專利名稱：一種煤矸石栽培基質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對煤炭開采和加工過程中廢棄的巖石煤矸石加以利用的方法，尤其涉及ー種煤矸石栽培基質(zhì)的制作方法。
背景技術(shù)：
煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是ー種在成煤過程中與煤層伴生的ー種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進過程中的掘進矸石、采掘過程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過程中挑出的洗矸石。其主要成分是ai2o3、SiO2,另外還含有數(shù)量不等的Fe203、CaO、MgO, Na2O, K2O, P2O5, SO3和微量稀有元素(鎵、銀、鈦、鈷)。從煤炭開采來看，我國每年生產(chǎn)I億噸煤炭，排放矸石1400萬噸左右；從煤炭洗選·加工來看，每洗選I億噸煉焦煤排放矸石量2000萬噸，每洗I億噸動力煤，排放矸石量1500萬噸。2005年，國內(nèi)各類煤礦生產(chǎn)煤炭1045億噸，洗煤385億噸，排放矸石量19-20億噸。因而，全國國有煤礦現(xiàn)有矸石山1500余座，堆積量30億噸以上(占中國エ業(yè)固體廢物排放總量的40%以上)。煤矸石的大量堆放，不僅壓占土地，影響生態(tài)環(huán)境，矸石淋溶水將污染周圍土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在適宜的條件下發(fā)生自燃，排放ニ氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體污染大氣環(huán)境，影響礦區(qū)居民的身體健康。隨著國家環(huán)保執(zhí)法力度的不斷加大，人們對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，解決煤矸石污染環(huán)境問題顯得越來越突出。并且煤矸石中含有大量有機質(zhì)、植物生長所需的B、Zn、Cu、Mo、Mn等微量元素，是理想的土壤基質(zhì)，如何加以利用，變廢為寶是當前研究的熱門課題。目前國內(nèi)外已經(jīng)開展了關(guān)于使用煤矸石充填復(fù)墾和改善煤矸石山的生態(tài)環(huán)境的研究?！斗勖夯液兔喉肥涮顝?fù)墾基礎(chǔ)研究》(《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》2009年第20期，李雪，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院)公開了ー種使用煤矸石充填復(fù)墾的方法。使用該方法復(fù)墾后的土壌PH很高，重金屬污染較為嚴重，不適合大部分作物生長。專利201110001682. 4公開了ー種砂巖巖石邊坡綠化基質(zhì)的制備方法。該方法改善了土壤的理化特性，促進植被恢復(fù)，然而使用該方法改善土壌需要用到精確數(shù)量的膠胨芽孢桿菌、沙角衣藻、小球藻、巨大芽孢桿菌、秸桿、畜禽糞便、餅肥、聚丙烯酰胺、水泥、氮月巴、磷肥、鉀肥、鋅肥、鐵肥、硼肥、錳肥、鑰肥和銅肥等物質(zhì)，制備エ藝復(fù)雜，成本高。專利200710063475. 5公開了ー種自燃煤矸石山的綠化方法。該方法主要通過在煤矸石山上覆蓋惰性材料和厚度近半米的土壤層實現(xiàn)綠化所需的土壤基質(zhì)，并沒有真正利用煤矸石含有大量有機質(zhì)和微量元素的特點，也沒有對煤矸石進行改良，而僅僅是ー種煤矸石山的裝飾方法。山西除了煤炭エ業(yè)全國領(lǐng)先之外，釀醋產(chǎn)業(yè)也非常發(fā)達，釀醋的廢渣醋糟一直難以得到很好利用，使用醋糟進行土壤改良尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，充分利用煤矸石含有大量有機質(zhì)和微量元素的特點，借助醋糟進行土壌改良，變廢為寶，本發(fā)明提供一種煤矸石栽培基質(zhì)的制作方法。本發(fā)明提供的煤矸石栽培基質(zhì)的制作方法包括以下步驟a)將煤矸石粉碎為粒徑為l_5cm的顆粒；b)在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料形成混合物，其中煤矸石、醋糟和煤矸石腐植酸的質(zhì)量分數(shù)分別為80-85 10-15 5 0.01-0. I ;c)將步驟b)制得的混合物鋪在土壤上，其中混合物層的厚度為5-20cm，土壤層的厚度為5-lOcm ;在步驟c)得到的基質(zhì)上種植耐鹽堿植物2_3年最終得到煤矸石栽培基質(zhì)。所述土壤可以選擇北方的褐土，該褐土中腐殖質(zhì)的重量百分含量為30% -50%。所述腐殖質(zhì)以北方針葉林的落葉為主要成分分解而成。
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所述耐鹽堿植物可以選擇苜蓿，種植時將草籽播灑在所述土壤層中。所述耐鹽堿植物可以選擇杠柳、檸條或沙棘，種植時將生長兩年的灌木移植到基質(zhì)中。所述耐鹽堿植物可以選擇紫穗槐、油松或側(cè)柏，種植時將生長兩年的高等植物移植到基質(zhì)中。所述煤矸石、醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料組成的混合物中，各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選分別為83 12 5 0.05。
