CN111363553A - 一种农田改造用磷石膏材料及使用方法 - Google Patents

一种农田改造用磷石膏材料及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明采用磷肥生产过程的下脚料和能就地取材的材料作为原材料，充分利用原材料的物理化学特性，将材料领域的工程技术应用到农业活动当中，提供了一种有效的减少或避免礓石层渗水漏水现象的、对礓石层进行结构改造的材料和方法，经本发明注浆后的礓石层渗水淋水现象显著减少甚至被避免，不仅达到了提高土壤保墒能力目的，而且实现了因存在耕田下礓石层渗水漏水而无法进行水田耕种的旱田改造成水田目的，具有原材料易得、经济廉价的优点。

Description

一种农田改造用磷石膏材料及使用方法
技术领域
本发明属于农业技术领域，尤其是一种农田改造用磷石膏材料及使用方法。
背景技术
中国黄淮流域的耕种土壤层下，多数是主要成分为碳酸钙的礓石层构造，这种礓石层渗水漏水性强，古往今来积累下来的避免土壤表层水分蒸发和防止土壤层渗漏的保墒农业技术耕作的中心是保蓄土壤水分，但受农业耕作技术以及材料工程、技术的限制无法有效的减少或避免耕犁层以及其下的礓石层渗水漏水现象，时常需进行抗旱等农事活动，只能进行旱田种植而无法进行水田种植，因此，若能发明一种对礓层进行结构改造的材料和方法，有效的减少或避免礓石层渗水漏水现象，不仅能提高土壤保墒能力，而且能将因存在田地渗水漏水而无法进行水田耕种的旱田改造成水田，对农业增产、增收、提高经济效益有积极意义。
发明内容
本发明的目的是：针对上述情况及现有技术之缺陷，提供一种对耕种土壤层以下渗水漏水礓石层构造进行改造达到提高土壤保墒，且能将因存在土壤渗水漏水而无法进行水田耕种的旱田改造成水田的田地改造材料和使用方法。
本发明的技术方案为：提供一种农田改造用磷石膏材料，该磷石膏材料是由重量份数分别为50～85份的礓石粉和15～50份的磷石膏粉均质混合制成的、粉状磷石膏材料。
所述的礓石粉的粒度不大于0. 15mm，磷石膏粉的粒度不大于0.075mm。
使用该农田改造用磷石膏材料的方法和步骤：
步骤一：粒度不大于0.15mm的礓石粉与递质剂水混合均匀制成纯礓石浆。
步骤二：纯礓石浆经压注设备压注到耕土与礓石之间的过渡层以下厚度在150mm～250mm范围内形成礓石浆填充层。
步骤三：纯礓石浆在礓石浆填充层内静置、渗水的时间不少于24小时。
步骤四：粉状磷石膏材料与递质剂水混合均匀制成磷礓膏浆。
步骤五：磷礓膏浆经压注设备压注到耕土与礓石之间的过渡层之下、礓石浆填充层之上，厚度在100mm～400mm范围内的礓石层内。
步骤六：磷礓膏浆在礓石层内、静置状态下凝固，且凝固时间不小于36小时。
本发明的有益效果是：本发明在礓石层注浆后，礓石层的漏水、渗水现象显著减少甚至被避免，不仅能提高土壤的保墒能力，甚至能克服田地耕土层下存在的渗水、漏水现象而无法进行水田耕种的天然缺陷，实现旱田改造成水田目的，本发明采用能就地取材的原材料和磷肥生产的下脚料（磷石膏）作为原材料，具有原材料易得、成本低的优点，对农业增产、增收、提高效益有积极意义。
附图说明：
图1为被改造田地的土层构造示意图。
图2为本发明向田地的礓石层压注纯礓石浆示意图
图3为本发明向田地的礓石层压注磷礓膏浆示意图。
其中：1耕土层；2 耕土层与礓石层的过渡层；3礓石层及礓石层中的孔隙；4礓石浆填充的礓石层；5磷礓膏浆填充的礓石层；6 压注导管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，下文描述不是对本发明权利要求的限制，仅为更好的理解、实施本发明。
图1至图3给出一种农田改造用磷石膏材料，该磷石膏材料是由重量份数分别为50～85份的礓石粉和15～50份的磷石膏粉均质混合制成的、粉状磷石膏材料。
