CN113994865B

CN113994865B - 一种生态植生胶凝颗粒材料及其原料筛选及制备方法

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Publication number: CN113994865B
Application number: CN202111275734.7A
Authority: CN
Inventors: 刘姚君; 房晶瑞; 郅晓; 石信超; 陈阁; 马腾坤
Original assignee: China Building Materials Academy CBMA
Current assignee: China Building Materials Academy CBMA
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2023-05-05
Anticipated expiration: 2041-10-29
Also published as: CN113994865A

Abstract

一种生态植生胶凝颗粒材料及其原料筛选及制备方法，其中一种制备生态植生胶凝颗粒材料的方法，包括如下步骤：获得基体固废；将复合碱激发助剂与水混合溶解得到混合碱激发助剂溶液；所述基体固废满足以下控制指标的要求：(SiO₂+Al₂O₃+RO)/(CaO+MgO)的质量比为1.2‑3.5、OH^‑/SO₄ ^2‑的摩尔比为0.6‑1.5、玻璃体含量为40‑95%、硅的配位数≤3.9、铝的配位数≤6；控制总液胶比为0.25‑0.55，将基体固废与混合碱激发助剂溶液搅拌均匀后进行造粒制备成胶凝颗粒材料；再对胶凝颗粒材料进行生态处理获得生态植生胶凝颗粒材料。本发明能够实现100%全固体废物基的胶凝颗粒材料的制备，并且采用多源固废的配比制备得到的胶凝颗粒材料能够明显促进植株的生长，提高成活率。

Description

一种生态植生胶凝颗粒材料及其原料筛选及制备方法

技术领域

本发明涉及废物利用领域，具体涉及一种生态植生胶凝颗粒材料及其原料筛选及制备方法。

背景技术

随着经济社会的迅猛发展，余泥渣土、锰渣、钢渣等固体废物的大量排放，但平均利用率仅在30％以下，远远低于国外水平。随着资源的日趋紧缺，实现固体废物的创新性回收再利用，是大力推进可持续发展的必然选择。以余泥渣土为例，其是指建设单位、施工单位新建、改建、扩建和拆除各类建筑、构筑物、道路、管网等以及居民装饰装修房屋建筑过程中产生的弃土、废渣、弃料以及其他废弃物。而这些固体废物，富含硅、铝、钙等矿产，其大宗大体量可利用资源属性，及潜在的胶凝活性属性，有作为复合多源固废低碳胶凝材料原材料的潜力。因此，多固废协同互补利用，利用“以废利废、以废治灾”的理念，使用具有潜在胶凝活性的工业固废体废弃物制备胶凝材料已成为缓解固废处理处置压力的研究热点。

多源固废胶凝材料的制备过程无须经历高温煅烧过程，且多利用矿渣、粉煤灰等工业固废为主要原料，在常温或较高温度下通过碱性激发剂作用，先解聚后缩聚形成的一种以离子键和共价键为主，由[SiO4]和[AlO4]四面体结构单元通过共氧交替键合而构成的具有三维空间网状结构的铝硅酸盐凝胶；即具有资源能源消耗低、环境负荷低等优点；还具有早强、高强、耐高温、耐酸、固化重金属等独特优势，这对完善胶凝材料体系，破解常规胶凝材料生产及应用导致的资源消耗等难题，减缓相关温室气体减排具有重要意义，因此其受到越来越多的重视。

同时，传统的河湖护坡和道路边坡护坡一般采用普通混凝土，这种封闭护坡面阻断了水体和土壤之间溶质盐分的迁移，生物多样化降低、生态平衡被破坏。而最近的生态工程建设，越来越多的生态混凝土受到广泛关注和应用，这种生态植生混凝土是多孔混凝土为构架，内部存在着连通孔隙，由多孔基体、保水材料和营养物质、表层土以及植物组成，可用于河岸护坡工程、公路护边工程、海绵城市建设中的屋顶绿化、建筑物墙面绿化、停车场中，可以降低面源污染净化水质、调节雨水径流量、降低“热岛效应”、修复生态环境，从而实现“在水泥上长草，让混凝土呼吸起来”的目的。

