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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911300973.6 (22)申请日 2019.12.17 (71)申请人 湖北尧治河化工股份有限公司 地址 441600 湖北省襄阳市保康县马桥镇 尧治河村 (72)发明人 徐先海 (74)专利代理机构 武汉经世知识产权代理事务 所(普通合伙) 42254 代理人 邱雨家 (51)Int.Cl. C04B 28/00(2006.01) C04B 18/12(2006.01) C04B 28/06(2006.01) A01G 24/17(2018.01) A01B 79/。
2、02(2006.01) E21F 15/00(2006.01) E21F 15/06(2006.01) (54)发明名称 一种磷矿废石就地再利用技术 (57)摘要 本发明属于绿色矿山技术领域， 公开了一种 磷矿废石就地再利用技术。 本发明通过S1.清洗、 S2.存储、 S3.破碎、 S4.地下回充、 S5.覆土改造、 S5-1.测算酸碱度、 S5-2.配置基体、 S5-3.基体施 工、 S5-4.土壤覆盖后将磷矿废石在矿区本地使 用殆尽。 本发明的具有以下优点和效果： 1、 取材 方便， 本发明主要材料就是采矿废石， 可以就地 取材， 变废成材。 2、 经济环保， 本发明充分利用废 石打基础，。
3、 只在表层用土壤覆盖， 极大减少土壤 用量， 降低取土成本， 减少废石固体废料堆放用 地， 降低尾矿库规模， 更能降低尾矿污染。 3、 效果 显著， 本发明能够同岩石以及土壤紧密结合， 土 壤不容易流失， 植物成活率高。 1至3年基质逐步 分解成碎片， 被植物根系固定， 能很好保持水土， 恢复生态环境。 权利要求书2页 说明书6页 CN 111018418 A 2020.04.17 CN 111018418 A 1.一种磷矿废石就地再利用技术， 其特征在于包括以下步骤： S1.清洗： 将磷矿废石送到洗涤池中冲洗干净， 冲洗废水引入沉淀池； S2.存储： 将废石送至尾矿库储存； S3.破碎： 需。
4、要取用时， 从尾矿库中取所需要量的磷矿废石， 将磷矿废石送入破碎机， 破 碎至40mm以下的小块； S4.地下回充： 在矿场开采期中， 取一定量的破碎完成的磷矿废石， 加入成膏剂， 混合成 膏体， 回填入矿坑采空区中； S5.覆土改造： 在一处矿区开采完， 经过S4.地下回充后， 进行覆土改造； S5-1.测算酸碱度： 检测施工面岩层和凝固的回填膏体以及欲将施用的土壤的酸碱度； S5-2.配置基体： 取一定量的破碎完成的磷矿废石， 加入造土剂， 形成覆土基质， 根据岩 层和凝固的回填膏体的pH值以及欲将施用的土壤的pH值， 改变加入造土剂的配方， 分别形 成底层覆土基质、 基层覆土基质和顶层覆。
5、土基质； S5-3.基体施工： 去除施工面上生长的苔藓、 植物和覆盖的砂石土壤， 露出岩层， 取底层 覆土基质， 加入酸碱调节剂， 调节至与施工面的岩层和回填膏体相同的pH值， 覆盖住裸露出 来的岩层， 待接近凝固后， 在底层覆土基质上施用基层覆土基质， 待基层覆土基质凝固后施 用顶层覆土基质， 顶层覆土基质在施用前先加入酸碱调节剂调节pH至与欲将施用的土壤的 pH值相同， 覆土基质呈阶梯状， 在预定种植位置制成一个或多个凹型结构以及排水沟； S5-4.土壤覆盖： 待顶层覆土基质凝固后， 覆盖上土壤， 种植植物。 2.根据权利要求1所述的磷矿废石就地再利用技术， 其特征在于： 所述S3.破碎中。
