專利名稱：一種固沙劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于沙的穩(wěn)定材料，特別是涉及天然礦物質混合組成的固沙劑及其制備方法。
背景技術：
目前，在控制沙塵暴及土地沙化方面，一般采用種植植物形成植被防護林帶的綠化方式及用化學固沙劑噴灑澆灌沙漠地的方法使沙子表面形成硬化層，以防止和控制沙丘的移動及土地的沙化過程；但對于自然條件惡劣，遭受流沙侵害嚴重而有需要局部迅速固沙的地方，植物固沙在短時期內難以起到作用，甚至被風沙吹蝕殆盡，化學固沙除固沙快，也對促進植物在沙漠的生長又有著不可比擬的優(yōu)點。如有的利用瀝青、原油、渣油、重油等石油產(chǎn)品作為固沙劑，也有用人工合成聚合物作固沙劑的，以達到控制沙漠表面隨風流動以及起到保護地下水份的蒸發(fā)作用。而現(xiàn)公開的固沙劑如中國專利ZL91104881，公開90108191、97108194、00108062等雖然均有較好的固沙作用，但它們均存在著不足，如價格較高，難以大面積的在沙漠中利用，均為液體，在向沙漠縱深中噴灑時的運輸不方便。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了克服以上不足而提供一種價格低廉，利于綠化的固體的固沙劑及其制備方法，它可在降水前后與沙子混合撒在沙的表面，形成較大面積的覆蓋層，降水后使覆蓋層形成一層微空薄殼。
本發(fā)明的目的是采用以下技術方案實現(xiàn)的采用固定劑和吸水劑的混合物做為固沙劑，其中固定劑選用紅土(laterite)，占本發(fā)明固沙劑的70-90％(重量百分含量)；吸水劑為硅酸鈉(Na2SiO3)和/或鋁酸鈉(NaAlO2)和/或羧甲基纖維素鈉(CH2OCH2COONa)，占本發(fā)明固沙劑的10-30％；其中硅酸鈉、鋁酸鈉和羧甲基纖維素鈉中的兩種或以上同時使用時，硅酸鈉∶羧甲基纖維素鈉為1∶1.5-2.5，鋁酸鈉∶羧甲基纖維素鈉為1∶1.5-2.5，硅酸鈉和鋁酸鈉∶羧甲基纖維素鈉也為1∶1.5-2.5。
本發(fā)明固沙劑在使用時需與沙土混合，其比例為1比10-30，即一份本發(fā)明固沙劑需與10-30份的沙土混合均勻，然后均撒在雨后或下雪前后的沙漠表面，其厚度可在1-5毫米，可形成一層板結層。其主要作用是防止和控制沙丘的移動及土地的沙化過程。用于防止沙塵暴的產(chǎn)生及土地的沙化和沙漠地區(qū)修建高速公路、鐵路兩邊的固沙作用，若配以植物保護則效果更好。如能廣泛使用本發(fā)明固沙劑來固沙，就能很好的控制沙丘的移動，又可使沙漠逐步的加以減少，從而使可用土地面積逐步得到擴大。由于本發(fā)明固沙劑能控制沙塵暴的發(fā)生或減少，從而對城鄉(xiāng)的環(huán)境起到良好的保護作用，由于能控制或減緩土地的沙化過程，從而使生態(tài)環(huán)境得到良好的平衡作用。其原料加工處理過程簡單，產(chǎn)品生產(chǎn)過程十分簡單，并不產(chǎn)生污染物質，所以對環(huán)境沒有再污染的危害。固沙劑產(chǎn)品的成本十分的低廉，經(jīng)濟和社會效益十分的明顯。
具體實施方案一、加工工藝(一)、原料來源1、固定劑紅土取自自然界，占本發(fā)明固沙劑的70-95％(重量百分含量)，其主要礦物成分是鋁土礦、褐鐵礦、針鐵礦，其次為高嶺石、長石、石英，其比重2.4-3.2克/立方厘米。其化學成分中氧化鋁(Al2O3)、氧化鐵(Fe2O3)含量較高，氧化硅(SiO2)含量較低。粒度分析以粘粒級(＜0.05毫米)為主，根據(jù)產(chǎn)地的不同紅土中小于0.05毫米的粘粒可占到45-75％，故使紅土的可塑性較高。由于紅土具有遇水不崩解的特性，特別適合作為固定劑。