然而到目前为止，并未见有将多源固废基的胶凝材料用作制备生态植生混凝土的原料记载。并且，现有公开的能够适用于制备生态植生混凝土的胶凝材料的原料基本局限于常规的无机矿渣微粉、钢渣微粉及粉煤灰原料，其主要原料种类有限，其对其他固废物料制备碱激发胶凝材料不具有普适性和启发性，导致多源固废就地利用或分级利用十分困难。

因此，如何有效解决多源固废制备胶凝材料的原料选择、物料匹配等共性问题，对多源固废进行生态应用的实际应用推广具有重大的意义。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中多源固废制备生态植生胶凝材料的过程中存在选料、配料难的缺陷，从而提供一种生态植生胶凝颗粒材料的原料筛选方法，破解多源固废就地利用或分级利用的困难，实现胶凝材料的高性能和大范围高效应用。本申请还公开了采用该方法获取的原料制备生态植生胶凝颗粒材料的方法，可以制备出更适于植株生长的胶凝颗粒材料。

一种生态植生胶凝颗粒材料的原料筛选方法，包括如下步骤：

获取多源固废各自的参数；参数包括元素氧化物的质量百分比、硫酸盐含量、氢氧化物含量、玻璃体含量、硅的配位数、铝的配位数，所述元素包括Ca、Mg、Si、Al、Fe、Na和K；

基于控制指标的要求，根据获取的参数即可得到用于制备生态植生胶凝颗粒材料的多源固废的配比；

其中，所述控制指标的要求包括：(SiO₂+Al₂O₃+RO)/(CaO+MgO) 的质量比为1.2-3.5、OH^-/SO₄ ^2-的摩尔比为0.6-1.5、玻璃体含量为40-95%、硅的配位数≤3.9、铝的配位数≤6。

所述多源固废是指至少两种的固体废物，所述固体废物中含有Ca、Mg、Si、Al、Fe、S、Na和K中至少三种的成分。

所述多源固废为矿渣、粉煤灰、余泥渣土、锰渣、钢渣、磷渣、铜渣、铅锌尾矿、硫酸渣和电石渣中的至少两种。

所述基体固废组成包括：CaO 5～50wt%、Al₂O₃5～40wt%、SiO₂30～65wt%。

一种制备生态植生胶凝颗粒材料的方法，包括：

获得基体固废；将复合碱激发助剂与水混合溶解得到混合碱激发助剂溶液；所述基体固废满足以下控制指标的要求：(SiO₂+Al₂O₃+RO)/(CaO+MgO) 的质量比为1.2-3.5、OH^-/SO₄ ^2-的摩尔比为0.6-1.5、玻璃体含量为40-95%、硅的配位数≤3.9、铝的配位数≤6；

控制总液胶比为0.25-0.55，将基体固废与混合碱激发助剂溶液搅拌均匀后进行造粒制备成胶凝颗粒材料；

再对胶凝颗粒材料进行生态处理获得生态植生胶凝颗粒材料。

基体固废的获取过程为：根据上述的一种生态植生胶凝颗粒材料的原料筛选方法得到多源固废的配比，按照得到的多源固废的配比将原料混合而成。

所述基体固废的比表面积≥300m²/kg，粒径小于50μm的占总质量的90%以上。

所述复合碱激发助剂包括氢氧化物、硅酸物、碳酸盐、醋酸盐、硫酸盐和稀土化合物中的至少一种；优选的，所述复合碱激发助剂包括氢氧化钙、氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钙、醋酸钠、硫酸钙、氯化铈和硝酸铈中的至少一种。

