[发明专利]一种利用煤矸石中的灰矸制备土壤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废物再利用领域，具体涉及一种利用煤矸石中的灰矸制备土壤的方法。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，它包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石，其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。

煤矿在巷井掘进过程中所排出的矸石统称为岩巷矸，又叫灰矸，它是煤矿再掘进过程中首先排除的矸石，颜色呈灰色，无燃值或者燃值很低，含碳量低，甚至根本不含碳；灰矸主要由碎屑矿物和胶结物两部分组成，以石英屑为主，其次是长石、云母矿物；胶结物一般为被碳质侵染的黏土矿物或含碳酸盐的黏土矿物及其它化学沉积物。

目前，煤矸石大多弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体；矸石山还会自然发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害；中国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨。为消除污染，国家逐渐开始重视煤矸石的处理和利用；利用的途径主要有：回收煤炭和黄铁矿、用于发电、制造建筑材料等；而煤矸石中的灰矸的材质均不适用于上述的回收利用途径，从而造成了极大的浪费。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中煤矸石中的灰矸利用率低、污染环境的问题，提供一种利用煤矸石中的灰矸制备土壤的方法，该方法对灰矸的利用率高，制备方法简单，不仅为煤炭开采过程中的废弃物煤矸石找到了一条新的利用途径，而且针对灰矸中含有丰富的Fe、Al、 K、 Ca 、Mg和 Si等营养元素的特点，实现变废为宝，也为制备优质高效的土壤提供了一种新技术。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种利用煤矸石中的灰矸制备土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、风化：将灰矸在自然条件下风化8~10个月；其中，灰矸所包含的化学成分及含量为：SiO₂ 66.12%、Al₂O₃ 31.75%、Fe₂O₃ 0.74%、TiO₂ 0.05%、CaO 0.45%、MgO 0.13%、K₂O 0.46%和 Na₂O 0.30%；

b、破碎：将风化过的灰矸置于破碎机中进行破碎，经过破碎后的灰矸粒径为50~100目；所述灰矸在鄂式破碎机中进行破碎；

c、配料混合：将破碎后的灰矸中加入一定量的硫酸铵、过磷酸钙和氯化钾进行混合，制得混合配料；所述灰矸与硫酸铵、过磷酸钙和氯化钾的重量比为1：0.001：0.005：0.002；

其中，硫酸铵是一种优良的氮肥，适用于一般土壤和作物，能使枝叶生长旺盛，提高果实品质和产量，增强作物对灾害的抵抗能力，可作基肥、追肥和种肥。

过磷酸钙是用硫酸分解磷矿直接制得的磷肥，主要有用成分是磷酸二氢钙的水合物Ca(H₂PO₄)₂·H₂O 和少量游离的磷酸，还含有无水硫酸钙组分；过磷酸钙含有效成分P₂O₅ 14~20%，属于水溶性速效磷肥，可直接作磷肥；

氯化钾是一种钾肥，肥效快，直接施用于农田，能使土壤下层水分上升，有抗旱的作用。

将这三种肥料与破碎后的灰矸按照一定的比例进行配料混合以后，可以使得其中含有氮、磷、 钾、硫、钙等大量元素，并且能够增强土壤的吸水性和保肥性。

d、将制得的混合配料撒入煤矸石矿区附近的荒地，再在该荒地上种植豆科类牧草，经过豆科类牧草与土壤1~2年的相互作用后，制得土壤；其中，豆科类牧草根部有根瘤菌，与根瘤菌联合能够固定空气中游离的氮，能够大幅增加土壤中氮的含量，提高土壤肥力及改良土壤，从而为实现耕种农作物创造条件。