2、吸水劑硅酸鈉(或鋁酸鈉)、羧甲基纖維素鈉可購自試劑廠，均為工業(yè)純或其以上的化學純、食品用制劑。
(二)、原料處理紅土應為干燥易破碎，粉碎過100目篩，粗的粉碎后再過篩、混合。選用的硅酸鈉、鋁酸鈉及羧甲基纖維素鈉要求均小于100目。
(三)、加工設備可選用建筑用的各種粉碎機型，臥式或立式攪拌機，離心機、烘干機、灌裝機、口袋的封口機等，如原料符合粒度要求也可人工混合攪拌、裝袋、封口。
(四)加工技術條件1、原料使用前的要求(1)紅土需含雜質較少，如濕度較大需烘干，烘干時溫度不大于150℃。
(2)吸水劑工業(yè)級或以上。
2、操作程序首先按配方比例將吸水劑和固定劑調配好，然后進行充分混勻，使用時再將沙子按比例量到入，進行攪拌，使其充分混勻即可。
3、時間第一步的混合(固沙劑混勻)的攪拌需5～20分鐘，第二步的混合(固沙劑與沙子的混勻)攪拌需5～20分鐘。
二、本發(fā)明固沙劑的技術指標1、本發(fā)明固沙劑的理化指標(1)、pH值7～8。
(2)、水分＜2％。
2、本發(fā)明固沙劑中有害物質檢測指標(土壤中有害物質容許濃度)砷；＜8mg/kg(12-15)；汞＜1.5mg/kg(2.0)；鎘＜0.5mg/kg(1.0)。
3、本發(fā)明固沙劑的毒理指標(1)、急性經(jīng)口毒性屬實際無毒物質。
(2)、蓄積毒性無蓄積毒性。
(3)、鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗(Ames試驗)陰性。
(4)、體內哺乳動物骨髓細胞微核試驗陰性。
(5)、小鼠精子畸形試驗陰性。
(6)、小鼠睪丸染色體畸變試驗陰性。
4、固沙、吸水及重復使用的效果(1)、固沙效果①、常溫條件下本產(chǎn)品平均損失量12.5g，損失率0.78％。
對照樣平均損失量135g，損失率84.37％。
試驗方法取沙土150g，固沙劑10g，充分混勻后，均勻的灑在鐵盤內(鐵盤體積為36×24×3cm)，沙層厚度在2～3mm。取自來水(水溫在26～28℃)緩慢的灑在沙層上，加水量以吸水達到飽和且沙層表面不積水為準，然后放在室溫為28～33℃、濕度為45～70％、風速為0.2～0.7m/s環(huán)境中自然蒸發(fā)涼干，待衡重后再進行風吹試驗。風吹試驗平均風速為14m/s(盤頭16.4m/s；盤中15m/s；盤尾11.8m/s)。連續(xù)風吹20min，然后對盤中剩余沙土進行稱重，計算損失量。按比例補充到160g，以相同方法重復試驗9次。對照樣，取160g沙土，放入鐵盤中，加水量與上述相同。衡重后進行風吹試驗，計算損失量，然后再補充到160g沙土，再重復上述試驗。
風速來源于高壓氣泵，8kg/cm2。風向朝下傾斜40°左右吹盤子的前半部分。用天津產(chǎn)的輕便三杯風速儀來測定風速。風吹時室內環(huán)境條件溫度28～33℃，濕度45～70％。
②、高溫條件下本產(chǎn)品平均損失量為13g，損失率8.12％。
對照樣平均損失量為139g，損失率86.70％。
試驗方法其試驗方法與室溫條件下的試驗方法基本相同，不同處在于由自然蒸發(fā)涼干過程，變?yōu)槿斯ず娓蛇^程，即加水后將鐵盤放入烤箱中，在110℃條件下烘干，衡重后，在進行風吹試驗。然后再加水，再進入烤箱中烘干，重復9次的結果。
③、低溫條件下本產(chǎn)品平均損失量9g，損失率0.56％。
對照樣平均損失量143g，損失率為89.37％。
