一種通過廢棄礦山及固體廢棄物資源化利用打造生態能源系統的方法與流程
2023-06-18 14:56:01
本發明屬於生態能源領域，具體涉及一種通過廢棄礦山及固體廢棄物資源化利用打造生態能源系統的方法。
背景技術：
礦業開發過程中形成的尾礦庫、剝巖區、排土場等對自然環境造成極大的危害：①堆存和處置礦山開採後產出的大量廢石、排土和尾砂(通常露天採礦採剝比為5～10)，將佔用大量的土地或林地；②在礦山生產中，氧化、風蝕作用使廢石堆場、尾礦庫形成一個周期性的塵暴源，對周圍環境空氣造成嚴重影響；③地下開採礦山中井巷開掘、礦床排水疏幹所形成的降壓漏鬥的水力影響半徑有時可達數十公裡之外，造成區域性的水文環境破壞，使農牧業缺水甚至影響周圍居民飲用水源；④礦山開採後的廢石(排土)、尾礦如不能妥善處理，將成為地下、地表水環境的汙染源；⑤人為開採建設，破壞生態系統、水環境，使動植物失去了其適宜的生活、生長環境，致使某些物種在這一區域消失；⑥造成地面塌陷、地裂縫、滑坡、地面沉陷等地質災害，引發山洪、泥石流等。
傳統的礦山修復模式有：強工程模式、強生態模式、強生物模式、多元複合模式、生態時效治理模式。而這些傳統的修復模式存在諸多問題，主要問題且修復成本都較高。
目前，我國600個城市共產生1.6億噸垃圾，縣城生活垃圾8000萬噸，農村生活垃圾1.5億噸，建築垃圾5億噸，廚餘垃圾1000萬噸，每年共產生將近10億噸垃圾。
目前垃圾處理普遍採用填埋處理，簡單、投資少、佔地大、時間長；填埋的垃圾並沒有進行無害化處理，殘留著大量的細菌、病毒；潛伏著沼氣重金屬汙染等隱患；垃圾滲漏液還會長久地汙染地下水資源；1/4城市已無垃圾填埋場所。
我國農作物秸稈可收集量每年約6.9億噸，除去作為肥料、飼料、食用菌基料以及造紙等用途，每年可供能源化利用的秸稈資源量約3.4億噸，而每年大概有1.5億噸的秸稈被焚燒。
目前，我國生物質能源發展存在諸多問題。首先原料供給不穩定，收購難、儲存難是制約生物質發展的關鍵因素；技術門檻高，生物能源生產運行要求較高的技術門檻，我國仍處於生物質能產業發展初期，缺乏具有自主智慧財產權的核心技術，這使得我國生物質能產業存在成本高、產品單一等問題；資金門檻高，生物質能在發展初期成本高、利潤薄，需要政府大力扶持；此外，政策規定不完善，一些鼓勵政策不能夠有效落實，好多國家的政策由於地方財政問題無法進行落實，或者地方並沒有出臺相關文件；同時，金融系統對低碳技術項目支持不夠，融資難度大，致使低碳產業發展受限。
技術實現要素：
本發明針對上述問題，本發明提供一種通過廢棄礦山及固體廢棄物資源化利用打造生態能源系統的方法，以解決廢棄礦山修復成本高、垃圾處理後產品利用率低及生物質能源原料供應不穩定等問題。
為了解決以上技術問題，本發明提供了一種通過廢棄礦山及固體廢棄物資源化利用打造生態能源系統的方法，包括以下步驟：
(1)將廢棄礦山的舍巖、尾礦及剝離土通過混凝土砌塊、路面基礎材料再選製備成生態材料、綠色建材、充填材料及精礦粉，並將製備成的生態材料、綠色建材、充填材料用於礦山廢棄地的生態修復，其中生態材料可以是複合保溫材料、微晶材料，建築材料可以是預拌砂漿、商品混凝土、加氣混凝土砌塊、透水磚、護坡磚，充填材料可以是膏體充填材料、膠結充填材料、水合充填材料；
(2)將有機垃圾通過流化床熱解、厭氧消化、生物堆肥製備成有機肥料或生物燃料；
(3)將礦山廢棄地進行生態修復；
(4)將所述步驟(3)中經過生態修復後的礦山廢棄地用於工業、商業、光伏、風能、景觀用地或生物質能源作物基地；
(5)將所述能源作物基地種植的能源作物或農林廢棄物製備生物燃料及有機化學品，並將其殘渣、殘液作為有機肥料；
(6)將所述步驟(2)中的有機肥料與尾礦、剝離土或無汙染土壤通過綠色種植土技術製備生態種植土，並將所述生態種植土用於礦山廢棄地的土壤修復。