所述的礓石粉的粒度不大于0. 15mm，磷石膏粉的粒度不大于0.075mm。
使用该农田改造用磷石膏材料的方法和步骤：
步骤一：粒度不大于0.15mm的礓石粉与递质剂水混合均匀制成纯礓石浆。
步骤二：纯礓石浆经压注设备压注到耕土与礓石之间的过渡层以下厚度在150mm～250mm范围内形成礓石浆填充层。
步骤三：纯礓石浆在礓石浆填充层内静置、渗水的时间不少于24小时。
步骤四：粉状磷石膏材料与递质剂水混合均匀制成磷礓膏浆。
步骤五：磷礓膏浆经压注设备压注到耕土与礓石之间的过渡层之下、礓石浆填充层之上，厚度在100mm～400mm范围内的礓石层内。
步骤六：磷礓膏浆在礓石层内、静置状态下凝固，且凝固时间不小于36小时。
实施例一
本发明实施前的准备：
（A）对被改造的旱田进行平整，使平整度达到水稻种植要求，进行勘探和测量判断土层构造（图1）：测得耕土层的厚度300mm—400mm，耕土层与礓石层之间的过渡层的平均厚度为60mm，最厚处不大于100mm，礓石层离耕地表面的距离400mm—600mm。
（B）钻探取样测定礓石层的孔隙率及土壤的抗压特性：得到孔隙率为10%（孔隙率与礓石层的堆积状态有关，并以此孔隙率此为依据理论计算单位土地面积的磷礓膏浆或礓石浆用量）（注：该土壤力学性质与礓石层的结构有关，以此为依据通过理论分析，可估算并确定礓石浆及磷礓膏浆的压注压强以及每排及每列压注管之间的距离）。
完成上述准备后按下述过程实施本发明：
步骤一：在被改造旱田所在地取适量的礓石，并粉碎成粒度不大于0.15mm的礓石粉4000千克，将4000千克和1000千克递质剂水在立筒式搅拌制浆机内制成固液重量比为4：1的纯礓石浆（约5000千克）。
步骤二：对被改造的旱田地预压注纯礓石粉浆（图2）。目标是对使被改造旱田地的深层事先充填纯礓石粉浆，堵塞礓石层内的渗水（或淋水）通道，避免磷礓膏浆（压注磷礓膏浆作业时）向地下更深的方向的渗流，减少磷石膏材料的消耗，同时为磷礓膏浆获得更优的压注填充效果。其次基于上述测量数据，确定压注纯礓石浆的注浆导管的插入深度800mm（保证注浆出口在过渡层以下的礓石层内），礓石浆的压注压强为25Mpa，将设有四个水平出浆口的压注管插入到礓石层内，压注管出浆口距耕地表面的距离为800mm（图2），压注管共两排八列，压注管排与排、列于列之间的距离相等均为0.5m，将纯礓石浆加入到压注机的料浆罐内并将每个压注管进浆口与装有纯礓石浆的压注机出料箱连接好，启动压注机，并将压注机的压注压强调到适当值开始压注，并依据压注压强、注浆时间、注浆量等确定压注纯礓石浆作业结束的时机，在此过程中，礓石粉在递质剂水的带动下充填到礓石层内的孔隙或裂隙中，注浆作业停止后，纯礓石浆内的递质剂水在静置状态时向下渗出，最终礓石粉以（湿）固态形式残留在礓石层内的礓石层孔隙或裂隙内，留在礓石层内的礓石层孔隙或裂隙内的礓石粉不仅堵塞了礓石层内的孔隙或裂隙通道，而且增加了注浆礓石层内物料间的内摩擦力，有利于实施本发明时压注礓膏浆的充填效果。
步骤三：压注纯礓石浆作业停止后，将压注管内的纯礓石浆排空，静置渗水时间超过24小时后纯礓石浆内的递质剂水渗出充分，满足实施本发明的压注磷礓膏浆作业的条件，预先压注的纯礓石浆能基本堵塞礓石层内、出浆口以下区域的孔隙或裂隙，可减少磷礓膏浆的消耗量。
步骤四：取粒度不大于0.075mm的磷石膏粉3000千克，取所在田地的礓石制成粒度不大于0.15mm的礓石粉7000千克；将磷石膏粉3000千克与礓石粉7000千克（即重量份数比为30：70）加入到间歇式滚筒混料机内混合均匀制备成农田改造用磷石膏材料后，再添加2500千克的递质剂水加入到间歇式滚筒混料机内混合均匀制备成稀稠均匀的、流动性适当的磷礓膏浆（约12500千克）。
