一种利用矿区废弃矸石配置的种植基质及制备方法

本发明属于矸石固废综合利用领域，具体涉及一种利用矿区废弃矸石配置的种植基质及制备方法。

背景技术：

1、

2、受资源禀赋、能源结构的影响，大宗固废面临产生强度高、利用不充分、综合利用产品附加值低的严峻挑战。推进大宗固废源头减量、资源化利用和无害化处置，具有重要意义。

3、煤炭开采在中国的工业化和城市化进程中发挥了不可或缺的作用，但我国大宗固废综合利用率仅为55％，比国外先进水平低20％左右，既浪费了资源，又污染了环境，从另一方面说明，我国资源综合利用的潜力很大。但矿区开采过程中，会在矿坑周围堆积大量的废弃矸石(油页岩半焦、绿色泥岩、煤矸石、自燃后煤矸石)，这就形成了不同类型的固体废弃物，可观的土地被矸石日益堆积所占据。有研究证实目前中国的采矿业已经侵蚀了大约40,000平方公里的土地，每年新增的废弃的矿区面积约为330平方公里，这就使得矿区固体废弃物的综合处理处置势在必行。

4、目前有关矿区固体废弃物的应用主要集中于煤矸石的处理，如《煤矸石绿化基质、制备方法及应用》(cn111699941a)公开了一种煤矸石绿化基质、制备方法及应用，以煤矸石和土壤为主体，掺杂植物粉碎物、煤灰和保水剂制成成品，用于矿区煤矸石废弃地的植被修复，该发明应用主体为煤矸石，主要针对煤矸石的综合利用，然而在实际矿区中煤层上部的剥离物远不止煤矸石，还包括油页岩、油页岩半焦、绿色泥岩和自燃后的煤矸石，其堆积数量和煤矸石相差不大。《一种适用于北方矿区生态修复的材料及其制备方法》(cn202210252267.4)公开了一种适用于北方矿区生态修复的材料及其制备方法，主要材料包括煤基固废(煤矸石)、胶凝材料、发泡剂和水，其特点就地取材，原材料数量巨大，成本较低，且制备成的生态修复材料主要用于矿区的生态修复，该专利主要针对矿区煤矸石的综合利用，其使用了其他的化学试剂(胶凝材料、发泡剂)，使用化学试剂会增加废弃物综合利用的成本，还可能会给生态环境带来潜在的危害。

5、为解决单独使用矸石孔隙率低、堆积密度大、保水性差、营养元素植物难以吸收和直接使用。目前多见矿区煤矸石的资源化利用，煤矸石基质的发明，而矿区周边其他矸石的综合利用未见报道。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本申请提出一种利用矿区废弃矸石配置的种植基质及制备方法。研究发现不同矸石中含有植物生长所必需的不同营养元素(n、p和k)，矸石具备用作植物生长基质的潜质，在矸石基质中添加矿区分离出的微生物菌株bacillusparamycoides和paenarthrobacterspp.，以改善基质内的微环境。添加多孔材料，增加基质的松散度，提高了基质内的通气率，同时可改善了微生物群落生长的环境并促进植物根系生长发育，进而改善矸石种植机制。

2、将矿区废弃矸石(油页岩半焦、绿色泥岩、煤矸石、自燃后煤矸石)结合多孔材料、微生物菌株、配比一定量的客土和鸡粪，可实现矿区固体废弃物的资源化处置和解决土资源短缺的问题。

3、一种利用矿区废弃矸石配置的种植基质的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将矿区废弃矸石中的油页岩半焦、绿色泥岩、煤矸石和自燃后煤矸石打碎研磨成油页岩半焦粉土、绿色泥岩粉土、煤矸石粉土和自燃后煤矸石粉土，过筛后进行混合搅拌，得到矸石基质的主体；

5、(2)将矸石基质的主体与客土进行混合搅拌，得到预制矸石基质；

6、(3)将步骤(2)中预制矸石基质与鸡粪进行混合搅拌，得到附肥矸石基质；

7、(4)将步骤(3)的附肥矸石基质与多孔材料和微生物菌株(bacillusparamycoides和paenarthrobacterspp.)进行混合搅拌，得到矿区废弃矸石配置的种植基质。