試驗方法其試驗方法與室溫條件下的試驗方法基本相同，不同處在于加水時的水溫在4～8℃(冰溶水)，在加水后，將鐵盤放入冰箱中冷凍室內，待結冰后再取出，放在自然環(huán)境中涼干(室內)，衡重后再進行風吹試驗，然后再加冰水，經(jīng)冷凍結冰后取出。重復6次的結果。
(2)、吸水效果①、常溫條件下本產(chǎn)品每百克吸水量為57.95ml。
對照樣每百克吸水量為38.97ml。
其吸水率高于對照樣48.70％。
試驗方法取沙土1500g，固沙劑100g，充分混勻后均勻的灑在鐵盤內，取自來水緩慢的灑在沙層表面，以不積水為止，計算水量，放于室內涼干。衡重后，進行計算，然后再加水。衡重，計算連續(xù)重復9次的結果。環(huán)境條件同上。
②、高溫條件下本產(chǎn)品每百克吸水量為57.70ml。
對照樣每百克吸水量為38.90ml。
其吸水率高于對照樣48.32％。
試驗方法其與常溫條件下試驗不同處在于加水后，將鐵盤放入烤箱中，烘干，衡重后計算，再加水再進入烤箱，連續(xù)重9次的結果，其它條件同上。
③、低溫條件下本產(chǎn)品每百克吸水量為70.22ml。
對照樣每百克吸水量為45.24ml。
其吸水率高于對照樣55.21％。
試驗方法其與常溫不同在于加冰水后，放入冷凍室內，結冰后取出放于自然環(huán)境中，衡重計算，再加冰水，再放回冷凍室，結冰后再取出，重復6次的結果，其它條件與常溫相同。
(4)、產(chǎn)品的重復使用次數(shù)①、常溫條件下本產(chǎn)品風吹使用次數(shù)為10次，吸水使用次數(shù)為10次，也就是說一年內，如果遇到10次雨、雪天氣后，其效果就會低于本指標，就需補灑一次，以確保效果的延續(xù)。
②高溫條件下本產(chǎn)品風吹使用次數(shù)為10次，吸水使用次數(shù)為10次。
③低溫條件下(結冰后取出涼干)本產(chǎn)品風吹使用次數(shù)為6次，吸水使用次數(shù)為6次。
三、產(chǎn)品的進步效果而采用本產(chǎn)品的固沙方法，既能快速大量吸收地表雨、雪水，同時還能起到保護地下水的作用，對生態(tài)環(huán)境又不造成二次污染。
1、本發(fā)明固沙劑與沙子使用比例為1∶10-30。即1公斤固沙劑配10-30公斤的沙子，部分混勻后，再進行播撒。
2、播撒條件，下雪前后或下雪時，無風條件下進行，在雨后使用也可。
3、播撒厚度為1-5毫米，100公斤本發(fā)明固沙劑約可播撒1畝地的范圍。
4、將草籽混合在本發(fā)明固沙劑播撒時效果更好。
5、在沙漠地區(qū)的公路、鐵路兩邊初期綠化地帶使用，效果更明顯。既能快速吸收水分，也能延緩水分的蒸發(fā)。
6、避光、防潮保存。
四、實施例實施例1取80公斤紅土加溫烘干、粉碎，過100目篩，與7公斤硅酸鈉、13公斤羧甲基纖維素鈉，攪拌5～10分鐘均勻后裝袋；在播撒使用前加入1500公斤沙子攪拌均勻，在下雪時無風條件下播撒在沙漠表面，厚度約為2～4毫米，約可播撒1畝地。
實施例2取70公斤紅土、10公斤鋁酸鈉、20公斤羧甲基纖維素鈉，再加入3000公斤沙子攪拌均勻，其它如實施例1。
實施例3取90公斤紅土、4公斤鋁酸鈉、6公斤羧甲基纖維素鈉，再加入1000公斤沙子攪拌均勻，其它如實施例1。
實施例4取80份紅土加溫烘干、粉碎，過100目篩，加入20份硅酸鈉攪拌5分鐘均勻后，再加入2000份沙子攪拌10分鐘均勻，在雨后播撒在沙漠表面，厚度約為1～3毫米，每100公斤約可播撒1.5畝地。
實施例5取70份紅土加溫烘干、粉碎，過100目篩，加入30份羧甲基纖維素鈉攪拌15分鐘均勻后，再加入1000份沙子攪拌5分鐘均勻，在雪后無風條件下播撒在沙漠表面，厚度約為3～5毫米。
