礦山固體廢棄物種植混合土及其配制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦山地質環(huán)境保護與恢復治理、礦山土地復墾與生態(tài)修復等領域，具 體涉及礦山固體廢棄物的綜合利用與處置、礦山固體廢棄物種植混合土配制及其應用。
【背景技術】
[0002] 礦山固體廢棄物是指礦山開采和選礦過程中所產生的固體廢棄物，包括采礦剝離 產生的廢渣（石）和山皮土、選礦產生的碎石和尾礦等。目前，礦山固體廢棄物的資源化利 用與處置方式主要有回收有用成分、生產建筑材料、回填采空區(qū)、覆土造田等。通過這些方 式，盡管能夠消耗部分礦山固體廢棄物，但其綜合利用率仍然較低，除煤矸石的綜合利用率 接近70%外，其它大宗礦山固體廢棄物的綜合利用率很低，尾礦的綜合利用率不到20%， 廢石的綜合利用率幾乎為零。因此礦山固體廢棄物大量積存，相關資料顯示：截止到2012 年底全國礦山固體廢棄物累積堆存量達508. 68X10st。大量的礦山固體廢棄物堆放在山坡 或山谷中，不僅占用和破壞大量土地，影響礦山生態(tài)，污染水土和大氣環(huán)境，而且易造成滑 坡、泥石流等地質災害，威脅人的生命和財產安全。
[0003] 除綜合利用率不高外，礦山固體廢棄物處置與利用還存在以下不足或問題：
[0004] 1.可用于建筑材料生產，包括生產水泥、建筑制品、鑄石、微晶玻璃、礦棉，以及加 工碎石和輕骨料等的礦山固體廢棄物較少，且生產建筑材料的品種有限，不能大量消耗和 處置礦山固體廢棄物。
[0005] 2.可用于回收有用成分或能量的礦山固體廢棄物的種類很少，目前主要集中在尾 礦有用成分回收及煤矸石能量回收兩個領域，其他礦山廢石有用成分的回收利用則相對較 少。另外，由于尾礦回收有用成分和煤矸石能量回收之后，仍然有大量的剩余物質不能利 用。因此，回收有用成分或能量也不能大量消耗礦山固體廢棄物。
[0006] 3?覆土造田的傳統(tǒng)作法是在采礦（石）場、固體廢棄物堆（以下簡稱渣堆）頂或 坡面上覆一定厚度的土（一般指細粒土）層。這種做法存在兩點不足：一是覆土造田需要大 量的好土（細粒土），而礦山一般缺少細粒土原，因此，覆土造田所需要的土大部分要外運， 覆土造田成本一般較高；另一個是覆土造田形成的土地，特別渣坡土地，易發(fā)生水土流失現 象。
[0007] 從論理上講，如果將礦山固體廢棄物與細粒土按一定比例混合配成人工種植混合 土，不僅可以處置大量礦山固體廢棄物，節(jié)省用土（細粒土），而且抗水土流失能力較強，不 易產生水土流失現象，更有利于礦山生態(tài)修復與重建。

【發(fā)明內容】

[0008] 鑒于上述現狀及分析，本發(fā)明旨在提供一種礦山固體廢棄物種植混合土及其配制 方法，目的有三個：一是利用礦山固體廢棄物和細粒土配制可用于礦山土地復墾和生態(tài)修 復的人工種植混合土；二是產生配制這種能夠給植物生長提供營養(yǎng)的人工種植混合土的配 制方法；三是產生人工種植混合土造地和生態(tài)修復與重建技術。用以解決礦山固體廢棄物 回收利用問題。
[0009] 本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現的：一種礦山固體廢棄物種植混合土 配制方法，過程如下：
[0010] 1)首先選取待要配制的礦山固體廢棄物，以及細粒土作為配料；
[0011] 取配料土樣烘干，分別分析各配料的理化性質，包括粒度組成、重度、含水量等物 理性質指標，及N、P、K、有機物質、重金屬元素等化學指標；
[0012] 2)以粒度組成的質量百分比為指標對混合料進行配比計算，在公式1的指導下進 行：
[0013]
(公式 1)
[0014] 式中一混合料的第i級粒度組成質量百分含量；
[0015] 混合料中配料A的第i級粒度組成質量百分含量；
[0016] -混合料中配料B中的第j種配料的第i級粒度組成質量百分含量，定義混合 料中除配料A以外的所有配料統(tǒng)稱為配料B;
[0017] A-配料B中的第j種配料的質量配合百分比，為人為給定值；
[0018]m-配料B的種類數；
[0019] 3)根據計算所得混合料的各粒度組成，按照現行規(guī)范給混合料定名，符合定名要 求的留下來；
[0020] 4)將符合定名要求的各種計算結果，統(tǒng)計每種配料的不同質量配合比下的混合料 各級粒度組成的質量百分含量，并據此計算結果，初步選擇粗?；旌霞毩Ｍ翆幕旌狭?配比6~10組，確定各組混合料的配合比；
[0021] 5)混合料實配
[0022] 在取得了 6~10組代表性混合料初步配合比后，按混合料計算配比實配混合料， 在實配中，進行含水量修正，即用AB,。代替公式1中的ABy
[0023]
(公式 4)
[0024] 式中AB,。一配料B中的第j種配料的實際質量配合比（％ );
[0025]WA-配料A的含水量（％ );
[0026]WB廠配料B中的第j種配料的含水量（％ )。
[0027] 6)修正后，取樣做理化性質分析，包括混合料的粒度組成、重度、含水量等物理性 質指標，及N、P、K、有機物質、重金屬元素等化學指標；
[0028] 至此，配制階段完成。
[0029] 進一步講，混合料中配料A為礦山廢棄石/渣、細粒土、尾礦等材料之一；配料B包 含除去配料A之外的所有配料。
