CN100420729C - 一种固沙复合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的固沙复合剂及其制备方法，提供了一种固沙复合剂，通过人工或机械的方式喷洒于土壤上后，由于其中的油剂为憎水材料，而固沙复合剂中的乳化液与粘土泥浆干化于土壤的表面，形成透气但不透水的膜层。膜层将地表下蒸发的“水汽”压制于膜层下面。使地表的蒸发量大大降低，膜层下面保持一定的湿度，同时膜层下面保持一定的氧扩散。从而保证膜层或其下面的植物种子成活与生长。同时，本发明的固沙复合剂及其制备方法与使用方法，材料来源广泛，价格低廉，固沙、保湿效果好，不受应用面积的限制，施工使用方便。

Description

一种固沙复合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及防止沙漠化的固沙技术领域，尤其涉及一种固沙复合剂及其制备方法。

背景技术

沙漠化是当今人类面临的八大全球性灾难之一。我国是世界上沙漠面积较大、分布较广、沙漠化危害最严重的国家之一。受气候的影响，我国干旱、半干旱区(即可能发生沙漠化的地区)的总面积是256.6万平方公里，占国土面积的26.7％，并且正以每年约3400平方公里的速度扩张。目前，大约有1.7亿人口受沙漠化的危害和威胁，因沙漠化造成的直接经济损失每年超过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。

解决沙漠化问题的根本是治沙即固沙。目前固沙的方法有三种，工程固沙、植物(生物)固沙以及化学固沙。

工程固沙是根据风沙移动的规律，采用工程技术，建筑防沙墙或防沙沟阻挡沙丘移动，以达到阻沙固沙的目的，应用较为普遍的是建立沙障。但因为沙障防护高度有限，容易被流沙掩埋，防护年限有限，这种固沙措施只能作为一种临时性的、辅助性的固沙手段。工程固沙法需要大量人力资源，劳动量大，原材料来源有限，局部固沙效果明显。不适用于大范围的使用。

生物固沙技术是目前沙漠治理中最普遍的技术，具有经济、持久、有效、稳定的特点。西部在固沙植被上主要沿用扎草方格沙障法和废酒瓶装水插条(如红柳)法。这种迫切的、简单的固沙植被活动是出自于当地人民为保护家园所做出的努力，这些活动最大的特点是投资少、易操作，但无法实现规模效益。当前，固沙植被面临着巨大的资金障碍。由于恶劣的自然环境难以提供植物赖以生存的基本要素：水、土、肥。多年来，尽管国家投入大量人力、物力、财力营林造地，收效仍甚微，树木成活率仅在30％左右，有的地方甚至寸草不生。

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，提高沙地生产力的目的。化学固沙可机械化施工，简单快速，固沙效果立竿见影。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。目前世界上已有46个国家研制出100多种化学制剂，用于流沙的土壤改良，主要有以下四大类：水泥浆类、水玻璃类、石油产品类和高分子聚合物高吸水树脂类。

近年来，出现了一些其它类型的固沙材料，如利用工业废料如废塑料、棉籽酚树脂(棉籽榨油厂的生产废料)等溶解或乳化改性制备而成的固沙材料，还有以工业酒精槽液、纸浆废液或草浆黑液为基础，加入各种添加剂配制而成的固沙材料，但都仅处于实验室研究阶段，未能用于室外沙漠治理。这些化学固沙产品中，绝大多数都没有得到推广使用，这是由于有的价高，有的材料稀缺，有的效果不佳，有的污染环境。

最近又出现了新型的有机-无机复合化学固沙材料，采用水泥、沙子与乳化沥青相复合，研制成一种化学固沙材料。为了保持水泥砂浆中的湿度，加入聚丙稀酸钠高吸水性树脂作为保水剂。但是沥青来源受限，高吸水性树脂成本高，在需要大面积固沙的地区不易使用。

另外还有一个问题，就是沙化区的年蒸发量一般在1500毫米到3000毫米之间。而这些地区的年降水量只有50毫米到300毫米之间。地下水分的大量消耗，也造成植物不易成活。这就要求在固沙的同时还要做到“保湿”。

这就需要有一种固沙的材料或方法，其材料应来源广泛，价格低廉，固沙、保湿效果好，不受应用面积的限制，施工使用方便。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种能满足上述要求，材料应来源广泛，价格低廉，固沙、保湿效果好，不受应用面积的限制，施工使用方便的固沙复合剂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种固沙复合剂，配料包括：乳化液与泥浆；其组成的重量百分比为：