所述步驟(3)中可以將礦山廢棄地通過退化生態系統生態修復、邊坡與礦山修復和/或土壤汙染控制與修復技術進行生態修復。
所述步驟(5)中可以將所述能源作物基地種植的能源作物或農林廢棄物通過生物質熱解、直燃、和/或氣化技術製備所述生物燃料及有機化學品。
所述步驟(2)中有機垃圾可以為餐廚垃圾、城市汙泥、動物糞便和/或農林廢棄物。
所述步驟(4)中的生物質能源作物可以為糖類能源作物、澱粉類能源作物、纖維類能源作物、油料類能源作物、烴類能源作物或藻類能源作物。
所述步驟(6)中通過所述綠色種植土技術製備所述生態種植土可以包括以下步驟：
a將餐廚垃圾、城市汙泥、動物糞便、農林廢棄物按照質量百分比為，餐廚垃圾：城市汙泥：動物糞便：農林廢棄物＝20％～30％：20％～30％：0％～10％：40％～50％混合均勻得到混合料堆料；
b將混合料堆料堆在露天堆場，並覆蓋上半滲透過濾膜，進行一次發酵20天；
c一次發酵完成後將堆料進行翻堆，進行二次發酵15天；
d將二次發酵完成後的堆肥產物進行篩分，將篩上農林廢棄物返回堆場繼續使用，篩下產物即為有機肥料；
e將有機肥料、尾礦、剝離土/無汙染土壤按照質量百分比為，有機肥料：尾礦：剝離土＝20％～30％：40％～60％：20％～30％混合均勻得到生態種植土。
所述步驟a中的農林廢棄物可以通過破碎機進行破碎，破碎後長度為5cm～10cm。
所述步驟e將所述有機肥料、尾礦、剝離土的質量百分比優選為，有機肥料：尾礦：剝離土＝20％：50％：30％混合均勻得到所述生態種植土。
本發明所提供的通過廢棄礦山及固體廢棄物資源化利用打造生態能源系統的方法在降低廢棄礦山修復成本的同時，解決了垃圾處理後產品的出口問題，提供了生物質能源原材料基地。通過礦山廢棄地、固廢垃圾及生物質能源循環利用，實現無廢棄、零汙染、低成本的綠色增長。通過三方面的有機結合，達到了多功能生態互補的效果，將廢棄礦山打造成了一個生態能源系統，具有較好的社會效益和經濟效益。
附圖說明：
圖1為本發明所提供的生態能源系統的方法流程示意圖。
具體實施方式：
實施例1：
一種通過廢棄礦山及固體廢棄物資源化利用打造生態能源系統的方法，包括以下步驟：
(1)將廢棄礦山的舍巖、尾礦及剝離土通過混凝土砌塊、路面基礎材料再選製備成複合保溫材料、微晶材料預拌砂漿、商品混凝土、加氣混凝土砌塊、透水磚、護坡磚，膏體充填材料、膠結充填材料、水合充填材料，用於礦山廢棄地的生態修復；
(2)將餐廚垃圾、城市汙泥、動物糞便通過流化床熱解、厭氧消化、生物堆肥製備成有機肥料或生物燃料；
(3)將礦山廢棄地通過退化生態系統生態修復、邊坡與礦山修復和土壤汙染控制與修復技術進行生態修復；
(4)將所述步驟(3)中經過生態修復後的礦山廢棄地用於澱粉類能源作物基地；
(5)將所述能源作物基地種植的能源作物或農林廢棄物通過生物質熱解、直燃、和氣化技術製備生物燃料及有機化學品，並將其殘渣、殘液作為有機肥料；
(6)將所述步驟(2)中的有機肥料與尾礦、剝離土或無汙染土壤通過綠色種植土技術製備生態種植土，並將所述生態種植土用於礦山廢棄地的土壤修復；
通過所述綠色種植土技術製備所述生態種植土包括以下步驟：
a將餐廚垃圾、城市汙泥、動物糞便、農林廢棄物按照質量百分比為，餐廚垃圾：城市汙泥：動物糞便：農林廢棄物＝20％：30％：5％：450％混合均勻得到混合料堆料；
b將混合料堆料堆在露天堆場，並覆蓋上半滲透過濾膜，進行一次發酵20天；
c一次發酵完成後將堆料進行翻堆，進行二次發酵15天；
d將二次發酵完成後的堆肥產物進行篩分，將篩上農林廢棄物返回堆場繼續使用，篩下產物即為有機肥料；
e將有機肥料、尾礦、剝離土/無汙染土壤按照質量百分比為，有機肥料：尾礦：剝離土＝20％：50％：30％混合均勻得到生態種植土。本實施例所提供的通過廢棄礦山及固體廢棄物資源化利用打造生態能源系統的方法在降低廢棄礦山修復成本的同時，解決了垃圾處理後產品的出口問題，提供了生物質能源原材料基地。通過礦山廢棄地、固廢垃圾及生物質能源循環利用，實現無廢棄、零汙染、低成本的綠色增長。通過三方面的有機結合，達到了多功能生態互補的效果，將廢棄礦山打造成了一個生態能源系統，具有較好的社會效益和經濟效益。
