保水固沙材料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种保水固沙材料及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 据国家林业局第二次沙化土地监测结果显示，截止2005年底，全国沙化土地面积 达174. 3万平方公里，相当于10个广东省的幅员面积，占国土面积的18%。据动态观测， 我国土地沙化扩展速度每年达到3436平方公里，当于一个北京总面积。沙漠化是当今世界 人类共同面临的一个重大环境及社会问题。内蒙古阿拉善盟历史上曾是水草丰美的天然牧 场，现今85 %的土地已经沙化。
[0003] 据中科院兰州沙漠所测算，我国每年风蚀损失折合化肥2. 7亿吨，相当于全国农 用化肥产量的数倍。耕地退化1. 16亿亩，占沙区耕地面积的40%。沙化地区耕地产量个别 地方亩产几十斤，且要多次播种耕作。全国特大沙尘暴频发，60年代8次，80年代14次，90 年代23次。大气尘埃增加，空气污染加重，环境质量下降，北方城市沙尘暴、南方泥雨影响 到韩、日，引起国内外关注，成为生态环境外交的问题。
[0004] 针对沙化现象，国内也做了努力，如采用化学防治沙化现象，因此，相继出现了一 些化学固沙技术和材料。目前的化学防治土地荒漠化的技术及材料，主要采用以下几种技 术与材料：
[0005] 1.石油浙青治沙技术：采用原油、渣油、浙青及乳化浙青喷洒在荒漠化土地表面， 使之形成一层连续固结层，经蒸发后逐渐变硬，可保护土地免遭风蚀，这类材料耐候性差， 易老化分解，保护周期短，石油的分解物可能会造成新的环境污染。
[0006] 2.高分子合成化学材料荒漠化土地的固定技术：采用具有粘结性或薪性的高分 子材料，可利用其具大的分子链形成的巨大网络或活性集团，将分散的无粘结性的沙土粘 合到一起，形成有一定刚性或弹性不易破碎的稳定体，从而达到稳定沙地的目的。常见的 高分子材料如：聚丙烯酰胺（PAA)、聚乙烯醇（PVA)、聚醋酸乙烯乳液（PVAc)、水解聚丙烯 (ΗΡΑΝ)、聚脲甲醛树脂、聚胺脂等等，用以上方法与材料虽然可以固定荒漠化土地，改良荒 漠化土地，但不能为荒漠化土地提供物植生长所需的环境，而且需要复杂的喷洒程序与喷 洒技术及设备，固沙成本高。
[0007] 3.造纸废液固沙技术：采用通过化学改性的含木质素的造纸废液，利用其所具有 的粘结性，将分散的无粘结性的沙土粘合到一起，形成有一定强度和弹性的沙壳，从而达到 稳定沙地的目的。但造纸废液成分复杂可能会对环境造成新的污染。
[0008] 因此，如何研发出既环保又能提供物植生长所需的环境的固沙材料是本领域还需 要不断探讨的问题。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种保水固沙材料及其制备方 法与其应用，以克服现有固沙材料污染环境、不能有效为植物提供生长所需的环境、且经济 成本高的技术问题。
[0010] 为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
[0011] -种保水固沙材料，包括如下质量份的组分：
[0012] 磷石膏 60~90份 钾长石 5~10份 磷矿粉 5~20份 保水剂 0:.5-5份 助剂 0.5~5份。
[0013] 以及，一种保水固沙材料的制备方法，包括如下步骤：
[0014] 按照上述的保水固沙材料分别称取各组分；
[0015] 将称取的各组分按照比例进行混料处理，过筛。
[0016] 以及，上述保水固沙材料在改善沙化土壤、盐碱地中的应用。
[0017] 与现有固沙材料相比，上述保水固沙材料通过磷石膏、钾长石、磷矿粉和保水剂等 组分的协同作用，赋予本发明保水固沙材料具有保水固沙功能，而且能改良盐碱土壤，改良 土壤结构、改善土壤理化学性质和生物化学性质，能为植物提供中微量元素，为植物提供了 良好的生长环境。该保水固沙材料采用天然工业副产物及矿物质组成，其环保，耐风化，使 用寿命长，经测试，其还能在-5°C的恶劣条件下正常使用。另外，采用工业副产品磷石膏为 基材，对资源进行了高效利用，且降低了生产成本。
[0018] 上述保水固沙材料制备方法直接将各组分进行混料处理即可，其无需特殊的工艺 和设备，因此，该方法工艺简单，适合工业化生产，节约了能耗，降低了成本。
[0019] 正因上述保水固沙材料具有如上所述的保水固沙功能、改良土壤结构、能为作物 提供中微量元素，为植物提供了良好的生长环境，且能在低温等恶劣条件下正常使用，因 此，本发明保水固沙材料能在改善沙化土壤中的应用。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。
[0021] 磷石膏是磷肥生产过程中产生的固体副产物。随着我国磷肥业的快速发展，中国 已成为世界最大的磷肥生产国，也成为了第一大磷石膏生产国，因此，目前我国磷石膏堆放 量已超过3亿吨，磷石膏的资源化利用是业内各企业主要探索新的技术方向。具研究发现， 磷石膏呈酸性，其主要成分为钙离子和硫酸根，还含有植物需要的磷、有机质、硅、铁、镁等 营养元素，对改良盐碱地和缓解土壤沙漠化发挥重要作用。磷石膏通过掺水可塑性好，可做 成固沙保水板、球及其他形状容器。因此盐碱地改良和沙化土壤的保水固沙是未来磷石膏 资源化的重要领域之一。
