本发明涉及尾矿生态修复
技术领域：
，具体地说是一种稀土尾矿水土保持生态修复方法。
背景技术：
：赣南稀土矿于20世纪70年代得到开采和利用，自开采以来，长期无序开采，采矿技术落后，回收率低，乱采滥挖，造成严重的植被破坏、水土流失和土壤退化问题。土壤退化主要表现为土壤肥力退化、土壤酸化、土壤重金属污染及土壤浸矿剂残留等方面。同时，通过不同途径污染周围环境，使得周围农田及地表水均受到严重污染。稀土尾矿的土壤质地为紧砂土，物理性黏粒(≤0.01mm％)含量仅为6，浸提剂对于土壤结构的破坏和水土严重流失造成土壤退化严重。土壤酸化较为严重，ph值低于江西省土壤背景值5.1，土壤酸碱度为强酸性；土壤碱解氮含量处于一级(极高)水平，土壤碱解氮含量高主要是矿区浸提剂铵根离子的残留，土壤nh4+的含量高达40.56mg/kg；土壤全钾含量也处于极高水平，全磷处于较缺乏水平，速效钾含量处于缺乏水平，土壤速效磷、全氮含量均处于极缺乏水平；土壤有机质含量仅为1.95g/kg，处于极缺乏水平。以上结果表明，矿区土壤受到开采浸矿影响，养分严重退化。植物尤其是农作物在稀土尾矿土壤中无法生长或生长情况很差，因此，土壤流失十分严重。由此，需要提供一种能够提高稀土尾矿土壤的养分，减少水土流失的针对稀土尾矿酸性紧砂土进行修复的方法。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供一种稀土尾矿水土保持生态修复方法，主要目的在于提供一种提高稀土尾矿土壤的养分，减少稀土尾矿的水土流失的水土保持生态修复方法。为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：一种稀土尾矿水土保持生态修复方法，包括以下步骤：步骤1，在稀土尾矿矿山上开挖纵向植草沟和横向植草沟，所述纵向植草沟和横向植草沟形成网格状；步骤2，在所述纵向植草沟和横向植草沟中铺设有植草砖；步骤3，在所述纵向植草沟和横向植草沟形成的网格状地块的稀土尾矿中混入碱性改良剂；步骤4，在所述植草砖的孔洞中种植耐酸性禾本科植物。上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，植草砖为粉煤灰钙砖，所述粉煤灰钙砖由粉煤灰、石灰、骨料和固化剂为原料，加水搅拌、陈化处理后成型制成，其中，所述粉煤灰钙砖的原料按重量份计：60～70份粉煤灰、11～18份石灰、15～20份骨料和2～4份固化剂。上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，所述碱性改良剂为生物炭、粉煤灰混合物或生物炭、石灰混合物，在所述稀土尾矿土壤中添加生物炭和碱性改良剂时，将所述生物炭、碱性改良剂与所述土壤充分混匀。上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，相邻的两个所述纵向植草沟之间的间距为3～5米；上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，相邻的两个所述横向植草沟之间的间距为3～5米。上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，所述纵向植草沟和横向植草沟的横截面形状为倒置梯形。上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，所述纵向植草沟的尾端与沉沙池的入水口连接，所述沉沙池上设有出水口，所述沉沙池入水口和沉沙池出水口不在同一直线。上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，所述沉沙池的出口与蓄水池连接，所述蓄水池向所述网格状地块提供水份。