所述复合碱激发助剂的用量为基体固废含量的3-15wt%。

所述生态处理的过程为：将胶凝颗粒材料放入到营养物质中浸泡3s-30s，取出后放入到调节剂中拌合10~60min直至调节剂完全包裹胶凝颗粒材料表面。

所述生态处理前胶凝颗粒材料的粒径为2mm~6mm，生态处理后胶凝颗粒材料的粒径为4mm~15mm；

所述营养物质为质量浓度为10~20%的预处理混合物，所述预处理混合物中的溶质为干粪便、肥料、腐殖酸中的至少一种；

所述调节剂为石灰石粉、粉煤灰、稻壳灰、矿渣土、草炭和木屑灰中的至少一种。

一种生态植生胶凝颗粒材料，采用上述的一种制备生态植生胶凝颗粒材料的方法制备得到。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种生态植生胶凝颗粒材料的原料筛选方法，其获取的多源固废的配比可以用于制备生态植生胶凝颗粒材料；本发明方法不仅仅只限于特定种类的固体废物，对于所有种类的固体废物均适用。因此，本发明方法能够解决多源固废制备碱激发胶凝材料的选料配料难题，破解多源固废就地利用或分级利用的困难，实现碱激发胶凝胶凝材料的高性能和大范围高效应用；从而实现多源固体废物的高附加值利用，进一步优化资源配置，促进可持续性发展。

2.本发明提供了一种制备生态植生胶凝颗粒材料的方法，包括先通过一种生态植生胶凝颗粒材料的原料筛选方法获取多源固废的配比，该配比条件下的多源固废只需与复合碱激发助剂配合，即可制备得到具有一定强度的100%全固体废物基新型的碱激发的胶凝颗粒材料。具体的，本发明利用硫酸盐-氢氧化物-硅酸盐等多重激发剂的耦合作用，能够激活低活性指数固体废物，能够激发多种固体废物，使其能够制备多源固废低碳胶凝材料，整个反应过程为放热反应，结合覆薄养护、自然养护、蒸汽养护等多种养护方式（用于将胶凝材料在一定程度内封存，隔绝其与外界环境的接触，防止内外形成过高的OH^-与自由碱浓度差，有效阻止内部OH^-与自由碱的溶出，维持试件内的高碱度环境以及自由碱与活性物质的含量），进而促进聚合反应的进行与聚合产物的形成，显著提升胶凝材料的强度；反应过程中玻璃体、硅酸盐矿物、氢氧化物、硫酸盐在溶液存在条件下，发生复杂物理化学反应，生成钙矾石（AFt）、氢氧化钙（Ca(OH)₂）、硅胶（(SiO₂)m·(H₂O)z）、水化硅酸钙/钠凝胶（C(N)-S-H）、水化硅铝酸钙/钠凝胶（C(N) -S-A-H）等，形成晶体包裹缠绕的凝胶体的这种堆积的凝胶结构单元，产生强度；并因为发生酸碱平衡反应，颗粒间隙凝胶化，并产生体积微膨胀，形成致密微孔结构，也产生强度。具体机理如下：

Si-Al玻璃体 + OH^-+SO₄ ^2-+Ca²⁺→ AFt + C-S-A-H

Si-Ca玻璃体 + OH^-+ SO₄ ^2-+Ca²⁺→ AFt + C-S-H

Si-Ca-Al玻璃体 + OH^-+ SO₄ ^2-+Ca²⁺→AFt + C-S-A-H + C-S-H

(CaO)x·(SiO₂)y + OH^-→Ca(OH)₂+ C-S-H

(CaO)x·(SiO₂)y + CO₂+ H₂O→(SiO₂)m·(H₂O)z+CaCO₃

(MgO)x·(SiO₂)y+CO₂+ H₂O→(SiO₂)y·(H₂O)z + MgCO₃。

最后将具有一定强度的胶凝颗粒材料进行生态处理即可制备得到适用于促进植株生长的生态植生胶凝颗粒材料。

3.本发明方法筛选出的原料能够用于制备得到的具有一定强度的胶凝颗粒材料，该制备得到的胶凝颗粒材料3d抗折强度≥4.8MPa，3d抗压强度≥30MPa，28d抗折强度≥7.8MPa，28d抗压强度≥50MPa；因此，能用于耐火保温墙材、矿山回填、快速修补等领域，也为绿色建材和高性能建材提供一种新的控制思路和技术方法。

