煤矸石是煤炭生產和加工過程中產生的固體廢棄物,每年的排放量相當于當年煤炭產量的10%左右,目前已累計堆存30多億噸,占地約1.2萬公頃,是目前我國排放量最大的工業固體廢棄物之一。我國煤炭系統現在每年還要排放出近1億噸煤矸石。
煤矸石因礦不同,其主要成分含量也不盡相同,主要含有腐殖酸、有機質、硅、鉀、鐵以及多種稀有元素。目前多以行發電、生產建筑材料、回收礦產品、制取化工產品、筑路等為主,在農業上的應用較少,效果也不十分明顯。
當前,應用于農業、工業、環境和醫藥四大領域的主要是含高品質腐殖酸煤矸石,腐殖酸含量一般在40%以上,對于含腐殖酸較低的煤矸石多數沒有合理利用。
2015年實施的《煤矸石綜合利用管理辦法》中提到煤矸石用于土地復墾。這方面中國科學院沈陽應用生態研究所在多年前有所研究,并在遼寧省朝陽和撫順進行了保護地土壤改良工作,效果顯著。經過處理后的土壤鹽漬化現象降低,肥料利用率提高8%~15%,作物產量增加8%~11.3%。
隨著煤矸石在農業方面研究的不斷深入,其主要用途為:
第一,土壤調理劑。煤矸石經過微生物活化后,腐植酸、有機質等有效成分明顯提高,可以促進作物根系的發育和有益微生物的活動。簡單說,可以幫助土壤釋放有利于植物吸收的各種營養元素,治理土壤板結、沙化、鹽堿化現象,提高土壤滲透性,增加土壤的保水保肥能力,減少土壤水分蒸發,增加土壤的陽離子交換能力,促進微量元素更好地被植物根系吸收,有利于植物對鐵、鎂、鋅、銅的螯合,減少鹽分吸收土壤中的na離子等。
第二,生物肥料載體。當前生物肥料多以單獨的菌體為主或者以生物有機肥出現,而生物有機肥的載體主要是畜禽糞便和秸稈,期間是提供有機質。而煤矸石中不僅含有有機質,還含有多種中微量元素,能夠豐富生物肥料的功能,同時也能夠合理利用這一煤炭產業的廢棄資源。
第三,復混肥料配料。在復混肥生產當中會添加適當的配料,這些配料多數以膨潤土等為主,養分單一。而活化后的煤矸石不僅可以豐富復混肥料中有機質、腐植酸的含量,同時還能夠提供多種中微量元素。
第四,煤矸石吸附劑。煤矸石也可稱為低品位腐植酸,腐植酸中含有各種官能團、橋鍵,具有優異的吸附、交換、絡合性能,對土壤、大氣中的污染物都有很輕的吸附性。
新型肥料是科技創新的產物,是服務于我國現代農業的肥料產品之一。我國中低產田面積大,有機質貧乏,土壤偏酸化和偏堿化情況多,風沙化和鹽漬化現象嚴重,土壤污染廣泛。而煤矸石作為煤炭行業的廢棄物,同時也是非常好的肥料資源,這一資源在我國儲量巨大、價格低廉,處理后可廣泛應用于新型肥料和土地復墾。
在大力推廣高品質腐殖酸的同時,我們也可以將煤矸石進行生物、物理、化學方法活化,然后制成具有不同功能的鹽堿地、保護地、沙地的土壤改良劑;可以制成復混肥料的添加料,減少對膨潤土等資源的開發;可以制成生物肥料和污染物吸附劑等環保產品,大規模合理應用于我國的新型肥料和環保肥料產品當中,為推動現代農業和環境保護作出貢獻。