步骤五：将带有四个水平出浆口的压注管垂直插入到待改造的田地的礓石层内并使每个压注管的出浆口置于（图3）距耕地表面的距离为600mm处（即位于过渡层之下，压注纯礓石浆的礓石层之上），压注管的排列与前文准备的排列方式相同，仍是两排八列，压注管排与排、列于列之间的距离相等均为0.5m，将每个压注管与装有磷礓膏浆的压注机出浆罐连接好，启动压注机，并将压注机的压注压强调到适当值后，开始压注，达到压注压强、注浆时间、注浆量后，将压注管排空，压注磷礓膏浆作业结束。
步骤六：压注机停止，压注磷礓膏浆结束后，将压注管向上拔出，保证压注到礓石层孔隙内的磷礓膏浆在静置状态下凝固（注：磷石膏粉本身以及礓石粉与磷石膏粉一起发生凝胶反应而胶凝固化，与此同时或之后，磷石膏中水溶性酸根如氟、硫酸、磷酸根或盐与礓石中的碳酸钙反应生成不溶于水的钙矿物固化在礓石层中，另外随着时间的延长，偏酸性的磷石膏水溶液使礓石中的碳酸钙发生碳酸钙CaCO3向碳酸氢钙Ca(HCO3)2的转变，并进一步与磷石膏中的水溶性硅酸盐离子如SiO2 4－、以及铝酸盐中的离子如[Al（OH）4（H2O）2]-与水溶性的碳酸氢钙Ca(HCO3)2或碳酸钙CaCO3反应释放出CO2并形成不溶性的硅（铝 ）酸钙矿物、进一步增强压注层的强度，压注管从压注磷礓膏浆的礓石层拔出且磷礓膏浆在静置状态下凝固36小时后，注浆的礓石层产生足够强度，在改造的田地可正常进行农事活动，在上述压注磷礓膏浆作业过程中，被礓石粉充填在递质剂水带动下填充在距地表面约600mm—800mm（也就是说在耕土与礓石过渡层以下厚度约为200mm的范围内）礓石层的孔隙内，最终磷礓膏浆以凝固态的形式留在礓石层的孔隙或裂隙内，凝固的磷礓膏浆堵塞了礓石层内的渗水（或淋水）通道，而且增加了礓石层的抗压强度，可避免农事活动造成改造层的破裂现象（避免渗水）发生。
上述实施例一的两排八列的田地面积（4平方米），消耗96千克的礓膏粉体材料以及48千克的礓石粉，完成上述过程后，将注浆管移位，并重复上述过程，改造田地约416平方米，消耗10000千克的礓膏粉体材料以及约5000千克的礓石粉,在改造过的旱田上缓缓浇灌至，水在田地表面的深度达到80mm，在春夏之交的气候条件下，静置20天左右水面降到田地表面（注：满足种植水稻的田地蓄水要求），同样的气候条件未实施本发明改造的旱田上缓缓浇灌至水在田地表面的深度达到80mm，静置13小时左右水面就降到田地表面（因耕土层下礓石层渗水、淋水现象造成）。
本发明在礓石层注浆后，礓石层的漏水、渗水现象显著减少甚至被避免，不仅能提高土壤的保墒能力，甚至能克服田地耕土层下存在的渗水、漏水现象而无法进行水田耕种的天然缺陷，实现旱田改造成水田目的，本发明采用能就地取材的原材料和磷肥生产的下脚料（磷石膏）作为原材料，具有原材料易得、成本低的优点，对农业增产、增收、提高效益有积极意义。

Claims (3)

1.一种农田改造用磷石膏材料，其特征在于：该磷石膏材料是由重量份数分别为50～85份的礓石粉和15～50份的磷石膏粉均质混合制成的、粉状磷石膏材料。
2.根据权利要求1所述的一种农田改造用磷石膏材料，特征在于：所述的礓石粉的粒度不大于0. 15mm，磷石膏粉的粒度不大于0.075mm。
3.使用根据权力要求1～2中任一项所述的农田改造用磷石膏材料的方法，其特征在于：
步骤一：粒度不大于0.15mm的礓石粉与递质剂水混合均匀制成纯礓石浆。
步骤二：纯礓石浆经压注设备压注到耕土与礓石之间的过渡层以下厚度在150mm～250mm范围内形成礓石浆填充层。
步骤三：纯礓石浆在礓石浆填充层内静置、渗水的时间不少于24小时。
步骤四：粉状磷石膏材料与递质剂水混合均匀制成磷礓膏浆。
步骤五：磷礓膏浆经压注设备压注到耕土与礓石之间的过渡层之下、礓石浆填充层之上，厚度在100mm～400mm范围内的礓石层内。
步骤六：磷礓膏浆在礓石层内、静置状态下凝固，且凝固时间不小于36小时。
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