[0022] 基于上述原因，本发明实施例提供了一种以磷石膏为基材的，具有保水固沙、环 保、有效为植物提供生长所需的环境，且生产成的保水固沙材料。该材料包括如下质量份的 组分：
[0023] 鱗石膏 60~90份 钾长石 5~丨0份 磷矿粉 5~20份 保水剂 0.5~5份 助剂 0.5~5份。
[0024] 其中，磷石膏作为本发明实施例保水固沙材料的基材，如上述所述，其具有植物需 要的磷、有机质、硅、铁、镁等营养元素，还能改善土壤地质和具有塑性等优异性能，与钾长 石、磷矿粉等矿物成分协同作用，使得保水固沙材料优异的固沙、而且能改良盐碱土壤、改 良土壤结构、改善土壤理化学性质和生物化学性质、能为植物提供中微量元素、为植物提供 了良好的生长环境和环保等性能。
[0025] 在一实施例中，该磷石膏选用由生石膏经加热脱水处理生成的熟石膏 CaS04 · 1/2H20(或烧石膏）。其中，加热脱水处理的温度可以是常规的熟化温度，如150°C。
[0026] 在一些具体实施例中，该磷石霄的含量可以是60份、62份、65份、68份、70份、72 份、75份、78份、80份、82份、85份、88份、90份等质量份。
[0027] 在一实施例中，上述钾长石是将钾长石原料于1200-140(TC高温煅烧后粉碎所得 钾长石。该经煅烧处理的钾长石在该段温度中能使钾活化，转化成作物吸收的有效态元素， 同时中微量元素也进行有效活化，提高了元素的有效利用状态。
[0028] 在一些具体实施例中，上述钾长石的含量可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份等 质量份。
[0029] 在一实施例中，磷矿粉为经有机酸活化后的磷矿粉。磷矿粉通过有机酸的活化处 理，能促进磷矿粉中的磷元素活性，被作物充分利用，例如有机酸促使Ca-P，Al-P，Fe-P中 的磷释放，生产有机酸磷。
[0030] 为了使得磷矿粉被有机酸有效活化，在一实施例中，有机酸活化磷矿粉的方法如 下：
[0031] 磷矿原料在研磨粉碎处理过程中加入有机酸研磨1-2个小时；其中，有机酸与磷 矿原料质量比为1:20-30。为了进一步提高活化效果，在一实施例中，经研磨处理后的磷矿 原料堆放5-7天。
[0032] 为了提供磷矿粉被有机酸有活化效果，在一实施例中，该有机酸活化磷矿原料的 温度可以是常温或室温。
[0033] 在一些实施例中，活化磷矿原料的有机酸选用柠檬酸、醋酸、柠檬酸、酒石酸和苹 果酸中的一种或两种以上的复合物。该类有机酸能有效提高磷元素活性，从而提高磷元素 被植物的利用率。
[0034] 在一些具体实施例中，磷矿粉的含量可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、 12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份等质量份。
[0035] 上述磷石膏、磷矿原料、钾长石等组分能够分别提供钾、磷元素。而钾、磷是作物必 须的营养元素同时，该类组分也属于矿物肥料中中微量元素提供的原料，且原料来源广泛， 不需要特殊化学加工即可使用。
[0036] 上述保水剂能与磷石膏、钾长石、磷矿粉共同作用，赋予保水固沙材料的保水性 能，从而为植物生长提供必要的水分。在一实施例中，该保水剂六偏磷酸钠、聚天冬氨酸或 聚丙烯酸钠中的任一种或两种以上的复合物。该优选的保税剂具有优异的保水性能，而且 不影响上述保水固沙材料在应用过程中形成的保护层稳定性能。
[0037] 在一些具体实施例中，该保水剂的含量可以是0. 5份、0. 8份、1份、1. 5份、2份、 2. 5份、3份、3. 5份、4份、4. 5份、5份等质量份。
[0038] 在一实施例中，上述助剂选用凹凸棒、沸石粉、生石灰、铝酸钙、铝酸钠一种或两种 以上的复合物。该类助剂能起到吸附及加速凝固等作用。
[0039] 在一些具体实施例中，该助剂的含量可以是0. 5份、0. 8份、1份、1. 5份、2份、2. 5 份、3份、3. 5份、4份、4. 5份、5份等质量份。
[0040] 另外，在一实施例中，上述保水固沙材料的粒径控制在100目以下为宜。为了使得 各组分均匀混合，因此，上述磷石膏、钾长石、磷矿粉的粒径优选均控制在100目以下。这 样，本发明实施例保水固沙材料在使用时，能与溶剂如水形成均匀的浆料，使得形成保护层 性能稳定，而且也能有效的为植物提供所需的中微量元素。
[0041] 由上所述，上述保水固沙材料通过磷石膏、钾长石、磷矿粉和保水剂等组分的协同 作用，赋予本发明保水固沙材料具有保水固沙功能，而且能改良盐碱土壤，改良土壤结构、 改善土壤理化学性质和生物化学性质，能为植物提供中微量元素，为植物提供了良好的生 长环境。而且其环保，耐风化，使用寿命长，经测试，其还能在-5°c的恶劣条件下正常使用， 生产成本。另外，通过对各组分的选用和用量的控制，还能有效保水固沙材料保水固沙性 能，延长使用寿命，进一步为植物提供了良好的生长环境。
[0042] 相应地，本发明实施例还提供了上述保水固沙材料的一种工艺简单，成本低的制 备方法。该制备方法包括如下步骤：
[0043] S01.按照上述的保水固沙材料分别称取各组分；
[0044] S02.将称取的各组分按照比例进行混料处理，过筛