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一种用于稀土矿区土壤修复的复合改良剂及其制备方法


技术摘要:
本发明涉及矿物土壤修复技术领域,具体涉及一种用于稀土矿区土壤修复的复合改良剂及其制备方法。所述复合改良剂包括以下组分:贝壳粉、农作物废弃物、畜禽粪便、发酵污泥、膨润土和植物粘合剂,以重量份计,贝壳粉为10‑30份,农作物废弃物为10‑20份,畜禽粪便为20‑3  全部
背景技术:
离子型稀土矿种广泛分布在我国南方的江西、福建、广东、云南、湖南、广西、浙江 等省区,其富含中重稀土元素,其中中稀土和重稀土储量占世界的80%以上,是宝贵的矿产 资源。我国离子型稀土于70年代开始开采,在80年代中期该资源的开发进入极为迅猛的发 展阶段,建设了一大批以露天池浸、堆浸开采工艺进行生产的稀土矿区,90年代中期逐渐改 进为原地浸矿工艺。 由于早期浸矿工艺环保措施比较粗放,堆浸、池浸工艺遗留大面积的尾砂堆场,尾 砂的堆放和下泄改变了所在山区、沟谷的原始地形地貌,压占土地,破坏地表植被,形成了 更大范围的尾砂堆积区。尾砂堆积区地表为砂质,结构松散,透水性强,极易造成水土流失, 而且,由于浸矿工艺多采用硫酸铵,导致尾砂呈酸性,同时尾砂中有机质和氮、磷营养成分 含量均较低,不利于植被的生长。因此,稀土矿废弃地土壤酸化、砂质化问题亟待解决。 目前,稀土矿废弃地的土壤改良方法主要采用化学方法,即通过添加石灰、化肥等 补充植物所需养分,添加石灰易引起土壤板结,普通化肥后续追肥管理缺失,不具有可持续 性,且容易造成二次污染。
技术实现要素:
针对现有离子型稀土矿区土壤酸化、砂化的问题,本发明提供了一种用于稀土矿 区土壤修复的复合改良剂及其制备方法。本发明充分利用固体废弃物进行生态恢复,不仅 修复了离子型稀土矿山废弃地的土壤生态环境,提高土壤pH值,改善土壤结构,提高土壤肥 力,使得酸性砂粒土成为适宜植物生长的载体,而且实现了废物的资源化利用,具有良好的 经济效益和生态效益。 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案: 一种用于稀土矿区土壤修复的复合改良剂,包括以下组分:贝壳粉、农作物废弃 物、畜禽粪便、发酵污泥、膨润土和植物粘合剂,其中,以重量份计,贝壳粉、农作物废弃物、 畜禽粪便、发酵污泥、膨润土和植物粘合剂,其中,以重量份计,贝壳粉为10-30份,农作物废 弃物为10-20份,畜禽粪便为20-30份,发酵污泥为20-30份,膨润土为15-35份,以贝壳粉、农 作物废弃物、畜禽粪便、发酵污泥和膨润土的总体积计,植物粘合剂为100-200g/m3。 优选的,上述复合改良剂中,以重量份计,贝壳粉为15份,农作物废弃物为15份,畜 禽粪便为25份,发酵污泥为25份,膨润土为20份,以贝壳粉、农作物废弃物、畜禽粪便、发酵 污泥和膨润土的总体积计,植物粘合剂为150g/m3。 优选的,上述复合改良剂中,所述贝壳粉为牡蛎壳粉末,其粒度为50微米-100微 米。贝壳粉主要成分为CaCO3,将其作为商用石灰、沸石和其他钙质材料的替代品,用作土壤 3 CN 111592419 A 说 明 书 2/7 页 的改良剂,廉价易得,可实现废物的资源化利用。 优选的,上述复合改良剂中,所述农作物废弃物为锯末和稻壳的混合物,更优选 的,锯末和稻壳的质量比为1:1。农作物废弃物锯末和稻壳中含多种营养元素和有机物质, 可改善土壤物理性质,增强土壤保肥、保水性能,是一种可以资源化利用的固体废弃物资 源,对保护农村生态环境、促进农业的生态化发展具有重要意义。 