专利名称：一种化学固沙剂的喷洒方法
技术领域：
本发明涉及一种化学固沙剂的喷洒方法，该方法中其配套使用的固沙装置及化学固沙剂。
背景技术：
当今世界面临的最大环境、社会经济问题之一就是土地沙漠化。沙漠化土地面积的迅速扩张，造成环境恶化和巨大的经济损失，甚至引发某些地区的社会问题，成为全球广泛关注的热点。在我国共有沙漠及沙漠化土地约150万km2，占我国国土面积的16%左右，而且沙漠化土地还在高速扩张，如今已达到2460 km2/年。沙漠化每年给国家造成的直接经济损失高达540亿元，严重制约了社会经济的发展，成为全国性甚至国际性重大生态环境问题。要遏止日益猖獗的沙漠化势头，就必须进行固沙，现今固沙方式主要有三种:工程固沙、生物固沙、化学固沙。工程固沙就是采用工程技术和机械式材料，阻挡沙丘移动，达到阻沙、固沙的目的，较为常见的有高立式沙障和固沙草方格。生物固沙技术是利用植物进行防风固沙，最常见的是生态防护林体系。化学固沙就是利用化学材料与工艺，对易发生沙害的沙丘或沙质地表建造能够防止风力吹扬又具有保持水分和改良沙地性质的固结层，以达到控制和改善沙害环境的目的。化学固沙包含了沙地固结和保水增肥两方面，它和植物固沙相结合可大大提高植物的成活率。化学固沙的效果立竿见影，尤为适宜于缺乏工程固沙材料和环境恶劣、降雨稀少、不易使用生物固沙技术的地区，而我国广大的干旱沙漠地区均为人烟稀少、缺乏固沙工程材料的区域，极为适合进行化学固沙技术的推广应用。国外化学固沙研究始于20世纪30年代，到50年代已有较大发展，国内始于20世纪60年代，至今也有30余年的历史。世界上已有46个国家研制出10 0多种化学制剂。半个多世纪的研究与实践，使化学工程固沙技术在流沙固定、沙地改造、人工绿洲建立、沙地作物产量提高等方面，均取得良好效果。以往研究和实践表明，化学固沙技术应用于流动性沙漠地区具有较好适宜性，目前，我国也研制出多种无毒、不污染环境、对气候环境的适应性较高的固沙剂。但是，在实际防风治沙以及生态保护等工程建设中，往往优先使用工程固沙技术和生物固沙手段，而很少见到大规模采用化学固沙技术进行的防沙固沙工程。其根本原因在于缺乏高效易用的化学固沙材料的布设方法，而人工喷洒的费用日益增高，工作效率极为低下，且不能做到均匀喷洒，不适合在自然环境极端恶劣的沙漠环境中进行。这就极大地制约了化学固沙技术的发展，从而严重影响整个沙害治理行业的可持续发展。针对目前化学固沙材料在布设方法上存在的问题，本发明提供一种可移动、布设方便、高效的化学固沙剂的喷洒方法。
发明内容
本发明目的在于，提供一种化学固沙剂的喷洒方法，并针对该化学固沙材料的物理化学性质，提供一种配套使用的移动式、操作性强的喷洒装置，该方法中所涉及的喷洒装置是由液体泵、箱体、喷洒管道、抽液口、出液口、软管、固定架、微喷头、排液装置、沙丘、转接口、阀门、A型微喷头、B型微喷头组成，采用先确定需要进行化学固沙的道路或渠道的防护宽度，根据防护宽度，将喷洒管道拉直，通过液体泵抽取化学固沙剂材料，进行固沙材料的喷洒作业，在第一次喷洒工作完成后，关闭液体泵，将所述的喷洒管沿公路横向平移，并竖向交错移动，进行下次喷洒作业，直到完成化学固沙剂喷洒作业，再开启喷洒管道上设置的排液装置和转接口，将喷洒管内残留的固沙剂排空即可。该方法可极大的提高工作效率，减少实施成本，降低田间劳动强度，可广泛应用于荒漠化防治、化学固沙技术的推广。本发明所述的一种化学固沙剂的喷洒方法，该方法中所涉及的喷洒装置是由液体泵(2)、箱体(3)、喷洒管道(4)、抽液口(5)、出液口(6)、软管(7)、固定架(8)、微喷头(9)、排液装置(10)、沙丘(11)、转接口(12)、阀门(13)、A型微喷头(14)、B型微喷头(15)组成，具体操作按下列步骤进行:
