土壤，会影响土壤微生物和土壤酶活性，进而影响植物根系对营养和水分的 吸收。
[0004] (2)重金属污染 主要表现为铜、铅、锌等重金属超标，过量的铜离子会对植物种子的萌发造成很大的阻 碍，影响其有丝分裂过程；同时，铜离子过高也会影响植物对氮、磷、钾等营养成分的吸收， 并且对植物叶绿素的合成也会造成严重干扰，影响植株的正常生长。
[0005] (3)植物所需的营养物质匮乏 尾矿营养贫瘠问题是植物定居生长的一大障碍。土壤营养成分关乎到植物种子萌发、 生长状况，是整个植被生态系统所需的最基本的要素之一。尾矿由于是选矿流程中矿岩遗 留的废弃物，有机质含量极度缺乏，远远不能供给植物正常生长所需营养。土壤有机质是植 物营养的主要来源之一，同时它也可以促进植物生长发育，改善土壤物理性质，促进微生物 和土壤动物的活动。尾矿中有机质的匮乏，则大大减弱了有机质对于土壤、植物的改善促进 作用，影响土壤性质，导致植物难以生长。
[0006] (4)极易水土流失 由于矿山固体废物固结性能不好，很容易受到风、水和空气的侵蚀，尤其尾矿受侵蚀以 后，其表面出现蚀沟、裂缝、导致覆盖在尾矿和废石上的表土层破裂，由于重力作用，可能使 表土层出现蠕动，使表土层稳定性降低和移动，而这种表土层的不稳定性及位移，均会严重 破坏植物的正常生长。
[0007] 对于上述状况的强酸性尾矿库的治理，据申请人所知，就国内而言，目前国内具备 条件的强酸性尾矿库普遍性地采取传统的生态修复方法，即在平整后尾砂地表面进行覆盖 30~60cm厚度不等的粘土再进行植被。虽然该方法能够较好地对强酸性尾矿废弃地进行 植被恢复，但是耗资大，成本高，且还存在以下问题：（1)覆土需要大量的土源，而且土源的 开采极易造成二次生态破坏。且尾矿多处于山地或凹谷，取土运土较困难。
[0008] (2)我国目前的尾矿库90%以上为湿排工艺，沉降固结相对缓慢，给项目实施带来 较大的难度，而且覆土作业机械设备难于行走，往往会增加投资成本。
[0009] (3)对于铜矿、硫铁矿、铅锌矿等矿山尾矿库，由于尾砂呈强酸性，覆土过薄，容易 产生返酸现象,导致已种植植物枯萎甚至退化的现象。
[0010] 基于以上背景，我们通过典型的强酸性尾矿压占的土地采取不覆土，直接对尾矿 废弃地进行原位基质改良的方式进行生态修复研究，并取得了比较显著的成果。
【发明内容】
[0011] 本发明要解决的技术问题是，针对目前国内治理强酸性污染尾矿废弃地普遍性地 采取表面进行覆盖30~60cm厚度不等的粘土再进行植被的方法，存在耗资大，成本高，且 易造成二次生态破坏的问题，提供一种强酸性尾矿废弃地不覆土直接植被恢复的方法。具 体而言，本发明提供了一套强酸性污染尾矿不覆土植被恢复的施工工艺，该方法减少了对 尾矿地的扰动，可以达到能排水，又可以降低酸性水对植被的影响，稳定重金属、改善植物 的生存环境的目的。且成本低，见效快，效果好，可操作性强。
[0012] 本发明的技术解决方案是： 一种强酸性尾矿废弃地不覆土植被恢复的方法，其特征在于，包括以下过程和步骤： A、 前期准备： (1) 对强酸性尾矿废弃地进行排水，让雨水有序排放； (2) 对强酸性污染尾矿废弃地进行取样化验分析，得出影响植物生长的各项指标； B、 改善尾矿废弃地的土地PH值： (3) 在强酸性污染尾矿废弃地表面均匀施洒熟石灰； (4) 进行表层翻松，让石灰与尾矿地表层土进行混合，使其产生酸碱中和，提高尾矿废 弃地的土地PH值； C、 