矿山固体废弃物种植混合土及其配制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及矿山地质环境保护与恢复治理、矿山土地复垦与生态修复等领域，具 体涉及矿山固体废弃物的综合利用与处置、矿山固体废弃物种植混合土配制及其应用。
【背景技术】
[0002] 矿山固体废弃物是指矿山开采和选矿过程中所产生的固体废弃物，包括采矿剥离 产生的废渣（石）和山皮土、选矿产生的碎石和尾矿等。目前，矿山固体废弃物的资源化利 用与处置方式主要有回收有用成分、生产建筑材料、回填采空区、覆土造田等。通过这些方 式，尽管能够消耗部分矿山固体废弃物，但其综合利用率仍然较低，除煤矸石的综合利用率 接近70%外，其它大宗矿山固体废弃物的综合利用率很低，尾矿的综合利用率不到20%， 废石的综合利用率几乎为零。因此矿山固体废弃物大量积存，相关资料显示：截止到2012 年底全国矿山固体废弃物累积堆存量达508. 68X10st。大量的矿山固体废弃物堆放在山坡 或山谷中，不仅占用和破坏大量土地，影响矿山生态，污染水土和大气环境，而且易造成滑 坡、泥石流等地质灾害，威胁人的生命和财产安全。
[0003] 除综合利用率不高外，矿山固体废弃物处置与利用还存在以下不足或问题：
[0004] 1.可用于建筑材料生产，包括生产水泥、建筑制品、铸石、微晶玻璃、矿棉，以及加 工碎石和轻骨料等的矿山固体废弃物较少，且生产建筑材料的品种有限，不能大量消耗和 处置矿山固体废弃物。
[0005] 2.可用于回收有用成分或能量的矿山固体废弃物的种类很少，目前主要集中在尾 矿有用成分回收及煤矸石能量回收两个领域，其他矿山废石有用成分的回收利用则相对较 少。另外，由于尾矿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质不能利 用。因此，回收有用成分或能量也不能大量消耗矿山固体废弃物。
[0006] 3?覆土造田的传统作法是在采矿（石）场、固体废弃物堆（以下简称渣堆）顶或 坡面上覆一定厚度的土（一般指细粒土）层。这种做法存在两点不足：一是覆土造田需要大 量的好土（细粒土），而矿山一般缺少细粒土原，因此，覆土造田所需要的土大部分要外运， 覆土造田成本一般较高；另一个是覆土造田形成的土地，特别渣坡土地，易发生水土流失现 象。
[0007] 从论理上讲，如果将矿山固体废弃物与细粒土按一定比例混合配成人工种植混合 土，不仅可以处置大量矿山固体废弃物，节省用土（细粒土），而且抗水土流失能力较强，不 易产生水土流失现象，更有利于矿山生态修复与重建。
【发明内容】
[0008] 鉴于上述现状及分析，本发明旨在提供一种矿山固体废弃物种植混合土及其配制 方法，目的有三个：一是利用矿山固体废弃物和细粒土配制可用于矿山土地复垦和生态修 复的人工种植混合土；二是产生配制这种能够给植物生长提供营养的人工种植混合土的配 制方法；三是产生人工种植混合土造地和生态修复与重建技术。用以解决矿山固体废弃物 回收利用问题。
[0009] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种矿山固体废弃物种植混合土 配制方法，过程如下：
[0010] 1)首先选取待要配制的矿山固体废弃物，以及细粒土作为配料；
[0011] 取配料土样烘干，分别分析各配料的理化性质，包括粒度组成、重度、含水量等物 理性质指标，及N、P、K、有机物质、重金属元素等化学指标；
[0012] 2)以粒度组成的质量百分比为指标对混合料进行配比计算，在公式1的指导下进 行：
[0013]
(公式 1)
[0014] 式中一混合料的第i级粒度组成质量百分含量；
[0015] 混合料中配料A的第i级粒度组成质量百分含量；
[0016] -混合料中配料B中的第j种配料的第i级粒度组成质量百分含量，定义混合 料中除配料A以外的所有配料统称为配料B;
[0017] A-配料B中的第j种配料的质量配合百分比，为人为给定值；
[0018]m-配料B的种类数；
[0019] 3)根据计算所得混合料的各粒度组成，按照现行规范给混合料定名，符合定名要 求的留下来；
[0020] 4)将符合定名要求的各种计算结果，统计每种配料的不同质量配合比下的混合料 各级粒度组成的质量百分含量，并据此计算结果，初步选择粗粒混合细粒土对应的混合料 配比6~10组，确定各组混合料的配合比；
[0021] 5)混合料实配
[0022] 在取得了 6~10组代表性混合料初步配合比后，按混合料计算配比实配混合料， 在实配中，进行含水量修正，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种配料的实际质量配合比（％ );
[0025]WA-配料A的含水量（％ );
[0026]WB厂配料B中的第j种配料的含水量（％ )。
[0027] 6)修正后，取样做理化性质分析，包括混合料的粒度组成、重度、含水量等物理性 质指标，及N、P、K、有机物质、重金属元素等化学指标；