制备化学固沙剂:
a、将来源于造纸厂中性造纸纸浆废液过滤去除滤渣，经过浓缩干燥得棕色粉状的木质素磺酸盐粗品；
b、将步骤a得到的木质 素磺酸盐粗品溶解在水中，形成质量百分比20-40%的水溶液，调节pH值至2.0-5.0，加入质量百分比10-20%的丙烯酸、质量百分比0.1-1%的过氧化氢，温度20-50°C，搅拌30-60min，再加入质量百分比为0.5-5%的添加剂为甲基硅酸钠，氯化钙，四硼酸钠，活性碳其中的两种或四种，温度20-50°C，继续搅拌30-60min即得所述的化学固沙剂材料；
化学固沙剂的喷洒:
C、确定需要进行化学固沙的道路或渠道的防护宽度为10-15m，根据防护宽度，将喷洒管道(4)拉直；
d、将所得到的化学固沙剂为60g/m2，用水溶液3.5L/m2进行稀释，放入箱体(3)中，开启柴油机(I)带动液体泵(2)，打开阀门(13)，通过液体泵(2)上的抽液口(5)连接软管(7)抽出箱体(3)中稀释后的化学固沙剂，再通过液体泵(2)上的出液口(6)连接的喷洒管道(4)上等距排列固定若干个微喷头(9)为十字交错的A型微喷头(14)和B型微喷头(15)，进行固沙剂的喷洒作业，每单次喷洒的面积为78m2，喷洒时间为35min ；
e、第一次喷洒工作完成后，关闭液体泵(2)，将喷洒管(4)沿道路或渠道横向平移
3.5m，竖向交错移动2m，进行下次固沙喷洒作业，直到完成固沙喷洒作业，再开启喷洒管道
(4)上设置的排液装置(10)和转接口(12)，将喷洒管(4)内残留的固沙剂排空。步骤c中所涉及的喷洒装置是由液体泵(2)、箱体(3)、喷洒管道(4)、抽液口(5)、出液口(6)、软管(7)、固定架(8)、微喷头(9)、排液装置(10)、沙丘(11)、转接口(12)、阀门(13 )、A型微喷头(14)、B型微喷头(15 )组成，液体泵(2 )的抽液口( 5 )通过软管(7 )与箱体
(3)底部的出口阀门(13)连接，液体泵(2)的出液口(6)通过转接口(12)与喷洒管道(4)连接，在喷洒管道(4)上等距排列固定若干个微喷头(9)，喷洒管道(4)上设置有排液装置，箱体(3)固定在固定架(8)上。所述装置中在喷洒管道(4)上设置的微喷头(9)间距为4m，微喷头(9)为带开关控制阀门的压力补偿式微喷头，微喷头(9)的设置为离地间隔0.6m，喷嘴直径1.2_，喷洒直径为Im或2m，喷头的工作压力为0.28MPa，流量40L/h，微喷头(9)分别为A型微喷头(14)或B型微喷头(15)。所述装置中箱体(3)采用耐酸碱材料，其材料为聚乙烯，性质稳定温度范围为-40至80°C，在箱体(3)的外表面涂覆一层反射型隔热涂料，用以减少沙漠环境下强烈的太阳
辐射能量。所述装置中喷洒管道(4)上的微喷头(9)为设置交错排列的5个A型微喷头(14)和4组共8个B型微喷头(15)，A型微喷头(14)之间间距为4m，A型微喷头(14)的喷洒直径为2m，每组两个B型微喷头(15)之间的间距2m，喷洒直径为lm，每组两个B型微喷头(15)的连接线与喷洒管道(4)垂直，连接线中点位于喷洒管道(4)上，并与两个A型微喷头(14)形成十字排列。本发明所述的一种化学固沙剂的喷洒方法，该方法中化学固沙剂材料的制备: 将来源于造纸厂中性造纸纸浆废液过滤(常温常压或减压滤去纤维残渣与大颗粒残
