CN1671822A - 土壤添加剂 - Google Patents
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Abstract
一种通过压碎、研磨和混合特定的源岩石生产的土壤添加剂，其中最终产物含有安山岩、玄武岩、石灰石、白云石和粘土岩中至少三种。
Description
技术领域
本发明涉及一种土壤处理，特别涉及一种有助于生态可持续发展的土壤添加剂。
背景技术
人类改善目前的农业用地并将农业扩展至更边缘的土地可以归因于改良和更有效的耕耘、排水、灌溉，特别是合成肥料和土壤调节剂。改善农业实践已导致产量大大增加和耕作集约化，但对于每次收割，以植物组织形式从土壤中移出大量的大量和微量元素养分。
这些大量和微量元素养分的补充通常由天然沉积过程如洪水来完成，它们从侵蚀山谷壁获取丰富的火成岩、火山岩、源于生物的岩石和再加工的沉积岩，并将它们沉积到洪泛平原。丰富的洪水沉积物将土壤系统再矿化，从而使它们支持大氮循环细菌菌落并变得肥沃(即该土壤能够提供平衡量的氮、磷、钾以及其它大量和微量元素养分)。
广泛的排水系统、密集的灌溉和增加的合成肥料使用可以基本上取代天然系统，允许最小的沉积输入。密集耕作的长期影响包括有用养分供应的不平衡，增加的有毒、酸化或植物生长限制元素(例如铝、氢、镁、铁等)的浓度，以及土壤深度和质量随除去一定比例的加工元素和矿物的每次收割的物理降低。灌溉和雨水可以从土壤中，特别是降解土壤的孔中沥滤营养元素，其中有效的排水系统将它们直接转运到天然的水道，导致本质上低营养要求的生态系统过营养化。
同时，有用养分的沥滤和无用元素浓度的增加使土层酸化，基本上将土地管理者局限在将过量的合成肥料应用于土壤的非可持续循环，从而使土壤不能有效地保持养分，且不能有效地支持经济作物。
由于每次收割除去一部分未被天然沉积过程取代的转化的土壤物质，因此诸如土壤酸化和酸性硫酸盐土壤(ASS)的情况发生率增加变得明显。先前被有活力的耕作层土壤隐埋的亚土层开始出现，其中在ASS的情况下，氧化反应导致广泛的土壤酸化和完全的土壤降解。
在酸化、酸性硫酸盐、过度工作、低钙碱性、潴留不良、沙冲积和多种缺损土壤上工作或进行管理的农业工作者和开发者采用的一种通用的方法是应用基于源自石灰石或石灰的矿物的加工碳酸盐。这些添加剂的功能在于改善或提高土壤pH，以使土壤保持和供应更多的基本植物生物元素(例如钙、硫、镁、氮、磷、钾等)；并改善重要氮循环土壤微生物的状况。
石灰物质的来源可以包括石灰石、白云石、混合石灰、煅石灰(生石灰)和熟石灰。这些添加剂与温室气体散发有关。
目前用于土壤的处理方法包括土壤洗涤、焚化和生物处理。土壤洗涤包括用溶剂除去土壤中的危险化学物质，但溶剂流仍必须作处理以破坏污染物。焚化是破坏污染物的有效工具，但它昂贵并不被公众接受。
已考虑并使用生物修复来处理被木材处理化学物质污染的土壤，但生物修复将最有毒、致癌和受调节的化学物质留在土壤中。受污染土壤和沉积物的浆相生物处理是一种革新性的处理技术。它的优点包括容易控制物理-化学变量和操作条件以提高生物降解速率，并减少废气和废水污染。生物浆技术目前受到某些需要解除的瓶颈的阻碍。
泡沫修复技术具有增加原位生物修复适用性的能力。与其它方法不同，泡沫可以设计用于除去染污物，同时促进生物修复。虽然已将泡沫成功地用于地下以提高油回收，但它们仍未被系统地应用于与表面较近的环境修复问题。开发者正在探索将这种现有技术修改和成熟化以用于环境修复目的的机会，如用于清除危险废物。
预期泡沫修复技术可以用于饱和与渗流层以修复被氯化有机物如三氯乙烯和四氯化碳，或者多芳香烃如、苯并蒽、蒽、荧蒽或菲污染的土壤。
目前用于原位修复被金属污染的土壤的技术还需要侵入性试剂递送系统。通常发生20-30％水平的体积增加，且由于混合过程导致成本增加。为了消除与试剂的混合和污染土壤有关的问题，已有方案探索使用液体稳定试剂来原位修复被金属污染的土壤。
现场试验是将2重量％的地球化学固定试剂施用于顶部6英寸的土壤。预期该试剂是一种肥料形式。
以上修复方法是刀刃(cutting edge)，因此经常是昂贵或复杂的。而且用于修复酸性和酸性硫酸盐土壤(ASS)的传统处理方法是使用碱性而不是酸性的土壤添加剂。最通用的土壤添加剂是源自石灰石或石灰的传统碳酸盐。这些添加剂与温室气体散发有关。
本发明的发明人发现一种令人惊奇的火山岩、源于生物的岩石和沉积岩的混合物，它良好并均衡地实现pH升高。源于生物的沉积物-包括碳酸盐、磷酸盐和生物硅质沉积物以及沉积有机碳-记录生物介导的沉积过程的空间和时间不均匀性。进而，源于生物的沉积物通过用作驱动生物-地球化学循环之营养元素的渗坑来影响局部、地区和全球大气和海洋环境。本发明的发明人还发现它们的发明可以用于以下应用：