优选的,上述复合改良剂中,所述畜禽粪便为猪粪和鸡粪经高温堆肥发酵后的混 合物,更优选的,鸡粪和猪粪的质量比为2:1。堆肥后的猪粪和鸡粪不仅为植物提供大量的 氮磷钾化合物,而且合成新的高分子有机物-腐殖质,有效的提高土壤肥力,满足作物生长 过程中多种养分的需要。 优选的,上述复合改良剂中,所述发酵污泥是将污水厂污泥采用好氧嗜热菌或嗜 热菌发酵分解污泥中有机物后得到。本发明中,所述发酵污泥是城市污水处理厂的脱水污 泥采用好氧堆肥技术,利用好氧嗜热菌、嗜热菌的作用,将污泥中有机物分解,形成一种类 似腐殖质土壤的物质。泥质满足《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T  23486- 2009)相关规定和控制标准。 优选的,上述复合改良剂中,所述膨润土为层间阳离子为Na 的膨润土,具有强的 吸湿性和膨胀性,可吸附8~15倍于自身体积的水量,体积膨胀可达数倍至30倍;在水介质 中能分散成胶凝状和悬浮状;对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,最大吸附量 可达5倍于自身的重量;它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性。 优选的,上述复合改良剂中,所述植物粘合剂为田菁胶、瓜尔胶、刺槐胶复配得到, 更优选的,田菁胶、瓜尔胶、刺槐胶按照5:3:2质量比复配。所述植物粘合剂是植物种子中提 取的天然多糖类高分子物质,是一种天然黏合剂。较传统的粘合剂易降解,可促进土壤团粒 结构形成,优化土壤微生物生存环境,进一步促进土壤的熟化。 本发明还提供一种上述复合改良剂的制备方法,包括以下步骤: 1)将农作物废弃物、畜禽粪便、发酵污泥、膨润土加入搅拌机中,搅拌一定时间后, 得到混合料A; 2)将步骤1)中得到的混合料A加入搅拌机中,边搅拌边加入贝壳粉,得到混合料B; 3)以步骤2)中得到的混合料B的体积计,加入植物粘合剂,搅拌一定时间后,即得。 优选的,上述制备方法中,所述畜禽粪便通过调节新鲜鸡粪和猪粪含水率为60%, C/N比为19:1,采用人工翻堆方式,进行高温堆肥发酵得到,堆肥产品呈现疏松的团粒结构。 优选的,上述制备方法中,步骤1)-步骤3)中,所述搅拌为在50~150r/min下搅拌1 ~2h。 本发明还提供上述复合改良剂或上述制备方法制备的复合改良剂在离子型稀土 矿区土壤修复中的应用,优选的,所述复合改良剂与所述稀土矿区土壤的质量比为1:20- 50,更优选为1:25。 本发明所取得的有益效果: (1)本发明选用贝壳粉、农作物废弃物、畜禽粪便、发酵污泥为固体废弃物,廉价易 得,起到了以废治废的效果,实现了废物的资源化利用,极大控制了土壤修复成本,具有经 济和环境的双重效益; (2)本发明提供的复合改良剂可有效地调节离子型稀土矿区土壤中有机氮、磷、 4 CN 111592419 A 说 明 书 3/7 页 钾、有机质含量,改善土壤结构,提高土壤肥力,解决了离子型稀土矿废弃地有机质和氮、磷 等营养成分含量低问题,为植物的生长提供了良好的环境。 附图说明 图1为土壤原样的SEM表征。 图2为实施例2的复合改良剂修复后的土壤的SEM表征。 图3为实施例5的复合改良剂修复后的土壤的SEM表征。
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