[发明专利]一种含硫化矿物废石的快速风化成土方法

说明书

本发明公开一种含硫化矿物废石的快速风化成土方法，属于矿区生态修复领域。本发明所述方法为利用硫氧化菌对含硫化矿物废石进行液淋洗或浸泡，保持硫氧化菌与废石的充分接触与氧化氛围；废石中硫化矿物被硫氧化菌氧化溶出，导致废石结构强度下降，随后对废石进行破碎、粉碎、过筛，粒径超标废石继续进行生物氧化浸出与破碎，粒径达标废石颗粒则认为形成粗砂土，可用于矿区封场闭库。本发明针对多石少土矿区封场闭库所存在的异地取土成本高、生态破坏严重等问题，通过生物风化与物理风化相结合，实现矿区废石的原位快速风化成土，有效解决了传统封场闭库过程所产生取土困难、取土及装卸运输成本高、生态破坏严重的问题。

技术领域

本发明涉及一种含硫化矿物废石的快速风化成土方法，属于矿区生态修复领域。

背景技术

矿山开采完毕后，按国家要求需要进行覆土封场闭库。但对于多石少土地区，土壤资源匮乏，异地取土进行封场闭库存在土壤获取困难、取土及装卸运输成本高、取土地区生态环境被破坏等问题。因此，寻求一种废石原位快速风化成土方法就显得尤为迫切。

国内矿区矿石成分构成多以硫化矿为主，其开采过程所排放的废石之中多含有硫化矿物。自然界中土壤是岩石的风化产物，本发明提出通过人为强化岩石的生物风化与物理风化过程，加速矿区废石的风化成土过程，即利用硫氧化菌对硫化矿物的生物氧化溶出，降低废石结构强度，并辅以机械破碎、粉碎，促进废石风化为砂土，从而实现快速风化成土。此外，硫氧化菌增殖及凋亡产生的生物量也可为风化成土提供有机组分，提高砂土的肥力。

申请公布号CN 106833797A的发明专利公开了一种高硫分煤矿分段堆浸脱硫的工艺。该方法通过筑堆-酸平衡-脱无机硫-浸出液中和-脱有机硫的步骤进行。该工艺存在使用硫酸进行酸平衡，导致药剂成本较高、破碎预处理导致能耗较高；本发明无硫酸等药剂消耗，采用硫氧化菌对硫化矿物氧化溶出，导致废石的疏松度上升、结构强度下降，降低了废石破碎难度与成本。

申请公布号CN 105964390A的发明专利公开了一种铜矿废石综合利用方法及系统，将铜矿废石进行粉碎后依次进行多级浮选、磁选，后将次级尾矿用氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜酸异养菌中的一种或多种进行浸出，提高了铜的回收率。该方法在硫氧化菌浸出之前进行破碎，能耗高；使用浮选药剂，对后续微生物产生毒害作用；而本专利利用硫氧化菌溶出硫化矿物，使废石强度下降后，再进行破碎，降低了破碎难度和能耗；不添加浮选药剂，避免了其对微生物的毒害作用。

发明内容

针对多石少土矿区封场闭库的异地取土及生态破坏问题，本发明提出了一种含硫化矿物废石的快速风化成土方法，通过硫氧化菌氧化废石中的硫化矿物，降低了废石强度，实现了堆存废石的原位快速风化成土。

本发明通过以下技术方案实现：

一种含硫化矿物废石的快速风化成土方法，具体包括以下步骤：

（1）用硫氧化菌菌液对含硫化矿物废石堆进行淋洗或浸泡，浸泡为常规方法，例如堆浸、槽浸、桶式浸出、振动浸出和搅拌浸出。

（2）将空气或氧气连续注入废石堆，保证硫氧化菌与废石的充分接触与传质，并保持氧化氛围；

（3）对硫氧化菌氧化后的废石进行搅拌或振动破碎、粉碎。

（4）对破碎、粉碎后的废石过筛，粒径超标废石重复步骤（1）~（4），粒径达标废石颗粒则认为形成粗砂土，可用于矿区封场闭库。

优选的，本发明步骤（1）中硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属、钩端螺旋菌属、嗜酸菌属、硫化叶菌属、金属球菌属、嗜酸热类球菌属、铁质菌属、硫化杆菌属中的一种或以任意比例混合的混合菌。

优选的，本发明步骤（1）中所述硫氧化菌菌液浓度为1×10³~1×10⁹cfu/mL，菌液的pH为1.0-5.0，温度为10-85℃，氧化还原电位为100-900 mV，淋洗或浸泡时间为3-120天。