乳化液    1％～10％；

泥浆      余量；

两种组份重量百分比总和为100％。

这种固沙复合剂的两种组份优选重量百分比为：

乳化液    3％～8％；

泥浆      余量；

两种组份重量百分比总和为100％。

这种固沙复合剂的两种组份最佳重量百分比为：

乳化液    5.5％；

泥浆      94.5％。

所述的乳化液配料包括：油剂、乳化剂与水；其组成的体积百分比为：

油剂      10％～25％；

乳化剂    1％～5％；

水        余量；

各组份体积百分比总和为100％。

所述的乳化液配料的优选体积百分比为：

油剂      15％～20％；

乳化剂    2％～4％；

水        余量；

各组份体积百分比总和为100％。

所述的乳化液配料的最佳体积百分比为：

油剂      17％；

乳化剂    3％；

水        80％。

所述的油剂为植物油和/或矿物油。其中，植物油可选用工业用棉籽油和/或与工业用菜籽油；二者可任意比例混合。

所述的油剂也可以为废品油，具体可采用工业废品油、矿山机械的液压机中的乳化液与机械修理厂的废品油中的一种或多种的任意比例混合。

所述的乳化剂为平平加、OP-10、吐温-20与吐温-80的一种或多种的任意比例混合。

平平加：脂肪醇与环氧乙烷的缩合物，外观为白色膏体或固体，易溶于水。

OP-10：烷基酚与环氧乙烷的缩合物，外观为无色透明液体，易溶于水。

吐温-20与吐温-80：失水山梨醇油酸脂与环氧乙烷的缩合物，外观为棕色膏状或粘稠液体，易溶于水。

所述泥浆配料包括：粘土颗粒与水；其组成的重量百分比为：

粘土颗粒    3％～35％；

水          余量；

两种组份重量百分比总和为100％。

所述泥浆配料的优选重量百分比为：

粘上颗粒    8％～30％；

水          余量；

两种组份重量百分比总和为100％。

所述泥浆配料的最佳重量百分比为：

粘土颗粒    20％；

水          80％。

所述的粘土颗粒粒度为0.05毫米～0.5毫米；优选粒度为0.2毫米～0.4毫米。

一种所述固沙复合剂的制备方法，包括：

A、制备泥浆与乳化液；

B、将泥浆与乳化液按规定比例相混合搅拌制成固沙复合剂；搅拌过程可以选择在磁力搅拌机上进行。

所述步骤A的制备泥浆过程包括：

A1、筛选或选取粒度为0.05毫米～0.5毫米的粘土颗粒，作为配料使用，将粘土颗粒与水按规定比例相混合搅拌成泥浆；

或者，

A2、取现场的土壤加入规定比例的水混合成粗泥浆；将粗泥浆加入离心分离机中筛选出粘土颗粒粒度为0.05毫米～0.5毫米的泥浆。

所述步骤A的乳化液制备过程包括：

将油剂、乳化剂与水按规定比例相混合，在常温下，在乳化剪切机上高速乳化剪切，剪切时间为6分钟～30分钟，剪切速度为13000转/分钟～16000转/分钟，制成乳化液。

一种所述固沙复合剂的制备方法，其特征在于，还可包括：

筛选或选取粒度为0.05毫米～0.5毫米的粘土颗粒，作为配料使用，将粘土颗粒、水与乳化液按规定比例相混合搅拌制成固沙复合剂；搅拌过程可以选择在磁力搅拌机上进行。

由以上技术方案可知本发明的固沙复合剂及其制备方法，提供了一种固沙复合剂，通过人工或机械的方式喷洒于土壤上后，由于其中的油剂为憎水材料，而固沙复合剂中的乳化液与沾土泥浆干化于土壤的表面，形成透气但不透水的膜层。膜层将地表下蒸发的“水汽”压制于膜层下面。使地表的蒸发量大大降低，膜层下面保持一定的湿度，同时膜层下面保持一定的氧扩散。从而保证膜层或其下面的植物种子成活与生长。同时，本发明的固沙复合剂及其制备方法与使用方法，材料来源广泛，价格低廉，固沙、保湿效果好，不受应用面积的限制，施工使用方便。

