煤矸石制人工土壤技术介绍

一、技术背景

从2014年开始，优生基公司技术团队就“彻底解决煤矸石科学化处理利用的根本性问题”展开研究，以“大批量100%完全处理、低投入低成本、0排放、不产生二次污染、充分发挥煤矸石的资源性价值”等约束条件作为基础性研究原则，通过对内蒙古、陕西、山西等全国各煤炭核心主产区进行调研，再结合我国生态环保建设的实际情况，创新性提出了“煤矸石制人工土壤”的技术研究方向。通过对煤矸石进行细致深度研究，采用多学科跨界组合方法，经过5年多时间终于攻克了煤矸石制人工土壤的技术瓶颈。让煤矸石所含有的众多有用元素得到完全释放以供给植物吸收，为煤矸石的资源化利用奠定了核心基础，让煤矸石处理和利用产业实现了完全性、有效性和可持续性。

二、生产工艺

煤矸石制人工土壤技术就是通过对煤矸石的物理结构重塑（破碎、分选、级配等）、有益微量元素的微生物分解活化、有害重金属元素的微生物钝化等科学技术手段，使煤矸石快速还原成土，从而将煤矸石制备成为营养元素丰富、保水性和透气性良好、具有适宜植物生长基础环境的高品质人工土壤。

第一步：破碎

通过破碎装置将大块煤矸石进行粉碎，达到制备人工土壤所要求的粒径大小，形成制备人工土壤的基础原材料。破碎工艺可以使煤矸石原料快速达到人工土壤所要求的物理形态。

第二步：分选、配比

不同使用功能的人工土壤其粒径组成也不同，通过分选级配装置对破碎后的煤矸石进行分选、粒径配比，从而得到制备人工土壤所需要的基础材料。

不同粒径的原料发挥不同的物理特性，例如：1mm 以下的原料可以实现良好的保水含水功能，同时具有较大的外部接触面积，有利于后面工艺微生物菌剂的附着；1~4mm 的原料可以实现良好的透水、透气功能，4~8mm 的原料在确保达到足够外部接触面积的前提下，同

可以保证人工土壤适当的疏松度；8~12mm的原材料可以实现良好的沉降作用，同时不规则的外形通过相互作用可以实现表层稳定、防扬尘的效果，等等。

第三步：添加微生物分解、活化、钝化菌剂

按照煤矸石的理化特性及不同种类人工土壤产品设计的技术要求，将专用微生物复合菌剂通过菌剂添加装置均匀地添加到符合人工土壤粒径设计要求的煤矸石原材料中。

第四步：通过反应仓进行反应

专用微生物复合菌剂添加完成后需要在环境温度不低于14摄氏度的环境下堆放36小时，以确保微生物充分地附着到煤矸石原料上并开始工作。

图1 工艺流程示意图

三、煤矸石制备的人工土壤优点

1、与自然土壤的基本成分一致

人工土壤也是由各种颗粒状矿物质、有机物质、水分、空气、微生物等组成，能生长植物。人工土壤密度和土壤结构与自然土壤保持一致，可以和自然表层基质（包括地下深层土、沙地、盐碱地、荒漠等）完美融合，快速实现有机物循环及微生物循环，方便使用。

2、营养成分是自然土壤的数倍

人工土壤充分利用了煤矸石中的有益成分（腐殖酸、钙、铁、锌、硒、氮、磷、钾等），通过活化处理后，其含可促进植物生长的微量元素及氮、磷、钾等这些植物所需的基本元素是普通土壤中数倍以上。

3、人工土壤品质更好，适用范围广

煤矸石制备的人工土壤系列产品达到了国家一级土壤标准，无病虫害、无杂草，种植的粮食作物、蔬菜、牧草等均达到绿色无公害标准。可以广泛用于自然保护区的生态修复以及高品质农牧业建设，有效避免了传统客土修复面临的外来物种侵害问题。

四、煤矸石制人工土壤技术标准