不同堆肥方式对煤矸石有机肥理化性质的影响（综述）

山西能源学院学士学位论文文献综述不同堆肥方式对煤矸石有机肥理化性质的影响煤矸石是多种岩石的混合物，是煤炭开采加工过程的固体废弃物，处理不当给环境带来严重的污染或者安全隐患。堆肥就是采用自然的方式，将煤矸石中有机质元素转化或富集成有利于植物生长的元素，促进庄稼生长，为农民创收，变废为宝。但煤矸石由于其结构成分复杂，化学成分含量居多，宜采用堆肥的方式降解有害成分。本文综述了煤矸石来源、应用以及堆肥方式对煤矸石有机肥效的影响，为解决煤矸石环境处理问题以及社会效益做出重要依据。关键词：堆肥方式：煤矸石：有机肥：理化性质1煤矸石的产生及综合利用1.1煤矸石概述煤矸石是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物，约占煤炭生产量的1020%,是我国排放量和累计堆存量最大的工业固体废弃物之一。煤矸石是多种岩块的混合物，成分相当复杂。从化学组成上看，煤矸石是由无机质和少量有机质组成的混合物。无机质主要为矿物质和水。构成矿物质成分的元素多达数十种之多，主要以硅、铝为主，另外含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、SO3、K2O、N2O、P2Os等无机物山，以及微量的稀有金属（如钛、钒、钴等）。煤矸石中硅的含量将近50%，它是以硅酸盐和硅铝酸盐形态存在，难于溶解的，并高度抗风化：而对于植物来说，只有少部分的硅酸盐可用，而这部分主要是以单硅酸，一种极弱的酸的形态存在。近年来，国际上对硅元素在植物上的应用进行诸多研究，并发现其在植物营养上的重要作用。经研究，硅对水稻、大麦、甘蔗及蔬菜等作物是不可缺少的营养元素，施了硅肥之后，明显促进植物的生长。因此，目前植物营养学界有将硅元素定为植物营养所必须的第17种元素。煤矸石中有机碳含量较高，施到土壤中，一方面可以增加土壤有机质的含量，改良土壤：另一方面也是土壤中微生物的碳源，有利于微生物的生长与繁殖。煤矸石中还含有一定量的腐植酸，腐植酸对根系发育有特殊的促进作用，刺激根端山西能源学院学士学位论文文献综述组织细胞的分裂与增长，使幼苗发根快，次生根增多，根量增加，根系伸长，最终导致作物吸收水分和养分的能力大大增强☒。煤矸石的矿物成分以粘土矿物和石英为主，常见矿物为高岭土、蒙脱石、伊利石、石英、长石、云母等。除了石英和长石外，以上矿物属于层状结构的硅酸盐，这是煤矸石矿物成分的一个特点。煤矸石中的有机质随含煤量的增加而增高，其构成元素主要包括碳、氢、氧、氮和硫等。煤矸石大量的堆积会造成严重的环境效应4，比如污染效应、自燃效应、占地效应、爆炸效应、结构侵蚀效应、稳定效应等。与此同时，煤矸石又是一种可开发利用的资源，国家鼓励煤矸石大宗利用和高附加值利用，包括煤矸石土地复垦及矸石山生态环境恢复阿中的应用等。1.2煤矸石应用国外利用煤研石最早始于第二次世界大战以前，直到20世纪60年代后期，才真正引起各国的重视。到目前为止，在众多的研究当中，最成功的方法是生物复田法，生物复田法可以说是当代最先进的复田工艺，它首先在美国和匈牙利获得成功，目前该项技术正在向全世界推广。美国还研究成功了直接从燃烧着的煤矸石山中回收热能。法国煤矸石的年产量约850万吨，至今煤矸石的堆积总量超过10亿吨，他们对灰分较大的煤矸石进行洗选，回收了其中的可燃物，用于发电，从而可以节约煤炭。复田造地是彻底消除煤矸石污染的根本方法，在国外己实验多年，效果相当显著，其中英国的青野露天矿对此方法的实施较为长久，也卓有成效。煤矸石作为建材近年发展较快，利用的途径也日益增加，产品有砖瓦、水泥及水泥制品、建筑砂浆、轻骨料、陶瓷和充填材料等。