CN1338503A

CN1338503A - 一种固沙剂及其制备方法

Info

Publication number: CN1338503A
Application number: CN 01127432
Authority: CN
Inventors: 张东新; 曲保恩; 王凤鸣; 谢玮; 张天亮
Original assignee: 张东新
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2002-03-06

Abstract

本发明是一种固沙剂及其制备方法,她包括固定剂和吸水剂,其特征在于固定剂选用红土,吸水剂选用硅酸钠和/或铝酸钠和/或羧甲基纤维素钠,其中红土占70－90%(重量百分含量),硅酸钠和/或铝酸钠和/或羧甲基纤维素钠占10－30%(重量百分含量);它可在降水前后与沙子混合后撒在沙的表面,播撒厚度为1－5毫米,形成较大面积的覆盖层,既能快速吸收水分,也能延缓水分的蒸发,降水后使覆盖层形成一层微空薄壳,将草籽混合在本发明固沙剂播撒时效果更好,在沙漠地区的公路、铁路两边初期绿化地带使用,效果更明显,同时还能起到保护地下水的作用,对生态环境又不造成二次污染。

Description

一种固沙剂及其制备方法

技术领域

本发明属于沙的稳定材料，特别是涉及天然矿物质混合组成的固沙剂及其制备方法。

背景技术

目前，在控制沙尘暴及土地沙化方面，一般采用种植植物形成植被防护林带的绿化方式及用化学固沙剂喷洒浇灌沙漠地的方法使沙子表面形成硬化层，以防止和控制沙丘的移动及土地的沙化过程；但对于自然条件恶劣，遭受流沙侵害严重而有需要局部迅速固沙的地方，植物固沙在短时期内难以起到作用，甚至被风沙吹蚀殆尽，化学固沙除固沙快，也对促进植物在沙漠的生长又有着不可比拟的优点。如有的利用沥青、原油、渣油、重油等石油产品作为固沙剂，也有用人工合成聚合物作固沙剂的，以达到控制沙漠表面随风流动以及起到保护地下水份的蒸发作用。而现公开的固沙剂如中国专利ZL91104881，公开90108191、97108194、00108062等虽然均有较好的固沙作用，但它们均存在着不足，如价格较高，难以大面积的在沙漠中利用，均为液体，在向沙漠纵深中喷洒时的运输不方便。

发明内容

本发明的目的就是为了克服以上不足而提供一种价格低廉，利于绿化的固体的固沙剂及其制备方法，它可在降水前后与沙子混合撒在沙的表面，形成较大面积的覆盖层，降水后使覆盖层形成一层微空薄壳。

本发明的目的是采用以下技术方案实现的：采用固定剂和吸水剂的混合物做为固沙剂，其中固定剂选用红土(laterite)，占本发明固沙剂的70-90％(重量百分含量)；吸水剂为硅酸钠(Na₂SiO₃)和/或铝酸钠(NaAlO₂)和/或羧甲基纤维素钠(CH₂OCH₂COONa)，占本发明固沙剂的10-30％；其中硅酸钠、铝酸钠和羧甲基纤维素钠中的两种或以上同时使用时，硅酸钠∶羧甲基纤维素钠为1∶1.5-2.5，铝酸钠∶羧甲基纤维素钠为1∶1.5-2.5，硅酸钠和铝酸钠∶羧甲基纤维素钠也为1∶1.5-2.5。

本发明固沙剂在使用时需与沙土混合，其比例为1比10-30，即一份本发明固沙剂需与10-30份的沙土混合均匀，然后均撒在雨后或下雪前后的沙漠表面，其厚度可在1-5毫米，可形成一层板结层。其主要作用是防止和控制沙丘的移动及土地的沙化过程。用于防止沙尘暴的产生及土地的沙化和沙漠地区修建高速公路、铁路两边的固沙作用，若配以植物保护则效果更好。如能广泛使用本发明固沙剂来固沙，就能很好的控制沙丘的移动，又可使沙漠逐步的加以减少，从而使可用土地面积逐步得到扩大。由于本发明固沙剂能控制沙尘暴的发生或减少，从而对城乡的环境起到良好的保护作用，由于能控制或减缓土地的沙化过程，从而使生态环境得到良好的平衡作用。其原料加工处理过程简单，产品生产过程十分简单，并不产生污染物质，所以对环境没有再污染的危害。固沙剂产品的成本十分的低廉，经济和社会效益十分的明显。