上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，在所述植草砖的孔洞中种植的耐酸性禾本科植物为宽叶雀稗或百喜草。上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，在所述网格状地块中首先种植1～12个月的禾本科植物或豆科植物，然后，在所述网格状地块中种植经济作物。上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，所述禾本科植物为宽叶雀稗或百喜草；上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，所述豆科植物为圆叶决明或猪屎豆；上述的稀土尾矿水土保持生态修复方法中，所述经济作物为脐橙、柚等。与现有技术相比，本发明的稀土尾矿水土保持生态修复方法具有下列有益效果：1)通过在稀土尾矿的矿山上设置纵向植草沟和横向植草沟形成网格状植草沟，并且在所述纵向植草沟和横向植草沟中铺设有植草砖，所述植草沟和植草砖的设置，能够使几乎没有植被的稀土尾矿的矿山上，能够种植耐酸性禾本科植物，以减少水土流失；2)能够通过植草砖将土壤进行固定，避免雨水对稀土尾矿裸露土壤的冲刷，减少稀土尾矿的水土流失；3)通过使稀土尾矿矿山上的水进行汇集至植草沟，避免雨水对稀土尾矿上裸露的土壤冲刷，由于植草砖孔中种植有植物，能够减少汇集水的流速，从而进一步减少稀土尾矿的水土流失；4)所述植草砖(粉煤灰钙砖)不断的被硫酸铵侵蚀，发生反应，使所述粉煤灰钙砖成为了修复后土壤的一部分。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本发明稀土尾矿水土保持生态修复方法后的稀土尾矿矿山结构示意图；图2是本发明稀土尾矿水土保持生态修复方法后的稀土尾矿矿山另一结构示意图；图3是本发明植草沟的横截面示意图；图4是本发明植草砖的横截面示意图。具体实施方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。如图1至图3所示，本实施例公开了一种稀土尾矿水土保持生态修复方法，包括以下步骤：步骤1，在稀土尾矿矿山上开挖纵向植草沟2和横向植草沟1，所述纵向植草沟2和横向植草沟1形成网格状；步骤2，在所述纵向植草沟2和横向植草沟1中铺设有植草砖3；步骤3，在所述纵向植草沟2和横向植草沟1形成的网格状地块的稀土尾矿土壤中混入碱性改良剂；步骤4，在所述植草砖3的孔洞中种植耐酸性禾本科植物。本实施例，由于离子型稀土尾矿采取堆浸开采工艺，导致该稀土尾矿的土壤质地较差。所述稀土尾矿的土壤质地具体可以总结有以下几点：1)稀土尾矿中铵根离子含量高达40.56mgkg-1；2)稀土尾矿的质地为紧砂土，物理性黏粒(≤0.01mm％)含量仅为6；3)有机质含量仅为1.95gkg-1；4)稀土尾矿土壤呈强酸性，土壤ph值仅4.05；5)矿区除了土壤碱解氮和全钾，其它土壤养分均处于缺乏水平，土壤综合肥力处于ⅲ级(差)。从而，植物尤其是农作物在稀土尾矿土壤中无法生长或生长情况很差。通过在稀土尾矿的矿山上设置纵向植草沟2和横向植草沟1形成网格状植草沟，并且在所述纵向植草沟2和横向植草沟1中铺设有植草砖3，所述植草沟和植草砖3的设置，能够使几乎没有植被的稀土尾矿的矿山上，能够种植耐酸性禾本科植物。从而，一方面使所述稀土尾矿的矿山上能够种植植物，稀土尾矿矿山的土壤上覆盖有植物后，就能够减少水土流失；另外一方面，能够通过植草砖3将土壤进行固定，减少水土流失；再一方面，通过使稀土尾矿矿山上的水进行汇集至植草沟，避免雨水对稀土尾矿裸露土壤的冲刷，由于植草砖孔4中种植有植物，能够降低汇集水的流速，从而进一步减少稀土尾矿的水土流失。通过在所述植草砖3的孔洞中种植耐酸性禾本科植物，首先能够使所述禾本科植物在稀土尾矿上生长(稀土尾矿的土壤由于含有大量的硫酸铵残留，从而使土壤呈强酸性)，以通过增加植被而达到减少水土流失；其次，通过禾本科植物的生长周期短的生长方式，能够增加稀土尾矿矿山上土壤的有机质含量，从而达到改善土壤质地的效果。