CN111117629A - 一种煤矸石多孔土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种煤矸石多孔土壤改良剂及其制备方法，属于煤矸石利用和土壤改良剂的制备技术领域，目的在于提供一种利用煤矸石制备土壤改良剂的制备方法，以解决煤矸石资源化利用的问题和板结土壤透气性和保水性改良问题。煤矸石磨粉后，加入胶凝料和水制浆，再向浆液中配加发泡剂注模发泡，发泡体养护成型后，将型块破碎成颗粒，即得煤矸石多孔土壤改良剂。本发明以煤矸石为主要原料制备多孔土壤改良剂不仅可以大规模高效利用煤矸石，而且可以改良土壤性能，增加土壤的保水性、抗流失性、透气性和保温性，有利于植物生长和防止水土流失。

Description

一种煤矸石多孔土壤改良剂及其制备方法
技术领域
本发明属于煤矸石利用和土壤改良剂的制备技术领域，具体涉及一种煤矸石多孔土壤改良剂及其制备方法。
背景技术
煤矸石是煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物，产量约为煤产量的15%~20%，已积存大约70亿吨，占用了大量的土地并且堆存会破坏当地的生态环境，是目前排放量最大的工业固体废弃物之一，急需资源化高效利用。煤矸石主要含有硅、铝、碳、铁、硫、钙等元素，同时含有少量钾、有机质及对农作物有益的微量元素，可用作植物生长的土壤。
另一方面，由于长期使用化肥导致土壤板结严重，导致土壤的透气性能、保温性能、保水性能以及抗流失性能弱化，急需进行土壤透气性和保水性改良。
目前利用煤矸石做土壤改良剂的研究和专利报道较少，国内专利“一种煤矸石骨料无砂多孔植生混凝土的制备方法”（公开号：CN107857528A）公开了以煤矸石为粗骨料，以水泥、粉煤灰为胶凝材料制备多孔植生混凝土。尚未发现有关煤矸石制备土壤改良剂的专利文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用煤矸石制备土壤改良剂的制备方法，以解决煤矸石资源化利用的问题和板结土壤透气性和保水性改良问题。
本发明采用如下技术方案：
一种煤矸石多孔土壤改良剂，包括粉料、发泡剂和水，其中，粉料包括85-97%的煤矸石粉和3-15%的胶凝料，发泡剂占粉料质量0.05-0.5%，水和粉料的比例为0.5-0.7。
进一步地，所述煤矸石粉的平均粒径小于100目。
进一步地，所述胶凝料为无机胶凝料。
进一步地，所述胶凝料包括普硅水泥、生石灰、硅酸钠以及由钢渣粉、高炉渣粉、粉煤灰、脱硫石膏与水泥复配制成的复合胶凝粉料中的任意一种。
进一步地，所述发泡剂包括铝粉、双氧水和小苏打中的任意一种。
一种煤矸石多孔土壤改良剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步，原料预处理：首先将煤矸石原料进行磨粉加工处理，得到煤矸石粉；
第二步，按比例分布定量称取原料；
第三步，将煤矸石粉、胶凝料和水加入搅拌罐中搅拌5-10min，再加入发泡剂，继续搅拌30-60s，得到浆液；
第四步，注浆发泡：将第三步得到的浆液倒入模具中，静停发泡15-30min得到发泡体；
第五步，养护成型：将第四步得到的发泡体及模具一同置入养护箱中进行养护，得到成型发泡体，养护温度为20-70℃，养护时间为12-65h；
第六步，脱模烘干：将第五步得到的成型发泡体从模具中脱出，置于50-120℃烘箱中烘干，得到干燥的成型发泡体；
第七步，制粒：将第六步得到的干燥的成型发泡体置于辊压破碎机中进行制粒，得到粒度小于5mm的煤矸石多孔土壤改良剂。
本发明的有益效果如下：
本发明以煤矸石为主要原料制备多孔土壤改良剂，不仅可以大规模高效利用煤矸石，而且可以改良土壤性能，增加土壤的保水性、抗流失性、透气性和保温性，有利于植物生长和防止水土流失。本发明多孔土壤改良剂的制备过程简单易行，原料成本低，易于工业化规模生产和产业化推广。
附图说明
图1为本发明的制备流程图；
图2为本发明实施例1的产品的实物图；
图3为本发明实施例1的产品的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的原料及配方为：100目筛下的煤矸石粉96%，普硅42.5水泥4%，铝粉0.1%，水灰比0.62。制备过程为：先将煤矸石原料进行磨粉至100目筛下，然后分别定量称煤矸石粉960g，普硅42.5水泥40g，铝粉1g，自来水620g；将煤矸石粉、水泥和水，分别加入搅拌罐中，按照800转/分钟的转速搅拌5分钟；再加入发泡剂，并以1200转/分钟的搅拌速度继续搅拌30秒钟；然后迅速将浆体倒入100×100×200毫米的钢制模具中，静停发泡30分钟；将发泡体及模具一同放入养护箱中进行养护，养护温度为50℃，养护时间20小时；从烘箱中取出发泡体及模具，并从模具中脱出发泡体型块，置于105℃烘箱中烘20小时；再将烘干后的发泡体置入辊压破碎机中进行制粒，制得粒度小于5毫米的煤矸石多孔土壤改良剂。
实施例2
本实施例的原料及配方为：100目筛下的煤矸石粉93%，普硅42.5水泥7%，铝粉0.3%，水灰比0.7。制备过程为：先将煤矸石原料进行磨粉至100目筛下，然后分别定量称煤矸石粉930g，普硅42.5水泥70g，铝粉3g，自来水700g；将煤矸石粉、水泥和水，分别加入搅拌罐中，按照800转/分钟的转速搅拌5分钟；再加入发泡剂，并以1200转/分钟的搅拌速度继续搅拌30秒钟；然后迅速将浆体倒入100×100×200毫米的钢制模具中，静停发泡30分钟；将发泡体及模具一同放入养护箱中进行养护，养护温度为40℃，养护时间25小时；从烘箱中取出发泡体及模具，并从模具中脱出发泡体型块，置于105℃烘箱中烘30小时；再将烘干后的发泡体置入辊压破碎机中进行制粒，制得粒度小于5毫米的煤矸石多孔土壤改良剂。
实施例3
本实施例的原料及配方为：100目筛下的煤矸石粉90%，普硅42.5水泥10%，铝粉0.3%，水灰比0.7。制备过程为：先将煤矸石原料进行磨粉至100目筛下，然后分别定量称煤矸石粉900g，普硅42.5水泥100g，铝粉3g，自来水700g；将煤矸石粉、水泥和水，分别加入搅拌罐中，按照800转/分钟的转速搅拌5分钟；再加入发泡剂，并以1200转/分钟的搅拌速度继续搅拌30秒钟；然后迅速将浆体倒入100×100×200毫米的钢制模具中，静停发泡30分钟；将发泡体及模具一同放入养护箱中进行养护，养护温度为50℃，养护时间15小时；从烘箱中取出发泡体及模具，并从模具中脱出发泡体型块，置于105℃烘箱中烘20小时；再将烘干后的发泡体置入辊压破碎机中进行制粒，制得粒度小于5毫米的煤矸石多孔土壤改良剂。
表1 实施例产品的性能指标
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Claims (6)