渣)，去除滤渣，经过离心式喷雾干燥机浓缩干燥，获得棕色粉状的木质素磺酸盐粗品；
将所述的木质素磺酸盐粗品溶解在水中，形成质量比20-40%的水溶液，调节pH值至2.0-5.0，加入质量百分比10-20%的丙烯酸、质量百分比0.1-1%的过氧化氢，温度20-50°C，搅拌30-60min，再加入质量百分比为0.5-5%的添加剂为甲基硅酸钠，氯化钙，四硼酸钠，活性碳其中的两种，温度20-50°C，继续搅拌30-60min即得所述的化学固沙剂材料；
所述的化学固沙材料在常温下可以长时间稳定保存，对聚乙烯塑胶制品无特殊腐蚀性。本发明所述的化学固沙剂喷洒装置是由液体泵(2)、箱体(3)、喷洒管道(4)、抽液口(5)、出液口(6)、软管(7)、固定架(8)、微喷头(9)、排液装置(10)、沙丘(11)、转接口(12)、阀门(13)、A型微喷头(14)、B型微喷头(15)组成，所述的承载及运输装置是常规的适用于沙漠或戈壁的自然条件的自动力车辆。根据所述的化学固沙剂的物理化学性质(包括粘度、酸碱性、流动性等性质)，以及沙漠自然环境特点(温度、风力、沙丘(11)高度差等)，所述的箱体(3)采用耐酸碱材料构成，材料的性质稳定温度范围为-40 80°C，所述的材料优选为聚乙烯(PE);在箱体(3)的外表面涂覆一层反射型隔热涂料，用以减少沙漠环境下强烈的太阳辐射能量；所述的液体泵(2)优选的设计流量> 520L/h、扬程> 30m，其结构优选为机械膈膜式计量液体泵，泵头采用耐磨耐腐蚀材料，泵头材料优选为PTPE材料；所述的喷洒管道(4)为耐磨耐腐蚀的0.6Mpa规格的050 口径高密度聚乙烯材料；所述微喷头(9)的设置方式为离地间隔0.6m,喷嘴直径1.2mm,喷洒直径为Im或2m，工作压力约为0.28MPa，流量40L/h。所述的喷洒软管(4)上的微喷头(9)为规则交错排列的喷洒直径为2m的5个A型微喷头(14)和喷洒直径为Im的4组共8个B型微喷头(15)，A型微喷头(14)之间间距为4m,每组两个B型微喷头(15)之间的间距为2m，每组两个B型微喷头的连接线与喷洒管道
(4)垂直，连接线中点位于喷洒管道(4)上，并与两个A型微喷头(14)形成十字排列，以保证喷洒面积的合理覆盖，所述喷洒管道(4)有效长度16m。
本发明所述的方法可以提高化学固沙剂布设工作的效率，减少实施成本，降低田间劳动强度，可广泛应用于荒漠化防治、化学固沙技术的推广。
图1为本发明所述的化学固沙装置的结构示意 图2为本发明所述的微喷头设置方法图，其中所述的微喷头分为A和B两种型号，A型微喷头之间间距为4m，可喷洒出半径为2m并且相切的圆形覆盖区域，半径2m的圆形覆盖区域之间空留的菱形区域，由喷洒半径为Im的B型微喷头喷洒的溶液覆盖。最终形成如图2所示的喷洒效果，即可以做到将沙丘比较全面的覆盖。
具体实施例方式实施例1
本发明所述方法中所涉及的喷洒装置是由液体泵2、箱体3、喷洒管道4、抽液口 5、出液口 6、软管7、固定架8、微喷头9、排液装置10、沙丘11、转接口 12、阀门13、A型微喷头14、B型微喷头15组成，液体泵2上的抽液口 5通过软管7与箱体3底部的出口阀门13连接，液体泵2上的出液口 6通过转接口 12与喷洒管道4连接，在喷洒管道4上等距排列固定若干个微喷头9，喷洒管道4上设置有排液装置10，箱体3固定在固定架8上；
所述装置中在喷洒管道4上设置的微喷头9间距为4m，微喷头9为带开关控制阀门的压力补偿式微喷头，微喷头9的设置为离地间隔0.6m,喷嘴直径1.2mm,喷洒直径为Im或2m,喷头的工作压力为0.28MPa，流量40L/h，微喷头9分别为A型微喷头14和B型微喷头15 ；