8、步骤(1)中所述过筛后得到的矸石基质的直径为小于100目；所述的油页岩半焦、绿色泥岩、煤矸石和自燃后煤矸石的质量比为(3-6)：(1-3)：(1-3)：1。

9、步骤(2)中所述的矸石基质的主体与客土的质量比为(1-3)：1；

10、步骤(3)中所述的预制矸石基质与鸡粪的质量比为(7-9)：1；

11、步骤(4)中所述的附肥矸石基质与多孔材料和微生物菌株(bacillusparamycoides和paenarthrobacterspp.)的质量比为(16-20)：1：1；

12、步骤(4)中所述的多孔材料为硅铝酸盐无序介孔材料。

13、本发明提供了一种将矿区废弃矸石(油页岩半焦、绿色泥岩、煤矸石、自燃后煤矸石)为基础材料，经适宜合理的配比制成种植基质。添加微生物菌株bacillusparamycoides和paenarthrobacterspp.，改善基质内的微环境。添加多孔材料增加基质的松散度，提高了基质内的通气率，改善微生物群落生长的环境并促进植物根系生长发育，进而改善矸石种植机制。本发明配方合理，物理化学性质稳定、具有肥力高、结构疏松、保水性强等特点，在土资源短缺的区域能够部分或完全代替土壤。可实现矿区废弃矸石的综合利用，同时解决土资源短缺的问题。

14、本发明的有益效果：

15、本发明提供了一种将矿区废弃矸石(油页岩半焦、绿色泥岩、煤矸石、自燃后煤矸石)为基础材料，经适宜合理的配比制成种植基质。添加微生物菌株bacillusparamycoides和paenarthrobacterspp.，改善基质内的微环境。添加多孔材料增加基质的松散度，提高了基质内的通气率，改善微生物群落生长的环境并促进植物根系生长发育，进而改善矸石种植机制。本发明配方合理，物理化学性质稳定、具有肥力高、结构疏松、保水性强等特点，在土资源短缺的区域能够部分或完全代替土壤。可实现矿区废弃矸石的综合利用，同时解决土资源短缺的问题。

技术特征：

1.一种利用矿区废弃矸石配置的种植基质，其特征在于，所述矿区废弃矸石配置的种植基质的原料包括油页岩半焦、绿色泥岩、煤矸石和自燃后煤矸石。

2.根据权利要求1所述的利用矿区废弃矸石配置的种植基质，其特征在于，所述的油页岩半焦、绿色泥岩、煤矸石和自燃后煤矸石的质量比为(3-6)：(1-3)：(1-3)：1。

3.一种权利要求1-2所述的利用矿区废弃矸石配置的种植基质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的利用矿区废弃矸石配置的种植基质的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述过筛后得到的矸石基质的直径为小于100目。

5.根据权利要求3所述的利用矿区废弃矸石配置的种植基质的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的矸石基质的主体与客土的质量比为(1-3)：1。

6.根据权利要求3所述的利用矿区废弃矸石配置的种植基质的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的预制矸石基质与鸡粪的质量比为(7-9)：1。

7.根据权利要求3所述的利用矿区废弃矸石配置的种植基质的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的附肥矸石基质与多孔材料和微生物菌株(bacillusparamycoides和paenarthrobacterspp.)的质量比为(16-20)：1：1。

8.根据权利要求3所述的利用矿区废弃矸石配置的种植基质的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的多孔材料为硅铝酸盐无序介孔材料。

技术总结
本发明涉及一种利用矿区废弃矸石配置的种植基质及制备方法，属于矸石固废综合利用领域，种植基质的原料包括油页岩半焦、绿色泥岩、煤矸石和自燃后煤矸石；种植基质的制备方法包括步骤：将原料打碎研磨成油页岩半焦粉土、绿色泥岩粉土、煤矸石粉土和自燃后煤矸石粉土，过筛混合搅拌，将得到的矸石基质的主体与客土混合搅拌后与鸡粪混合搅拌，然后与多孔材料和微生物菌株(Bacillusparamycoides和Paenarthrobacterspp.)混合搅拌，得到矿区废弃矸石配置的种植基质。本发明的种植基质具有肥力高、结构疏松、保水性强等特点，可实现矿区废弃矸石的综合利用。

技术研发人员：胡筱敏,张博,姜彬慧,黄菲,任徐丕丞,李亮
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13