鐵尾礦殘?jiān)鼜?fù)墾土壤及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鐵尾礦殘?jiān)鼜?fù)墾土壤及其制備方法，復(fù)墾土壤由復(fù)墾混合物熟化獲得，復(fù)墾混合物包括鐵尾礦殘?jiān)娘L(fēng)干顆粒和質(zhì)量為鐵尾礦殘?jiān)L(fēng)干顆粒20～30％的自來水廠污泥風(fēng)干顆粒。本發(fā)明提供的復(fù)墾土壤包括鐵尾礦殘?jiān)妥詠硭畯S污泥，自來水廠污泥中所含的各類細(xì)菌能提高鐵尾礦殘?jiān)械暮?，同時(shí)自來水廠污泥中的細(xì)菌還能起到分解殘?jiān)杏泻ξ镔|(zhì)的作用，所得復(fù)墾土壤的耕種性能與普通土壤相同或接近。此方法既能提高殘?jiān)睦寐?，又能減輕殘?jiān)汛娴沫h(huán)境問題。該土壤組成簡單，可有效降低現(xiàn)有殘?jiān)亩汛媪俊?br> 【專利說明】鐵尾礦殘?jiān)鼜?fù)墾土壤及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵尾礦綜合利用領(lǐng)域，特別地，涉及一種鐵尾礦殘?jiān)鼜?fù)墾土壤及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]保護(hù)耕地是我國一項(xiàng)重要國策，采礦塌陷及采礦后殘留的土壤作為土壤能實(shí)現(xiàn)復(fù)墾則可實(shí)現(xiàn)耕地的再造。隨著工業(yè)化的發(fā)展和新開礦山數(shù)量的增加，尾礦的排放、堆積量也越來越大，尾礦庫亦越來越大。
[0003]目前對鐵尾礦中的各類有用元素提取后，殘留的鐵尾礦殘?jiān)蟛糠种皇怯脕碜鐾寥栏牧紕?，來補(bǔ)充土壤中的鐵等元素。同時(shí)為提高該土壤改良劑的效果，還需加入大量氮、磷、鉀及其他材料，應(yīng)用成本高，使用量較少。殘留的鐵尾礦殘?jiān)匀淮媪舸罅繜o法得到消化、再利用。鐵尾礦綜合利用率低。目前我國土地污染嚴(yán)重，能安全種植植物的土地日益減少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種鐵尾礦殘?jiān)鼜?fù)墾土壤及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鐵尾礦殘?jiān)欧帕窟^大，而無法及時(shí)得到有效再利用的技術(shù)問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鐵尾礦殘?jiān)鼜?fù)墾土壤，復(fù)墾土壤由復(fù)墾混合物熟化獲得，復(fù)墾混合物包括鐵尾礦殘?jiān)娘L(fēng)干顆粒和質(zhì)量為鐵尾礦殘?jiān)娘L(fēng)干顆粒質(zhì)量20~30 %的自來水廠污泥風(fēng)干顆粒。
[0006]進(jìn)一步地,鐵尾礦殘?jiān)腥F品位為I~2%。
[0007]進(jìn)一步地，自來水廠污泥為經(jīng)脫水，去病菌處理，風(fēng)干，得到有機(jī)質(zhì)為34~37%的自來水廠污泥。
[0008]進(jìn)一步地，復(fù)墾土壤還包括在復(fù)墾混合物熟化后，所加入的需要量的鉀肥。
[0009]進(jìn)一步地，復(fù)墾土壤中有機(jī)質(zhì)含量為7~8%，飽和含水率≥70%，氮含量為240 ~250mg/kg，磷含量為 690 ~700mg/kg，鉀含量為 540 ~550mg/kg
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面還提供了一種復(fù)墾土壤的制備方法，包括以下步驟:1)將自來水廠污泥風(fēng)干顆粒和鐵尾礦殘?jiān)L(fēng)干顆粒按權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)復(fù)墾土壤比例進(jìn)行混合，得到復(fù)墾混合物；將復(fù)墾混合物鋪勻后經(jīng)過熟化得到復(fù)墾土壤。