具体实施方案

一、加工工艺

(一)、原料来源

1、固定剂红土取自自然界，占本发明固沙剂的70-95％(重量百分含量)，其主要矿物成分是铝土矿、褐铁矿、针铁矿，其次为高岭石、长石、石英，其比重2.4-3.2克/立方厘米。其化学成分中氧化铝(Al₂O₃)、氧化铁(Fe₂O₃)含量较高，氧化硅(SiO₂)含量较低。粒度分析以粘粒级(＜0.05毫米)为主，根据产地的不同红土中小于0.05毫米的粘粒可占到45-75％，故使红土的可塑性较高。由于红土具有遇水不崩解的特性，特别适合作为固定剂。

2、吸水剂硅酸钠(或铝酸钠)、羧甲基纤维素钠可购自试剂厂，均为工业纯或其以上的化学纯、食品用制剂。

(二)、原料处理

红土应为干燥易破碎，粉碎过100目筛，粗的粉碎后再过筛、混合。选用的硅酸钠、铝酸钠及羧甲基纤维素钠要求均小于100目。

(三)、加工设备

可选用建筑用的各种粉碎机型，卧式或立式搅拌机，离心机、烘干机、灌装机、口袋的封口机等，如原料符合粒度要求也可人工混合搅拌、装袋、封口。

(四)加工技术条件

1、原料使用前的要求：

(1)红土需含杂质较少，如湿度较大需烘干，烘干时温度不大于150℃。

(2)吸水剂：工业级或以上。

2、操作程序：首先按配方比例将吸水剂和固定剂调配好，然后进行充分混匀，使用时再将沙子按比例量到入，进行搅拌，使其充分混匀即可。

3、时间：第一步的混合(固沙剂混匀)的搅拌需5～20分钟，第二步的混合(固沙剂与沙子的混匀)搅拌需5～20分钟。

二、本发明固沙剂的技术指标

1、本发明固沙剂的理化指标：

(1)、pH值：7～8。

(2)、水分：＜2％。

2、本发明固沙剂中有害物质检测指标(土壤中有害物质容许浓度)：

砷；＜8mg/kg(12-15)；

汞：＜1.5mg/kg(2.0)；

镉：＜0.5mg/kg(1.0)。

3、本发明固沙剂的毒理指标：

(1)、急性经口毒性：属实际无毒物质。

(2)、蓄积毒性：无蓄积毒性。

(3)、鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验(Ames试验)：阴性。

(4)、体内哺乳动物骨髓细胞微核试验：阴性。

(5)、小鼠精子畸形试验：阴性。

(6)、小鼠睾丸染色体畸变试验：阴性。

4、固沙、吸水及重复使用的效果

(1)、固沙效果

①、常温条件下：

本产品：平均损失量12.5g，损失率0.78％。

对照样：平均损失量135g，损失率84.37％。

试验方法：取沙土150g，固沙剂10g，充分混匀后，均匀的洒在铁盘内(铁盘体积为36×24×3cm)，沙层厚度在2～3mm。取自来水(水温在26～28℃)缓慢的洒在沙层上，加水量以吸水达到饱和且沙层表面不积水为准，然后放在室温为28～33℃、湿度为45～70％、风速为0.2～0.7m/s环境中自然蒸发凉干，待衡重后再进行风吹试验。风吹试验平均风速为14m/s(盘头16.4m/s；盘中15m/s；盘尾11.8m/s)。连续风吹20min，然后对盘中剩余沙土进行称重，计算损失量。按比例补充到160g，以相同方法重复试验9次。对照样，取160g沙土，放入铁盘中，加水量与上述相同。衡重后进行风吹试验，计算损失量，然后再补充到160g沙土，再重复上述试验。

