專利名稱：一種建筑垃圾制備的土壤擴蓄增容劑及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種土壤擴蓄增容劑的制備方法。特別是一種利用廢棄資源(城鄉(xiāng)建筑垃圾)為原料制備的土壤擴蓄增容劑及其生產方法，為綜合利用城鄉(xiāng)廢棄資源，變廢為寶開辟了一條新途徑。
背景技術：
1.我國城鄉(xiāng)建筑垃圾現(xiàn)狀目前，隨著社會的進步及其城鄉(xiāng)建設的發(fā)展，我國建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的30％～40％。絕大部分建筑垃圾未經(jīng)任何處理，便被施工單位運往郊外或鄉(xiāng)村，采用露天堆放或填埋的方式進行處理，耗用大量的征用土地費、垃圾清運等經(jīng)費，同時，清運和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚等問題又造成了嚴重的環(huán)境污染。隨著我國對于保護耕地和環(huán)境保護的各項法律法規(guī)的頒布和實施，如何處理和排放建筑垃圾已經(jīng)成為建筑施工企業(yè)和環(huán)境保護部門面臨的一個重要課題。
建筑垃圾大多為固體廢棄物，一般是在建設過程中或舊建筑物維修、拆除過程中產生的。不同結構類型的建筑所產生的垃圾各種成分的含量雖有所不同，但其基本組成是一致的，主要由土、渣土、散落的砂漿和混凝土、剔鑿產生的磚石和混凝土碎塊、打樁截下的鋼筋混凝土樁頭、金屬、竹木材、裝飾裝修產生的廢料、各種包裝材料和其它廢棄物等組成。據(jù)有關資料介紹，經(jīng)對磚混結構，全現(xiàn)澆結構和框架結構等建筑的施工材料損耗的粗略統(tǒng)計，在每萬m2建筑的施工過程中，僅建筑廢渣就會產生500t～600t。若按此測算，我國每年僅施工建設所產生和排出的建筑廢渣就有4000萬噸，加上城鄉(xiāng)拆遷修繕改造，建筑廢渣數(shù)以億計。
建筑垃圾中的許多廢棄物經(jīng)分揀、剔除或粉碎后，大多是可以作為再生資源重新利用的，如廢鋼筋、廢鐵絲、廢電線和各種廢鋼配件等金屬，經(jīng)分揀、集中、重新回爐后，可以再加工制造成各種規(guī)格的鋼材；廢竹木材則可以用于制造人造木材；磚、石、混凝土等廢料經(jīng)破碎后，可以代砂，用于砌筑砂漿、抹灰砂漿、打混凝土墊層等，還可以用于制作砌塊、鋪道磚、花格磚等建材制品。可見，綜合利用建筑垃圾是節(jié)約資源、保護生態(tài)的有效途徑。在這些方面，日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達國家的許多先進經(jīng)驗和處理方法很值得我們借鑒。但利用其改善農業(yè)土壤保水保肥性報道不多。
2.國外建筑垃圾綜合利用現(xiàn)狀建筑垃圾中的許多廢棄物經(jīng)過分撿、剔除或粉碎后，大多可作為再生資源重新利用。綜合利用建筑垃圾是節(jié)約資源、保護生態(tài)的有效途徑。在這方面，日本、美國、德國等發(fā)達國家進行的比較早，給我們提供了許多先進的經(jīng)驗和處理方法。通常，建筑材料，如石塊磚塊，其原料價格要比再循環(huán)的材料價廉。由于國土面積小，資源相對匱乏，日本的構造原料價格要比歐洲高。因此，日本人將建筑垃圾視為“建筑副產品”，十分重視將其作為可再生資源而重新開發(fā)利用。比如港埠設施，以及其他改造工程的基礎設施配件可以利用再循環(huán)的石料，代替相當量的自然采石場礫石材料。
1977年日本政府制定了《再生骨料和再生混凝土使用規(guī)范》，并相繼在各地建立了以處理混凝土廢棄物為主的再生加工廠，生產再生水泥和再生骨料，生產規(guī)模最大的可加工生產100t/h。1991年日本政府又制定了《資源重新利用促進法》，規(guī)定建筑施工過程中產生的渣土、混凝土塊、瀝青混凝土塊、木材、金屬等建筑垃圾，必須送往“再資源化設施”進行處理。日本對于建筑垃圾的主導方針是盡可能不從施工現(xiàn)場排出建筑垃圾；建筑垃圾要盡可能的重新利用；對于重新利用有困難的則應適當予以處理。美國政府則制定了《超級基金法》，規(guī)定“任何生產有工業(yè)廢棄物的企業(yè)，必須自行妥善處理，不得擅自隨意傾卸”。