为了使所述网格状地块中的土壤较快的被修复，在所述网格状地块中的土壤中混入碱性改良剂，使用碱性改良剂中的碱中和网格状地块土壤的硫酸铵，以调节所述土壤的ph值至适宜植物生长的范围。进一步地，为了实现在微观方面对稀土尾矿进行生态修复，所述植草砖3为粉煤灰钙砖，所述粉煤灰钙砖由粉煤灰、石灰、骨料和固化剂为原料，加水搅拌、陈化处理后成型制成，其中，所述粉煤灰钙砖的原料按重量份计：60～70份粉煤灰、11～18份石灰、15～20份骨料和2～4份固化剂。由于稀土尾矿土壤为强酸性(ph值仅4.05)，酸性物质来源主要是堆浸开采稀土尾矿中大量使用的硫酸铵。通过将所述植草砖设置为由粉煤灰、石灰、骨料和固化剂为原料制成的粉煤灰钙砖。所述粉煤灰钙砖不断的被硫酸铵侵蚀，发生反应，使所述粉煤灰钙砖成为了修复后土壤的一部分。所述硫酸铵与粉煤灰钙砖的主要反应为：oh-与nh4+发生反应，产生氨气和水，氨气逸出，其中，ca2+作为絮凝剂使土壤质地变为砂壤土或中壤土，oh-与nh4+发生反应，产生氨气和水，氨气逸出。本申请的ca2+作为絮凝剂来改变土壤质地(将紧砂土修复为砂壤土或中壤土)，属于通过ca2+与稀土矿砂发生化学反应来改变土壤质地的过程。进一步地，所述碱性改良剂为生物炭、石灰混合物，在所述稀土尾矿土壤中添加生物炭和碱性改良剂时，将所述生物炭、碱性改良剂与所述土壤充分混匀。由于本申请稀土尾矿土壤为强酸性(ph值仅4.05)，酸性物质来源主要是堆浸开采稀土尾矿中大量使用的硫酸铵。此外，本申请的稀土尾矿土壤由于有机质和养分极其缺乏，加上土壤质地为紧砂土，因此，植物无法生长或生长情况很差。通过生物炭、石灰混合物能够使所述土壤的ph值调节至适宜植物种植的范围，将稀土尾矿的土壤质地(紧砂土)改善为适合种植蔬菜的土壤质地(砂壤土、中壤土)。作为可以变化的实施方式，所述碱性改良剂为生物炭、粉煤灰混合物。一方面，由于生石灰和粉煤灰价格均比较低，而且容易获取，另一方面，所述生石灰和粉煤灰(主要化学成分有二氧化硅、氧化铝、三氧化铁、氧化钙和三氧化硫)通过氧化钙与水反应生成ca(oh)2，其中，ca2+作为絮凝剂使土壤质地变为砂壤土或中壤土，oh-与nh4+发生反应，产生氨气和水，氨气逸出；而本申请的修复原理如下：所述改良剂中包含生石灰和粉煤灰(成分中含有氧化钙)，通过氧化钙与水反应生成ca(oh)2，ca(oh)2为强碱性物质与硫酸铵发生反应，其中，ca2+作为絮凝剂使土壤质地变为砂壤土或中壤土，oh-与nh4+发生反应，产生氨气和水，氨气逸出。本申请的ca2+作为絮凝剂来改变土壤质地(将紧砂土修复为砂壤土或中壤土)，属于通过ca2+与稀土矿砂发生化学反应来改变土壤质地的过程。通过本申请修复后的稀土尾矿的土壤具有能够种植不同植物的普遍性。所述生物炭是生物质在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后形成的性质稳定的富含炭的材料。生物炭由于具有较大的比表面积、孔容量和丰富的表面含氧官能团，对土壤的重金属具有良好的吸附作用。石灰在污染土壤修复方面具有成本低廉、操作简单等特点。而粉煤灰粒细质轻、多孔松散、比表面大、活性基团较多和吸附能力较强。添加生物炭、粉煤灰和石灰都会不同程度改良土壤铵态氮残留问题，添加石灰和粉煤灰使土壤呈碱性，使土壤中铵态氮转化成氨气逸出土壤。由于生物炭和粉煤灰的吸附能力较强，可以吸附土壤中的铵态氮，减少铵氮淋失。为了后期种植果树方便，相邻的两个所述纵向植草沟2之间的间距为3～5米；相邻的两个所述横向植草沟1之间的间距为3～5米。从而，能够使果树种植在所述网格状地块中，在这种实施方式中，每个地块种植一颗果树。