創(chuàng)新點

（1）固廢協(xié)同：針對貴州省煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛點，依托貴州作為釀酒大省的資源優(yōu)勢，提出煤矸石和制酒淤泥固廢協(xié)同，將其土壤化的思路來解決煤矸石無處堆存的痛點。利用煤矸石和輔料（如制酒淤泥、秸稈、牛糞等）按照不同配比混合制備土壤化基質(zhì)。通過盆栽試驗和場地試驗驗證煤矸石土壤化的有效性與可行性，為煤矸石的資源化利用提供了新的思路，為端牢兩個“飯碗”做貢獻(xiàn)，同時為礦區(qū)生態(tài)修復(fù)提供參考。

（2）從礦物學(xué)角度研究煤矸石土壤化可能性：采用X射線衍射(XRD)、BMPA礦物自動定量分析系統(tǒng)、XRF多元素分析、有機碳含量測定、重金屬含量測定等分析測試技術(shù)，對煤矸石的礦物組成、化學(xué)成分和重金屬含量進(jìn)行詳細(xì)分析，分析結(jié)果表明：煤矸石中含有高嶺石、綠泥石等黏土礦物，且有機碳含量較多，這些黏土礦物是構(gòu)成土壤的主要礦物類型，具備良好的土壤化基礎(chǔ)。同時煤矸石中的主要礦物相互嵌布程度低，鋁硅酸鹽礦物單體解離度高，有助于煤矸石風(fēng)化解離成土。依據(jù)本研究思路，可以按照"一礦一策"原則針對性制定煤矸石解決方案。

（3）原位構(gòu)建耕作層：煤矸石與輔料復(fù)配改良，原位構(gòu)建耕作層，以國標(biāo)為紅線，驗證煤矸石基質(zhì)種植作物的可行性。通過優(yōu)化配比試驗，確定煤矸石：輔料最優(yōu)配比，顯著提高基質(zhì)的有機質(zhì)含量和供氮能力，同時重金屬含量符合國家限值標(biāo)準(zhǔn)，有效破解“污染風(fēng)險制約應(yīng)用”的行業(yè)難題。在最優(yōu)配比條件下，研究開展盆栽試驗和場地試驗，種植的農(nóng)作物生長態(tài)勢良好，農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)，驗證了煤矸石土壤化基質(zhì)的安全性和可行性，為煤矸石的大規(guī)模資源化利用提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

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煤矸石與輔料復(fù)配制備土壤化基質(zhì)的試驗

作者：張小武^1,2, 黃小芬^1,2, 高林^1,2,3, 張華瑞, 張淑慧, 周冰潔, 楊柳芽, 劉萍^1,2, 邱躍琴^1,2, 王明仲, 楊聿尚, 汪永印^1,2

單位：1. 貴州大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院; 2. 貴州大學(xué) 喀斯特地區(qū)優(yōu)勢礦產(chǎn)資源高效利用國家地方聯(lián)合工程實驗室; 3. 煤炭行業(yè)巷道支護與災(zāi)害防治工程研究中心; 4. 貴州盤江精煤股份有限公司

引用格式：

張小武，黃小芬，高林，等. 煤矸石與輔料復(fù)配制備土壤化基質(zhì)的試驗[J]. 綠色礦山，2025，3(3)：93?101.ZHANG Xiaowu，HUANG Xiaofen，GAO Lin，et al. Experimental study on the preparation of soil-based substrate using composite coal gangue and additives[J]. Journal of Green Mine，2025，3(3)：93?101.

摘要

煤矸石大量堆存會產(chǎn)生占用耕地及環(huán)境污染等問題，消納煤矸石亟待解決。為此，從常見原材料出發(fā)，利用煤矸石、輔料為原料，按照不同配比混合制備土壤化基質(zhì)，進(jìn)行農(nóng)作物盆栽試驗，研究不同配比下農(nóng)作物生長態(tài)勢，優(yōu)選適宜于農(nóng)作物生長的基質(zhì)配比；在此基礎(chǔ)上選用最佳配比重復(fù)進(jìn)行盆栽試驗，對基質(zhì)重金屬潛在危害和農(nóng)產(chǎn)品安全進(jìn)行評價；后期按照相同復(fù)配比進(jìn)行場地試驗，驗證煤矸石土壤化基質(zhì)的有效性和可行性。結(jié)果表明：利用煤矸石、輔料重構(gòu)土壤具有可行性，煤矸石∶輔料(體積比)=7∶3為最優(yōu)配比；土壤化基質(zhì)重金屬含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，場地試驗種植的農(nóng)作物未發(fā)現(xiàn)污染超標(biāo)，達(dá)到“固廢協(xié)同”的效果，可為煤矸石土壤化利用和礦區(qū)生態(tài)修復(fù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