4.本发明经过生态化处理后制备得到的生态植生胶凝颗粒材料，具有较强的吸附性、保水性、孔隙度和有机质含量，同时结合所种植的植物，可以对淤泥、雨水和地表径流水进行净化，减少污染负荷；低碳低能耗胶凝材料采用经过预处理液和调节剂改性，可以具备较好的保水性和提供较高的营养物质，具有促进植株生长、提高植株存活率的效果，且效果十分显著。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

（1）采用XRF、扫描电镜-能谱仪、XPS评价法等手段确定余泥渣土、锰渣、铜渣中Ca、Mg、Si、Al、Fe、S、Na、K等氧化物的质量百分数，采用XRD精修手段确定余泥渣土、锰渣、铜渣中硫酸盐含量、氢氧化物含量及玻璃体含量，采用红外、核磁共振、透射电镜、碱溶出评价法等多重手段确定余泥渣土、锰渣和铜渣中硅的配位数、铝的配位数，结果如下表1所示。

表1

项目	余泥渣土	锰渣	铜渣
				Ca%	0.53	1.08	12.87
Mg%	0.38	2.07	3.9
				Si%	55.77	60.6	34.23
Al%	31.91	16.2	7
				Fe%	8.99	/	41.26
Na%	0.07	0.35	0.1
				K%	1.48	4.61	0.15
硫酸盐含量%	/	13%	/
				氢氧化物含量%	5.3%	1.8%	5%
玻璃体含量%	5%	46%	78%
				硅的配位数	0	2	4
铝的配位数	4	4	4

然后控制(SiO₂+Al₂O₃+RO)/(CaO+MgO)比为2.8、OH^-/SO₄ ^2-摩尔比为0.8、玻璃体含量为76%、硅的配位数为3.8、铝的配位数为4；通过该上述控制指标的参数可以确定余泥渣土、锰渣、铜渣的配比分别为0.03%、7.58%、92.39%。

（2）将所选余泥渣土、锰渣、铜渣按照上述配比在混料装置中进行混合10 min获得基体固废，然后将氢氧化钙和硅酸钙组成的复合碱激发助剂（占基体固废的3.5wt%）与部分水混合溶解12h得到混合碱激发助剂溶液；将所得基体固废和混合碱激发助剂溶液搅拌均匀获得胶凝材料，控制总液胶比为0.35，后续根据生态应用需要，将所得胶凝材料加入到圆球造粒机，制成2mm~6mm的胶凝颗粒材料；然后置于滴水漏筛装置中，随后同时沉入质量浓度为10%的厩肥的预处理混合物中30s，取出后迅速将预浸泡后的颗粒放入盘式造粒机中与稻壳灰拌合60min至完全包裹颗粒表面，制成粒径为4mm~15mm的成品颗粒。

使用时，将成品颗粒直接置于苗木种植坑内进行生态应用即可。该制备得到的成品颗粒的筒压强度4.3MPa、联通孔隙率28%、pH值8.8；将其实施到种植后的沙枣苗木中进行生长和存活率的试验，具体试验过程为：选择70颗沙枣苗木/100平方米，随机均分为两组，两组之间在平均株高上没有显著差异；种植时，其中一组施加本实施例制备得到的成品颗粒作为试验组，沙枣苗木的施加量是30kg/棵，另外一组则不施加成品颗粒作为对照组；然后在相同条件下进行培育，培育140天后，分别测量两组的存活率和平均株高，计算得知施加成品颗粒的沙枣苗木的平均株高是未施加成品颗粒的沙枣苗木的1.5倍，试验组长势显著好于未采用成品颗粒的对照组(p＜0.05)，成活率提高21%。