具体实施方式

本发明所述的固沙复合剂其组成的具体实施例如表1：

表1

单位：重量百分比

配料	乳化液	泥浆
			实施例一	1	99
实施例二	3	97
			实施例三	5.5	94.5
实施例四	8	92
			实施例五	10	90

表1中所述的乳化液配料包括：油剂、乳化剂与水；其组成的具体配比的实施例如表2：

表2

单位；体积百分比

表2中所述的油剂为植物油和/或矿物油。

表2中所述的植物油为工业用棉籽油和/或与工业用菜籽油；二者可任意比例混合。

表2中所述的油剂为废品油，具体可采用工业废品油、矿山机械的液压机中的乳化液与机械修理厂的废品油中的一种或多种的任意比例混合。

表2中所述的乳化剂为平平加、OP-10、吐温-20与吐温-80的一种或多种的任意比例混合。

平平加：脂肪醇与环氧乙烷的缩合物，外观为白色膏体或固体，易溶于水。

OP-10：烷基酚与环氧乙烷的缩合物，外观为无色透明液体，易溶于水。

吐温-20与吐温-80：失水山梨醇油酸脂与环氧乙烷的缩合物，外观为棕色膏状或粘稠液体，易溶于水。

表1中所述的泥浆配料包括：粘土颗粒与水；其组成的具体配比的实施例如表3：

表3

单位：重量百分比

配料	粘土颗粒	水
			实施例十二	3	97
实施例十三	8	92
			实施例十四	20	80
实施例十五	30	70
			实施例十六	35	65

表3中所述的粘土颗粒粒度为0.05毫米～0.5毫米，优选粒度为0.2毫米～0.4毫米。可选用现场的沙土、荒山土、干旱土等。甩筛子筛选出其中的粒度为0.05毫米～0.5毫米细土。

上述固沙复合剂的制备方法的具体过程可以是：

实施例十七

筛选或选取粒度为0.05毫米～0.5毫米的粘土颗粒，作为配料使用，将粘土颗粒与水按规定比例相混合搅拌成泥浆；

将油剂、乳化剂与水按规定比例相混合，可采用“剂在油中法“，间歇式加水的方式。在常温下，在乳化剪切机上高速乳化剪切，剪切时间为6分钟～30分钟，剪切速度为13000转/分钟～16000转/分钟，制成乳化液。

将泥浆与乳化液按规定比例相混合搅拌制成固沙复合剂；搅拌过程可以选择在磁力搅拌机上进行。

实施例十八

取现场的土壤加入规定比例的水混合成粗泥浆；将粗泥浆加入离心分离机中筛选出粘土颗粒粒度为0.05毫米～0.5毫米的泥浆。

将油剂、乳化剂与水按规定比例相混合，可采用“剂在油中法“，间歇式加水的方式。在常温下，在乳化剪切机上高速乳化剪切，剪切时间为6分钟～30分钟，剪切速度为13000转/分钟～16000转/分钟，制成乳化液。

将泥浆与乳化液按规定比例相混合搅拌制成固沙复合剂；搅拌过程可以选择在磁力搅拌机上进行。

实施例十九

筛选或选取粒度为0.05毫米～0.5毫米的粘土颗粒，作为配料使用；

将油剂、乳化剂与水按规定比例相混合，可采用“剂在油中法“，间歇式加水的方式。在常温下，在乳化剪切机上高速乳化剪切，剪切时间为6分钟～30分钟，剪切速度为13000转/分钟～16000转/分钟，制成乳化液。

筛选或选取好的粘土颗粒、水与乳化液按规定比例相混合搅拌制成固沙复合剂；搅拌过程可以选择在磁力搅拌机上进行。

为了便于实际应用，通常的做法是：乳化液的优选体积为每亩施加150L～300L；粘土材料的优选质量为750Kg～1000Kg。水的优选体积为2300L～3500L。通过上述步骤C搅拌后，就可以应用了。

上述固沙复合剂的使用方法的具体过程是：

将所述的固沙复合剂通过人工或机械的方式喷洒于土壤上；或者，在固沙复合剂中加入植物种子后再通过人工或机械的方式喷洒于土壤上。

因为，所选用的配料中含有粘土颗粒，其优点是一是分布广泛，占地球沉积岩岩石圈和风化壳总量近一半，来源丰富，价格低廉，可就地取材；二是粘土颗粒细小，层与层之间还存在一定的空隙，因此比表面积大，对水份具有较强的吸附性，可作为多孔材料来吸附外界的水(例如雨水等)。