所述装置中箱体3采用耐酸碱材料，其材料为聚乙烯，性质稳定温度范围为-40至80°C，在箱体3的外表面涂覆一层反射型隔热涂料，用以减少沙漠环境下强烈的太阳辐射倉;
所述装置中喷洒管道4上·的微喷头9为设置交错排列的5个A型微喷头14和4组共8个B型微喷头15，A型微喷头14之间间距为4m，A型微喷头14的喷洒直径为2m，每组两个B型微喷头15之间的间距2m，喷洒直径为lm，每组两个B型微喷头15的连接线与喷洒管道4垂直，连接线中点位于喷洒管道4上，并与两个A型微喷头14形成十字排列；具体操作按下列步骤进行:
制备化学固沙剂:
a、将来源于造纸厂中性造纸纸浆废液过滤(常温常压滤去纤维残渣与大颗粒残渣)，去除滤渣，经过离心式喷雾干燥机浓缩干燥，获得棕色粉状的木质素磺酸盐粗品；
b、将步骤a得到的30kg木质素磺酸盐粗品溶于100L水中，形成质量百分比30%的水溶液，加入质量百分比10%的丙烯酸，调节pH值至3.0，再加入质量百分比为0.5%的过氧化氢,在温度30°C的条件下反应30min，再加入质量百分比4%的甲基硅酸钠和质量百分比1%的四硼酸钠，温度30°C，继续搅拌30min，即得所述化学固沙剂；
化学固沙剂的喷洒:
C、确定需要进行化学固沙的道路或渠道的防护宽度为10m，根据防护宽度，将喷洒管道4拉直，放在沙丘11上；
d、将所得到的化学固沙剂为60g/m2，用水溶液3.5L/m2进行稀释，放入箱体3中，开启柴油机I带动液体泵2，打开阀门13，通过液体泵2上的抽液口 5连接软管7抽出箱体3中稀释后的化学固沙剂，再通过液体泵2上的出液口 6连接的喷洒管道4上等距排列固定若干个微喷头9为十字交错的A型微喷头14和B型微喷头15，进行固沙剂的喷洒作业，每单次喷洒的面积为78m2,喷洒时间为35min ；
e、第一次喷洒工作完成后，关闭液体泵2，将喷洒管4沿需要进行化学固沙的道路或渠道横向平移3.5m，竖向交错移动2m，进行下次固沙喷洒作业，直到完成固沙喷洒作业，再开启喷洒管道4上设置的排液装置10和转接口 12，将喷洒管4内残留的固沙剂排空即可。实施例2
本发明所述方法中涉及的装置按实施例1进行；
具体喷洒操作按下列步骤进行:
制备化学固沙剂:
a、将来源于造纸厂中性造纸纸浆废液过滤(减压滤去纤维残渣与大颗粒残渣)，去除滤渣，经过离心式喷雾干燥机浓缩干燥，获得棕色粉状的木质素磺酸盐粗品；
b、将步骤a得到的20kg木质素磺酸盐粗品溶于100L水中，形成质量百分比20%的水溶液，调节pH值至2.0，加入质量百分比15%的丙烯酸，再加入质量百分比为0.1%的过氧化氢，在温度20°C的条件下反应40min，再加入质量百分比0.5%的氯化钙和质量百分比2%的活性碳，温度20°C，继续搅拌40min，即得化学固沙剂；
化学固沙剂的喷洒:
C、确定需要进行化学固沙的道路或渠道的防护宽度为12m，根据防护宽度，将喷洒管道4拉直，放在沙丘11上；
d、将所得到的化学固沙剂为60g/m2，用水溶液3.5L/m2进行稀释，放入箱体3中，开启柴油机I带动液体泵2，打开阀门13，通过液体泵2上的抽液口 5连接软管7抽出箱体3中稀释后的化学固沙剂，再通过液体泵2上的出液口 6连接的喷洒管道4上等距排列固定若干个微喷头9为十字交错的A型微喷头14和B型微喷头15，进行固沙剂的喷洒作业，每单次喷洒的面积为78m2,喷洒时间为35min ；