部分圖片

圖1 煤矸石樣品

圖2 土壤化基質(zhì)制備

圖3 XRD定量分析比重

圖4 5 mm以下煤矸石粒度分布及特征

圖5 煤矸石中主要礦物顆粒粒度分布特征

圖6 盆栽農(nóng)作物生長周期情況

圖7 試驗場地現(xiàn)場

圖8 場地農(nóng)作物長勢情況

第一作者

張小武，講師，碩士，1994年畢業(yè)于武漢鋼鐵學(xué)院選礦工程專業(yè)，獲工學(xué)士學(xué)位，2006年畢業(yè)于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土地資源管理專業(yè)，獲管理學(xué)碩士學(xué)位。主要研究方向為礦產(chǎn)資源綜合利用和礦山土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)，從2006年起長期從事礦物加工、礦山土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)方面的教學(xué)和科研工作。主持復(fù)雜難選礦石選礦及礦山生態(tài)修復(fù)和復(fù)墾相關(guān)橫向課題40余項，參與國家重點研發(fā)計劃項目2項。

通訊作者

高林，工學(xué)博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)（北京）采礦工程專業(yè)，全國煤礦支護優(yōu)秀專家，全國非煤礦山安全生產(chǎn)專家，貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院“礦山綠色開采與生態(tài)修復(fù)”科研團隊負(fù)責(zé)人，主要從事礦山綠色開采與巖層控制方面的研究工作。兼任貴州省礦業(yè)協(xié)會專家智庫委員會副主任，教育部學(xué)位中心評審專家，國家自然科學(xué)基金通訊評議專家，中國煤炭學(xué)會青年工作委員會委員，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會采礦巖石力學(xué)分會第一屆理事會理事，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會煤礦智能開采與巖層控制分會第七屆理事會理事，《采礦與巖層控制工程學(xué)報》、《煤田地質(zhì)與勘探》、《礦業(yè)科學(xué)學(xué)報》等期刊青年編委。

團隊簡介

貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院“礦山綠色開采與生態(tài)修復(fù)”科研團隊由全國煤礦支護優(yōu)秀專家、全國非煤礦山安全生產(chǎn)專家高林博士領(lǐng)銜，核心成員教師6人，指導(dǎo)在讀博士、碩士研究生20余人，涵蓋采礦、地質(zhì)、選礦、礦山機械、土地資源管理等專業(yè)。團隊緊密圍繞復(fù)雜地質(zhì)條件下礦產(chǎn)資源綠色開采與生態(tài)修復(fù)技術(shù)難題，依托團隊成員學(xué)科交叉優(yōu)勢，致力于突破礦山綠色智能“采選充修”一體化技術(shù)瓶頸，全力助推礦產(chǎn)資源綠色、智能、環(huán)境友好型開發(fā)、利用及修復(fù)。

近年來，團隊主持國家自然科學(xué)基金項目3項、國家礦山安全監(jiān)察局礦山安全生產(chǎn)科研攻關(guān)項目（第一批）、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局安全生產(chǎn)重大事故防治關(guān)鍵技術(shù)科技項目、貴州省科技支撐計劃項目、貴州省科學(xué)技術(shù)基金項目等國家和省部級項目15余項、校企合作項目30余項，以第一（通訊）作者發(fā)表SCI、EI源刊收錄論文等30余篇，參編教材2部，申請/授權(quán)發(fā)明專利15項，實用新型專利20項，登記計算機軟件著作權(quán)10項，獲2021、2022、2024年度綠色礦山科學(xué)技術(shù)獎一等獎各1項。

策劃丨常明然

責(zé)編丨常明然

編輯丨李莎

審核丨常明然

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

為深入貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設(shè)領(lǐng)域高端學(xué)術(shù)交流平臺，2023年5月，經(jīng)國家新聞出版署批準(zhǔn)，由中國煤炭科工集團主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的中文科技期刊——《綠色礦山》（Journal of Green Mine）應(yīng)運而生?！毒G色礦山》為季刊，國內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號為：CN10-1912/TD，ISSN號：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負(fù)責(zé)策劃、出版、發(fā)行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環(huán)境保護、低碳技術(shù)及節(jié)能減排、數(shù)字礦業(yè)、綠色低碳經(jīng)濟政策與評價等。

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