粘土材料配制成固沙复合剂，覆盖在沙土上，很快会凝结固化，对沙土存在很强的附着力，因此具有固沙作用。沙漠地区气候炎热干燥，沙面温度高，固沙复合剂喷洒在沙面上后，其中的水分迅速蒸发，如用普通泥浆由于缺乏足够的水分而无法完全水化，生成的水化产物量少，只能形成薄且强度很低的固结层。为了克服这个缺点，在泥浆中还要加入一种乳化液成为本发明的固沙复合剂。乳化液具有密度小，分散性好的特点。将其与粘土颗粒等制成固沙复合剂后，喷洒施工，乳化液由于重力作用迅速上浮至表层，并在表面分散成透气不透水的油膜。该油膜具有强的疏水性，可防止材料中水分的蒸发、散失。本发明的固沙复合剂可实现固沙、保水的双重功能，采用喷射施工，方法简便，效率高。利用粘土自身的性质，避免选用高吸水性树脂等高成本材料，降低了成本。选用环保材料，不会带来二次污染。

如果在固沙复合剂加入植物种子后再通过人工或机械的方式喷洒于土壤上，更是在固沙、保水的同时完成了绿化的过程。节省了大量的人力与物力。

以上所述固沙复合剂的原料配比，仅为本发明较佳的具体实施方式与有代表性的具体实施方式；而所述固沙复合剂及其制备方法与使用方法仅为本发明较佳的制备方法与使用方法；但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1. 一种固沙复合剂，其特征在于，配料包括：乳化液与泥浆；其组成的重量百分比为：

乳化液    1％～10％；所述的乳化液配料包括：油剂、乳化剂与水；

泥浆      余量；

两种组份重量百分比总和为100％。

2. 根据权利要求1所述的固沙复合剂，其特征在于，所述的乳化液中油剂、乳化剂与水的组成体积百分比为：

油剂      10％～25％；

乳化剂    1％～5％；

水        余量；

各组份体积百分比总和为100％。

3. 根据权利要求2所述的固沙复合剂，其特征在于，所述的油剂为植物油或矿物油，或植物油与矿物油的混合；

所述的植物油为工业用棉籽油或工业用菜籽油，或工业用棉籽油与工业用菜籽油的混合。

4. 根据权利要求2所述的固沙复合剂，其特征在于，所述的油剂为工业废品油。

5. 根据权利要求2所述的固沙复合剂，其特征在于，所述的乳化剂为平平加、OP-10、吐温-20与吐温-80的一种或多种的任意比例混合。

6. 根据权利要求1所述的固沙复合剂，其特征在于，所述泥浆配料包括：粘土颗粒与水；其组成的重量百分比为：

粘土颗粒      3％～35％；

水            余量；

两种组份重量百分比总和为100％；

上述的粘土颗粒粒度为0.05毫米～0.5毫米。

7. 一种权利要求1至6任一项所述固沙复合剂的制备方法，其特征在于，包括：

A、制备泥浆与乳化液；

B、将泥浆与乳化液按规定比例相混合搅拌制成固沙复合剂；搅拌过程可以选择在磁力搅拌机上进行。

8. 根据权利要求7所述固沙复合剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤A的制备泥浆过程包括：

A1、筛选或选取粒度为0.05毫米～0.5毫米的粘土颗粒，作为配料使用，将粘土颗粒与水按规定比例相混合搅拌成泥浆；

或者，

A2、取现场的土壤加入规定比例的水混合成粗泥浆；将粗泥浆加入离心分离机中筛选出粘土颗粒粒度为0.05毫米～0.5毫米的泥浆。

9. 根据权利要求7所述固沙复合剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤A的乳化液制备过程包括：

将油剂、乳化剂与水按规定比例相混合，在常温下，在乳化剪切机上高速乳化剪切，剪切时间为6分钟～30分钟，剪切速度为13000转/分钟～16000转/分钟，制成乳化液。

10. 一种权利要求1至6任一项所述固沙复合剂的制备方法，其特征在于，包括：

筛选或选取粒度为0.05毫米～0.5毫米的粘土颗粒，作为配料使用，将粘土颗粒、水与乳化液按规定比例相混合搅拌制成固沙复合剂；搅拌过程可以选择在磁力搅拌机上进行。