实施例2

（1）采用XRF、扫描电镜-能谱仪、XPS评价法等手段确定矿渣、钢渣和铜渣中Ca、Mg、Si、Al、Fe、S、Na、K等氧化物的质量百分数，采用XRD精修手段确定矿渣、钢渣和铜渣中硫酸盐含量、氢氧化物含量及玻璃体含量，采用红外、核磁共振、透射电镜、碱溶出评价法等多重手段确定矿渣、钢渣和铜渣中硅的配位数、铝的配位数，结果如下表2所示。

表2

然后控制(SiO₂+Al₂O₃+RO)/(CaO+MgO)比为1.4、OH^-/SO₄ ^2-摩尔比为0.6、玻璃体含量为89%、硅的配位数为2.4、铝的配位数为4.8；通过该上述控制指标的参数可以确定矿渣、钢渣和铜渣的配比分别为37.30%、4.39%、58.31%。

（2）将所选矿渣、钢渣和铜渣按照上述配比在混料装置中进行混合30 min获得基体固废，然后将氢氧化钠和硫酸钙组成的复合碱激发助剂（占基体固废的15wt%）与部分水混合溶解12h得到混合碱激发助剂溶液；将所得基体固废和混合碱激发助剂溶液搅拌均匀获得胶凝材料，控制总液胶比为0.28，后续根据生态应用需要，将所得胶凝材料加入到圆球造粒机，制成2mm~6mm的胶凝颗粒材料；然后置于滴水漏筛装置中，随后同时沉入质量浓度为15%的牛羊粪的预处理混合物中23s，取出后迅速将预浸泡后的颗粒放入盘式造粒机中与粉煤灰与石灰石混合物拌合30min至完全包裹颗粒表面，制成粒径为4mm~15mm的成品颗粒。

使用时，将成品颗粒直接置于苗木种植坑内进行生态应用即可。该制备得到的成品颗粒的筒压强度4.9MPa、联通孔隙率26%、pH值8.9。将其实施到种植后的枸杞中进行生长和存活率的试验，试验方法为：在已经种植好的枸杞苗的片区中随机划分一片区作为试验组，相邻片区作为对照组，试验组和对照组之间的平均株高无显著差别；试验时，在试验组中施加成品颗粒，成品颗粒的施加量是45kg/平方米，试验组合对照组的其他培育条件相同，配培育100天。经过试验得知，试验组的枸杞苗木的平均株高是未施加成品颗粒的对照组中枸杞苗木平均株高的1.2倍，长势显著好于未采用此胶凝材料的(p＜0.05)，成活率提高15%。

实施例3

（1）采用XRF、扫描电镜-能谱仪、XPS评价法等手段确定粉煤灰、磷渣和镍铁渣中Ca、Mg、Si、Al、Fe、S、Na、K等氧化物的质量百分数，采用XRD精修手段确定粉煤灰、磷渣和镍铁渣中硫酸盐含量、氢氧化物含量及玻璃体含量，采用红外、核磁共振、透射电镜、碱溶出评价法等多重手段确定粉煤灰、磷渣和镍铁渣中硅的配位数、铝的配位数，结果如下表3所示。

表3

项目	粉煤灰	磷渣	镍铁渣
				Ca%	2.7	47.49	30.22
Mg%	0.43	1.99	9.48
				Si%	52.32	38.71	33.91
Al%	37.18	3.95	21.35
				Fe%	3.73	1.48	1.45
Na%	0.13	1.10	/
				K%	0.84	1.80	/
硫酸盐含量%	0.32	5.3	1.3
				氢氧化物含量%	1.22	1.4	0.6
玻璃体含量%	56	34	85
				硅的配位数	2	2	2
铝的配位数	6	6	4

然后控制(SiO₂+Al₂O₃+RO)/(CaO+MgO)比为2.43、OH^-/SO₄ ^2-摩尔比为1.5、玻璃体含量为72%、硅的配位数为2、铝的配位数为4.8；通过该上述控制指标的参数可以确定粉煤灰、磷渣和镍铁渣的配比分别为34.99%、5.90%、59.11%。

