高海拔生态脆弱区铜尾矿培肥改良技术研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yangtianmei02
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尾矿是在采矿活动及矿物加工过程中产生的一种废物或非经济副产物。已有的研究表明尾矿的资源化利用率偏低,导致大量的剩余尾矿直接堆存在露天环境下,会对周边环境造成污染,并产生许多健康问题。矿山开采后表层土壤被剥离,地形地貌遭到严重破坏,出现大量的裸露边坡,植被稀疏,生态系统脆弱,不利于动植物的生存与繁殖。土壤覆盖是矿山生态修复的主要方式,但高海拔地区地表土层薄,直接利用当地的表层土壤覆盖在岩石上不可行;且由于高海拔地区位置偏远,外地运输客土成本高,对企业的经济压力大,因此探索出一条高海拔尾矿资源化利用途径以及经济有效恢复矿山生态环境的方式成为了亟待解决的问题。本研究将尾矿视为一种新型的土壤形成材料,主要利用易获取且成本低的改良材料培肥尾矿,使其物理结构改善且养分含量提高后,就近用作绿化种植土壤,恢复高海拔生态脆弱矿山的生态环境。通过单一改良材料改良尾矿试验获得几种不同复合改良材料的配比,探究不同处理下其对尾矿物理结构、肥力提升和重金属含量的影响情况;通过土柱模拟试验来探究尾矿的保肥特性及重金属浸出特征;利用盆栽和现场实验来验证改良配方的有效性,探究改良尾矿作绿化种植土壤恢复矿山生态环境的可行性。主要结论如下:(1)分别利用牦牛粪、草木灰、生物炭、茶树菇菌棒和银耳菌棒这五种改良材料,分别在0%~10%(质量比)施加比例下探究其对尾矿养分含量的影响,结果表明所选的五种改良材料在单一施用后,在低比例添加量下能使尾矿肥力提升明显,但是五种材料对提升尾矿有机质和氮磷钾含量的能力各有不同,茶树菇菌棒、生物炭和银耳菌棒对尾矿中有机质含量提升明显,同时茶树菇菌棒能较多的增加尾矿中速效钾含量;牦牛粪对碱解氮、有效磷和全磷含量提升名显,草木灰能使全钾含量增加最多。(2)为综合发挥这几种改良剂的优势,本研究将几种低添加量的改良材料复合,形成五种不同配比的复合材料改良尾矿,分别为1%牦牛粪+5%草木灰+1%生物炭+2%银耳菌棒(H1)、2%牦牛粪+2%草木灰+2%生物炭+5%茶树菇菌棒(H2)、5%牦牛粪+1%草木灰+1%生物炭+2%银耳菌棒(H3)、2%牦牛粪+1%草木灰+1%生物炭+5%茶树菇菌棒(H4)、5%牦牛粪+2%草木灰+2%生物炭+2%银耳菌棒+5%茶树菇菌棒(H5)。施用这五种不同配比的复合材料改良的尾矿容重会明显降低;透气性增加;保水性增加;有机质和氮磷钾素含量与对照组的相比呈显著性差异,均超过绿化种植土壤所需的养分含量。综合比较,经H4和H3处理更加经济可行。由于添加的改良材料其本身的铜和砷含量低,因此施加到尾矿中会降低尾矿的重金属浓度,减少植物受重金属毒害的作用。(3)尾矿养分含量会随着降雨淋溶次数的增加而减少,经六次淋溶完成后,0~20cm深度尾矿的肥力依然满足绿化种植土壤要求,H4保氮率、保钾磷最高,H1保钾率最高;20~40cm深度尾矿的部分肥力指标略微提升,说明未添加改良剂的尾矿保肥能力差。在淋溶过程中,尾矿中的重金属解吸后随着淋溶液淋出土柱,使得渗滤液中重金属含量偏高,表明随着降雨次数的增加,尾矿中的重金属含量会逐渐降低,可减少对植物的毒害作用。(4)通过盆栽试验说明植物的生长情况与尾矿的物化性质有相关性,经改良后的尾矿更利于黑麦草的生长,植物未表现出受铜和砷的毒害影响。而通过现场实验表明改良后的尾矿能使植物在自然条件下生长较好,验证了改良配方的有效性。综上,经H4(2%牦牛粪+1%草木灰+1%生物炭+5%茶树菇菌棒)处理的尾矿有更佳的物化性质、能使黑麦草长势更好、保肥能力较优,改良剂用量较低也更经济可行。
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