[0011]進(jìn)一步地，自來水廠污泥風(fēng)干顆粒通過對自來水廠污泥依序進(jìn)行脫水，去病菌，風(fēng)干，得到的飽和含水率> 92%的自來水廠污泥；優(yōu)選在風(fēng)干后對自來水廠污泥過2mm篩。
[0012]進(jìn)一步地，去病菌處理包括在脫水后的自來水廠污泥中加入其質(zhì)量15~30%的石灰，并調(diào)節(jié)自來水廠污泥的PH至中性。
[0013]進(jìn)一步地，鋪勻后復(fù)墾混合物的厚度為8~10cm。
[0014]進(jìn)一步地，熟化條件為:復(fù)墾混合物的含水量始終保持13~17%，環(huán)境溫度為20~25°C，熟化8~10天。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明提供的本發(fā)明提供的復(fù)墾土壤包括鐵尾礦殘?jiān)妥詠硭畯S污泥，由自來水廠污泥中所含的各類細(xì)菌提高鐵尾礦殘?jiān)械暮?，同時(shí)自來水廠污泥中的細(xì)菌還能起到分解殘?jiān)杏泻ξ镔|(zhì)的作用，所得復(fù)墾土壤的耕種性能與普通土壤相同或接近。提高殘?jiān)睦昧浚瑴p輕殘?jiān)汛娴沫h(huán)境問題。該土壤組成簡單，可有效降低現(xiàn)有殘?jiān)亩汛媪俊?br> [0017]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0019]本文中所指自來水廠污泥是指:來自自來水處理過程中，需經(jīng)過沉淀池沉淀處理，沉淀后產(chǎn)生的沉淀物?；蜃詠硭?jīng)濾池過濾產(chǎn)生的濾渣。本文中鐵尾礦殘?jiān)侵?，對鐵尾礦中有用礦物如石英、鐵礦、銣、絹云母等物質(zhì)提取后所得鐵尾礦殘?jiān)?。?dāng)然也可以不限于提取上述物質(zhì)后的鐵尾礦。僅需使得鐵尾礦中硫含量低于25ppm，Pb的含量低于153.554ppm。全鐵品位低于3%。本文中需要量是指促進(jìn)植物生長，土壤中所需施加鉀肥的量。本文中有機(jī)質(zhì)是指土壤中來源于生物的物質(zhì)。包括土壤微生物、土壤動物及其分泌物以及土體中植物的殘?bào)w和植物分泌物。
[0020]鐵尾礦殘?jiān)鼜?fù)墾土壤，包括鐵尾礦殘?jiān)娘L(fēng)干顆粒和鐵尾礦殘?jiān)L(fēng)干顆粒質(zhì)量20~30%的自來水廠污泥風(fēng)干顆粒。該復(fù)墾土壤可以對其進(jìn)行常規(guī)的熟化處理，類似肥料的發(fā)酵處理，按本領(lǐng)域常規(guī)方法進(jìn)行即可。優(yōu)選鐵尾礦殘?jiān)腥F品位為I~2%。按此鐵含量進(jìn)行熟化后，可通后續(xù)熟化作用將其中的大部分鐵轉(zhuǎn)換為植物可吸收利用的形式。同時(shí)又避免鐵含量過高對植物的毒害作用和在植物中的過度富集。污泥加入量如果過低會導(dǎo)致復(fù)墾土壤中有機(jī)質(zhì)含量太低。而且還會影響所得復(fù)墾土壤中微量元素含量，無法有效降低重金屬含量。而如果污泥加入量過高則會導(dǎo)致所得土壤透氣性較差，從而影響土壤的保水性能，影響植物生長。優(yōu)選混合比例為鐵尾礦殘?jiān)L(fēng)干顆粒和鐵尾礦殘?jiān)L(fēng)干顆粒質(zhì)量25%的自來水廠污泥風(fēng)干顆粒。此時(shí)所得復(fù)墾土壤的各項(xiàng)性能達(dá)到最優(yōu)。按此比例混合后所得土壤的保水性能、重金屬含量、鈣鎂離子的含量均能通過常規(guī)熟化處理后達(dá)到最優(yōu)。二者協(xié)同使得復(fù)墾土壤達(dá)到最接近正常土壤的性能。
[0021]尾礦須提取有價(jià)礦物，如鐵、石英等，進(jìn)行綜合利用后，再進(jìn)行土壤的制作，減輕有價(jià)礦物對作物生產(chǎn)的影響，并盡可能提高尾礦附加值。
