一种高效土壤稳定剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高效土壤稳定剂，以重量份数计，本发明高效土壤稳定剂包括以下材料：粉煤灰10-70份，水泥10-50份，石膏粉10-30份，硫酸铝1-20份，微硅粉1-5份。该土壤稳定剂可广泛用于河湖底泥清淤，公园散步用路及农村土路的铺设，改良土壤等，具有极强的土壤稳定能力，土壤强化能力，超强的臭气吸附能力，优异的保水性和透水性，适合于植被的生长。
【专利说明】一种高效土壤稳定剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及治理土壤污染【技术领域】，特别涉及一种以粉煤灰为主要成分的高效土壤稳定剂。
【背景技术】
[0002]在建筑材料领域中，应用数量最多和涉及范围最广的材料莫过于土壤，它是支撑人类和一切生物活动的基础，在享受土壤带给我们的益处的同时，也会给人们带来麻烦。如公园的步行路用土铺设，可维持生态环境。但是下雨后十分泥泞很难走，使用土壤稳定剂改良现场的土壤后进行铺设，即可解决此问题；为保护自然环境，公园斜坡上有用土铺设的人行道，但是下雨后土壤流失，要避免水土不再流失，用土壤稳定剂改良现场的土壤后铺设人行道，就不会发生水土流失；有些停车场是用土铺设的，下雨后会十分泥泞，不能停车，用土壤稳定剂改良现场土壤，防水效果良好，不再泥泞；河边土壤因河水掏蚀而流失，用土壤稳定剂改良现场土壤后，可避免水土流失；从山体附近采集土壤或利用山体上坍塌下来的土壤，添加土壤稳定剂对其改良，然后再转移到岩石露出的山体或斜面上，使其形成适合于植被生长的土壤，即使下雨，改良后的表土也不会流失。
[0003]用传统的水泥类、石灰类进行施工，其目的只是为了固化，植物无法生长，自然环境恶化，景观受损，大量废弃残土难以处理，日益造成严重的环境问题。
[0004]粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，粉煤灰的有效利用是当今研究的方向之一。
[0005]中国专利CN102746850A公开了一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法，以石灰和高钙粉煤灰为·原料采用熔融-水热合成工艺，合成具有良好性能的重金属污染土壤稳定剂；稳定效果好、合成工艺简单、生产成本低廉的优点。不仅开辟了一条合理有效的火力发电厂高钙粉煤灰资源化利用新途径，缓解堆放场的压力；同时也为重金属污染土壤提供廉价高效而又环保的原位修复稳定材料。但该专利存在如下缺点:1)不能使泥泞状的土壤变成稳定的土壤(没有“固化”(这里的固化，不是传统意义上的简单的“固化”，而是指使土壤结构变得更加密实，更加稳定)的能力);2)不具有很好的保水性和透水性，因此不适合利用淤泥修造公路等；3)不具有通过水合反应产生钙矾石的作用，所以没有防止水土流失，防止土壤沙漠化的功能；4)不适合于植被生长。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效土壤稳定剂，以工业生产中的废弃物为主原料，通过精心配方，能够对淤泥进行高效处理，实现了淤泥或污染土壤的再生利用，是一种高效、节能型环保产品。
[0007]本发明的高效土壤稳定剂，以重量份数计，包括以下材料:[0008]粉煤灰10-70份，水泥10-50份，石膏粉10_30份，硫酸铝1_20份，微硅粉1_5份。
[0009]其中所述的粉煤灰优选40-60份，最优选50-55份，选自I级或2级粉煤灰，优选I级粉煤灰，其指标如下:细度(45^方孔筛筛余)(12%，烧失量≤5%，需水量比≤95，三氧化硫含量< 3% ;所述粉煤灰的二氧化娃含量最好> 55%。
[0010]其中所述的水泥优选30-40份，优选425号硅酸盐水泥。
[0011]其中所述的石膏粉优选无水脱硫石膏粉，用量最好为20-30份，粒径优选20—40 u ITio
[0012]所述的石膏粉最好采用硫酸改性，改性方法包括如下步骤:
[0013]将体积分数为50-70%的硫酸按固液比(g/L) 1:(2-4)与石膏原料混合，在70-900C的条件下反应4-7小时，将反应后的石膏洗涤，然后过滤，干燥，磨粉，得到改性石膏粉。处理后的石膏粉颗粒形状更加均匀，并且过多的磷等杂质被除去。
[0014]其中所述的硫酸铝优选10-15份；
[0015]其中所述的微娃粉优选2-3份,其中二氧化娃的含量最好大于90%。
