铁尾矿土壤化利用物理化学改良技术研究

发布时间：2020-06-13 07:32

【摘要】：我国钢铁工业发展迅速,带动了铁矿采选业的快速发展。我国铁矿资源储量大、分布广,但以贫铁矿为主,占铁矿资源总量的97%以上,致使尾矿排放量大。受铁矿规模化利用技术的制约,目前的铁尾矿主要以筑坝堆存为主,据统计国内铁尾矿的堆存量已超过80亿吨,且呈持续上升态势,铁尾矿堆积不仅造成大气污染,而且会危及地表水、地下水和土壤环境,还存在溃坝等生态风险,已成为制约钢铁工业持续发展的重大瓶颈。因此,铁尾矿的规模化高值利用尤为重要。目前,尽管铁尾矿资源化利用方式很多,但利用量较低,不能有效解决铁尾矿堆存问题。铁尾矿的土壤化利用是实现规模化利用、提高利用率的有效方式,但铁尾矿土壤化利用最显著的问题就是其理化性质极不适宜土壤动植物的生存,故土壤化改良十分必要。物理化学改良技术具有方法简单、易大面积推广、改良效果好、时效性长等优点,是目前国内外研究的前沿和热点领域。本研究以鞍山集团矿业公司大孤山尾矿库中铁尾矿的土壤化利用为研究对象,通过研制稻壳、生物炭、有机肥、熟土四种改良剂的配合施加,开发铁尾矿土壤化利用的物理化学改良技术,来解决铁尾矿透气持水性差、土壤肥力过于贫瘠、土壤pH碱性过强等技术难题,实现工程化应用。研究结果如下:(1)通过测定铁尾矿理化性质,发现其土壤生存环境极差。铁尾矿呈强碱性,有机质含量极低,碱解氮、有效磷含量均远低于植物生长标准,土壤肥力状况极低,生物生存条件恶劣;铁尾矿以砂粒为主,持水保肥能力差;细砂含量超过43.5%,尾矿堆积密实,透气性差。(2)四种改良剂单一改良时产生的效果为:对于尾矿基质的容重、孔隙度,生物炭和稻壳改良效果最好;对于有机质含量,生物炭与有机肥改良效果最好;对于尾矿基质的酸碱度,稻壳与有机肥改良效果最好;对于尾矿基质的含水率,生物炭与有机肥改良效果最好;熟土对各指标都有较好改良效果,较为均衡,但用量较多。(3)利用单一改良实验结果,制定六种复合配比进行复合改良实验,发现当稻壳、生物炭、有机肥、熟土比例为3:1:1:10时改良效果最佳。该配方可以将尾矿基质的容重值由1.57g/cm3降至1.16g/cm3,总孔隙度由35.29%提升至53.04%,毛管孔隙度由28.24%提升至39.24%,非毛管孔隙度由7.05%提升至13.80%,透气性指标均改良至有效范围内,说明经过物化改良后尾矿基质的透气性得到了良好的提升,满足土壤动植物生长的基本需求;田间持水量由11.28%提升至22.60%,毛管孔隙度由16.72%提升至33.94%,饱和含水量由20.89%提升至45.87%,持水性指标均改良至有效范围内,说明经过物化改良后尾矿基质的持水性得到了良好的提升,满足土壤动植物生长的基本需求;有机质含量由3.15g/kg提升至13.26g/kg,由薄沙地提升至中肥力土壤标准,满足土壤动植物生长的基本需求;pH值由8.72降至7.64,尾矿基质酸碱度由原来的强碱性降至碱性土壤,满足大部分土壤动植物生长的基本需求。(4)在工程现场试验中,改良后的尾矿理化性质基本满足土壤动植物生存条件,所选植物生长正常。经过物化改良后尾矿基质的总孔隙度维持在52%左右;含水量维持在12%左右、有机质含量维持在13g/kg左右,pH值维持在7.6左右的弱碱性状态,均可以达到满足土壤动植物生长的有效范围内,所种植的五彩石竹、苜v!、大豆长势良好,株高最高时分别达到了 56.2cm、86.9cm、81.2cm。
【图文】：

蓄水、透水性［６６】。土壤中孔隙数量多少和容重的变化对土壤水、肥、气、热等肥逡逑力因素的改变以及供应状况均有很大影响忽略容重的变化必然严重影响土逡逑壤水分的预测，造成水资源的不合理利用图２－１为不同改良剂按照不同比例逡逑添加后对尾矿基质容重的影响趋势图。从图中可以看出，无改良剂添加的铁尾矿逡逑基质容重为１．５７ｇ／ｃｍ３，随着每种改良剂添加比例的增加，，尾矿基质的容重均呈逡逑逐渐下降的趋势。其中改良剂稻壳对尾矿基质容重的改良效果最为明显，其次是逡逑生物炭、熟土、有机肥，说明对于铁尾矿堆积密实的问题，四种改良剂中稻壳具逡逑１５逡逑

逑有最好的改良效果。当土壤容重介于Ｉ．ｌ￣１．４ｇ／ｃｍ３时，说明土壤具有良好的保水逡逑保肥状况，从图２－１中可以看出，当生物炭添加比例大于３％时尾矿基质容重即逡逑可将至］．３５ｇ／ｃｍ３的有效范围内，但超过３％后继续增加生物炭时对容重的改变效逡逑果放缓；当稻壳添加比例大于２％时，尾矿基质的容重即可将至１．４ｇ／ｃｍ３以下，逡逑随稻壳添加比例的增加，容重降低明显，但当添加比例大于５％时，容重将至逡逑ｌ．ｌｇ／ｃｍ３以下，超出有效范围，所以对于容重的改良来说稻壳的添加比例应尽量逡逑控制在２％？５％范围内；当有机肥添加比例为］０％时，才能将尾矿基质的容重值逡逑降低至１．３７ｇ／Ｃｍ３，所以有机肥对于尾矿基质容重的改良效果不明显；当熟土添逡逑加比例达到５０％时，尾矿基质的容重降至ｌＭｇ／ｃｍ３，达到有效范围。对比发现，逡逑四种改良剂中
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD926.4

【参考文献】

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本文编号：2710852