[發(fā)明專利]大規(guī)模處置利用煤矸石等廢棄物并治理石漠化的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810734578.8
• 申請(qǐng)日: 2018-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN108990458B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): A01B79/02
• 分類號(hào): A01B79/02
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 黃瑞棠

1.一種大規(guī)模處置利用煤矸石等廢棄物并治理石漠化的方法，其特征在于：

①確定候選治理場(chǎng)地：對(duì)擬治理的石漠化地表用途進(jìn)行評(píng)估，對(duì)粒徑構(gòu)成的土壤質(zhì)地以及覆蓋土層的數(shù)量、形式提出需求；

②矸石分選：對(duì)堆放的煤矸石按照粒徑分選，將矸石細(xì)粒組、中粒組以及包括塊石或碎石的粗粒組從中分離出來，各備造土之用；粒組的劃分根據(jù)實(shí)際需要或經(jīng)驗(yàn)積累進(jìn)行確定，用其中的一組或多組；

③矸石破碎：當(dāng)既有煤矸石中細(xì)粒組或中粒組占比或絕對(duì)數(shù)量不足造土占比要求或用量需求時(shí)，將粗粒組煤矸石破碎成細(xì)粒組或中粒組；

以上兩步是針對(duì)現(xiàn)有矸石堆，為處理將來新產(chǎn)生的煤矸石，使在洗煤廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)增加對(duì)煤矸石的破碎、分選要求，使較低成本直接按需形成細(xì)粒組、中粒組以及粗粒組煤矸石；

④粒料預(yù)處理：根據(jù)化驗(yàn)分析結(jié)果，將矸石、粉煤灰、脫硫石膏粒料中的重金屬等有害物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理；

⑤通過混拌制作人工級(jí)配混合土；通過以上環(huán)節(jié)得到的混合土稱為生土；綜合考慮人工級(jí)配土的目標(biāo)用途，確定人工土的質(zhì)地，即確定矸石、粉煤灰、脫硫石膏以及有機(jī)垃圾的用料組成、粒徑組成，然后通過混拌制作人工級(jí)配混合土；

為保證混合均勻并提高效率，應(yīng)設(shè)專門混料裝置；在混料初期各物料組分需保持干燥狀態(tài)，即先進(jìn)行干混；在混勻后，為防止粉塵，適當(dāng)噴水霧加濕，加濕量以混料不形成板結(jié)為原則；

矸石土粒徑較大，作為生土的粗骨架，確保孔隙性，粉煤灰和脫硫石膏為細(xì)粒土，拌和在一起形成良好級(jí)配；考慮到煤矸石后續(xù)的自然崩解，在初期提高粗粒徑含量；此外，在此環(huán)節(jié)，也將土壤肥料以適當(dāng)?shù)谋壤齾⑴c摻混，起到肥化生土的作用；

⑥石漠化地表預(yù)處理：首先確定候選治理場(chǎng)地，然后針對(duì)該場(chǎng)地進(jìn)行查漏補(bǔ)缺和預(yù)處置，排除地面漏水通道，或?qū)@類通道進(jìn)行封堵、防滲處理；為防止土壤滑動(dòng)，設(shè)置攔土設(shè)施；為防止雨季遇水過量導(dǎo)致堆土流失，設(shè)置排水設(shè)施；

⑦生土覆蓋：將生土覆蓋于石漠化場(chǎng)地地表；為防止風(fēng)吹揚(yáng)塵，用紗網(wǎng)或薄膜覆蓋土表并用石塊壓覆防止風(fēng)吹；

⑧施水：對(duì)覆土進(jìn)行人工或自然降雨施水；

通過以上諸步所得地表覆蓋層的養(yǎng)分較少、肥力較弱，但已起到蓄水保水的作用；

⑨熟化：將上述覆蓋的土層自然放置，讓水分和土壤結(jié)構(gòu)充分滲透、作用和變形，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的土層；

⑩肥化：在人工土熟化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展耕種利用，需對(duì)表層土壤改良，包括對(duì)表層耕種土層進(jìn)行耕翻、疏松并施肥；

結(jié)合該地環(huán)境特點(diǎn)使用本方法如下：

A、實(shí)施步驟①

對(duì)石漠化地表用途評(píng)估，確定候選治理場(chǎng)地；治理方希望地表處置后能起到儲(chǔ)水作用，表層土壤種植生態(tài)草以便起到生態(tài)護(hù)坡的作用；評(píng)估設(shè)計(jì)后確定覆蓋層采用三層級(jí)配土層，自上而下為：

地面（1），粗級(jí)配層即粗粒煤矸石+粉煤灰（2），中級(jí)配層即中粒煤矸石+粉煤灰+脫硫石膏（3），細(xì)級(jí)配層即細(xì)粒煤矸石+粉煤灰+脫硫石膏（4）；

級(jí)配土層的平均粒徑遞增，表層按照壤土質(zhì)的搭配物料粒徑；

B、針對(duì)選定的矸石堆場(chǎng)，實(shí)施步驟②

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察期矸石的粒徑分布實(shí)際情況，并考慮候選場(chǎng)地的未來農(nóng)業(yè)種植用途，將矸石篩分為三組，即細(xì)粒組，定為直徑2mm，中粒組，范圍定為2mm直徑5mm，剩下的直徑5mm的皆是粗粒組，包括塊石或碎石；由于矸石經(jīng)過長期堆放，多處于風(fēng)化破碎狀態(tài)，故不實(shí)施步驟③的矸石破碎；與此同時(shí)，平行開展步驟⑥，通過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，未發(fā)現(xiàn)地面存在裂縫等漏水通道，無需開展現(xiàn)場(chǎng)地面堵漏處理；

C、對(duì)當(dāng)?shù)氐姆勖夯摇⒚喉肥兔摿蚴噙M(jìn)行化學(xué)分析，未發(fā)現(xiàn)存在重金屬等有害物質(zhì)，無需進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)施步驟⑤，通過混拌制作人工級(jí)配混合土；

包括：脫硫石膏（5）、細(xì)粒煤矸石（6）、中粒煤矸石（7）、粗粒煤矸石、原有塊石（9）、粉煤灰（10）、其他巖石或有機(jī)廢棄物磨細(xì)形成的粒料（11）；

第1土層不在分選現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先混配，而是直接將步驟②分選出來的粗粒組煤矸石運(yùn)到目標(biāo)地表直接堆鋪，同時(shí)灑20%的粉煤灰；

第2土層在分選破碎現(xiàn)場(chǎng)直接混配，按照矸石粗中粒組：細(xì)粒組：粉煤灰=5：2：3的質(zhì)量比例干混配置；

第3土層為表土層，該層將用于種草護(hù)坡，參照壤土的質(zhì)地確定粒徑配比，矸石細(xì)粒組作為主料，質(zhì)量比例在50%，以粉煤灰作為細(xì)顆粒組，質(zhì)量占比30%,脫硫石膏為輔料,質(zhì)量占比20%此外，有機(jī)垃圾質(zhì)量占比按10%，設(shè)專門混料裝置將其在干燥狀態(tài)下進(jìn)行充分混合；

D、開展步驟⑦，由于地表坡度較大、覆土厚度較高，在覆土坡腳處設(shè)置了擋土設(shè)施（17），由于斜坡較長，利用原有石頭墻（16）作為中間擋土設(shè)施，為了防止較大降雨引起土壤流動(dòng)與土層滑動(dòng)，在坡腳底部設(shè)置排水孔（18），將多余水量引匯至截水溝中排走。