风速来源于高压气泵，8kg/cm²。风向朝下倾斜40°左右吹盘子的前半部分。用天津产的轻便三杯风速仪来测定风速。风吹时室内环境条件：温度28～33℃，湿度45～70％。

②、高温条件下

本产品：平均损失量为13g，损失率8.12％。

对照样：平均损失量为139g，损失率86.70％。

试验方法：其试验方法与室温条件下的试验方法基本相同，不同处在于由自然蒸发凉干过程，变为人工烘干过程，即加水后将铁盘放入烤箱中，在110℃条件下烘干，衡重后，在进行风吹试验。然后再加水，再进入烤箱中烘干，重复9次的结果。

③、低温条件下

本产品：平均损失量9g，损失率0.56％。

对照样：平均损失量143g，损失率为89.37％。

试验方法：其试验方法与室温条件下的试验方法基本相同，不同处在于加水时的水温在4～8℃(冰溶水)，在加水后，将铁盘放入冰箱中冷冻室内，待结冰后再取出，放在自然环境中凉干(室内)，衡重后再进行风吹试验，然后再加冰水，经冷冻结冰后取出。重复6次的结果。

(2)、吸水效果

①、常温条件下

本产品：每百克吸水量为57.95ml。

对照样：每百克吸水量为38.97ml。

其吸水率高于对照样48.70％。

试验方法：取沙土1500g，固沙剂100g，充分混匀后均匀的洒在铁盘内，取自来水缓慢的洒在沙层表面，以不积水为止，计算水量，放于室内凉干。衡重后，进行计算，然后再加水。衡重，计算连续重复9次的结果。环境条件同上。

②、高温条件下

本产品：每百克吸水量为57.70ml。

对照样：每百克吸水量为38.90ml。

其吸水率高于对照样48.32％。

试验方法：其与常温条件下试验不同处在于加水后，将铁盘放入烤箱中，烘干，衡重后计算，再加水再进入烤箱，连续重9次的结果，其它条件同上。

③、低温条件下

本产品：每百克吸水量为70.22ml。

对照样：每百克吸水量为45.24ml。

其吸水率高于对照样55.21％。

试验方法：其与常温不同在于加冰水后，放入冷冻室内，结冰后取出放于自然环境中，衡重计算，再加冰水，再放回冷冻室，结冰后再取出，重复6次的结果，其它条件与常温相同。

(4)、产品的重复使用次数

①、常温条件下

本产品：风吹使用次数为10次，吸水使用次数为10次，也就是说一年内，如果遇到10次雨、雪天气后，其效果就会低于本指标，就需补洒一次，以确保效果的延续。

②高温条件下

本产品：风吹使用次数为10次，吸水使用次数为10次。

③低温条件下(结冰后取出凉干)

本产品：风吹使用次数为6次，吸水使用次数为6次。

三、产品的进步效果

而采用本产品的固沙方法，既能快速大量吸收地表雨、雪水，同时还能起到保护地下水的作用，对生态环境又不造成二次污染。

1、本发明固沙剂与沙子使用比例为1∶10-30。即1公斤固沙剂配10-30公斤的沙子，部分混匀后，再进行播撒。

2、播撒条件，下雪前后或下雪时，无风条件下进行，在雨后使用也可。

3、播撒厚度为1-5毫米，100公斤本发明固沙剂约可播撒1亩地的范围。

4、将草籽混合在本发明固沙剂播撒时效果更好。

5、在沙漠地区的公路、铁路两边初期绿化地带使用，效果更明显。既能快速吸收水分，也能延缓水分的蒸发。

6、避光、防潮保存。

四、实施例

实施例1：取80公斤红土加温烘干、粉碎，过100目筛，与7公斤硅酸钠、13公斤羧甲基纤维素钠，搅拌5～10分钟均匀后装袋；在播撒使用前加入1500公斤沙子搅拌均匀，在下雪时无风条件下播撒在沙漠表面，厚度约为2～4毫米，约可播撒1亩地。