[0016]本发明的高效土壤稳定剂，还可以添加1-10份的改性硅藻土。硅藻土的主要成分是硅酸质，其超微细孔比木炭还要多出5000到6000倍。在土壤湿度上升(下雨或灌溉)时，硅藻土上的超微细孔能够自动吸收土壤中的水分，将其储存起来。如果土壤中的水分减少(天气干燥等)、湿度下降时，硅藻土就能够将储存在超微细孔中的水分逐渐释放出来，以供植被生长需要。硅藻土的添加保证了改良土壤的吸水性和保水性。其次，硅藻土还具有极其优异的消除异味的功能，可以有效去除淤泥等的恶臭。
[0017]对硅藻土进行改性处理可以有效提高硅藻土的各种特性。将硅藻土在400-450度高温下焙烧2-3小时后，将其冷却至室温，再按(2-3):1液固质量比加入水，以及60-75%的硫酸，在90-110度下搅拌反应4-5小时后，用水洗涤，过滤，将其烘干，磨粉。通过改性处理，可以去除硅藻土中的杂质，显著提高二氧化硅的含量，硅藻土的比表面积明显增大，从而进一步提高了改良土壤的吸水性和保水性，同时也提高了硅藻土去除臭味的性能。
[0018]本发明的高效土壤稳定剂，还可以添加1-10份的珍珠岩粉末，可以提高改良土壤的透气性和吸水性，同时又可防止土壤板结。珍珠岩具有良好的阳离子交换性和吸附性，可以改善土壤的结构，储水保墒，提高土壤的透气性和保水性，有利于植被根系的发育，从而达到防止水土流失的目的。
[0019]本发明的高效土壤稳定剂，还可以添加1-10份的氧化钛，可以时改良土壤长时间保持吸收，分解，消除异味以及分解有害物质的功效。氧化钛可以与吸附于其表面的O2和H2O作用，生成氢氧自由基，使有机物被氧化分解为水和二氧化碳，有机物初始含有的硫、磷、及氮原子等被分别转化为S042_和P043_和N03_等无机盐类，从而减轻乃至完全消除土壤中原有有害物质物质的危害性。
[0020]本发明高效土壤稳定剂的制备方法包括如下步骤:将各组分称量，通过搅拌混匀即可。
[0021]本发明高效土壤稳定剂与形成土壤的微粒子中的K离子、Na离子(亲水性)进行离子交换，使微粒子团粒化(疏水性)。团粒化后的土壤，即使吸收雨水，也不会产生泥状化现象。
[0022]本发明高效土壤稳定剂具有很强的吸水作用，可以防止土壤粒子吸水，而且具有很强的吸附臭气之功效；该成分排水性优良，所以混入土壤稳定剂的改良土壤即使过度吸水，只要施加压力就会取得很好的排水效果；在含有适量水分时，水分不易蒸发，具有良好的保水作用，有利于促进绿化。
[0023]本发明高效土壤稳定剂通过水合反应可以产生钙矾石的成分，由此成分产生的钙矾石呈针状结晶形状，与土壤粒子结合，产生较大的强度，所以即使在干燥状态下也不会因风而造成土壤的流失，可用于防止土壤沙漠化。
[0024]本发明高效土壤稳定剂含有水泥，所以与水反应，可产生一定程度的固化，(如果全部是粉煤灰，就不可能产生这样的效果)另外，配方中有少量的硫酸铝，微硅粉等，这些成分都具有改良土壤强度，防止水土流失的作用，所以可使改良土壤长期处于稳定状态。
[0025]本发明高效土壤稳定剂的基本使用方法如下:
[0026]每I吨通常的土壤按重量计算，加入1-5%质量的土壤稳定剂，污泥状的土壤加入3-9%，因土壤种类不同，如果需要改良的土壤(淤泥)含有大量的有机质，或是含有大量的沙子成分的时候，需先加入部分普通土壤后再添加该发明的土壤稳定剂。土壤与土壤稳定剂的搅拌可以使用建筑用挖掘机械或生水泥搅拌器或各种搅拌，混合设备；改良土壤的硬度可以通过改变压紧的程度调整。
[0027]改良后的土壤有如下用途:
[0028](1)公园散步用路的铺设:公园的步行路用土铺设，可维持生态环境。但是下雨后十分泥泞很难走，使用土壤稳定剂改良现场的土壤后进行铺设，即可解决此问题。
[0029](2)公园斜坡的步行道:为保护自然环境，公园斜坡上有用土铺设的人行道，但是下雨后土壤流失。客户希望土路水土不再流失。改良现场的土壤后铺设人行道，其后即使再下雨也不会发生水土流失。
[0030](3)铺设土路面停车场:有些停车场是用土铺设的，下雨后会十分泥泞，不能停车。改良现场土壤，防水效果良好，不再泥泞。
[0031](4)改良河边土壤:河边土壤因河水掏蚀而流失，改良现场土壤后，不仅可避免水土流失,且能够种植植被。
[0032](5)在岩石过多的山体斜面上制造植被土壤:可用于岩石过多的山体斜面上种植植被。从附近采集土壤并对其改良，转移到斜面上。表土即使下雨也不会流失，且植被得以生长。
[0033](6)表土流失的山体斜面:山体斜面表土流失导致植被不能生长。为此从附近采集土壤进行改良，转移到斜面上。表土即使下雨也不会流失，植被得以生长。