在具体实施时，所述横向植草沟1和所述纵向植草沟2形成的网格状地块可以是正方形(如图1)也可以是平行四边形(如图2)。网格状地块的形状并不会影响本申请的实施，所述横向植草沟1和纵向植草沟2的目的是为了使稀土尾矿矿山的土壤被固定，稀土尾矿矿山的顶部的雨水经过植草沟流向底部，从而减少水土流失。为了使在所述植草沟中种植的植物不会被雨水冲刷走，在所述植草砖孔4中种植的耐酸性禾本科植物为宽叶雀稗或百喜草，所述宽叶雀稗或百喜草在酸性环境下生长较好。在所述网格状地块中首先种植1～12个月的禾本科植物或豆科植物，然后，种植经济作物。具体地，所述禾本科植物为宽叶雀稗或百喜草；所述豆科植物为圆叶决明或猪屎豆；所述经济作物为脐橙、柚等。经过所述禾本科植物或豆科植物改善后，所述网格状地块中的土壤，已经适宜种植果树。所述纵向植草沟2的尾端与沉沙池5的入水口连接，所述沉沙池5的出水口与蓄水池6的入水口连接，所述沉沙池5的入水口与所述沉沙池5的出水口不在同一直线。雨水冲刷的泥土流进横向植草沟1进行初步汇集，然后经纵向植草沟2汇集至沉沙池5，泥土沉淀至沉沙池5底部，雨水在沉沙池5上部，雨水在沉沙池5中超过一定高度后，经沉沙池5出口流入蓄水池6。所述沉沙池5的出口与蓄水池6连接，所述蓄水池6向所述网格状地块提供水份。所述植草沟布置在截水沟两端或低端再接沉沙池5。植草沟与承泄区河道之间互为30°-60°。所述植草沟的防御暴雨标准一般采用10年一遇24h最大降雨量。具体实施时，如图3和图4所示，所述植草沟沟深0.3m，开口宽0.6m，底宽0.4m，底部采用植草砖3铺设。所述植草沟断面尺寸及单位工程量见表1。具体设计详见图2和图3。表1：植草沟梯形断面尺寸及工程量表沟深(m)开口宽(m)土方开挖(m3)植草砖3(块)条播草籽(kg)0.30.60.15100.006所述纵向植草沟2和横向植草沟1的横截面形状为倒置梯形。所述植草沟的施工方案如下：植草沟施工主要包括沟渠施工放样，沟渠开挖，人工修整沟底、边和草皮铺种四道工序。①施工放样：根据设计的沟渠布置好路线进行施工放样，定好施工线。沟渠横断面放样采用经纬仪或十字架定向、量距、打边桩，依此类推，定出若干个地面横断面，并用桩标记，将桩连成一线，即在地面上表示出了沟渠各部分的情况。②沟渠开挖：根据施工放样情况，沿施工线进行开挖。挖沟时应先深后宽，并按照设计坡度逐渐放坡；挖到设计深度前，应先挖够深度，再挖够渠底宽度，最后进行修坡。③修整底边并铺植草砖3：人工用镐锹按设计坡比修整沟渠两侧边坡，并修平沟底，然后铺设植草砖3，植草砖3铺设应压实，植草砖3搭接处应采用水泥砂浆勾缝处理保持整体稳定，铺好后在植草砖3空隙中撒播草籽。④草皮铺种：在两侧边坡铺种草皮，并浇水养护和清理。虽然经过植草沟中的植物拦截，依然会混合有很多泥沙。因此，在植草沟的下游可以设置沉沙池5，所述沉沙池5也称为沉泥池，通过扩大过水断面，减小流速，沉淀不符合用水要求的泥沙。灌溉用水时，应沉淀粒径大于0.03～0.05mm的泥沙。沉沙池5的沉沙率一般为80％～90％。本实施例中所述的沉沙池5为多室定期冲洗式沉沙池5，在一个蓄水池6的周围可设有多个沉沙池5，多个沉沙池5上连接有多个植草沟。所述沉沙池5可以是定期冲洗式沉沙池5，这种沉沙池5特点是沉沙与冲沙不同时进行。在定期冲洗沉沙池5中，由于泥沙淤积，沉沙池5的过水断面逐渐减小，流速增大，当有害泥沙不能沉淀而开始进入蓄水池或沟渠时，则需停水冲沙。冲洗次数与所引水源的流量、含沙量、沉沙池5的尺寸有关。一般每隔半个月或一个多月冲洗一次。在汛期，水流含沙量大，流量也大，冲洗次数可多一些；汛期以后，冲洗次数可减少；冬季往往不需要冲洗。如果没有冲洗条件(没有水头或冲洗流量)进行水力冲洗时，则可采用机械清淤。作为可以变化的实施方式，所述沉沙池5也可以为不清沙沉沙池5，在沉沙池5中泥沙满后，即可用来耕种，不必清淤。这种形式的沉沙池5不仅简单、经济，而且可以与放淤改土、水土保持生态修复结合起来。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。当前第1页1 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技术特征：