6、， 采用 颚式破碎机， 破碎机的出料粒径在小于40mm， 动颚的工作频率为75-150次/min。 3.根据权利要求1所述的磷矿废石就地再利用技术， 其特征在于： 所述成膏剂包括以质 量份数计以下成分： 水泥熟料： 10-15份； 粉煤灰： 4-6份； 碳酸氢钠： 2-3份； 铝酸钠： 1-2份； 羟丙基甲基纤维素： 0.5-0.8份； 水： 12-18份； 使用方法为以质量份数计一份磷矿废石添加2.5-2.8份成膏剂。 4.根据权利要求1所述的磷矿废石就地再利用技术， 其特征在于： 所述造土剂， 包括以 质量份数计的以下组分： 铝酸盐水泥： 10-15份； 粉体： 2-3份； 胶黏剂： 4-。
7、6份； 有机质： 2-3份； 增韧剂： 0.8-1.2份； 起泡剂： 2-3份； 减水剂： 0.5-0.8份 水： 10-12份； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111018418 A 2 所述造土剂的施用方式为每一质量份的磷矿废石加入1.1-1.5份造土剂。 5.根据权利要求4所述的磷矿废石就地再利用技术， 其特征在于： 所述粉体包括粉煤灰、 磷石膏、 炼磷炉渣中的一种或多种， 其中， 炼磷炉渣需要磨碎过 100目筛； 所述胶黏剂包括羧甲基纤维素钠、 环氧树脂、 聚醋酸乙烯酯中的一种或多种； 所述有机质包括秸秆、 糠醛渣、 工业淀粉、 农业下脚料、 城市生活污泥中的一种或多种， 有机质均。
8、以干重计； 所述增韧剂包括玻璃纤维、 钢纤维、 碳纤维中的一种或多种； 所述起泡剂包括碳酸氢 钠、 铝粉、 十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种； 所述减水剂为减水率不小于14的任一减水剂。 6.根据权利要求5所述的磷矿废石就地再利用技术， 其特征在于： 当预期需要调节覆土 基质pH值小于5时， 造土剂配方调整如下： 包括以质量份数计的如下组分： 铝酸盐水泥： 8-13份； 粉体： 3-5份； 胶黏剂： 4-6份； 有机质： 4-6份； 增韧剂： 0.8-1.2份； 起泡剂： 2-3份； 减水剂： 0.5-0.8份； 水： 10-12份； 其中， 粉体不应当选择粉煤灰， 胶黏剂不应当选择羧甲基纤维素。
9、钠， 增韧剂不应当选择 钢纤维， 起泡剂不应当选择十二烷基苯磺酸钠。 7.根据权利要求5所述的磷矿废石就地再利用技术， 其特征在于： 当预期需要调节覆土 基质pH值大于9时， 造土剂配方调整如下： 包括以质量份数计的如下组分： 硅酸盐水泥： 12-15份； 粉体： 3-5份； 胶黏剂： 4-6份； 有机质： 1-2份； 增韧剂： 0.8-1.2份； 起泡剂： 2-3份； 减水剂： 0.5-0.8份； 水： 10-12份； 其中， 粉体不应当选择炼磷炉渣和磷石膏， 增韧剂不应当选择玻璃纤维， 起泡剂不应当 选择碳酸氢钠。 8.根据权利要求1所述的磷矿废石就地再利用技术， 其特征在于： 所述酸碱调。
10、节剂分为 酸性调节剂和碱性调节剂； 所述酸性调节剂包括过磷酸钙、 磷石膏、 水合硫酸镁、 水合硫酸 铜、 硫酸氢钠其中的一种或多种； 所述碱性调节剂包括石灰粉、 纯碱中的一种或多种。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111018418 A 3 一种磷矿废石就地再利用技术 技术领域 0001 本发明属于绿色矿山技术领域， 特别涉及一种磷矿废石就地再利用技术。 背景技术 0002 矿产资源开发过程中产生的废石、 尾砂和冶炼渣， 等占我国工业固体废料排放量 的85左右。 大量矿山固体废料堆放地表， 易造成严重污染， 诱发泥石流、 尾矿溃坝事故。 0003 三峡库区的香溪河流域内磷矿矿产资源丰富， 。