实施例2：取70公斤红土、10公斤铝酸钠、20公斤羧甲基纤维素钠，再加入3000公斤沙子搅拌均匀，其它如实施例1。

实施例3：取90公斤红土、4公斤铝酸钠、6公斤羧甲基纤维素钠，再加入1000公斤沙子搅拌均匀，其它如实施例1。

实施例4：取80份红土加温烘干、粉碎，过100目筛，加入20份硅酸钠搅拌5分钟均匀后，再加入2000份沙子搅拌10分钟均匀，在雨后播撒在沙漠表面，厚度约为1～3毫米，每100公斤约可播撒1.5亩地。

实施例5：取70份红土加温烘干、粉碎，过100目筛，加入30份羧甲基纤维素钠搅拌15分钟均匀后，再加入1000份沙子搅拌5分钟均匀，在雪后无风条件下播撒在沙漠表面，厚度约为3～5毫米。

实施例6：取90份红土加温烘干、粉碎，过100目筛，加入10份铝酸钠搅拌均匀后，其它如实施例4。

实施例7：取85份红土加温烘干、粉碎，过100目筛，加入15份铝酸钠搅拌20分钟均匀后，再加入2500份沙子搅拌5分钟均匀，在雪前无风条件下播撒，其它如实施例4。

实施例8：取70公斤红土加温烘干、粉碎，过100目筛，与5公斤硅酸钠、5公斤铝酸钠、20公斤羧甲基纤维素钠，搅拌5～10分钟均匀后装袋；在播撒使用前加入1500公斤沙子搅拌均匀，在下雪时无风条件下播撒在沙漠表面，厚度约为2～4毫米，约可播撒1亩地。

Claims

1、一种固沙剂，包括固定剂和吸水剂，其特征在于固定剂选用红土，吸水剂选用硅酸钠和/或铝酸钠和/或羧甲基纤维素钠，其中红土占70-90％(重量百分含量)，硅酸钠和/或铝酸钠和/或羧甲基纤维素钠占10-30％(重量百分含量)。

2、根据权利要求1所述的固沙剂，其特征在于所说的硅酸钠和羧甲基纤维素钠同时使用时，硅酸钠∶羧甲基纤维素钠为1∶1.5-2.5。

3、根据权利要求1所述的固沙剂，其特征在于所说的铝酸钠和羧甲基纤维素钠同时使用时，铝酸钠∶羧甲基纤维素钠为1∶1.5-2.5。

4、根据权利要求1所述的固沙剂，其特征在于所说的硅酸钠、铝酸钠和羧甲基纤维素钠同时使用时，硅酸钠和铝酸钠∶羧甲基纤维素钠为1∶1.5-2.5。

5、根据权利要求1所述的固沙剂，其特征在于所说的红土中粒度以粘粒级小于0.05毫米的占45-75％，主要矿物成分是铝土矿、褐铁矿、针铁矿，其次为高岭石、长石、石英，其比重2.4-3.2克/立方厘米。

6、根据权利要求1或2或3或4所述的固沙剂，其特征在于所说的硅酸钠、铝酸钠、羧甲基纤维素钠均为工业纯或以上。

7、根据权利要求1所述的固沙剂的用途，其特征在于固沙剂使用时需与沙土混合，其比例为1比10-30。

8、根据权利要求7所述的固沙剂的用途，其特征在于雨后或下雪前后的沙漠表面，其厚度在1-5毫米。

9、固沙剂的制备方法，其特征在于

(1)取红土占70-90％(重量百分含量)，硅酸钠或铝酸钠或/和羧甲基纤维素钠占10-30％。

(2)红土需是干燥的，如烘干时其温度不大于150℃，粉碎过100目筛、混合；硅酸钠(或铝酸钠)、羧甲基纤维素钠要求小于100目。

(3)第一步的混合(固沙剂混匀)的搅拌需5～20分钟，第二步的混合(固沙剂与沙子的混匀)搅拌需5～20分钟。