從而在源頭上限制了建筑垃圾的產生量，促使各企業(yè)自覺的尋求建筑垃圾資源化利用途徑。美國住宅營造商協(xié)會正在推廣一種“資源保護屋”，其墻壁是用回收的輪胎和鋁合金廢料建成的，屋架所用的大部分鋼料是從建筑工地上回收來的，所用的板材是鋸末和碎木料加上20％的聚乙烯制成，屋面的主要原料是舊的報紙和紙板箱。這種住宅不僅積極利用了廢棄的金屬、木料、紙板，而且比較好的解決了住房緊張和環(huán)境保護之間的矛盾。此外，美國的CYCLEAN公司采用微波技術，可以100％的回收利用再生舊瀝青路面料，其質量與新拌瀝青路面料相同，而成本可降低1/3，同時節(jié)約了垃圾清運和處理等費用，大大減輕了城市的環(huán)境污染；對已經(jīng)過預處理的建筑垃圾，則運往″再資源化處理中心″，采用焚燒法進行集中處理。
法國CSTB公司是歐洲首屈一指的“廢物及建筑業(yè)”集團，專門統(tǒng)籌在歐洲的“廢物及建筑業(yè)”業(yè)務。公司提出的廢物管理整體方案有兩大目標一是通過對新設計建筑產品的環(huán)保特性進行研究，從源頭控制工地廢物的產量；二是在施工、改善及清拆工程中，通過對工地廢物的生產及收集做出預測評估，以確定有關的回收應用程序，從而提升廢物管理的層次。該公司以強大的數(shù)據(jù)庫為基礎，使用軟件工具對建筑垃圾進行從產生到處理的全過程分析控制，以協(xié)助在建筑物使用壽命期內的不同階段做出決策。例如可評估建筑產品的整體環(huán)保；可依據(jù)有關執(zhí)行過程、維修類別，以及不同的建筑物清拆類型，對減少某種產品所產生的廢物量進行評估；可向顧問人員、總承建商，以及承包機構(客戶)就某一產品或產品系列對環(huán)保及健康影響提供相關的概覽資料；可以對廢物管理所需的程序及物料做出預測；可根據(jù)廢物的最終用途或質量制訂運輸方案；就任何使用“再造”原料的新工藝，在技術、經(jīng)濟及環(huán)境方面的可行性做出評核，而且可估計產品的性能。在荷蘭，建筑業(yè)每年產生的廢物大約為14×106t，大多數(shù)是拆毀和改造舊建筑物的產物(石塊，金屬，塑料和木材的雜亂物)。目前，已有70％的建筑廢物可以被再循環(huán)利用，但是荷蘭政府希望將這個百分比增加到90％。因此，他們制定了一系列法律，建立限制廢物的傾卸處理、強制再循環(huán)運行的質量控制制度。荷蘭建筑廢物循環(huán)再利用的重要副產品是沙灰，產量大約1×106。沙灰容易被污染，其再利用是有限制的。為此荷蘭采用了沙灰再循環(huán)網(wǎng)絡，由分揀公司負責有效篩沙灰依照它的污染水平分類，儲存干凈的砂，清理被污染的砂。
德國將建筑垃圾分成土地開挖、碎舊建筑材料、道路開挖和建筑施工工地垃圾。德國聯(lián)邦環(huán)境基金會總部的建筑就是用了舊混凝土集料。德國西門子公司開發(fā)的干餾燃燒垃圾處理工藝，可將垃圾中的各種可再生材料十分干凈的分離出來，再回收利用，對于處理過程中產生的燃氣則用于發(fā)電，垃圾經(jīng)干餾燃燒處理后有害重金屬物質僅剩下3公斤/t，有效地解決了垃圾占用大片耕地的問題。關于利用城鄉(xiāng)建筑垃圾生產土壤擴蓄增容劑，變廢為寶的多功能綜合利用技術，筆者還未見報道。
3.國內建筑垃圾綜合利用現(xiàn)狀長期以來，我國的建筑垃圾再利用沒有引起很大重視，通常是未經(jīng)任何處理就被運到郊外或農村，采用露天堆放或填埋的方式進行處理。隨著我國`城鎮(zhèn)建設的蓬勃發(fā)展，建筑垃圾的產生量也與日俱增。目前，我國每年的建筑垃圾數(shù)量已在城市垃圾總量中占有很大比例，成為廢物管理中的難題。上海、北京等城市的一些建筑公司在對建筑垃圾的回收利用方面作了一些嘗試。1990年7月，上海市第二建筑工程公司在市中心的“華亭”和“霍蘭”2項工程的7幢高層建筑施工過程中，將結構施工階段產生的建筑垃圾，經(jīng)分揀、剔除并將有用的廢渣碎塊粉碎后，與標準沙按1∶1的比例，拌合為細骨料，用于抹灰砂漿和砌筑砂漿。共計回收利用建筑廢渣480t，節(jié)約砂子材料費1.44萬元和垃圾清運費3360元，扣除粉碎設備等購置費，凈收益1.24余萬元。1992年6月，北京城建集團一公司先后在9萬m2不同結構類型的多層和高層建筑的施工過程中，回收利用各種建筑廢渣840多噸，用于砌筑砂漿，內墻和頂棚抹灰，細石混凝土樓地面和混凝土墊層，使用面積達3萬多平方米，節(jié)約資金3.5萬余元。
