本發(fā)明涉及固廢資源化與土壤修復(fù)，特別涉及一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法。
背景技術(shù)：
1、煤矸石是煤炭開采和洗選過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，其巨量堆存不僅侵占土地，更存在揚(yáng)塵、淋溶污染水土及重金屬遷移等嚴(yán)重環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)煤矸石進(jìn)行資源化處理，既可有效處置其大量堆積的問題，又能將其轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)生態(tài)土壤基質(zhì)，用于農(nóng)林牧領(lǐng)域、礦山生態(tài)修復(fù)、灘涂綜合治理、固廢填埋場(chǎng)覆土以及污染土壤修復(fù)。然而傳統(tǒng)處置方式(如填埋、露天堆放)難以為繼且不符合可持續(xù)發(fā)展要求，亟需探索其規(guī)?；⒏咧祷?、安全化的資源利用途徑。
2、現(xiàn)有煤矸石處理技術(shù)(如填埋、簡(jiǎn)單覆土)普遍存在重金屬鈍化不足、養(yǎng)分利用低下、成本高昂等問題，難以滿足生態(tài)土(農(nóng)用/工程用)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。具體而言：專利cn118947491?a未考慮煤矸石中重金屬和有毒有害物質(zhì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，且需要30余天反應(yīng)周期完成生態(tài)土轉(zhuǎn)化，周期長(zhǎng)效率低下；專利cn?117243086a將煤矸石粉碎后和砂土混合即得改良生態(tài)土，礦物元素活性沒有得到提升，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)難以溶出釋放；專利cn?116114568?a在制備生態(tài)土過程中添加了大量硝酸和微生物菌劑、化學(xué)添加劑，成本增加且?guī)硇碌沫h(huán)境污染。
3、現(xiàn)在亟需一種新的煤矸石處理方法，實(shí)現(xiàn)煤矸石的無害化與資源化高效轉(zhuǎn)化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述存在的等問題，本發(fā)明的目的是提供一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，該方法采用化學(xué)選擇分解活化、梯級(jí)分離+協(xié)同改性工藝，解決煤矸石中重金屬遷移風(fēng)險(xiǎn)高、有機(jī)質(zhì)與養(yǎng)分利用困難的問題，突破傳統(tǒng)工藝能耗大、處理周期長(zhǎng)的瓶頸，提供一種高效率、低成本的生態(tài)土制備方法。
2、為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
3、一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，包括如下步驟：
4、s1降解預(yù)處理：在溫度≥20℃的有氧環(huán)境中，向煤矸石中加入降解劑；
5、s2破碎篩分：將預(yù)處理后的煤矸石機(jī)械破碎至目標(biāo)粒度；
6、s3化學(xué)活化與梯級(jí)分離：通過化學(xué)選擇性分解活化煤矸石；
7、s4重金屬鈍化：加入鈍化劑處理不超過72h，與煤矸石中的金屬離子發(fā)生酸性絡(luò)合和螯合反應(yīng)；
8、s5熟化改性：添加改性劑，處理不超過12h，得到生態(tài)土。
9、進(jìn)一步地，所述化學(xué)選擇性分解方法為酸分解，其中，采用有機(jī)酸選擇性溶解分離fe/al/si/k；采用無機(jī)酸及鹽，選擇性分離si。
10、進(jìn)一步地，所述有機(jī)酸采用黃腐酸、乙酸、果酸或草酸中的一種或多種，添加量為煤矸石質(zhì)量的5-10wt％。
11、進(jìn)一步地，所述無機(jī)酸采用磷酸二氫鈉或硫化鈉中的一種或多種，添加量為煤矸石質(zhì)量的3-5％；所述鹽為碳酸鈉，添加量為煤矸石質(zhì)量的2-4％。
12、進(jìn)一步地，所述降解劑為富含臭氧及二氧化碳的水，所述降解劑與煤矸石質(zhì)量比小于1:30000，預(yù)處理0.1-36h。
13、進(jìn)一步地，所述臭氧濃度為60-100mg/l，所述二氧化碳濃度為1000-1200mg/l。
14、進(jìn)一步地，所述鈍化劑為海藻污泥與養(yǎng)鴨廠糞便底層陳積層混合高溫催化氧解產(chǎn)物，鈍化劑添加量為煤矸石質(zhì)量的0.3-1.2％。
15、進(jìn)一步地，所述改性劑組成包括木質(zhì)素降解產(chǎn)物磺酸鹽、茶多酚-鐵絡(luò)合物和紅酒酒糟發(fā)酵產(chǎn)物，改性劑添加量為煤矸石質(zhì)量的0.05-0.30％。
16、進(jìn)一步地，所述步驟s2中，目標(biāo)粒度為60-1000目。
17、所述生態(tài)土中，有機(jī)相含量為不超過260g/kg，tn為0.1-3.5g/kg，tp為3-600mg/kg，tk為3-400mg/kg；ph值為5.0-9.0；tsi為0.3-55％、tfe/al總量為0.1-45％。
18、所得生態(tài)土產(chǎn)品性能：
19、(1)有機(jī)相含量：不超過260g/kg；
20、(2)ph值：5.0-9.0；
21、(3)重金屬安全性：tclp-cd浸出毒性符合《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》(gb5085.3)；