在这方面的应用所需设备少、投资成本低，是首选的加工利用途径。近年来，煤矸石在水泥中的利用主要有：以煤矸石代粘土作原料来烧制水泥国和将煤矸石作为混合材生产水泥，10及煤矸石少熟料12或无熟料，141水泥等。1.2煤矸石在农业方面的应用1.2.1煤仟石制备生态基质柯凯恩等人以煤矸石为原料，搭配不同有机原料，经过混合堆制后得到不同理化性质的生态基质。采用3因素4水平正交试验，研究煤矸石粉碎粒径(A)、煤矸石含量(B)及添加堆肥种类(C)对生态基质产品的肥力影响，并采用高羊茅盆栽试验进行验证。发现：(1)基质营养组成方面，煤矸石粒径、煤矸石含量以及堆肥种类均显著影响(P<0.05)其养分含量：(2)基质粒径组成中，粘粒含量受煤矸石粒径、堆肥种类显著影响(P<0.01):砂粒和粉粒含量则只受堆肥种类显著影响(P<0.05)：(3)植物生长方面，高羊茅发芽率及地上生物量积累随基质中煤矸石占比的增加而下降，或与煤矸石重金属含量高但营养元素少有关。2山西能源学院学士学位论文文献综述1.2.2煤矸石制备土壤改良剂廖洪强1等发明了一种煤矸石多孔土壤改良剂及其制备方法，目的在于提供一种利用煤矸石制备土壤改良剂的制备方法，以解决煤矸石资源化利用的问题和板结土壤透气性和保水性改良问题。该发明以煤矸石为主要原料制备多孔土壤改良剂不仅可以大规模高效利用煤矸石，而且可以改良土壤性能，增加土壤的保水性、抗流失性、透气性和保温性，有利于植物生长和防止水土流失。王辰等提出利用煤矸石作为原材料制备土壤改良剂，以期可以改善土壤理化性质，提高土壤微生物的种类和数量，加强土壤的保水、保肥性能，有利于植物生长发育，在增加可使用土地资源的同时，实现固体废物的再用。张晓薇等通过试验将沙土和煤矸石按照不同的比例混合，种植当地特征植物黄豆和谷子，利用不同比例下植物的生长状况得出沙土和煤矸石的最佳配比。周建民发明公开了一种利用煤矸石制备酸性土壤改良剂的配方和制备方法。该发明使得煤矸石变废为宝，且由煤矸石组成的粉料在高温作用下，形成介孔和微孔，改善了土壤结构，增加土壤的保水性和通气性：并且酸性土壤改良剂的活性高，活化物质在水的作用下形成碱性物质，从而通过碱性物质中和土壤中的酸性物质，从而修复酸性土壤生态系统。范远等2发明了一种利用煤矸石和草木灰改性制备土壤改良剂的方法，包红旭等2四发明了一种基于煤矸石和硼泥的白浆土土壤改良剂及其制备方法，陈扬等发明了一种煤矸石土壤改良剂的制备装置。1.2.3煤矸石制备有机肥范鸿基到发明了生物降解煤矸石的有机肥制法及多菌种选育，李骁华24]等发明了一种利用煤矸石制备的有机肥及其制备方法，汪中奇2阿发明了一种基于煤矸石改性的复合肥料及其制备方法。姜凤阁2以人畜、家禽过腹消化食物所产生的粪便作为肥料的原理，将农作物秸秆及有机废弃物和草炭土、草木灰、煤矸石、生物菌群等原料组合在一起，通过现代全自动化有机肥生产线进行工厂化生产。产品可作为水稻、小麦、杂粮、油料、蔬菜、水果等经济作物生产的有机肥料。国内外己研究表明21，施用堆肥对作物产量和品质的影响研究存在争议。徐艳丽网等研究表明，随施用堆肥的增加牧草生物量均值越高，可能是施用堆肥能改善土壤环境，提高牧草的存活密度，从而显著提高产量：刘艳1等研究结果表明，杂交狼尾产量与施肥量是密切相关的，随施肥量的增加而逐渐升高，1500kg/hm2时最高，之后有所下降。施用堆肥能显著提高紫花首蓿和混播紫花首蓿和墨西哥玉米牧草的生物量，对墨西哥玉米的生物量影响不显著。谢燕妮等结果表明，随施肥浓度的增加，墨西哥玉米的株高、生物量、粗蛋白、均呈增加趋势，粗纤维呈降低趋势。1.3堆肥方式目前煤矸石主要堆肥方式