[0030] 進一步講，步驟3)中所述現行規(guī)范是指《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021)和《土的 工程分類標準》（GB/T50145);
[0031] 步驟1)、6)的理化性質測定執(zhí)行規(guī)范《土工試驗方法標準》（GB/T50123)及《土壤 地球化學測量規(guī)范》（DZ/T0145)。
[0032] 進一步講，當只有兩種配料時，公式1簡化為：
[0033]
(公式2)
[0034] ABu-配料B中的第1種配料的質量配合比（％ )。
[0035] 進一步講，當只有三種配料時，公式1簡化為：
[0036]
(公式 3)
[0037]ABu-配料B中的第1種配料的質量配合比（％ );
[0038] ABl2-配料B中的第2種配料的質量配合比（％ )。
[0039] 進一步講，~值在做配料分析時已經獲得；配料B中的第j種配料的第i級粒度 組成質量百分含量，在做配料分析時也已經獲知。
[0040] 進一步講，在配制階段完成后，進行盆栽試驗和現場試驗，擇優(yōu)留取最佳配方進行 實地使用。
[0041] 盆栽試驗是按配料的實際配比配制的種植混合土，并選擇適宜礦山生態(tài)修復用的 植物品種進行盆栽試驗，每組配比的種植混合土盆栽試驗數量不少于10盆，至少進行一個 生長季的觀察，據此選擇至少3組最優(yōu)配比用于現場試驗用。
[0042] 現場試驗是采用盆栽試驗確定的幾組最優(yōu)配比的混合土，每組試驗面積不少于 100m2,通過一個生長季的觀察，最后確認可以作為該礦山土地復墾與生態(tài)修復用的最優(yōu)種 植混合土。
[0043] 本發(fā)明還提供一種根據上述方法獲得的種植混合土，及其用于造地和生態(tài)修復的 用途。
[0044] 本發(fā)明有益效果如下：根據本發(fā)明的種植混合土配制方法，可以用將礦山固體廢 棄物、細粒土按一定比例混合后形成礦山固體廢棄物種植混合土。
[0045] 采用本發(fā)明配制的礦山固體廢棄物種植混合土具有理想的植物營養(yǎng)特性，用這種 人工種植土造地或復墾，不僅能大量地利用和處置礦山固體廢棄物，而且還能夠快速地實 現礦山生態(tài)恢復，對防止泥石、水土流失、環(huán)境污染等環(huán)境問題起到較有效的控制作用。
【具體實施方式】
[0046] 下面具體描述本發(fā)明的實施過程，并通過優(yōu)選實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原 理。
[0047] 發(fā)明人在山區(qū)生態(tài)環(huán)境調查研究中發(fā)現，許多植物在土石混合基質上也能夠很好 地生長，受此啟發(fā)，并通過研究提出礦山固體廢棄物種植混合土的配制方法，具體配制研究 過程如下：
[0048] 1.配料及其理化性質測定：首先選取待要研發(fā)的礦山地區(qū)的固體廢棄物（可能包 括廢渣（石）和/或尾礦），以及細粒土作為配料；
[0049] 各取土樣分析各配料的粒度組成、重度、含水量等物理性質指標，及N、P、K、有機物 質、重金屬元素等化學指標。試驗執(zhí)行《土工試驗方法標準》（GB/T50123)及《土壤地球化 學測量規(guī)范》（DZ/T0145)。
[0050] 按照規(guī)程中，理化測定前土樣要烘干。
[0051] 2?混合料配制及其理化性質試驗：
[0052] ⑴按粒度組成的混合料的配比計算
[0053] 將上述配料按下述公式1-3的指導進行試配，公式1-3是按混合料的粒度組成的 質量百分含量配比計算：
[0054]
(公式1)
[0055] 式中一混合料的第i級粒度組成質量百分含量（％ );
[0056] &-配料A的第i級粒度組成質量百分含量（％ )，這個值在做配料分析時已經獲 得。這里可定義的配料A可以是礦山開采和選礦過程產生的廢石（渣），或尾礦，或細粒土， 實際中一般都選廢石（渣）做主配料A;
[0057] -配料B中的第j種配料的第i級粒度組成質量百分含量（％ )，這里定義除配 料A以外的所有配料（可以是細粒土或尾礦等）統(tǒng)稱為"B"，所以會出現"配料B中的第j 種配料"這一說法，配料B的種類一共有m種。同樣，配料B中的第j種配料的第i級粒度 組成質量百分含量，在做配料分析時也已經獲知；
[0058]AB^-配料B中的第j種配料的質量配合比（％ )。在配比計算之前，首先設定的 若干個ABi/直，代入公式1計算混合料的粒度組成Xi，然后根據計算結果再對混合料定名， 初步選符合要求的混合料配比A留用；
[0059]m-配料B的種類數。
[0060] 上述公式1適用于所有情況的計算，當只有兩種配料時，公式1可簡化為：
[0061]
(公式2)
[0062]ABu-配料B中的第1種配料的質量配合比（％，配料B中只有一種）。
[0063] 當有三種配料時，公式1簡化如下：
[0064]
(公式3)
[0065]ABu-配料B中的第1種配料的質量配合比（％ );
[0066] ABl2-配料B中的第2種配料的質量配合比（％ )。
[0067] 根據計算所得混合料的粒度組成\，按照現行規(guī)范《巖土工程勘察規(guī)范》 (GB50021)和《土的工程分類標準》GB/T50145給混合土定名，符合定名要求的才留下來。
[0068] (2)將利用上述計算公