[0034](7)河道，湖泊等的底泥清淤。再底泥中添加该发明土壤稳定剂，可在极短的时间内使底泥变得结构稳定，便于淤泥的运输，储存及再利用。在有效进行清淤的同时，还可以将淤泥的恶臭去除。另外，河道，湖泊的底泥，通常含有大量的有机成分，经改良后可成为上乘的有机肥料，用于绿化，种植作物等。
[0035](8)可用于松软地基的稳定化。在松软地基中添加部分该发明土壤稳定剂，可使松软地基在很短时间内变得稳定。
[0036](9)野营训练地等沼泽地的瞬间稳定化。在无法训练，无法活动的沼泽地上面，添加部分该发明土壤稳定剂，即刻可使沼泽地变成平坦的土地或土路。
[0037](10)适合于农村土路的建设。使用该发明土壤稳定剂，既可以在极短的时间内，以最低的成本建造供农民的农业活动及日常生活所需的农村公路(土路)，同时因为该发明土壤稳定剂改良后的土壤适合植被生长，所以不影响农村的整体形象及生态环境。
[0038](11)适合于学校操场的建设。
[0039](12)适合于钻井，修地铁等施工现场发生的含有大量水分的泥浆的处理。在施工现场发生的这类泥土中添加该发明土壤稳定剂，可使含有大量水分的泥浆变成稳定的土壤，有利于施工现场的泥浆的运输，储存及再利用。
[0040]本发明的有益效果如下:
[0041](I)极强的土壤稳定能力:通过本发明高效土壤稳定剂改良的土壤，可防止因雨水的流失，泥沼化，所以最适合于斜坡，路面的施工及土壤稳定；
[0042](2)卓越的土壤强化能力:通过对加入本发明高效土壤稳定剂的土壤进行加固(拍打，碾压)，可提高土壤的密度，增加其强度，可用于国道，公路等的建设，泥泞地施工现场的铺路等；
[0043](3) 土壤的再利用:使用本发明高效土壤稳定剂的目的及取得的效果是自然的土壤稳定，而不是简单的固化，由于利用其改良的土壤，非同普通的固化，所以可根据需要轻轻松松地进行挖掘，转移到其他地方进行土壤的再利用；
[0044]( 4 )优异的保水性和透水性:通过本发明高效土壤稳定剂进行改良的土壤，具有优异的保水性和透水性，无限接近自然土壤的性质；
[0045](5)适合于植被的生长:正是因为本发明高效土壤稳定剂具有以上几大特点，通过其再生的土壤非常适合于植被的生长，可用于各种情况下的绿化；
[0046](6)可有效地去除恶臭、异味:向河流，排水沟底部的淤泥投放本发明高效土壤稳定剂进行搅拌，可很大程度地去除沉积淤泥的恶臭等。
[0047]与现有技术中的土壤稳定剂比较，本发明优点见表1。
[0048]表1本发明土壤稳定剂与现有技术中的土壤稳定剂效果比较
[0049]
【权利要求】
1.一种高效土壤稳定剂，以重量份数计，包括以下材料:粉煤灰10-70份，水泥10-50份，石膏粉10-30份，硫酸铝1-20份，微硅粉1-5份。
2.根据权利要求1所述的高效土壤稳定剂，其中所述的粉煤灰为40-60份，优选50-55份。
3.根据权利要求1所述的高效土壤稳定剂，其中所述的粉煤灰为I级粉煤灰，其细度(12%，烧失量≤5%，需水量比≥95，三氧化硫含量≤3%。
4.根据权利要求3所述的高效土壤稳定剂，其中所述的粉煤灰二氧化硅含量>55%。
5.根据权利要求1所述的高效土壤稳定剂，其中所述的水泥为425号硅酸盐水泥，用量为30-40份。
6.根据权利要求1所述的高效土壤稳定剂，其中所述的石膏粉为无水脱硫石膏粉，用量为20-30份，粒径为20-40 μ m,且石膏粉采用硫酸改性，改性方法包括如下步骤:将体积分数为50-70%的硫酸按固液比(g/L) I:(2-4)与石膏原料混合，在70-90°C的条件下反应4-7小时，将反应后的石膏洗涤，然后过滤。
7.根据权利要求1所述的高效土壤稳定剂，其中所述的微硅粉为2-3份，二氧化硅的含量大于90%。
8.根据权利要求1所述的高效土壤稳定剂，其中还包括1-10份改性硅藻土，1-10份珍珠岩粉和1-?ο份氧化钛。
9.根据权利要求8所述的高效土壤稳定剂，其中所述的硅藻土改性方法如下:将硅藻土在400-450度高温下焙烧2-3小时后，将其冷却至室温，再按(2-3):1液固质量比加入水，以及60-75%的硫酸，在90-110度下搅拌反应4-5小时后，用水洗涤，过滤，烘干。
【文档编号】C04B18/08GK103864391SQ201410020554
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】刘洪军, 刘博文 申请人:刘洪军