實施例6取90份紅土加溫烘干、粉碎，過100目篩，加入10份鋁酸鈉攪拌均勻后，其它如實施例4。
實施例7取85份紅土加溫烘干、粉碎，過100目篩，加入15份鋁酸鈉攪拌20分鐘均勻后，再加入2500份沙子攪拌5分鐘均勻，在雪前無風條件下播撒，其它如實施例4。
實施例8取70公斤紅土加溫烘干、粉碎，過100目篩，與5公斤硅酸鈉、5公斤鋁酸鈉、20公斤羧甲基纖維素鈉，攪拌5～10分鐘均勻后裝袋；在播撒使用前加入1500公斤沙子攪拌均勻，在下雪時無風條件下播撒在沙漠表面，厚度約為2～4毫米，約可播撒1畝地。
權利要求
1.一種固沙劑，包括固定劑和吸水劑，其特征在于固定劑選用紅土，吸水劑選用硅酸鈉和/或鋁酸鈉和/或羧甲基纖維素鈉，其中紅土占70-90％(重量百分含量)，硅酸鈉和/或鋁酸鈉和/或羧甲基纖維素鈉占10-30％(重量百分含量)。
2.根據(jù)權利要求1所述的固沙劑，其特征在于所說的硅酸鈉和羧甲基纖維素鈉同時使用時，硅酸鈉∶羧甲基纖維素鈉為1∶1.5-2.5。
3.根據(jù)權利要求1所述的固沙劑，其特征在于所說的鋁酸鈉和羧甲基纖維素鈉同時使用時，鋁酸鈉∶羧甲基纖維素鈉為1∶1.5-2.5。
4.根據(jù)權利要求1所述的固沙劑，其特征在于所說的硅酸鈉、鋁酸鈉和羧甲基纖維素鈉同時使用時，硅酸鈉和鋁酸鈉∶羧甲基纖維素鈉為1∶1.5-2.5。
5.根據(jù)權利要求1所述的固沙劑，其特征在于所說的紅土中粒度以粘粒級小于0.05毫米的占45-75％，主要礦物成分是鋁土礦、褐鐵礦、針鐵礦，其次為高嶺石、長石、石英，其比重2.4-3.2克/立方厘米。
6.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的固沙劑，其特征在于所說的硅酸鈉、鋁酸鈉、羧甲基纖維素鈉均為工業(yè)純或以上。
7.根據(jù)權利要求1所述的固沙劑的用途，其特征在于固沙劑使用時需與沙土混合，其比例為1比10-30。
8.根據(jù)權利要求7所述的固沙劑的用途，其特征在于雨后或下雪前后的沙漠表面，其厚度在1-5毫米。
9.固沙劑的制備方法，其特征在于(1)取紅土占70-90％(重量百分含量)，硅酸鈉或鋁酸鈉或/和羧甲基纖維素鈉占10-30％。(2)紅土需是干燥的，如烘干時其溫度不大于150℃，粉碎過100目篩、混合；硅酸鈉(或鋁酸鈉)、羧甲基纖維素鈉要求小于100目。(3)第一步的混合(固沙劑混勻)的攪拌需5～20分鐘，第二步的混合(固沙劑與沙子的混勻)攪拌需5～20分鐘。
全文摘要
本發(fā)明是一種固沙劑及其制備方法,她包括固定劑和吸水劑,其特征在于固定劑選用紅土,吸水劑選用硅酸鈉和/或鋁酸鈉和/或羧甲基纖維素鈉,其中紅土占70－90%(重量百分含量),硅酸鈉和/或鋁酸鈉和/或羧甲基纖維素鈉占10－30%(重量百分含量);它可在降水前后與沙子混合后撒在沙的表面,播撒厚度為1－5毫米,形成較大面積的覆蓋層,既能快速吸收水分,也能延緩水分的蒸發(fā),降水后使覆蓋層形成一層微空薄殼,將草籽混合在本發(fā)明固沙劑播撒時效果更好,在沙漠地區(qū)的公路、鐵路兩邊初期綠化地帶使用,效果更明顯,同時還能起到保護地下水的作用,對生態(tài)環(huán)境又不造成二次污染。
文檔編號C09K17/40GK1338503SQ0112743
公開日2002年3月6日 申請日期2001年9月20日 優(yōu)先權日2001年9月20日
發(fā)明者張東新, 曲保恩, 王鳳鳴, 謝瑋, 張?zhí)炝?申請人:張東新