11、储量为3.57亿吨， 其中品位25以 上矿石储量为5400万吨， 是我国3大富磷矿区之一。 因此， 解决磷矿废石污染势在必行。 0004 矿山开采将破坏当地的土壤和植被， 形成荒山秃岭， 造成严重的水土流失。 开展必 要的生态修复工作， 有利于已开采矿山的水土保持， 并为场地后续利用提供条件。 但矿山生 态恢复往往面临着土壤剥离、 流失， 场地只有废矿渣， 无法栽种植被的问题。 现有技术如同 论文 尾矿库复土造田 (张国斌.有色金属(矿山部分),2002(04):39-42.)所述， 是使用土 壤直接覆盖， 但是这类方案长期无法大规模推广的主要原因是土壤需要量大， 花费极大； 且 土壤回填与开。
12、矿留下的基层不能紧密结合， 在雨水冲击下会形成大量细密的纹沟， 土壤依 旧流失非常严重， 治理投入成本极高。 0005 而授权公告号CN105130650B的专利提供了一种矿山固体废弃物种植混合土及其 配制方法， 申请人就类似方法进行过预期实验， 仅在土壤含量超过70时才取得比较好生 长效果， 但是水土保持能力较差， 如果废石含量超过40时， 对于水土保持能力有所提升， 但是植物生长效果较差， 而废石含量超过60时， 在梅雨季极易导致土石分离， 废石尾矿消 耗量低， 因此在大规模应用上效果有限。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种磷矿废石就地再利用技术， 具有启闭方便的效果。 0007。
13、 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的： 。 0008 一种磷矿废石就地再利用技术， 包括以下步骤： 0009 S1.清洗： 将磷矿废石送到洗涤池中冲洗干净， 冲洗废水引入沉淀池； 0010 S2.存储： 将废石送至尾矿库储存； 0011 S3.破碎： 需要取用时， 从尾矿库中取所需要量的磷矿废石， 将磷矿废石送入破碎 机， 破碎至40mm以下的小块； 0012 S4.地下回充： 在矿场开采期中， 取一定量的破碎完成的磷矿废石， 加入成膏剂， 混 合成膏体， 回填入矿坑采空区中； 0013 S5.覆土改造： 在一处矿区开采完， 经过S4.地下回充后， 进行覆土改造； 0014 S5。
14、-1.测算酸碱度： 检测施工面岩层和凝固的回填膏体以及欲将施用的土壤的酸 碱度； 0015 S5-2.配置基体： 取一定量的破碎完成的磷矿废石， 加入造土剂， 形成覆土基质， 根 据岩层和凝固的回填膏体的pH值以及欲将施用的土壤的pH值， 改变加入造土剂的配方， 分 说明书 1/6 页 4 CN 111018418 A 4 别形成底层覆土基质、 基层覆土基质和顶层覆土基质； 0016 S5-3.基体施工： 去除施工面上生长的苔藓、 植物和覆盖的砂石土壤， 露出岩层， 取 底层覆土基质， 加入酸碱调节剂， 调节至与施工面的岩层和回填膏体相同的pH值， 覆盖住裸 露出来的岩层， 待接近凝固后， 在。
15、底层覆土基质上施用基层覆土基质， 待基层覆土基质凝固 后施用顶层覆土基质， 顶层覆土基质在施用前先加入酸碱调节剂调节pH至与欲将施用的土 壤的pH值相同， 覆土基质呈阶梯状， 在预定种植位置制成若干个凹型结构以及排水沟； 0017 S5-4.土壤覆盖： 待顶层覆土基质凝固后， 覆盖上土壤， 种植植物。 0018 通过采用上述技术方案， 调节同施工面和土壤接触的覆土基质的pH值是为了避免 过早的破坏施工面的岩层和覆盖的土壤的结构。 0019 作为本发明的进一步改进： 所述S3.破碎中， 采用颚式破碎机， 破碎机的出料粒径 在小于40mm， 动颚的工作频率为75-150次/min。 0020 作为。