22、(4)養(yǎng)分含量：全氮(tn)0..1-3.5g/kg、全磷(tp)3-600mg/kg、全鉀(tk)3-400mg/kg；
23、(5)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)符合性：農(nóng)用生態(tài)土：電導(dǎo)率(ec)及重金屬含量符合或優(yōu)于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(gb15618)；工程用生態(tài)土：滿足《綠化種植土壤》(cj/t340)要求；
24、(6)全硅(tsi)0.3-55％、鐵鋁(tfe/al)總量0.1-45％；
25、(7)浸出毒性檢測(cè)符合《固體廢物浸出毒性浸出方法》(hj/t299-2007)。
26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
27、1、本發(fā)明突破性降低生產(chǎn)成本與能耗，生產(chǎn)周期短效率高；具體為鈍化劑、改性劑可循環(huán)利用，藥劑成本降低；反應(yīng)無需高溫轉(zhuǎn)化，熱耗?。蝗鞒烫幚頃r(shí)間短，工藝短時(shí)高效；所得生態(tài)土產(chǎn)品可用于林業(yè)、牧業(yè)、農(nóng)業(yè)、綠化、灘涂、江河湖畔土地、廢礦山、采煤塌陷區(qū)、固廢堆放場(chǎng)等環(huán)境場(chǎng)景的土地改良、生態(tài)恢復(fù)、環(huán)境治理及種植業(yè)應(yīng)用需求，也可用于酸化地、鹽堿地、環(huán)境污染土地治理；
28、2、本發(fā)明按需高效活化養(yǎng)分與改良土壤結(jié)構(gòu)，通過添加不同的弱酸或鹽活化劑，化學(xué)選擇性活化si、al、fe、k等營(yíng)養(yǎng)元素，將煤矸石中惰性組分按需轉(zhuǎn)化為活性組分，提供植物可吸收的營(yíng)養(yǎng)；通過降解劑與改性劑協(xié)同作用，同步實(shí)現(xiàn)優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，提升有機(jī)質(zhì)，顯著改善土壤肥力；
29、3、本發(fā)明涉及的金屬鈍化劑，通過酸性絡(luò)合-螯合雙重作用，將煤矸石中游離態(tài)重金屬(如cd、pb)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定殘?jiān)鼞B(tài)，tclp-cd浸出毒性符合gb5085.3，重金屬遷移風(fēng)險(xiǎn)降低95％以上(hj/t299-2007驗(yàn)證)；
30、4、本發(fā)明涉及的降解劑廉價(jià)低碳環(huán)保，超低添加量，化學(xué)選擇性分解活化劑性質(zhì)溫和無環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
1.一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，所述化學(xué)選擇性分解方法為酸分解，其中，采用有機(jī)酸選擇性溶解分離fe/al/硅鉀；采用無機(jī)酸及鹽選擇性溶解分離si。
3.如權(quán)利要求2所述的一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，所述有機(jī)酸采用黃腐酸、乙酸、果酸或草酸中的一種或多種，添加量為煤矸石質(zhì)量的5-10wt％。
4.如權(quán)利要求2所述的一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，所述無機(jī)酸采用磷酸二氫鈉或硫化鈉中的一種或多種，添加量為煤矸石質(zhì)量的3-5％；所述鹽為碳酸鈉，添加量為煤矸石質(zhì)量的2-4％。
5.如權(quán)利要求1所述的一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，所述降解劑為富含臭氧及二氧化碳的水，所述降解劑與煤矸石質(zhì)量比不大于1:30000，預(yù)處理不超過36h。
6.如權(quán)利要求5所述的一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，所述臭氧濃度為60-100mg/l，所述二氧化碳濃度為1000-1200mg/l。
7.如權(quán)利要求1所述的一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，所述鈍化劑為海藻污泥與養(yǎng)鴨廠糞便底層陳積層混合高溫催化氧解產(chǎn)物，鈍化劑添加量為煤矸石質(zhì)量的0.3-1.2％。
8.如權(quán)利要求1所述的一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，所述改性劑組成包括木質(zhì)素降解產(chǎn)物磺酸鹽、茶多酚-鐵絡(luò)合物和紅酒酒糟發(fā)酵產(chǎn)物，各組分質(zhì)量比例4-6：2-3：2-3，改性劑添加量為煤矸石質(zhì)量的0.05-0.30％。
9.如權(quán)利要求1所述的一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，所述步驟s2中，目標(biāo)粒度為60-1000目。
10.如權(quán)利要求1所述的一種煤矸石降解改性制備生態(tài)土的方法，其特征在于，所述生態(tài)土中，有機(jī)相含量為不超過260g/kg，tn為0.1-3.5g/kg，tp為3-600mg/kg，tk為3-400mg/kg；ph值為5.0-9.0；tsi為0.3-55％、tfe/al總量為0.1-45％。