[發明專利]一種含硫化礦物廢石的快速風化成土方法

有效

• 申請號: 201910259516.0
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN110090847B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 胡學偉;黨雅馨;田森林;黃建洪;李英杰;寧平
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00;B09B3/35;B09B3/60;B09B3/70
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 張楊

本發明公開一種含硫化礦物廢石的快速風化成土方法，屬于礦區生態修復領域。本發明所述方法為利用硫氧化菌對含硫化礦物廢石進行液淋洗或浸泡，保持硫氧化菌與廢石的充分接觸與氧化氛圍；廢石中硫化礦物被硫氧化菌氧化溶出，導致廢石結構強度下降，隨后對廢石進行破碎、粉碎、過篩，粒徑超標廢石繼續進行生物氧化浸出與破碎，粒徑達標廢石顆粒則認為形成粗砂土，可用于礦區封場閉庫。本發明針對多石少土礦區封場閉庫所存在的異地取土成本高、生態破壞嚴重等問題，通過生物風化與物理風化相結合，實現礦區廢石的原位快速風化成土，有效解決了傳統封場閉庫過程所產生取土困難、取土及裝卸運輸成本高、生態破壞嚴重的問題。

技術領域

本發明涉及一種含硫化礦物廢石的快速風化成土方法，屬于礦區生態修復領域。

背景技術

礦山開采完畢后，按國家要求需要進行覆土封場閉庫。但對于多石少土地區，土壤資源匱乏，異地取土進行封場閉庫存在土壤獲取困難、取土及裝卸運輸成本高、取土地區生態環境被破壞等問題。因此，尋求一種廢石原位快速風化成土方法就顯得尤為迫切。

國內礦區礦石成分構成多以硫化礦為主，其開采過程所排放的廢石之中多含有硫化礦物。自然界中土壤是巖石的風化產物，本發明提出通過人為強化巖石的生物風化與物理風化過程，加速礦區廢石的風化成土過程，即利用硫氧化菌對硫化礦物的生物氧化溶出，降低廢石結構強度，并輔以機械破碎、粉碎，促進廢石風化為砂土，從而實現快速風化成土。此外，硫氧化菌增殖及凋亡產生的生物量也可為風化成土提供有機組分，提高砂土的肥力。

申請公布號CN 106833797A的發明專利公開了一種高硫分煤礦分段堆浸脫硫的工藝。該方法通過筑堆-酸平衡-脫無機硫-浸出液中和-脫有機硫的步驟進行。該工藝存在使用硫酸進行酸平衡，導致藥劑成本較高、破碎預處理導致能耗較高；本發明無硫酸等藥劑消耗，采用硫氧化菌對硫化礦物氧化溶出，導致廢石的疏松度上升、結構強度下降，降低了廢石破碎難度與成本。

申請公布號CN 105964390A的發明專利公開了一種銅礦廢石綜合利用方法及系統，將銅礦廢石進行粉碎后依次進行多級浮選、磁選，后將次級尾礦用氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、嗜酸異養菌中的一種或多種進行浸出，提高了銅的回收率。該方法在硫氧化菌浸出之前進行破碎，能耗高；使用浮選藥劑，對后續微生物產生毒害作用；而本專利利用硫氧化菌溶出硫化礦物，使廢石強度下降后，再進行破碎，降低了破碎難度和能耗；不添加浮選藥劑，避免了其對微生物的毒害作用。

發明內容

針對多石少土礦區封場閉庫的異地取土及生態破壞問題，本發明提出了一種含硫化礦物廢石的快速風化成土方法，通過硫氧化菌氧化廢石中的硫化礦物，降低了廢石強度，實現了堆存廢石的原位快速風化成土。

本發明通過以下技術方案實現：

一種含硫化礦物廢石的快速風化成土方法，具體包括以下步驟：

（1）用硫氧化菌菌液對含硫化礦物廢石堆進行淋洗或浸泡，浸泡為常規方法，例如堆浸、槽浸、桶式浸出、振動浸出和攪拌浸出。

（2）將空氣或氧氣連續注入廢石堆，保證硫氧化菌與廢石的充分接觸與傳質，并保持氧化氛圍；

（3）對硫氧化菌氧化后的廢石進行攪拌或振動破碎、粉碎。

（4）對破碎、粉碎后的廢石過篩，粒徑超標廢石重復步驟（1）~（4），粒徑達標廢石顆粒則認為形成粗砂土，可用于礦區封場閉庫。

優選的，本發明步驟（1）中硫氧化菌為嗜酸硫桿菌屬、鉤端螺旋菌屬、嗜酸菌屬、硫化葉菌屬、金屬球菌屬、嗜酸熱類球菌屬、鐵質菌屬、硫化桿菌屬中的一種或以任意比例混合的混合菌。

優選的，本發明步驟（1）中所述硫氧化菌菌液濃度為1×10³~1×10⁹cfu/mL，菌液的pH為1.0-5.0，溫度為10-85℃，氧化還原電位為100-900 mV，淋洗或浸泡時間為3-120天。