16、本发明的进一步改进： 所述成膏剂包括以质量份数计以下成分： 0021 水泥熟料： 10-15份； 0022 粉煤灰： 4-6份； 0023 碳酸氢钠： 2-3份； 0024 铝酸钠： 1-2份； 0025 羟丙基甲基纤维素： 0.5-0.8份； 0026 水： 12-18份； 0027 使用方法为以质量份数计一份磷矿废石添加2.5-2.8份成膏剂。 0028 通过采用上述技术方案， 可以在回填中消耗掉大约50-70左右的废石， 同时将 采空区填实， 对后续的复土造田起到奠基的作用。 0029 作为本发明的进一步改进： 所述造土剂， 包括以质量份数计的以下组分： 0030 铝酸盐水泥： 10-1。
17、5份； 0031 粉体： 2-3份； 0032 胶黏剂： 4-6份； 0033 有机质： 2-3份； 0034 增韧剂： 0.8-1.2份； 0035 起泡剂： 2-3份； 0036 减水剂： 0.5-0.8份。 0037 水： 10-12份； 0038 所述造土剂的施用方式为每一质量份的磷矿废石加入1.1-1.5份造土剂。 0039 作为本发明的进一步改进： 所述粉体包括粉煤灰、 磷石膏、 炼磷炉渣中的一种或多 种， 其中， 炼磷炉渣需要磨碎过100目筛； 所述胶黏剂包括羧甲基纤维素钠、 环氧树脂、 聚醋 酸乙烯酯中的一种或多种； 所述有机质包括秸秆、 糠醛渣、 工业淀粉、 农业下脚料、 城。
18、市生活 污泥中的一种或多种， 有机质均以干重计； 所述增韧剂包括玻璃纤维、 钢纤维、 碳纤维中的 一种或多种； 所述起泡剂包括碳酸氢钠、 铝粉、 十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种； 所述减 水剂为减水率不小于14的任一减水剂。 0040 通过采用上述技术方案， 在覆土基质覆盖在施工面的早期， 可以看做一种低强度 的混凝土， 为土壤的附着提供一个厚实而稳定的基础， 磷矿废石此时充作混凝土骨料， 而且 说明书 2/6 页 5 CN 111018418 A 5 因为基质对土壤的粘附力比裸石强得多， 可以有效降低早期的土壤流失。 0041 覆土基质因为内部低水分低氧气的恶劣微生态环境， 基质在凝固时长时。
19、间大量放 热也起到了杀菌的效果， 使得基质内有机质在早期降解速率极慢， 可以调节水泥、 有机质、 粉体、 胶黏剂和基质内包裹的空气量之间的比例以达到大约0.5-2年的预期寿命， 以适应于 不同的植物。 0042 待到基质上覆盖的土壤支持简单的植物的根系完全形成后， 恰好达到覆土基质的 预期寿命。 因为表层土壤下渗的水分， 通常崩解是从最顶层的覆土基质开始的， 而覆土基质 的崩解是由于内含的有机质分解造成的， 分解通常会大量产酸， 磷矿废石中大约含有10- 15的氟磷灰石， 在酸性环境下会溶出磷， 吸引植物根系的生长， 从而使得植物根系伸入崩 解的覆土基质中， 进而使得植物根系替代覆土基质固土。。
20、 0043 作为本发明的进一步改进： 当预期需要调节覆土基质pH值小于5时， 造土剂配方调 整如下： 0044 以质量份数计的如下组分： 0045 铝酸盐水泥： 8-13份； 0046 粉体： 3-5份； 0047 胶黏剂： 4-6份； 0048 有机质： 4-6份； 0049 增韧剂： 0.8-1.2份； 0050 起泡剂： 2-3份； 0051 减水剂： 0.5-0.8份； 0052 水： 10-12份； 0053 其中， 粉体不应当选择粉煤灰， 胶黏剂不应当选择羧甲基纤维素钠， 增韧剂不应当 选择钢纤维， 起泡剂不应当选择十二烷基苯磺酸钠。 0054 通过采用上述技术方案， 在需要调节覆。
