[发明专利]一种加速煤矸石生态稳定化的方法

说明书

本发明公开了一种加速煤矸石生态稳定化的方法，所述方法包括以下步骤：将破碎后的煤矸石与硫氧化菌在脱硫风化池中进行周期性浸出与沥干的循环处理，得到脱硫风化煤矸石和混合浸出液；脱硫风化浸出液进行菌水分离，菌悬液回流至脱硫风化池继续用于煤矸石脱硫风化；菌水分离上清液与碱性填料进行中和絮凝，得到中和絮凝胶体和滤液，将滤液与中和过程中产生的气体一并回流至脱硫风化池；中和絮凝胶体与脱硫风化后煤矸石混合，形成煤矸石风化土基质。本发明可对煤矸石中硫化矿物与铁铝矿物进行快速氧化浸出，促进煤矸石的结构脆化粉化，并对铁铝离子进行矿物重构与胶体团聚，提升煤矸石风化产物的透气保墒蓄肥能力，实现煤矸石的快速生态稳定化。

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，具体涉及一种加速煤矸石生态稳定化的方法。

背景技术

社会经济发展需要大量能源消耗，煤炭作为主要的能源供给来源，其生产过程中伴生有大量的煤矸石，其产生量约为煤炭产量的10~15%。煤矸石在化学组分中含有硫化矿物、铁铝矿物、稠环芳烃等多种物质。煤矸石的大量堆存，产生诸多环境问题：（1）占用大量土地；（2）因为其含有的硫化矿物（如黄铁矿等），在环境中可氧化为二氧化硫及硫酸，对大气、水及周边土壤造成污染。

煤矸石主要利用途径为煤矸石发电及建材生产，其中煤矸石发电对煤矸石的热值要求较高，且设备投资较大；煤矸石用于制造建材则存在经济运输半径小，适用范围局限性大等问题。煤炭开采区生态破坏大，对生态恢复、封场闭库等都需要大量的基质土。因此，亟需开发一种煤矸石生态稳定化的新技术，以实现大量低热值、低价值煤矸石的无害化处理处置，以及矿区的生态恢复。

申请公布号为CN 110090847A的专利公布了一种含硫化矿物废石快速风化成土的方法。该专利需要人为曝气搅拌，运行成本高；浸出液外排造成二次污染；铁铝等胶体团聚组分未得到利用。

发明内容

针对煤矸石处理处置及生态修复的需要，本发明提出了一种加速煤矸石生态稳定化的方法。

本发明通过以下技术方案实现：

（1）将破碎后的煤矸石与硫氧化菌菌液在脱硫风化池中进行周期性浸出与沥干，得到脱硫风化煤矸石和混合浸出液；

（2）将步骤（1）所得混合浸出液进行菌-水分离，得到菌悬液和上清液，所得菌悬液回流至脱硫风化池继续用于煤矸石脱硫风化；

（3）将步骤（2）所得上清液与碱性填料进行中和絮凝，固液分离得到中和絮凝胶体和滤液，所得滤液以及中和絮凝过程中产生的气体一并回流至脱硫风化池；

（4）将步骤（3）所得中和絮凝胶体与步骤（1）所得脱硫风化煤矸石进行均质混合，形成煤矸石风化土基质。

优选的，步骤（1）中所得煤矸石破碎粒径在5mm-300mm。

进一步的，步骤（1）中，煤矸石的破碎粒径为10-100mm。

优选的，步骤（1）中所述硫氧化菌为硫杆菌属、嗜热硫叶菌属、硫化芽孢杆菌属、氧化铁杆菌、高温嗜酸古细菌、微螺球菌属、金属球菌属、嗜酸热类球菌属中一种或几种的混合物。

优选的，本发明所述的硫氧化菌为嗜酸硫杆菌属、嗜热硫叶菌属、硫化芽孢杆菌属、硫化铁杆菌中的一种或几种的混合物。

优选的，步骤（1）中所述周期性的浸出的生物浸出环境为氧化还原电位在50-600mv，pH在1-5，溶解氧在0.5-9mg/L，浸出时间在1h-500h，硫氧化菌浓度为10³-10⁹ cfu/ml。

进一步的，步骤（1）中，脱硫风化池中氧化还原电位为300-600mV，pH在2-4，溶解氧浓度为2-9mg/L，硫氧化菌浓度为10⁶-10⁹cfu/ml，浸出时间为10-150h。