[0022]土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分，也是土壤養(yǎng)分的主要來源。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤具有結(jié)構(gòu)和生物學(xué)性質(zhì)的基本物質(zhì)，它既是生命生長所必須的條件，同時(shí)也是生命活動的產(chǎn)物。有機(jī)質(zhì)的多少反映了土壤潛在養(yǎng)分的多少，直接影響土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、保水、保肥和緩沖作用。
[0023]自來水廠污泥是一種質(zhì)地較細(xì)的沉淀物，含大量有機(jī)質(zhì)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)自來水廠污泥中含有機(jī)質(zhì)34~37%，而鐵尾礦中有機(jī)質(zhì)含量為2.3~3%。經(jīng)混合后有機(jī)質(zhì)含量為9~10%。經(jīng)過熟化后，污泥中的有機(jī)質(zhì)可以提供污泥中各類微生物生長所需養(yǎng)分，同時(shí)有機(jī)質(zhì)經(jīng)過污泥中的微生物的分解作用與鐵尾礦殘?jiān)械钠渌镔|(zhì)發(fā)生吸附、絡(luò)合等作用，復(fù)墾土壤的有機(jī)質(zhì)含量開始降低，最后穩(wěn)定在7~8%。同時(shí)使得鐵尾礦殘?jiān)耐寥澜Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，變得適于耕種。同時(shí)按此比例混合后所得復(fù)墾土壤能使得自來水廠污泥中的有機(jī)質(zhì)充分的滲入鐵尾礦殘?jiān)目障吨校岣咚猛寥赖母N性能。
[0024]鐵尾礦的持水性能較差，飽和含水率只有50%。污泥中有機(jī)質(zhì)含量高，有效孔隙數(shù)量少,飽和含水率達(dá)到92%以上，飽和含水率過高，而飽和導(dǎo)水率較低。污泥的加入改善了鐵尾礦的孔隙率和結(jié)構(gòu)組合，形成性能較佳的土壤孔隙結(jié)構(gòu)，提高了土壤的飽和含水量和飽和導(dǎo)水率，飽和含水率達(dá)到了 70%以上。使其適于植物的生長。
[0025]按此比例混合污泥和鐵尾礦，所得混合物中氮磷鉀含量分別為240~250mg/kg、690~700mg/kg和540~550mg/kg，其中速效鉀含量僅為20~30mg/kg，速效磷的含量為530~550mg/kg，有效態(tài)氮的含量為380~400mg/kg。優(yōu)選熟化條件為:含水量始終保持13~17%，環(huán)境溫度為20~25°C，熟化8~10天。熟化過程中，在恒溫恒濕的條件下，由于污泥中含有大量的有機(jī)物，隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長，有機(jī)物降解產(chǎn)生了大量的有機(jī)酸，釋放氮素，同時(shí)在恒溫恒濕和污泥中有機(jī)質(zhì)降解的推動下，鐵尾礦中的一些無機(jī)磷酸巖類物質(zhì)，也在自來水廠污泥中所含微生物的分解作用下，逐漸分解形成速效磷，而速效鉀因易溶于水，熟化過程中會導(dǎo)致其中的鉀流失，使得鉀含量略有下降。熟化后速效鉀的含量為15~20mg/kg，速效磷的含量為580~600mg/kg，有效態(tài)氮的含量為410~430mg/kg。為提高復(fù)墾土壤中鉀的含量，可以在其中添加需要量的鉀肥。
[0026]按此配比將污泥和鐵尾礦殘?jiān)旌虾螅没旌衔镏蠧a含量在14003~14110mg/kg,Mg含量為6400~6600mg/kg，其中游離態(tài)鈣離子為2700~2900mg/L，游離態(tài)鎂離子為300~400mg/L，熟化后游離態(tài)鈣離子為3800~4900mg/L，游離態(tài)鎂離子為450~500mg/L。鈣鎂游離態(tài)離子增加的原因可能是與污泥中有機(jī)質(zhì)分解發(fā)生的硝化過程有關(guān)。通過熟化處理后所得復(fù)墾土壤的游離鈣鎂離子量得到增加，說明按此比例混合自來水廠污泥和鐵尾礦殘?jiān)苡行岣咚脧?fù)墾土壤中的鈣鎂離子含量，使其能滿足植物生長所需鈣鎂離子量的需求。