21、土基质pH值小于5时， 减少铝酸盐水泥的使 用量， 更多的使用酸性粉体和有机质构筑覆土基质， 避免添加过多的酸碱调节剂。 0055 作为本发明的进一步改进： 当预期需要调节覆土基质pH值大于9时， 造土剂配方调 整如下： 0056 以质量份数计的如下组分： 0057 硅酸盐水泥： 12-15份； 0058 粉体： 3-5份； 0059 胶黏剂： 4-6份； 0060 有机质： 1-2份； 0061 增韧剂： 0.8-1.2份； 0062 起泡剂： 2-3份； 0063 减水剂： 0.5-0.8份； 0064 水： 10-12份； 0065 其中， 粉体不应当选择炼磷炉渣和磷石膏， 增韧剂不应当。
22、选择玻璃纤维， 起泡剂不 应当选择碳酸氢钠。 0066 通过采用上述技术方案， 在碱性较强的环境中， 应当使用硅酸盐水泥替代铝酸盐 说明书 3/6 页 6 CN 111018418 A 6 水泥， 避免过早的崩解， 同时降低酸碱调节剂的使用量。 0067 作为本发明的进一步改进： 所述酸碱调节剂分为酸性调节剂和碱性调节剂； 0068 所述酸性调节剂包括过磷酸钙、 磷石膏、 水合硫酸镁、 水合硫酸铜、 硫酸氢钠其中 的一种或多种； 0069 所述碱性调节剂包括石灰粉、 纯碱中的一种或多种。 0070 本发明的有益效果是： 。 0071 1、 取材方便， 本发明主要材料就是开矿采出的尾矿石粉碎就用。
23、， 可以就地取材， 变 废成材。 0072 2、 经济环保， 本发明充分利用尾矿、 废石打基础， 只在表层用土壤覆盖， 极大减少 土壤用量， 降低取土成本， 减少废石固体废料堆放用地， 降低尾矿库规模， 更能降低尾矿污 染。 0073 3、 效果显著， 本发明能够同岩石以及土壤紧密结合， 土壤不容易流失， 植物成活率 高。 1至3年基质逐步分解成碎片， 被植物根系固定， 能很好保持水土， 恢复生态环境。 具体实施方式 0074 下面将对实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述。 0075 以中部地区某矿场采空区裸露岩层为例， 实验地区坡度34 ， 面积约三公顷， 施用 本发明所提出的方法， 为。
24、实施例1， 另取三个同样面积， 坡度相近的区域， 采用传统覆土的方 式， 为对比例1、 对比例2和对比例3。 0076 实施例1 0077 一种磷矿废石就地再利用技术， 包括以下步骤： 0078 S1.清洗： 将磷矿废石送到洗涤池中冲洗干净， 冲洗废水引入沉淀池； 0079 S2.存储： 将废石送至尾矿库储存； 0080 S3.破碎： 需要取用时， 从尾矿库中取所需要量的磷矿废石， 将磷矿废石送入破碎 机， 破碎至40mm以下的小块； 0081 S4.地下回充： 在矿场开采期中， 取一定量的破碎完成的磷矿废石， 以质量份数计 一份磷矿废石添加2.5-2.8份成膏剂， 成膏剂的组成成分为： 以质。
25、量份数计水泥熟料： 12份、 粉煤灰： 5份、 碳酸氢钠： 2.2份、 铝酸钠： 1.5份、 羟丙基甲基纤维素： 0.7份、 水： 13.6份， 混合 成膏体， 回填入矿坑采空区中； 0082 S5.覆土改造： 在一处矿区开采完， 经过S4.地下回充后， 进行覆土改造； 0083 S5-1.测算酸碱度： 检测施工面岩层和凝固的回填膏体以及欲将施用的土壤的酸 碱度， 测得岩层酸碱度为8.7， 测得土壤酸碱度为5.6； 0084 S5-2.配置基体： 取一定量的破碎完成的磷矿废石， 每一质量份的磷矿废石加入 1.1-1.5份造土剂， 形成覆土基质， 由于岩层酸碱度和土壤酸碱度均在范围内， 因此不改。
26、变 造土剂配方， 将造土剂分为三份， 分别形成底层覆土基质、 基层覆土基质和顶层覆土基质， 其中基层覆土基质的量是底层覆土基质和顶层覆土基质的质量之和的三倍， 造土剂的配方 为： 以质量份数计铝酸盐水泥： 12.6份、 粉体： 2.3份、 羧甲基纤维素钠： 4.5份、 糠醛渣： 2.2 份、 玻璃纤维： 0.96份、 碳酸氢钠： 2.2份、 聚羧酸高效减水剂： 0.77份， 其中粉体是由粉煤灰 和磷石膏等质量比混合而成； 说明书 4/6 页 7 CN 111018418 A 7 0085 S5-3.基体施工： 去除施工面上生长的苔藓、 植物和覆盖的砂石土壤， 露出岩层取 底层覆土基质， 加入石。