實施例2：
某鐵礦廢棄礦山存在尾礦、剝離土及礦山廢棄地。具體實施流程：
(1)將尾礦製備成路面基礎材料用於礦山廢棄地生態修復過程中的路面基礎材料；
(2)對礦山廢棄地進行邊坡與土地整理，在周圍做好防護措施；
(3)將農林廢棄物通過破碎機破碎後得到長度為5cm～10cm農林廢棄物備料，然後將餐廚垃圾、城市汙泥、動物糞便、農林廢棄物按照質量百分比為：餐廚垃圾：城市汙泥：動物糞便：農林廢棄物＝20％：30％：50％混合均勻得到混合料堆料，再將混合料堆料堆在露天堆場，並覆蓋上半滲透過濾膜，進行一次發酵20天，一次發酵完成後將堆料進行翻堆，進行二次發酵15天，然後將二次發酵完成後的堆肥產物進行篩分，將篩上農林廢棄物返回堆場繼續使用，篩下產物即為有機肥料；
將有機肥料、尾礦、剝離土按照質量百分比為：有機肥料：尾礦：剝離土＝20％：50％：30％混合均勻得到生態種植土。
(4)將製備的生態種植土用於礦山廢棄地的土壤改良；
(5)將土壤改良後的礦山廢棄地種植生物質能源作物竹柳；
(6)1～2年後將竹柳收割，通過生物質熱解技術將竹柳用於製備生物燃料並將生物質熱解產生的殘渣、殘液作為有機肥料循環用於礦山廢棄地的土壤改良。
(7)持續重複步驟(3)～(6)，將廢棄礦山打造成一個可以持續提供生物質能源原料的生態能源系統。
本實施例所提供的通過廢棄鐵礦山及固體廢棄物資源化利用打造生態能源系統的方法在降低廢棄礦山修復成本的同時，解決了垃圾處理後產品的出口問題，提供了生物質能源原材料基地。通過礦山廢棄地、固廢垃圾及生物質能源循環利用，實現無廢棄、零汙染、低成本的綠色增長。通過三方面的有機結合，達到了多功能生態互補的效果，將廢棄礦山打造成了一個生態能源系統，具有較好的社會效益和經濟效益。
實施例3：
某銅礦廢棄礦山存在舍巖、尾礦及礦山廢棄地。具體實施流程：
(1)將尾礦通過混勻、澆築入模、預養、脫模、切割、蒸壓養護工藝製備成加氣磚，用於廢棄礦山修復中的工程材料。
將舍巖通過破碎分級用於廢棄礦山修復過程中的路面基礎材料；
(2)對礦山廢棄地進行邊坡與土地整理，在周圍做好防護措施；
(3)將農林廢棄物通過破碎機破碎後得到長度為5cm～10cm農林廢棄物備料，然後將餐廚垃圾、城市汙泥、動物糞便、農林廢棄物按照質量百分比為：餐廚垃圾：城市汙泥：動物糞便：農林廢棄物＝30％：20％：10％：40％混合均勻得到混合料堆料，再將混合料堆料堆在露天堆場，並覆蓋上半滲透過濾膜，進行一次發酵20天，一次發酵完成後將堆料進行翻堆，進行二次發酵15天，然後將二次發酵完成後的堆肥產物進行篩分，將篩上農林廢棄物返回堆場繼續使用，篩下產物即為有機肥料；
將有機肥料、尾礦、無汙染土壤按照質量百分比為：有機肥料：尾礦：無汙染土壤＝20％：50％：30％混合均勻得到生態種植土。
(4)將製備的生態種植土用於礦山廢棄地的土壤改良；
(5)將土壤改良後的礦山廢棄地種植生物質能源作物構樹；
(6)1～2年後將構樹收割，通過生物質熱解技術將構樹用於製備生物燃料並將生物質熱解產生的殘渣、殘液作為有機肥料循環用於礦山廢棄地的土壤改良。
(7)持續重複步驟(3)～(6)，將廢棄礦山打造成一個可以持續提供生物質能源原料的生態能源系統。
本實施例所提供的通過廢棄銅礦山及固體廢棄物資源化利用打造生態能源系統的方法在降低廢棄礦山修復成本的同時，解決了垃圾處理後產品的出口問題，提供了生物質能源原材料基地。通過礦山廢棄地、固廢垃圾及生物質能源循環利用，實現無廢棄、零汙染、低成本的綠色增長。通過三方面的有機結合，達到了多功能生態互補的效果，將廢棄礦山打造成了一個生態能源系統，具有較好的社會效益和經濟效益。