[發明專利]一種極酸化礦山廢棄地土壤復合改良劑及應用

在審

• 申請號: 202111058368.X
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113717013A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 張建鋒;王志高;謝金亮;何新春;劉慧芳;朱柱;王旭
• 申請（專利權）人: 中國恩菲工程技術有限公司
• 主分類號: C05G3/80
• 分類號: C05G3/80;C05G3/00;A01B79/00;C09K17/40;C09K101/00;C09K109/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 白雪

本發明提供了一種極酸化礦山廢棄地土壤復合改良劑及其應用。按重量份計，該復合改良劑包括5～20份的熟石灰粉、50～110份的活性黏土礦物質粉、20～50份的有機肥及10～20份的生物菌有機材料。本發明的復合改良劑能夠對土壤進行快速消酸、調節pH值，同時還能增加土壤有機質含量、改善土壤通透性，利用活性黏土礦物質功能材料降低復合重金屬有效態含量、降低毒性、持續補充硅、鈣、鎂、磷等中微量元素，使土壤富有活性肽礦物質，降低產酸微生物比例、引入益生微生物活性菌群。因此，本發明能夠全方位重構健康土壤，改善其養分功能、結構功能、生態環境功能。

技術領域

本發明涉及土壤改良技術領域，具體而言，涉及一種極酸化礦山廢棄地土壤復合改良劑及其應用。

背景技術

我國有色金屬礦山廢棄地面積高達200萬公頃，一直缺乏有效的生態修復技術，尤其是我國南方地區金屬礦產資源豐富，多為各類金屬硫化物存在的有色金屬礦山，如硫鐵礦、銅礦、鉛鋅礦等，在金屬礦產開采過程中，露天采礦廠、尾礦區、排土場、坍塌區及因重金屬污染而失去經濟利用價值的土地等急需進行生態恢復治理。

含硫礦物(主要為黃鐵礦FeS₂)暴露于空氣中，加上天然淋濾作用，與空氣(主要是O₂)和水蒸汽充分接觸，在鐵離子和鐵/硫氧化細菌的催化作用下會迅速發生氧化反應而產酸。

黃鐵礦生物氧化之前，需要經歷一個初始的酸化過程。這一初始酸化是由O₂介導的自然氧化過程，反應速率及其緩慢，其化學反應方程式為(1)。FeS₂的氧化主要是由Fe³⁺的氧化來完成。在這個過程中主要涉及三個反應(2)(3)(4)，其中嗜酸微生物的作用在于它能催化反應(2)，通過把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，從而促進反應(2)的進行，在微生物作用下，Fe³⁺的氧化速率要比其在被O₂氧化的速率快5個數量級。

2FeS₂+7O₂+2H₂O→2FeSO₄+2H₂SO₄ (1)

4Fe²⁺+O₂+4H⁺→4Fe³⁺+2H₂O (2)

Fe³⁺+3H₂O→Fe(OH)₃+3H⁺ (3)

14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O→15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺ (4)

重金屬污染也是我國面臨的主要環境問題之一，有色金屬礦業活動是我國重金屬污染的最主要來源，甚至有些金屬礦山為包含鐵礦、銅礦、鉛鋅礦等多金屬礦山，這些遺留廢棄地含有大量重金屬元素，通過雨水淋溶，污染礦區土壤和地表水體，毒性協同作用，抑制植物生長。

因此，針對極酸化礦山廢棄地土壤(pH值小于4.5)面臨的強酸性及產酸、高度重金屬毒性、嚴重貧瘠和產酸微生物比例過高等土壤改良面臨的主要問題，必須主要從快速消酸、有機質、礦物質、微生物四方面全方位重構健康土壤，改善其養分功能、結構功能、生態環境功能，解決極酸化礦山廢棄地生態恢復治理工程項目中污染控制和極端酸化兩大問題。