（2）将所选煤灰、磷渣和镍铁渣按照上述配比在混料装置中进行混合60 min获得基体固废，然后将硅酸钠、硫酸钙和硝酸铈组成的复合碱激发助剂（占基体固废的9.5wt%）与部分水混合溶解12h得到混合碱激发助剂溶液；将所得基体固废和混合碱激发助剂溶液搅拌均匀获得胶凝材料，控制总液胶比为0.55，后续根据生态应用需要，将所得胶凝材料加入到圆球造粒机，制成2mm~6mm的胶凝颗粒材料；然后置于滴水漏筛装置中，随后同时沉入质量浓度为20%的干鸡粪和腐殖酸组成的预处理混合物中12s，取出后迅速将预浸泡后的颗粒放入盘式造粒机中与草炭拌合45min至完全包裹颗粒表面，制成粒径为4mm~15mm的成品颗粒。

使用时，将成品颗粒直接置于苗木种植坑内进行生态应用即可。该制备得到的成品颗粒的筒压强度4.9MPa、联通孔隙率23%、pH值8.5。将其实施到种植后的钻天杨中进行生长和存活率的试验，试验方法与实施例2相同，区别在于：本实施例中试验中成品颗粒的施加量是50kg/平方米，培育112天。经过试验得知，试验组的钻天杨的平均株高是未施加成品颗粒的对照组中钻天杨平均株高的2倍，长势显著好于未采用此胶凝材料的(p＜0.05)，成活率提高35%。

实施例4

（1）采用XRF、扫描电镜-能谱仪、XPS评价法等手段确定粉煤灰、电石渣中Ca、Mg、Si、Al、Fe、S、Na、K等氧化物的质量百分数，采用XRD精修手段确定粉煤灰、电石渣中硫酸盐含量、氢氧化物含量及玻璃体含量，采用红外、核磁共振、透射电镜、碱溶出评价法等多重手段确定粉煤灰、电石渣中硅的配位数、铝的配位数，结果如下表4所示。

表4

项目	粉煤灰	电石渣
			Ca%	2.7	50.37
Mg%	0.43	2.11
			Si%	52.32	5.74
Al%	37.18	2.99
			Fe%	3.73	0.78
Na%	0.13	0.13
			K%	0.84	0.07
硫酸盐含量%	0.32	0.05
			氢氧化物含量%	1.22	53
玻璃体含量%	56	3
			硅的配位数	2	0
铝的配位数	6	2

然后控制(SiO₂+Al₂O₃+RO)/(CaO+MgO)比为3.5、OH^-/SO₄ ^2-摩尔比为1.5、玻璃体含量为45%、硅的配位数为1.6、铝的配位数为5.5；通过该上述控制指标的参数可以确定粉煤灰、电石渣的配比分别为77.48%、22.52%。

（2）将所选粉煤灰、电石渣按照上述配比在混料装置中进行混合45 min获得基体固废，然后将氢氧化钠、硅酸钠和硫酸钙组成的复合碱激发助剂（占基体固废的10.7wt%）与部分水混合溶解12h得到混合碱激发助剂溶液；将所得基体固废和混合碱激发助剂溶液搅拌均匀获得胶凝材料，控制总液胶比为0.42，后续根据生态应用需要，将所得胶凝材料加入到圆球造粒机，制成2mm~6mm的胶凝颗粒材料；然后置于滴水漏筛装置中，随后同时沉入质量浓度为16%的干鸡粪的预处理混合物中5s，取出后迅速将预浸泡后的颗粒放入盘式造粒机中与木屑灰与粉煤灰混合物拌合12min至完全包裹颗粒表面，制成粒径为4mm~15mm的成品颗粒。

使用时，将成品颗粒直接置于苗木种植坑内进行生态应用即可。该制备得到的成品颗粒的筒压强度4.5MPa、联通孔隙率29%、pH值8.7。将其实施到种植后的高羊茅与三叶草中进行生长和存活率的试验，试验方法与实施例2相同，区别在于：本实施例中试验中成品颗粒的施加量是60kg/平方米，培育150天。对于高羊茅，其株高是未施加成品颗粒的高羊茅的1.2倍，对于三叶草，其株高是未施加成品颗粒的三叶草的1.15倍，长势显著好于未采用此胶凝材料的(p＜0.05)，成活率提高30%以上。