培育尾矿废弃地土地肥力： (5) 在已缓释中和的尾矿中施洒土壤改良材料，稳定重金属，提高尾矿废弃地土地的肥 力； D、 筛选和培育植物品种： (6) 实验筛选抗逆性植物品种； (7) 对筛选出来的抗逆性植物品种进行营养袋育苗； E、 分期将不同类型的植物苗种植入尾矿废弃地： (8) 先将草(藤）本植物种苗植入，并覆盖遮荫防晒保湿材料； (9) 待上述草(藤）本植物种苗成活并生长一段时期后，再将灌木种苗移植； (10) 待上述草本植物种苗和灌木种苗本成活并生长一段时期后,再将乔木类种苗移 植； F、 苗木移植后的管理： (11) 在上述植物苗种植入阶段，加强对苗木的浇水、防病防虫、补肥、补栽； G、 苗木成活并生长稳定后的后期管理： (12) 待上述藤、草、灌木及乔木生长稳定形成混合植物群后，还要加强防病灭虫、补肥 等抚育，使其实现自然生长，达到植物间的优势互补，共生共长。
[0013] 与现有技术相比，本发明具有如下优点： (1)本发明使用的碱性物质具有较高的水溶性，它能够有效地渗入尾矿地孔隙，中和过 量的酸，使尾矿PH快速升高，形成碳酸盐沉淀进一步抑制酸化。此外，碱性物质也是一种非 常有效的金属元素固定剂，能够固定多种重金属元素。
[0014] (2)本发明使用的工农业废弃物、复合肥、微生物菌种土壤、改良剂等可作为阴阳 离子的有效吸附剂，提高尾矿的缓冲能力，降低盐分的浓度，还可以吸附、螯合或络合重金 属离子，缓解其毒性，改善矿区尾矿物理结构，提高其持水保肥能力，为植物生长和发育提 供必需的营养元素，并缓慢释放到尾矿中。
[0015] (3)本发明选用工农业废弃物作为改良材料，可实现固体废弃物的资源化利用，有 效降低了工农业废弃物的处理成本，减少环境污染，达到"以废治废"的目的，经济效益、生 态效益、社会效益显著。
[0016] (4)本发明改土时间选择在雨季之前，可保障在改土之后得到充分的降雨，改良剂 与尾矿中的酸、重金属离子等进行充分地中和、反应、吸附、沉淀等过程，植物成活率高，后 期管理投入少。
[0017] (5)本发明方法简单，采用沟内和坑内添加改良材料的方法，减少了改良材料的添 加量，降低了改良成本。该方法易于掌握，不破坏尾矿结构，改良效果好，适于大面积推广应 用。
[0018] (6)本发明经过了实践检验，证明方法可行，植被恢复效果好。
【附图说明】
[0019] 附图1为本发明一种强酸性尾矿废弃地不覆土植被恢复的方法的实施工艺流程方框 示意图。
【具体实施方式】
[0020] 为了探索强酸性尾矿不植土植被修复技术的可行性，受江西某铜矿委托，我们对 某尾矿库进行不植土植被生态修复研究，探究适合南方地区的尾矿废弃地的合理土壤改良 模式和植物搭配种植模式。
[0021] 尾矿废弃地表面平坦，表面为粉末白沙状，下层则密实粘连，板结现象非常严重； 整个尾矿废弃地范围无任何植物生长，表面温度高、缺水，土壤保水性差；土层柔软，人踩踏 即可留下较深的痕迹，易扬尘，易水土流失现象严重。
[0022] 针对尾矿废弃地的情况，我们对该项目进行了现场调查、取样化验分析、小型室内 试验、植物筛选和培育，对强酸性污染尾矿无土植被修复方法进行了全方位的研究的探索， 通过连续三年的实地植被实验，目前该废弃地土地酸化得到改善，土地肥力得到提高，各 种植物成活率高且生长良好，取得了比较好的效果。
[0023] 附图1为本发明一种强酸性尾矿废弃地不覆土植被恢复的方法的实施工艺流