1.一种稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在稀土尾矿矿山上开挖纵向植草沟和横向植草沟，所述纵向植草沟和横向植草沟形成网格状；
步骤2，在所述纵向植草沟和横向植草沟中铺设有植草砖；
步骤3，在所述纵向植草沟和横向植草沟形成的网格状地块的稀土尾矿土壤中混入碱性改良剂；
步骤4，在所述植草砖的孔洞中种植耐酸性禾本科植物。
2.根据权利要求1所述的稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，
植草砖为粉煤灰钙砖，所述粉煤灰钙砖由粉煤灰、石灰、骨料和固化剂为原料，加水搅拌、陈化处理后成型制成，其中，所述粉煤灰钙砖的原料按重量份计：60～70份粉煤灰、11～18份石灰、15～20份骨料和2～4份固化剂。
3.根据权利要求1所述的稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，
所述碱性改良剂为生物炭、粉煤灰混合物或生物炭、石灰混合物，在所述稀土尾矿土壤中添加生物炭和碱性改良剂时，将所述生物炭、碱性改良剂与所述土壤充分混匀。
4.根据权利要求1所述的稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，
相邻的两个所述纵向植草沟之间的间距为3～5米；
相邻的两个所述横向植草沟之间的间距为3～5米。
5.根据权利要求1所述的稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，
所述纵向植草沟和横向植草沟的横截面形状为倒置梯形。
6.根据权利要求1所述的稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，
所述纵向植草沟的尾端与沉沙池的入水口连接，所述沉沙池上设有出水口，所述沉沙池入水口和沉沙池出水口不在同一直线。
7.根据权利要求6所述的稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，
所述沉沙池的出口与蓄水池连接，所述蓄水池向所述网格状地块提供水份。
8.根据权利要求1-7任一项所述的稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，
在所述植草砖的孔洞中种植的耐酸性禾本科植物为宽叶雀稗或百喜草。
9.根据权利要求1-7任一项所述的稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，
在所述网格状地块中首先种植1～12个月的禾本科植物或豆科植物，然后，在所述网格状地块中种植经济作物。
10.根据权利要求9所述的稀土尾矿水土保持生态修复方法，其特征在于，
所述禾本科植物为宽叶雀稗或百喜草；
所述豆科植物为圆叶决明或猪屎豆；
所述经济作物为脐橙或柚。
技术总结
本发明涉及尾矿生态修复技术领域，具体地说是一种稀土尾矿水土保持生态修复方法。所述方法包括以下步骤：步骤1，在稀土尾矿矿山上开挖纵向植草沟和横向植草沟，所述纵向植草沟和横向植草沟形成网格状；步骤2，在所述纵向植草沟和横向植草沟中铺设有植草砖；步骤3，在所述纵向植草沟和横向植草沟形成的网格状地块的稀土尾矿土壤中混入碱性改良剂；步骤4，在所述植草砖的孔洞中种植耐酸性禾本科植物。通过设置植草沟，避免雨水对稀土尾矿裸露土壤的冲刷，减少稀土尾矿的水土流失。
技术开发人、权利持有人：张利超;赵小敏;张嵚;张新平;罗杰