最近，河北工專新興科技服務總公司開發(fā)成功一種“用建筑垃圾夯擴超短異型樁施工技術”，在綜合利用建筑垃圾方面有了突破性進展。該項技術是采用舊房改造、拆遷過程中產生的碎磚瓦、廢鋼渣、碎石等建筑垃圾為填料，經(jīng)重錘夯擴，形成擴大頭的鋼筋混凝土短樁，并采用了配套的減隔振技術，具有擴大樁端表面積和擠密地基的作用。單樁豎向承載力設計值可達500kN～700kN。經(jīng)測算，該項技術較其它常用技術可節(jié)約基礎投資20％左右。根據(jù)申請人所作的資料檢索，將建筑垃圾用作農業(yè)節(jié)水工程，提高土壤肥力，生產擴蓄增容劑的資料還未見報導。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種建筑垃圾制備的土壤擴蓄增容劑及其生產方法，原料采用城鄉(xiāng)建筑垃圾，如生活爐渣、煤矸石、污水污泥、作物秸稈、秸稈活性炭、秸稈木炭以及廢棄生活垃圾等，生產出有利生態(tài)農業(yè)的新型土壤擴蓄增容劑，該產品可廣泛應用于生態(tài)農業(yè)節(jié)水工程中，有利于充分利用天然降水，保水保肥，增產增收。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術方案一種建筑垃圾制備的土壤擴蓄增容劑，其特征在于，制得的該土壤擴蓄增容劑由以下原料及其重量百分比組成建筑垃圾粉末35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、農作物混合秸稈粉末粉末10％～18％，上述原料的百分比之和為100％。
上述土壤擴蓄增容劑的制備方法，其特征在于，該方法選用經(jīng)篩選分級的廢棄磚塊砂漿和泥土為主要原料，并加入磷酸二氫鉀、磷酸二銨、油菜渣、作物混合秸稈粉末、尿素、高脂膜，具體包括下列步驟首先將建筑垃圾剔除金屬、木屑、塑料雜物，分級，保留廢棄磚塊砂漿和泥土，經(jīng)粉碎后研磨至1mm以下，過20目篩，得到建筑垃圾粉末；將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，油菜渣，農作物混合秸稈粉末風干，分別粉碎并研磨至1mm以下，過20目篩備用；將建筑垃圾粉末35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈粉末10％～18％混合，攪拌均勻，經(jīng)制粒、包裝即得。
采用本發(fā)明制備的土壤擴蓄增容劑可充分提高城鄉(xiāng)建筑垃圾的綜合利用效率，變廢為寶。用其制備的土壤擴蓄增容劑，可提高水分利用率10％以上，更能增產增收。經(jīng)實驗研究證明，本發(fā)明制備的土壤擴蓄增容劑，施用于棉花等作物，離地表面20cm-30cm的土壤層含水量增高2％，每公頃節(jié)水900m3～1000m3，可增產12％以上，農民節(jié)約投資2250元/hm2～3000元/hm2。日產100噸的企業(yè)，年可生產30000余噸擴蓄增容劑產品，產值3000余萬元，節(jié)約天然雨水1800萬m3～3000萬m3?？砂才呸r村剩余勞動力300-500人，農民增收300-500萬元，每年產品可施用土地面積200萬公頃，增產增收7500萬元。因此具有良好的社會效益，環(huán)境效益和生態(tài)效益。


圖1是本發(fā)明的制備方法工藝流程圖；圖2是基礎材料吸水效果圖；圖3是基礎材料保水效果圖；圖4是土壤擴蓄增容劑對苗干重的影響圖。
以下結合附圖和發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的土壤擴蓄增容劑是指能有效改善土壤團粒結構、增加土壤有效孔隙的擴蓄增容，抑制土壤表面無效蒸發(fā)、有效改善土壤持水保水能力的復合材料。
以下是發(fā)明人給出的實施例，需要說明的是這些實施例均為本發(fā)明較優(yōu)的實例，本發(fā)明并不限于這些實施例，本領域的技術人員按照本發(fā)明公開的方案，對其中的技術特征所作的等效替換、添加，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