27、灰粉， 调节至与施工面的岩层和回填膏体相同的pH值， 覆盖住裸露出 来的岩层， 待接近凝固后， 在底层覆土基质上施用基层覆土基质， 待基层覆土基质凝固后施 用顶层覆土基质， 顶层覆土基质在施用前先加入过磷酸钙调节pH至与欲将施用的土壤的pH 值相同， 覆土基质整体形状设置成阶梯型， 在欲将种树的位置留下60cm深， 直径在40cm的； 0086 S5-4.土壤覆盖： 待顶层覆土基质凝固后， 覆盖上20cm厚的土壤， 种植植物。 0087 本实施例中选种速生意杨， 采用育苗移栽， 种植密度为2400株/公顷， 间隔2m2m， 在意杨中间撒种狗尾根和紫花苜蓿； 育苗移栽前， 每公顷施加有机肥200。
28、0kg， 磷肥750kg， 硫 酸锌15kg， 硼砂30kg； 在种植一个月、 两个月时， 分别追加一次肥料， 木本种植后在种植坑上 加覆20cm的土壤。 0088 对比例1 0089 将暴露面平整， 施用20cm厚的土壤， 土壤来源与实施例1相同， 后续在土壤上的施 肥、 种植与实施例1相同。 0090 对比例2 0091 将暴露面平整， 施用40cm厚的土壤， 土壤来源与实施例1相同， 后续在土壤上的施 肥、 种植与实施例1相同。 0092 对比例3 0093 将暴露面平整， 施用60cm厚的土壤， 土壤来源与实施例1相同， 后续在土壤上的施 肥、 种植与实施例1相同。 0094 在种植半。
29、年、 一年、 两年时检测根系密度、 木本成活率和新增土壤侵蚀量 0095 绿化比率、 草本密度采用网格采样法， 在施用地面里随机采样100个1m1m的正方 形方格， 用植物根系采样器取40cm深的土层， 每个方格至少采五个样， 记录样品中植物根的 质量， 除以样品总重， 得到根系密度。 0096 而木本成活率则统计实验区内所有树木数量， 除以移栽数量得到木本成活率。 0097 对于水土流失按照简易坡面测量法， 在实施区域中根据实际土壤厚度均匀垂直布 置若干个直径0.6cm， 长度为20-60cm的长钢钎， 钢钎顶面与土壤齐平， 定期检测钢钎顶面和 土壤之间的距离， 按照如下公式计算： 0098。
30、 0099 其中， A总土壤侵蚀量m3， Z侵蚀厚度mm， S水平投影面积， 斜坡坡度 0100 而相邻两次检测的差值即为新增土壤侵蚀量m3。 0101 检测结果如表1所示： 0102 表1防治效果表 0103 0104 表中， 实施例1在检测根系密度时， 第一次检测时因为覆土基体尚还具有一定强度 说明书 5/6 页 8 CN 111018418 A 8 难以取样， 因此取样时仅取20cm左右的覆土层， 其余部分取一定覆土基体后测算密度折算 成同体积覆土基体的质量加在样本质量中。 0105 从表1中可以看出， 实施例1仅使用20cm覆土层就达到了60cm覆土层的效果， 覆土 基质崩解后也能起到。
31、支撑木本植物生长成活， 同时也不影响草本植物根系的发展， 而且覆 土基质可以构造成一定的形状， 托起上侧的覆土基质， 极大的减少了早期水土流失， 后期覆 土基质会自然崩解， 不影响环境的恢复。 而对比例1、 2和3说明了不加以处理的岩层暴露面 是很难直接用以植物的生长， 直接覆土的方式应当至少覆土60cm， 而且少于40cm的覆土木 本植物几乎很难直接生长。 0106 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例， 都属于本发明保护的范围。 说明书 6/6 页 9 CN 111018418 A 9 。