[發明專利]一種基質化煤矸石的制備方法和基于煤矸石的育苗基質

在審

• 申請號: 202211253441.3
• 申請日: 2022-10-13
• 公開（公告）號: CN115443879A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 高麗慧;李樹磊;曹亦俊;胡明;柴娜;李玲妮
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: A01G24/10
• 分類號: A01G24/10;A01G24/22;A01G24/12
• 代理公司: 徐州千秋知識產權代理事務所(普通合伙) 32556
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種基質化煤矸石的制備方法和基于煤矸石的育苗基質，基質化煤矸石的制備包括：將煤矸石粉碎，得到煤矸石顆粒，并將不同粒級的煤矸石顆粒按照一定的比例混合；將生物質與水混合加入到高壓水熱反應釜中進行水熱碳化反應，固液分離后得到固體水熱炭和水熱溶液；將煤矸石混合顆粒、水熱炭和土壤進行充分混合，制備得到基質化煤矸石。將得到的煤矸石基質與水熱碳化溶液和少量化學肥料進行混合得到育苗基質。本發明充分利用固體水熱炭表面有機質、含氧官能團和含氮官能團，達到提高煤矸石基質養分、保水率和鈍化重金屬的目的。此外，水熱溶液含有豐富的有機物質，富含CHON元素，可減少化學肥料的添加，綠色環保無污染。

技術領域

本發明涉及固體廢物資源化領域，尤其涉及一種基質化煤矸石的制備方法和基于煤矸石的育苗基質。

背景技術

煤矸石是煤炭能源行業中的最常見的一種固體廢棄物，是在煤炭的生產和加工中產生的伴生資源，約占煤炭產量的15％。據統計我國煤矸石堆積量已超過50億噸，且每年仍以1.5-2億噸增長，但年利用率僅60％左右，一部分煤矸石用于發電和工業建筑行業，而更多的煤矸石被堆棄在礦區周邊，形成矸石山，已造成嚴重的土地污染和浪費。

以煤矸石為基質的土壤改良劑是實現其大宗增值利用的有效途徑。煤矸石的預處理或與其他固體廢棄物混合制作的土壤改良劑能明顯改善土壤的結構和提高土壤微生物種類和數量，促進土壤形成代謝和腐殖質的形成，顯著加強土壤保水、保肥能力，更有利于作物生長發育。但煤矸石含硫量高，pH值過低，直接使用會加劇土壤酸化，同時，煤矸石會降低其周圍的微生物活性而影響基質的養分釋放總量和速度。此外，很多礦物都含有較高重金屬含量，各類礦區都存在一定程度的土壤重金屬污染，應盡量使土壤中重金屬鈍化降低重金屬對植物的影響，但是一般化學鈍化劑大多成本較高。因此，煤矸石基質的營養缺乏和重金屬污染問題是制約煤矸石土壤改良劑應用的關鍵技術瓶頸。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種基質化煤矸石的制備方法。

本發明的目的之二是提供一種育苗基質。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種基質化煤矸石的制備方法，包括如下步驟：

1)將煤矸石粉碎，得到細、中、粗三種不同粒度的煤矸石顆粒，并按照一定比例將不同粒度顆粒混合；

2)將生物質粉碎，得到粒度為1-5mm的生物質顆粒；

3)將步驟2)得到的生物質顆粒與水按照1:1-5的質量比混合，然后加入高壓水熱反應釜中，升溫至180-260℃，保溫2-6h，自然冷卻至室溫得到水熱碳化反應產物；

4)將步驟3)得到的水熱產物進行固液分離，得到固體水熱炭和水熱碳化溶液；

5)將步驟1)得到的不同粒度煤矸石混合顆粒、步驟4)得到的水熱炭和土壤按照一定的比例混合，攪拌均勻，得到基質化煤矸石。

優選的，步驟1)中細顆粒的粒徑3mm，中顆粒的粒徑3-6mm，粗顆粒的粒徑6mm。

優選的，步驟1)中細顆粒、中顆粒、粗顆粒的混合比例為1:1:3。

優選的，步驟3)中所述生物質顆粒與水的混合比例為1：2-3。

優選的，步驟3)中升溫速率為150-200℃/h。

優選的，步驟5)中不同粒度煤矸石混合顆粒、水熱炭和土壤的質量比為40-65:15-45:15-20。

第二方面，本發明還提供一種育苗基質，包括上述的基質化煤矸石和水熱碳化溶液。

優選的，所述育苗基質還包括化學肥料。