實施例1本實施例的土壤擴蓄增容劑，由以下原料及其重量百分比組成建筑垃圾粉末40％、磷酸二氫鉀10％、磷酸二銨20％、油菜渣10％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸稈粉末18％。
制作上述環(huán)保土壤擴蓄增容劑方法，具體包括下列步驟(1)原料選擇磚塊、砂漿、泥土等廢棄資源，剔除金屬、木材、塑料類物質另作他用。將建筑垃圾等原料分級，然后粉碎研磨至1mm(20目)以下，研磨后過篩備用。
(2)再將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，油菜渣，混合作物秸稈等風干，粉碎，研磨，過1毫米(20目)篩備用。
(3)將建筑垃圾粉末40％、磷酸二氫鉀10％、磷酸二銨20％、油菜渣10％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸稈粉末18％混合，攪拌均勻。
經(jīng)常規(guī)的制粒機制粒(采用山東青山市制粒機)、包裝(25公斤/袋)即可得到土壤擴蓄增容劑。
實施例2本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為建筑垃圾粉末35％、磷酸二氫鉀15％、磷酸二銨15％、油菜渣15％、尿素2％，高脂膜1.5％、作物混合秸稈粉末粉末16.5％。
實施例3本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為建筑垃圾粉末45％、磷酸二氫鉀18％、磷酸二銨15％、油菜渣10％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸稈粉末10％。
實施例4本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為建筑垃圾粉末40％、磷酸二氫鉀16％、磷酸二銨15％、油菜渣15％、尿素1％，高脂膜2％、作物混合秸稈粉末11％。
實施例5本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為建筑垃圾粉末40％、磷酸二氫鉀15％、磷酸二銨15％、油菜渣12％、尿素3％，高脂膜1％、作物混合秸稈粉末14％。
實施例6本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為建筑垃圾粉末35％、磷酸二氫鉀15％、磷酸二銨15％、油菜渣20％、尿素2％，高脂膜1％、作物混合秸稈粉末12％。
上述實施例中的高脂膜是20年前由北京農業(yè)大學韓金聲教授研究成功，在果樹等作物上應用有一定效果。高脂膜是一種油性物質，實驗證明加入適量的高脂膜對保水保墑有一定的促進作用。
采用本發(fā)明的土壤擴蓄增容劑，每公頃用量為750kg-1500kg。實驗表明，棉花等作物可增產12％以上，提高水分利用效率10％以上，在干旱半干旱地區(qū)，能充分利用天然降雨，保水保肥提高土壤肥力，有利于生態(tài)保護。
保水、失水實驗實施例擴蓄增容劑的基礎材料的選擇最重要，所有合成劑所使用的原料及輔料均有吸水、保水、失水等功能。據(jù)此，發(fā)明人設計了不同質地基礎材料的吸水、保水、失水實驗，實驗結果見表1、表2、圖1、圖2。

表2基礎材料失水效果表(克)

由表1表2、圖2、圖3可知小麥和玉米秸稈吸水性最強，為本身重量的20倍以上；建筑垃圾吸水性相當于土壤(對照)；經(jīng)六天(溫度50℃、濕度30％)失水后，含水量比對照高2.3個百分點，因此，具有一定保水性，且建筑垃圾是磷酸二銨、磷酸二氫鉀的良好載體；油菜渣吸水性明顯高于土壤(對照)。因此，以上基礎材料是合成土壤擴蓄增容劑的優(yōu)質材料。
擴蓄增容劑的實驗研究結果利用基礎材料合成本發(fā)明的土壤擴蓄增容劑后，經(jīng)實驗研究，對作物(棉花等)苗期鮮、干重具有良好的促進作用，詳見表3、圖4。
表3合成劑不同水平對棉苗干重的影響由表3、圖4可知，利用建筑垃圾生產本發(fā)明的土壤擴蓄增容劑，在棉

