一种用于烧结法赤泥堆场边坡的生态修复层的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于烧结法赤泥堆场边坡的生态修复层，以边坡为最底层，自下而上依次为土壤改良层、钠基膨润土防水毯、基材层、种子层、保护层；且土壤改良层与钠基膨润土防水毯通过锚杆固定于边坡上。通过各层间相互作用，构建一个生态修复系统，有效恢复烧结法赤泥堆场边坡的土壤生态环境，为植物根茎繁衍提供有利的生长环境，从而实现赤泥堆场绿化，减少赤泥堆场造成的环境污染问题，营造良好的生态环境。
【专利说明】一种用于烧结法赤泥堆场边坡的生态修复层
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于烧结法赤泥堆场边坡的生态修复层，属于矿山废弃地生态修复【技术领域】。
【背景技术】
[0002]赤泥是氧化铝生产过程中铝土矿经强碱浸溃后所产生的废矿渣，属强碱性有害残渣，赤泥的自然堆存不仅占用大量土地，而且强碱性、高盐度的赤泥废弃物长期堆存，渗漏渗透，造成土壤严重碱化，污染地表、地下水源，另外，赤泥堆场表面风干的赤泥扬尘则造成空气悬浮颗粒污染，直接影响区域环境空气质量。
[0003]目前在工业上氧化铝主要采用碱法生产，碱法生产又分为拜耳法和烧结法两种。这两种不同方法由于适应于不同品味的铝土矿，因此生产的赤泥组成与性质各异。烧结法赤泥除含有硅、铁等主要元素外，氧化钙的含量较高，包含硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙等水泥的有效矿物成分，在水中能凝结固化，即具有所谓的“水硬性”，有“水泥”之称。在赤泥堆存I?3年后即胶结成硬塑或坚硬的整体，在这种硬度下的坡面上无法生长任何植物；同时，烧结法赤泥堆场表层PH值在10?12之间，而一般适宜植物生长的pH值在5.5?6.5之间，大多数植物在PH>9.0情况下都难以生长，综上所述，烧结法赤泥堆场生态修复成为一道世界性环保难题。因此，营造植物生长的土壤条件是植被恢复的关键性问题。
实用新型内容
[0004]为了解决上述问题，本实用新型提供一种烧结法赤泥堆场边坡的生态修复层，其能有效改善烧结法赤泥堆场边坡坡面恶劣的立地条件，为植物生长提供有利条件，对烧结法赤泥堆场边坡进行有效地生态防护。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种用于烧结法赤泥堆场边坡的生态修复层，以边坡为最底层，自下而上依次为土壤改良层、钠基膨润土防水毯、基材层、种子层、保护层；且土壤改良层与钠基膨润土防水毯通过锚杆固定于边坡上。
[0007]在本实用新型所述生态修复层中，所述土壤改良层由糠醛渣、壤土和粘合剂混合制成，其具体制备方法为:将壤土与糠醛渣混合，并按覆盖边坡单位面积计，加入粘合剂10-15g。其中，所述壤土与糖醛渣体积比为3-5:5-7混合，优选3:7或者5:5。所述土壤改良层的厚度为2-3cm。
[0008]其中，所述糠醛渣为生物质类物质，如玉米芯、玉米杆、稻壳、棉籽壳以及农副产品加工下脚料中的聚戊糖成分水解生产糠醛(呋喃甲醛)产生的生物质类废弃物。
[0009]本发明中，所述壤土指土壤颗粒组成中黏粒、粉粒、砂粒含量适中的土壤。质地介于黏土和砂土之间，兼有黏土和砂土的优点，通气透水、保水保温性能都较好，是较理想的种植土壤。普遍意义的壤土都可以采用。
[0010]所述粘合剂是一种由高分子聚丙烯酰胺(PAM)聚合而成的水溶性有机类土壤调理齐U，属于人工合成的高分子长链聚合物，优选型号为法国爱森的A30。