e、第一次喷洒工作完成后，关闭液体泵2，将喷洒管4沿需要进行化学固沙的道路或渠道横向平移3.5m，竖向交错移动2m，进行下次固沙喷洒作业，直到完成固沙喷洒作业，再开启喷洒管道4上设置的排液装置10和转接口 12，将喷洒管4内残留的固沙剂排空即可。实施例3
本发明所述方法中涉及的装置按实施例1进行；
具体喷洒操作按下列步骤进行:
制备化学固沙剂:
a、将来源于造纸厂中性造纸纸浆废液过滤(常温常压滤去纤维残渣与大颗粒残渣)，去除滤渣，经过离心式喷雾干燥机浓缩干燥，获得棕色粉状的木质素磺酸盐粗品；
b、将步骤a得到的40kg木质素磺酸盐粗品溶于100L水中，形成质量百分比40%的水溶液，调节PH值至5.0，加入质量百分比20%的丙烯酸，再加入质量百分比为1%的过氧化氢,在温度50°C的条件下反应60min，再加入质量百分比1%的甲基硅酸钠、2%的四硼酸钠、1%氯化钙、和0.5%的活性碳，温度50°C，继续搅拌60min，即得化学固沙剂；
化学固沙剂的喷洒:
C、确定需要进行化学固沙的道路或渠道的防护宽度为15m，根据防护宽度，将喷洒管道4拉直，放在沙丘11 上；d、将所得到的化学固沙剂为60g/m2，用水溶液3.5L/m2进行稀释，放入箱体3中，开启柴油机I带动液体泵2，打开阀门13，通过液体泵2上的抽液口 5连接软管7抽出箱体3中稀释后的化学固沙剂，再通过液体泵2上的出液口 6连接的喷洒管道4上等距排列固定若干个微喷头9为十字交错的A型微喷头14和B型微喷头15，进行固沙剂的喷洒作业，每单次喷洒的面积为78m2,喷洒时间为35min ；
e、第一次喷洒工作完成后，关闭液体泵2，将喷洒管4沿需要进行化学固沙的道路或渠道横向平移3.5m，竖向交错移动2m，进行下次固沙喷洒作业，直到完成固沙喷洒作业，再开启喷洒管道4上设置的 排液装置10和转接口 12，将喷洒管4内残留的固沙剂排空即可。
权利要求
1.一种化学固沙剂的喷洒方法，其特征在于该方法中所涉及的喷洒装置是由液体泵(2)、箱体(3)、喷洒管道(4)、抽液口(5)、出液口(6)、软管(7)、固定架(8)、微喷头(9)、排液装置(10)、沙丘(11)、转接口(12)、阀门(13)、A型微喷头(14)、B型微喷头(15)组成，具体操作按下列步骤进行: 制备化学固沙剂: a、将来源于造纸厂中性造纸纸浆废液过滤去除滤渣，经过浓缩干燥得棕色粉状的木质素磺酸盐粗品； b、将步骤a得到的木质素磺酸盐粗品溶解在水中，形成质量百分比20-40%的水溶液，调节pH值至2.0-5.0，加入质量百分比10-20%的丙烯酸、质量百分比0.1-1%的过氧化氢，温度20-50°C，搅拌30-60min，再加入质量百分比为0.5-5%的添加剂为甲基硅酸钠，氯化钙，四硼酸钠，活性碳其中的两种或四种，温度20-50°C，继续搅拌30-60min即得所述的化学固沙剂材料； 化学固沙剂的喷洒: C、确定需要进行化学固沙的道路或渠道的防护宽度为10-15m，根据防护宽度，将喷洒管(4)拉直； d、将所得到的化学固沙剂为60g/m2，用水溶液3.5L/m2进行稀释，放入箱体(3)中，开启柴油机(I)带动液体泵(2)，打开阀门(13)，通过液体泵(2)的抽液口(5)连接软管(7)抽出箱体(3)中稀释后的化学固沙剂，再通过液体泵(2)的出液口(6)连接的喷洒管道(4)上等距排列固定若干个微喷头(9)为十字交错的A型微喷头(14)和B型微喷头(15)，进行固沙剂的喷洒作业，每单次喷洒的面积为78m2，喷洒时间为35min ； e、第一次喷洒工作完成后，关闭液体泵(2)，将喷洒管道(4)沿道路或渠道横向平移 3.5m，竖向交错移动2m，进行下次固沙喷洒作业，直到完成固沙喷洒作业，再开启喷洒管道(4)上设置的排液装置(10)和转接口(12)，将喷洒管(4)内残留的固沙剂排空。