[0028] 至此，配制阶段完成。
[0029] 进一步讲，混合料中配料A为矿山废弃石/渣、细粒土、尾矿等材料之一；配料B包 含除去配料A之外的所有配料。
[0030] 进一步讲，步骤3)中所述现行规范是指《岩土工程勘察规范》（GB50021)和《土的 工程分类标准》（GB/T50145);
[0031] 步骤1)、6)的理化性质测定执行规范《土工试验方法标准》（GB/T50123)及《土壤 地球化学测量规范》（DZ/T0145)。
[0032] 进一步讲，当只有两种配料时，公式1简化为：
[0033]
(公式2)
[0034] ABu-配料B中的第1种配料的质量配合比（％ )。
[0035] 进一步讲，当只有三种配料时，公式1简化为：
[0036]
(公式 3)
[0037]ABu-配料B中的第1种配料的质量配合比（％ );
[0038] ABl2-配料B中的第2种配料的质量配合比（％ )。
[0039] 进一步讲，~值在做配料分析时已经获得；配料B中的第j种配料的第i级粒度 组成质量百分含量，在做配料分析时也已经获知。
[0040] 进一步讲，在配制阶段完成后，进行盆栽试验和现场试验，择优留取最佳配方进行 实地使用。
[0041] 盆栽试验是按配料的实际配比配制的种植混合土，并选择适宜矿山生态修复用的 植物品种进行盆栽试验，每组配比的种植混合土盆栽试验数量不少于10盆，至少进行一个 生长季的观察，据此选择至少3组最优配比用于现场试验用。
[0042] 现场试验是采用盆栽试验确定的几组最优配比的混合土，每组试验面积不少于 100m2,通过一个生长季的观察，最后确认可以作为该矿山土地复垦与生态修复用的最优种 植混合土。
[0043] 本发明还提供一种根据上述方法获得的种植混合土，及其用于造地和生态修复的 用途。
[0044] 本发明有益效果如下：根据本发明的种植混合土配制方法，可以用将矿山固体废 弃物、细粒土按一定比例混合后形成矿山固体废弃物种植混合土。
[0045] 采用本发明配制的矿山固体废弃物种植混合土具有理想的植物营养特性，用这种 人工种植土造地或复垦，不仅能大量地利用和处置矿山固体废弃物，而且还能够快速地实 现矿山生态恢复，对防止泥石、水土流失、环境污染等环境问题起到较有效的控制作用。
【具体实施方式】
[0046] 下面具体描述本发明的实施过程，并通过优选实施例一起用于阐释本发明的原 理。
[0047] 发明人在山区生态环境调查研究中发现，许多植物在土石混合基质上也能够很好 地生长，受此启发，并通过研究提出矿山固体废弃物种植混合土的配制方法，具体配制研究 过程如下：
[0048] 1.配料及其理化性质测定：首先选取待要研发的矿山地区的固体废弃物（可能包 括废渣（石）和/或尾矿），以及细粒土作为配料；
[0049] 各取土样分析各配料的粒度组成、重度、含水量等物理性质指标，及N、P、K、有机物 质、重金属元素等化学指标。试验执行《土工试验方法标准》（GB/T50123)及《土壤地球化 学测量规范》（DZ/T0145)。
[0050] 按照规程中，理化测定前土样要烘干。
[0051] 2?混合料配制及其理化性质试验：
[0052] ⑴按粒度组成的混合料的配比计算
[0053] 将上述配料按下述公式1-3的指导进行试配，公式1-3是按混合料的粒度组成的 质量百分含量配比计算：
[0054]
(公式1)
[0055] 式中一混合料的第i级粒度组成质量百分含量（％ );
[0056] &-配料A的第i级粒度组成质量百分含量（％ )，这个值在做配料分析时已经获 得。这里可定义的配料A可以是矿山开采和选矿过程产生的废石（渣），或尾矿，或细粒土， 实际中一般都选废石（渣）做主配料A;
[0057] -配料B中的第j种配料的第i级粒度组成质量百分含量（％ )，这里定义除配 料A以外的所有配料（可以是细粒土或尾矿等）统称为"B"，所以会出现"配料B中的第j 种配料"这一说法，配料B的种类一共有m种。同样，配料B中的第j种配料的第i级粒度 组成质量百分含量，在做配料分析时也已经获知；
[0058]AB^-配料B中的第j种配料的质量配合比（％ )。在配比计算之前，首先设定的 若干个ABi/直，代入公式1计算混合料的粒度组成Xi，然后根据计算结果再对混合料定名， 初步选符合要求的混合料配比A留用；
[0059]m-配料B的种类数。
[0060] 上述公式1适用于所有情况的计算，当只有两种配料时，公式1可简化为：
[0061]
(公式2)
[0062]ABu-配料B中的第1种配料的质量配合比（％，配料B中只有一种）。
[0063] 当有三种配料时，公式1简化如下：
[0064]
(公式3)
[0065]ABu-配料B中的第1种配料的质量配合比（％ );
[0066] ABl2-配料B中的第2种配料的质量配合比（％ )。
[0067] 根据计算所得混合料的粒度组成\，按照现行规范《岩土工程勘察规范》 (GB50021)和《土的工程分类标准》GB/T50145给混合土定名，符合定名要求的才留下来。
[0068] (2)将利用上述计算公