[0011 ] 所述钠基膨润土防水毯为市售产品，优选德州东方土工材料股份有限公司生产的规格为4500g/m2的防水毯，通过铺设钠基膨润土防水毯，有效阻止未来由土壤毛管作用将底层NaOH上移至表土引起返碱现象。
[0012]所述基材层由生态棒、双向土工格栅和基材组成；其中，所述生态棒和双向土工格栅均通过锚杆固定于边坡上，且在两者构架的空间中填充基材，从而构成基材层；所述基材层厚度为8-10cm。
[0013]所述生态棒由高分子聚丙烯材料制成，并以纵向间距1.5-2.0m铺设于钠基膨润土防水毯表面；在本发明中，优选江苏绿之源生态建设有限公司生产的直径15cm，长4.0m的生态棒。
[0014]所述双向土工格栅由不可降解塑料材料制成，如聚丙烯类纤维、聚酰胺或锦纶等，优选为SS20型双向土工格栅；所述双向土工格栅铺设于钠基膨润土防水毯上方，且距钠基膨润土防水毯表面8-lOcm;所述双向土工格栅的网孔尺寸为3-5cmX3-5cm，优选4cmX4cm;基材层中采用双向土工格栅，起到加筋作用，能够保证基材层在坡面长期稳定附着;
[0015]在上述基材层中，所述基材由以下成分制成:绿化基质、壤土、保水剂和粘合剂，且绿化基质与壤土按照体积比为(2-3): (7-8)混合，其他组分均以单位面积来确定用量，具体为粘合剂10-15g/m2、保水剂15-20g/m2。
[0016]所述种子层铺设于基材层表面，厚度为3-4cm。所述的种子层由以下成分制成:绿化基质、壤土、保水剂、粘合剂和植物种子。其中绿化基质与壤土按照体积比为(3-4):(6-7)，其他组分均以单位面积来确定用量，具体为粘合剂8-12g/m2、保水剂13_18g/m2、植物种子15-20g/m2。所述绿化基质为牛粪、发酵菌种剂和作物秸杆中的一种或多种发酵而成，其中发酵菌种剂购自中国农业大学。植物种子采用乡土适生乔灌木为主、草本植物为辅。
[0017]本发明中，所述保水剂是一种人工合成的具有超强吸水保水和释放能力的高分子聚合物，称SAP，主要成分为聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺共聚体，型号为法国爱森MP3500KM。它具有电离性基团羧基结构的高吸水性有机分子，对水有强烈的缔合作用；同时可使土壤形成团粒多孔结构、松软透气，既保证植物需求，又可增加粘土的通透性和沙土的持水力。其他具有上述功能的土壤保水剂也可以采用，效果以本申请采用的为优。
[0018]所述保护层铺设于种子层表面，厚度为0.5-1.5cm。所述保护层主要由水稻秸杆制成，覆盖在种子层之上，起到保水、保墒、保温、防止降雨冲刷等作用，为植物发芽创造良好的环境。其他具有上述功能的覆盖材料也可以采用，效果以本申请采用的为优。所述保护层是由水稻秸杆为原料经过简易的草帘机编织组成的草帘，
[0019]本实用新型提供的用于烧结法赤泥堆场边坡的生态修复层，通过各层间相互作用，构建一个生态修复系统，有效恢复烧结法赤泥堆场边坡的土壤生态环境，为植物根茎繁衍提供有利的生长环境，从而实现赤泥堆场绿化，减少赤泥堆场造成的环境污染问题，营造良好的生态环境。本新型所述的生态修护层施工工艺简单，效果好，适用于大面积的应用，具有优化生态环境的明显效果和长远意义。【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是烧结法赤泥堆场边坡的生态修复层的截面示意图。
[0021]其中:1_边坡；2_双向土工格栅；3_ 土壤改良层；4_钠基膨润土防水毯；5-锚杆；6-生态棒；7_基材层；8_种子层；9_保护层。