具體實施例方式煤矸石山是人工堆置而成的一種全新的立地條件，其結(jié)構(gòu)性和空隙性差，保水能力差。在反復(fù)的實驗中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)粉碎后煤矸石的PH較高，而山西釀醋エ業(yè)發(fā)達，醋糟產(chǎn)量很大，醋糟剛好可以中和煤矸石的堿性，而且，醋糟能夠增大基質(zhì)的孔隙度；另外，加入煤矸石腐植酸可以與氮、磷、鉀等元素結(jié)合，從而改良土壌；同時，粉碎后的煤矸石加入高分子吸水材料，可以增加它的保水性能，増加栽培基質(zhì)的水分含量，對于北方干旱少雨的氣候非常適宜。通過種植植被，自然改造土壌，最后得到營養(yǎng)物質(zhì)豐富并且易于被普通植被吸收、酸堿度適中的煤矸石栽培基質(zhì)。實施例一將煤矸石粉碎至粒徑為l_5cm的顆粒；在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和丙烯酸-こ烯醇共聚物形成混合物，其中煤矸石、醋糟、煤矸石腐植酸和丙烯酸-乙烯醇共聚物的質(zhì)量分數(shù)分別為80 15 5 0.01 ;將制得的混合物鋪在土壌上，其中混合物層的厚度為5cm,土壤層的厚度為5cm ;在土壤中播撒苜猜種子，自然生長2年以改良土壌，最終得到煤矸石栽培基質(zhì)。其中所述土壤為北方的褐土，該褐土中以北方針葉林的落葉為主要成分分解而成的腐殖質(zhì)的重量百分含量為30%。經(jīng)檢測，最終得到的煤矸石栽培基質(zhì)中營養(yǎng)成分的含量為N 118mg/Kg, P 21mg/Kg, K :151mg/Kg,有機質(zhì)31g/Kg, 土壤 PH 值為 6. 5。實施例ニ將煤矸石粉碎至粒徑為l_5cm的顆粒；在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和聚丙烯酸鈉交聯(lián)物形成混合物，其中煤矸石、醋糟、煤矸石腐植酸和聚丙烯酸鈉交聯(lián)物的質(zhì)量分數(shù)分別為83 12 5 0.05 ;將制得的混合物鋪在土壤上，其中混合物層的厚度為10cm，土壤層的厚度為8cm;移植灌木(1-2年生的幼苗)到基質(zhì)中，自然生長2年以改良土壌，最終得到煤矸石栽培基質(zhì)。其中所述土壤為北方的褐土，該褐土中以北方針葉林的落葉為主要成分分解而成的腐殖質(zhì)的重量百分含量為40%。經(jīng)檢測，最終得到的煤矸石栽培基質(zhì)中營養(yǎng)成分含量和PH值如表I所示。表I煤砰石栽培基質(zhì)營養(yǎng)成分分析列表一以灌木為例
權(quán)利要求
1.一種煤矸石栽培基質(zhì)的制作方法，其包括以下步驟 a)將煤矸石粉碎為粒徑為l_5cm的顆粒； b)在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料形成混合物，其中煤矸石、醋糟和煤矸石腐植酸的質(zhì)量分數(shù)分別為80-85 10-15 5 0.01-0. I ； c)將步驟b)制得的混合物鋪在土壌上，其中混合物層的厚度為5-20cm，土壤層的厚度為 5-lOcm ； d)在步驟c)得到的基質(zhì)上種植耐鹽堿植物，2-3年后即得到煤矸石栽培基質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述土壤為北方的褐土，該褐土中腐殖質(zhì)的重量百分含量為30% -50*%。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在干，所述腐殖質(zhì)以北方針葉林的落葉為主要成分分解而成。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述耐鹽堿植物為草本植物，種植時將草籽灑在所述土壤層中。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述草本植物為苜蓿。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述耐鹽堿植物為灌木或木本植物，種植時將生長兩年的灌木或木本植物移植到基質(zhì)中。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述灌木為杠柳、檸條或沙棘。
8.如權(quán)利要求6-7所述的方法，其特征在于，所述木本植物為紫穗槐、油松或側(cè)柏。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述煤矸石、醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料的質(zhì)量分數(shù)分別為83 12 5 0.05。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述高分子吸水材料為聚丙烯酸鈉交聯(lián)物、丙烯酸-こ烯醇共聚物、丙烯腈聚合皂化物或聚こ烯醇交聯(lián)聚合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤矸石栽培基質(zhì)的制作方法。本發(fā)明提供的煤矸石栽培基質(zhì)的制作方法包括以下步驟a)將煤矸石粉碎為粒徑為1-5cm的顆粒；b)在粉碎后的煤矸石中加入醋糟、煤矸石腐植酸和高分子吸水材料形成混合物，其中煤矸石、醋糟和煤矸石腐植酸的質(zhì)量分數(shù)分別為80-85∶10-15∶5∶0.01-0.1；c)將步驟b)制得的混合物鋪在土壤上，其中混合物層的厚度為5-20cm，土壤層的厚度為5-10cm；在步驟c)得到的基質(zhì)上種植耐鹽堿植物2-3年最終得到煤矸石栽培基質(zhì)。使用本發(fā)明的方法制備煤矸石栽培基質(zhì)，降低了煤矸石轉(zhuǎn)化為可種植作物的土壤的成本，改善了生態(tài)環(huán)境。
文檔編號A01G31/00GK102783400SQ20121018860
公開日2012年11月21日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者李斌, 李砧, 李素清, ?？〗? 王尚義, 王杰瑜, 石瑛, 邱麗氚, 郭文炯 申請人:太原師范學(xué)院