[0027] 按此配比將污泥和鐵尾礦混合，硫含量為30~35mg/kg，硫酸根離子含量為70~80mg/Lo熟化后硫含量為8~10mg/kg,硫酸根離子含量為20~25mg/L,這可能是由于熟化初期產(chǎn)生了大量的鈣鎂離子，部分鈣鎂離子與硫酸根離子生成了難溶性的鹽離子，導(dǎo)致硫酸根離子的減少。從而避免了所得復(fù)墾土壤酸度過高，而需要再次加入其他物質(zhì)調(diào)整土壤的PH值的情況。降低了生產(chǎn)成本。使得所得土壤能直接用于復(fù)墾。
[0028]按此比例混合得到的自來水廠污泥與鐵尾礦的混合物，熟化前各重金屬含量列于表1中。
[0029]表1熟化前混合物中重金屬含量表
[0030]

【權(quán)利要求】
1.一種鐵尾礦殘?jiān)鼜?fù)墾土壤，其特征在于，所述復(fù)墾土壤由復(fù)墾混合物熟化獲得，所述復(fù)墾混合物包括鐵尾礦殘?jiān)娘L(fēng)干顆粒和質(zhì)量為所述鐵尾礦殘?jiān)娘L(fēng)干顆粒質(zhì)量20~30 %的自來水廠污泥風(fēng)干顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)墾土壤，其特征在于，所述鐵尾礦殘?jiān)腥F品位為I~2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)墾土壤，其特征在于，所述自來水廠污泥為經(jīng)脫水，去病菌處理，風(fēng)干，得到有機(jī)質(zhì)為34~37%的自來水廠污泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的復(fù)墾土壤，其特征在于，所述復(fù)墾土壤還包括在復(fù)墾混合物熟化后，所加入的需要量的鉀肥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)墾土壤，其特征在于，所述復(fù)墾土壤中有機(jī)質(zhì)含量為7~8 %，飽和含水率≥70 %，氮含量為240~250mg/kg，磷含量為690~700mg/kg，鉀含量為 540 ~550mg/kg。
6.一種復(fù)墾土壤的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將自來水廠污泥風(fēng)干顆粒和鐵尾礦殘?jiān)L(fēng)干顆粒按權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述復(fù)墾土壤比例進(jìn)行混合，得到復(fù)墾混合物； 2)將復(fù)墾混合物鋪勻后經(jīng)過熟化得到復(fù)墾土壤。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述自來水廠污泥風(fēng)干顆粒通過對所述自來水廠污泥依序進(jìn)行脫水，去病菌，風(fēng)干，得到的飽和含水率> 92%的自來水廠污泥；優(yōu)選在所述風(fēng)干后對所述自來水廠污泥過2mm篩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述去病菌處理包括在脫水后的所述自來水廠污泥中加入其質(zhì)量15~30%的石灰，并調(diào)節(jié)所述自來水廠污泥的pH至中性。
9.根據(jù)權(quán)利要求6~8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述鋪勻后所述復(fù)墾混合物的厚度為8~10cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6~8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熟化條件為:所述復(fù)墾混合物的含水量始終保持13~17%，環(huán)境溫度為20~25°C，熟化8~10天。
【文檔編號】C05G1/00GK104177150SQ201410373372
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】陳述明, 王楊 申請人:湖南鑫生礦冶廢棄物綜合利用科技有限公司