【具体实施方式】
[0022]以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0023]实施例1生态修复层的构建
[0024]山东省淄博市，山东铝业公司1#赤泥堆场A试验区，堆场坡度:65?75°，pH值:12.0。依次进行以下步骤(结合图1所示的生态修复层示意图):
[0025]1、准备工作:
[0026]I)制备土壤改良层材料:将壤土、糠醛渣和粘合剂进行均匀混合，其中，壤土与糠醛渣按照体积比为3:7的比例进行混合，粘合剂以待喷播的单位面积计算，具体用量为粘合剂 10g/m2。
[0027]2)制备基材:将绿化基质、壤土、保水剂和粘合剂进行均勻混合，其中，绿化基质与壤土按照体积比为2:8的比例进行混合，保水剂和粘合剂以待喷播的单位面积计算，具体用量为粘合剂10g/m2、保水剂15g/m2。
[0028]3)制备种子层材料:将绿化基质、壤土、保水剂、粘合剂和植物种子进行均匀混合，其中，绿化基质与壤土按照体积比为3:7的比例进行混合，保水剂、粘合剂和植物种子以待喷播的单位面积计算，具体用量为粘合剂8g/m2、保水剂13g/m2、植物种子15g/m2。
[0029]4)种子选择:植物种子采用乡土适生乔灌木为主、草本植物为辅，如苜蓿、胡枝子、榆树、紫穗槐、酸枣、刺槐、波斯菊组合。
[0030]2、生态修复层的构建
[0031]I)坡面整理:清除边坡I表面上的风化层，适度平整坡面。
[0032]2) 土壤改良层3的铺设:将土壤改良层材料用喷播机喷射到边坡I表面上，厚度为 2cm ；
[0033]3)钠基膨润土防水毯4的铺设:将钠基膨润土防水毯4铺设于土壤改良层表面，并通过锚杆5将其固定在边坡I上。
[0034]4)生态棒6的铺设:将生态棒6呈等高线铺设在钠基膨润土防水毯4上，各生物棒纵向间距为1.5m,并通过锚杆5进行固定；
[0035]5)双向土工格栅2的铺设:将双向土工格栅2覆盖整个钠基膨润土防水毯4上方，且距其9cm处，并通过锚杆5将双向土工格栅2固定在坡面上；
[0036]6)基材层7的喷射:利用干喷机将基材填充于生态棒6和双向土工格栅2构架的空间中，厚度为8cm。
[0037]7)种子层8的喷射:待基材凝固后，利用干喷机将种子层材料喷射到整个基材层7进行覆盖，种子层8的喷射厚度为3cm。
[0038]8)保护层9的铺设:将由水稻秸杆制成的保护层9全面覆盖种子层8的外表面。
[0039]实施半年后，堆场植被盖度达到80%以上，灌木生长高度达到30-40cm，植被整体生长状况良好，灌木植物分布均匀。I年后，堆场植被生长旺盛，植被覆盖度达到85 %以上，灌木植被生长旺盛，平均高度达到60-80m左右，少量根系已穿过复合隔离层，未发现因碱性对植物生长产生不良影响，植被整体生长良好。
[0040]实施例2
[0041]山东省淄博市，山东铝业公司1#赤泥堆场B试验区，堆场坡度:65?75°，pH值:12.0。依次进行以下步骤(结合图1所示的生态修复层示意图):
[0042]1、准备工作:
[0043]I)制备土壤改良层材料:将壤土、糠醛渣和粘合剂进行均匀混合，其中，壤土与糠醛渣按照体积比为5:5的比例进行混合，粘合剂以待喷播的单位面积计算，具体用量为粘合剂 15g/m2。
[0044]2)制备基材:将绿化基质、壤土、保水剂和粘合剂进行均勻混合，其中，绿化基质与壤土按照体积比为3:7的比例进行混合，保水剂和粘合剂以待喷播的单位面积计算，具体用量为粘合剂15g/m2、保水剂20g/m2。