1.一种煤矸石多孔土壤改良剂，其特征在于：包括粉料、发泡剂和水，其中，粉料包括85-97%的煤矸石粉和3-15%的胶凝料，发泡剂占粉料质量0.05-0.5%，水和粉料的比例为0.5-0.7。
2.根据权利要求1所述的一种煤矸石多孔土壤改良剂，其特征在于：所述煤矸石粉的平均粒径小于100目。
3.根据权利要求1所述的一种煤矸石多孔土壤改良剂，其特征在于：所述胶凝料为无机胶凝料。
4.根据权利要求1所述的一种煤矸石多孔土壤改良剂，其特征在于：所述胶凝料包括普硅水泥、生石灰、硅酸钠以及由钢渣粉、高炉渣粉、粉煤灰、脱硫石膏与水泥复配制成的复合胶凝粉料中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种煤矸石多孔土壤改良剂，其特征在于：所述发泡剂包括铝粉、双氧水和小苏打中的任意一种。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的煤矸石多孔土壤改良剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，原料预处理：首先将煤矸石原料进行磨粉加工处理，得到煤矸石粉；
第二步，按比例分布定量称取原料；
第三步，将煤矸石粉、胶凝料和水加入搅拌罐中搅拌5-10min，再加入发泡剂，继续搅拌30-60s，得到浆液；
第四步，注浆发泡：将第三步得到的浆液倒入模具中，静停发泡15-30min得到发泡体；
第五步，养护成型：将第四步得到的发泡体及模具一同置入养护箱中进行养护，得到成型发泡体，养护温度为20-70℃，养护时间为12-65h；
第六步，脱模烘干：将第五步得到的成型发泡体从模具中脱出，置于50-120℃烘箱中烘干，得到干燥的成型发泡体；
第七步，制粒：将第六步得到的干燥的成型发泡体置于辊压破碎机中进行制粒，得到粒度小于5mm的煤矸石多孔土壤改良剂。
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