对比例1

采用锰渣、镍铁渣、粉煤灰这三种固废按照(SiO₂+Al₂O₃+RO)/(CaO+MgO)比为4.3、OH^-/SO₄ ^2-摩尔比为0.5、玻璃体含量为36.9%、硅的配位数为4、铝的配位数为6.2进行配料，钢渣、粉煤灰、镍铁渣的配比为0.03%、60.21%、39.79%，混合60min获得混合粉料，和溶剂水（总液胶比为0.55）搅拌均匀即可得到对比胶凝材料。其参照实施例4的（2）步骤进行生态应用，即，将所得胶凝材料加入到圆球造粒机，制成2mm~6mm的胶凝颗粒材料；然后置于滴水漏筛装置中，随后同时沉入质量浓度为16%的干鸡粪的预处理混合物中5s，取出后迅速将预浸泡后的颗粒放入盘式造粒机中与木屑灰与粉煤灰混合物拌合12min至完全包裹颗粒表面，制成粒径为4mm~15mm的成品颗粒。该制备得到的成品颗粒的筒压强度2.5MPa、联通孔隙率8%、pH值9.5。采用与实施例4相同的试验方法将其实施到种植后的高羊茅与三叶草中，施加量是60kg/平方米，对于高羊茅，其株高是未施加成品颗粒的对比高羊茅的0.8倍，对于三叶草，其株高是未施加成品颗粒的对比三叶草的0.9倍，长势未显著见好 (p＜0.05)，成活率降低15%以上。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种制备生态植生胶凝颗粒材料的方法，其特征在于，包括：

获得基体固废；将复合碱激发助剂与水混合溶解得到混合碱激发助剂溶液；所述基体固废满足以下控制指标的要求：(SiO₂+Al₂O₃+RO)/(CaO+MgO)的质量比为1.2-3.5、OH^-/SO₄ ^2-的摩尔比为0.6-1.5、玻璃体含量为40-95％、硅的配位数≤3.9、铝的配位数≤6；其中，R为Na和K；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基体固废的比表面积≥300m²/kg，粒径小于50μm的占总质量的90％以上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述复合碱激发助剂包括氢氧化物、硅酸物、碳酸盐、醋酸盐、硫酸盐和稀土化合物中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述复合碱激发助剂包括氢氧化钙、氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钙、醋酸钠、硫酸钙、氯化铈和硝酸铈中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合碱激发助剂的用量为基体固废含量的3-15wt％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生态处理的过程为：将胶凝颗粒材料放入到营养物质中浸泡3s-30s，取出后放入到调节剂中拌合10～60min直至调节剂完全包裹胶凝颗粒材料表面。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述生态处理前胶凝颗粒材料的粒径为2mm～6mm，生态处理后胶凝颗粒材料的粒径为4mm～15mm；

所述营养物质为质量浓度为10～20％的预处理混合物，所述预处理混合物中的溶质为干粪便、肥料、腐殖酸中的至少一种；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基体固废的获取过程为：

基于控制指标的要求，根据获取的参数即可得到用于制备生态植生胶凝颗粒材料的多源固废的配比；该配比的多源固废即为基体固废。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多源固废是指至少两种的固体废物，所述固体废物中含有Ca、Mg、Si、Al、Fe、S、Na和K中至少三种的成分。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多源固废为矿渣、粉煤灰、余泥渣土、锰渣、钢渣、磷渣、铜渣、铅锌尾矿、硫酸渣和电石渣中的至少两种。

11.根据权利要求8-10任一所述的方法，其特征在于，所述基体固废组成包括：CaO5～50wt％、Al₂O₃5～40wt％、SiO₂30～65wt％。

12.一种生态植生胶凝颗粒材料，其特征在于，采用权利要求1-11任一项所述的一种制备生态植生胶凝颗粒材料的方法制备得到。