[0045]3)制备种子层材料:将绿化基质、壤土、保水剂、粘合剂和植物种子进行均匀混合，其中，绿化基质与壤土按照体积比为4:6的比例进行混合，保水剂、粘合剂和植物种子以待喷播的单位面积计算，具体用量为粘合剂12g/m2、保水剂18g/m2、植物种子20g/m2。
[0046]4)种子选择:植物种子采用乡土适生乔灌木为主、草本植物为辅，如苜蓿、胡枝子、榆树、紫穗槐、酸枣、刺槐、波斯菊组合。
[0047]2、生态修复层的构建
[0048]I)坡面整理:清除边坡I表面上的风化层，适度平整坡面。
[0049]2) 土壤改良层3的铺设:将土壤改良层材料用喷播机喷射到边坡I表面上，厚度为 3cm ；
[0050]3)钠基膨润土防水毯4的铺设:将钠基膨润土防水毯4铺设于土壤改良层表面，并通过锚杆5将其固定在边坡I上。
[0051]4)生态棒6的铺设:将生态棒6呈等高线铺设在钠基膨润土防水毯4上，各生物棒纵向间距为2.0m,通过锚杆5进行固定；
[0052]5)双向土工格栅2的铺设:将双向土工格栅2覆盖整个钠基膨润土防水毯4上方，且距其8cm处，并通过锚杆5将双向土工格栅2固定在坡面上；
[0053]6)基材层7的喷射:利用干喷机将基材填充于生态棒6和双向土工格栅2构架的空间中，厚度为10cm。
[0054]7)种子层8的喷射:待基材凝固后，利用干喷机将种子层材料喷射到整个基材层7进行覆盖，种子层8的喷射厚度为4cm。
[0055]8)保护层9的铺设:将由水稻秸杆制成的保护层9全面覆盖种子层8的外表面。
[0056]实施I年后，堆场植被盖度达到85%以上，灌木生长高度达到Im左右，植被整体生长状况良好，各类灌木分布均匀，正常度过了一年中的高温干旱季节。灌木植物根系已正常穿透复合隔离层，且生长良好，未对植被根系生长造成影响，调查发现已有周边乡土树种落种并生长的幼苗，整体植被恢复效果显著。
[0057]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
【权利要求】
1.一种用于烧结法赤泥堆场边坡的生态修复层，其特征在于，以边坡为最底层，自下而上依次铺设土壤改良层、钠基膨润土防水毯、基材层、种子层、保护层；其中土壤改良层与钠基膨润土防水毯通过锚杆固定于边坡上。
2.根据权利要求1所述的生态修复层，其特征在于，所述土壤改良层的厚度为2-3cm。
3.根据权利要求1所述的生态修复层，其特征在于，所述基材层由生态棒、双向土工格栅和基材组成；其中，所述生态棒和双向土工格栅均通过锚杆固定于边坡上，并在由生态棒和双向土工格栅构架的空间中填充基材，从而构成基材层。
4.根据权利要求3所述的生态修复层，其特征在于，所述基材层厚度为8-lOcm。
5.根据权利要求3所述的生态修复层，其特征在于，所述生态棒由高分子聚丙烯材料制成，并以纵向间距1.5-2.0m铺设于钠基膨润土防水毯表面。
6.根据权利要求3所述的生态修复层，其特征在于，所述双向土工格栅铺设于钠基膨润土防水毯上方，且距钠基膨润土防水毯表面8-lOcm。
7.根据权利要求6所述的生态修复层，其特征在于，所述双向土工格栅的网孔尺寸为3_5cmX 3_5cm0
8.根据权利要求1所述的生态修复层，其特征在于，所述种子层厚度为3-4cm。
9.根据权利要求1所述的生态修复层，其特征在于，所述保护层厚度为0.5-1.5cm。
【文档编号】E02D3/00GK203716135SQ201420063464
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】王琼, 吴亮亮, 张华 , 张望, 周连碧 申请人:北京矿冶研究总院