花苗期實驗結果顯示，比土壤(對照)高2個百分點，說明擴蓄增容劑不僅節(jié)水保墑，而且能提高土壤肥力，促進棉苗生長，增加干物質積累，因此，利用建筑垃圾等廢棄資源生產土壤擴蓄增容劑，無疑是節(jié)水農業(yè)，生態(tài)農業(yè)的一項創(chuàng)新技術。
本發(fā)明帶來的技術效果是(1)環(huán)境效益利用城鄉(xiāng)建筑垃圾、作物秸稈、油菜渣和高脂膜混合后生產土壤擴蓄增容劑，大大減少蚊蠅等的滋生機會，降低病原菌存活時間，切斷了病原菌傳播到人類的途徑，避免了城市污水污泥二次污染和城市垃圾的潛在威脅。將城市固體廢物回用到自然中，在保護城市環(huán)境的同時，又解決了農業(yè)上造成的偏施無機肥，使土壤養(yǎng)分比例失調、土壤退化等問題，有利于農業(yè)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)和農業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
(2)社會效益把城鄉(xiāng)建筑垃圾、作物秸稈廢棄資源充分綜合利用，生產農用土壤擴蓄增容劑，為農業(yè)部門提供了優(yōu)質、價廉、高效的生態(tài)肥料，也使作物增產增收，同時變廢為寶，既發(fā)展了環(huán)保產業(yè)，同時也為城市、鄉(xiāng)村增加了新的就業(yè)機會。
(3)經(jīng)濟效益若按年產3000萬噸的生產能力進行經(jīng)濟核算，按照本研究的方法生產出的土壤擴蓄增容劑成本價為800～850元/t，而市售高效三元復合肥市場售價一般為1100～1200元/t，每年可增加3000萬元產值。因此本發(fā)明的土壤擴蓄增容劑有較好的經(jīng)濟效益，市場應用前景廣泛。
權利要求
1.一種建筑垃圾制備的土壤擴蓄增容劑，其特征在于制得的該土壤擴蓄增容劑由以下原料及其重量百分比組成建筑垃圾粉末35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈粉末粉末10％～18％，上述原料的百分比之和為100％。
2.權利要求1所述的建筑垃圾制備的土壤擴蓄增容劑的生產方法，其特征在于，選用經(jīng)篩選分級的廢棄磚塊砂漿和泥土為主要原料，并加入磷酸二氫鉀、磷酸二銨、油菜渣、秸稈、尿素、高脂膜，具體包括下列步驟首先將建筑垃圾剔除金屬、木屑、塑料雜物，分級，保留廢棄磚塊砂漿和泥土，經(jīng)粉碎后研磨至1mm以下，過20目篩，得到建筑垃圾粉末；將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，油菜渣，作物混合秸稈粉末風干，分別粉碎并研磨至1mm以下，過20目篩備用；將建筑垃圾粉末35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈粉末10％～18％混合，攪拌均勻，經(jīng)制粒、包裝即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種建筑垃圾制備的土壤擴蓄增容劑及其生產方法，土壤擴蓄增容劑由以下原料及重量百分比組成建筑垃圾粉末35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈粉末10％～18％。其制法是將建筑垃圾剔除金屬、木屑、塑料雜物，分級，保留廢棄磚塊砂漿和泥土，經(jīng)粉碎后研磨至1mm以下，過20目篩，將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，油菜渣，作物混合秸稈粉末風干，分別粉碎并研磨至1mm以下，過20目篩，然后混合，攪拌，經(jīng)制粒、包裝即得。每公頃施用750kg－1500kg。對棉花作物可增產12％以上，提高水分利用率10％以上，在干旱半干旱地區(qū)，能充分利用天然降雨，保水保肥提高土壤肥力，有利于生態(tài)保護。
文檔編號C09K101/00GK101058728SQ200710017798
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權日2007年4月30日
發(fā)明者杜健, 吳普特, 馮浩, 趙西寧, 杜璇, 張燕, 許曉平, 李卓, 洪小強, 張月麗, 胡森, 李瑛 申請人:西北農林科技大學, 中國科學院水利部水土保持研究所