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c中所涉及的喷洒装置是由液体泵(2)、箱体(3)、喷洒管道(4)、抽液口(5)、出液口(6)、软管(7)、固定架(8)、微喷头(9)、排液装置(10)、沙丘(11)、转接口(12)、阀门(13)、A型微喷头(14)、B型微喷头(15)组成，液体泵(2 )的抽液口( 5 )通过软管(7 )与箱体(3 )底部的出口阀门(13 )连接，液体泵(2 )的出液口(6)通过转接口(12)与喷洒管道(4)连接，在喷洒管道(4)上等距排列固定若干个微喷头(9)，喷洒管道(4)上设置有排液装置(10)，箱体(3)固定在固定架(8)上。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述装置中在喷洒管道(4)上设置的微喷头(9)间距为4m，微喷头(9)为带开关控制阀门的压力补偿式微喷头，微喷头(9)的设置为离地间隔0.6m,喷嘴直径1.2mm,喷洒直径为Im或2m，喷头的工作压力为0.28MPa，流量40L/h,微喷头(9)分别为A型微喷头(14)或B型微喷头(15)。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述装置中箱体(3)采用耐酸碱材料，其材料为聚乙烯，性质稳定温度范围为-40至80°C，在箱体(3)的外表面涂覆一层反射型隔热涂料，用以减少沙漠环境下强烈的太阳辐射能量。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述装置中喷洒管道(4)上的微喷头(9)为设置交错排列的5个A型微喷头(14)和4组共8个B型微喷头(15)，A型微喷头(14)之间间距为4m，A型微喷头(14)的喷洒直径为2m，每组两个B型微喷头(15)之间的间距2m，喷洒直径为lm，每组两个B型微喷头(15)的连接线与喷洒管道(4)垂直，连接线中点位于喷洒管道(4)上，并与两个A 型微喷头(14)形成十字排列。
全文摘要
本发明涉及提供一种化学固沙剂的喷洒方法，该方法中所涉及的喷洒装置是由液体泵、箱体、喷洒管道、抽液口、出液口、软管、固定架、微喷头、排液装置、沙丘、转接口、阀门、A型微喷头、B型微喷头组成，采用先确定需要进行化学固沙的道路或渠道的防护宽度，根据防护宽度，将喷洒管道拉直，通过液体泵抽取化学固沙剂材料，进行固沙材料的喷洒作业，在第一次喷洒工作完成后，关闭液体泵，将所述的喷洒管沿公路横向平移，并竖向交错移动，进行下次喷洒作业，直到完成化学固沙剂喷洒作业，再开启喷洒管道上设置的排液装置和转接口，将喷洒管内残留的固沙剂排空即可。该方法提高工作的效率，减少实施成本，降低田间劳动强度，可广泛应用于荒漠化防治、化学固沙技术的推广。
文档编号E02D3/12GK103243706SQ20131020276
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月28日 优先权日2013年5月28日
发明者范敬龙, 徐新文, 雷加强, 李丙文, 李生宇, 王海峰, 王永东, 靳正忠, 王晓静, 常青, 李存娟 申请人:中国科学院新疆生态与地理研究所