●用于酸性和酸性硫酸盐土壤(ASS)的开发、控制和修复；
●用于酸性物质和沥滤液的开发、控制和修复；
●用于碱性土壤的开发、控制和修复；
●用于位于盐渍土壤的农业操作以提高植物对盐渍条件的耐受；
●用于位于ASS和酸性土壤的农业实践以提高植物对利用潮汐冲洗实践来缓冲排水酸性的盐渍环境的耐受；
●用于农业实践、操作、修复工作和开发；
●用于沙物质以提高处理保留特征，从而降低产物沥滤的效果；
●用于控制和修复开发、采矿和建筑工业涉及的土物质和沥滤液；
●用于控制和修复工业废物；和
●用于部分或完全取代来源于石灰石和石灰产物的传统碳酸盐以减少温室气体散发。
可以清楚地认识到，如果本文提及现有技术出版物，这种提及并不是承认该出版物形成在澳大利亚和任何其它国家中的公知常识的一部分。
发明内容
本发明涉及一种土壤添加剂及其生产方法，它可以至少部分克服上述缺点或为消费者提供有用的商业选择。
在一种形式中，本发明是一种通过压碎、研磨和混合特定的源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物含有安山岩、玄武岩、石灰石、白云石和粘土岩中至少三种。
本发明可以使用在理论最佳环境条件下天然过程可能提供的物质人为输入到土壤或物质中，以解决酸性、酸性条件和许多其它环境条件的问题。
各源岩石可以优选地与其它类型的源岩石分开压碎。岩石还可以研磨至特定的粒径以利用各源岩石的目标属性。它还可以允许一定程度的持续打破或暂时控制最终产物以便于下药(dosage)速率计算。
粉尘的研磨和/或混合可以优选设计用于利用源岩石中各组分的目标矿物学的晶体结构。混合步骤可以用于支持最终产物的暂时和化学目标属性需要的颗粒充满。
当压碎操作使用湿法完成时，所有压碎水(crushing water)优选得到保持以与其它压碎产物、研磨产物和任何蒸发物混合。
在第一优选形式中，本发明是一种通过压碎、研磨和混合特定的源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物中玄武岩的模态丰度范围为11％-91％，石灰石的模态丰度范围为1％-59％，白云石的模态丰度范围为0.025％-30％，而粘土岩的模态丰度范围为0％-17.5％。
在第二优选形式中，本发明是一种通过压碎、研磨和混合特定的源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物中玄武岩的模态丰度范围为50％-90.5％，石灰石的模态丰度范围为1％-22.5％，白云石的模态丰度范围为0.025％-12.5％，而粘土岩的模态丰度范围为0％-17.5％。
在此形式中，产物或最终混合物可以优选用作计划级长期产物。该产物可以具有长的使用期限，允许在开发和农业活动的计划阶段使用。它可以提供pH缓冲能力和物质pH自调节增强作用。另一特征可以优选是适于沙物质和重沥滤条件的原位保持能力。该产物还可以具有间接的环境益处。
该产物可以用于下层土壤的预开发调节，降低CO2散发和肥料需要的农业石灰处理实践的一种可替代的选择，大规模的大体积土壤和物质处理实践和相关操作。在这种形式中，最终产物可以优选压碎或研磨成较粗的粒径，其适宜的范围可以约为0.04毫米至1.5毫米。
在第三优选形式中，本发明是一种通过压碎、研磨和混合源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物中玄武岩的模态丰度范围为50％-81.5％，石灰石的模态丰度范围为3％-28.5％，白云石的模态丰度范围为0.5％-18.5％，而粘土岩的模态丰度范围为0％-12％。
在此形式中，产物或最终混合物可以优选用作控制级短期产物。该产物可以具有中等使用期限和高产物保持能力。
该产物可以优选用于涉及酸性硫酸盐土壤(ASS)层的露天操作、在酸性土壤/下层土中的下部结构修堤(bunding)/保护、不间断的矿渣处理，以及降低CO2散发和肥料需要的农业石灰处理实践的可替代选择。在此形式中，最终产物可以优选压碎或研磨成较细的粒径，其范围可以适宜地约为0.040毫米至1.5毫米。
在第四优选形式中，本发明是一种通过混合源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物中玄武岩的模态丰度范围为11％-79.5％，石灰石的模态丰度范围为10％-59％，自云石的模态丰度范围为1％-30％，而粘土岩的模态丰度范围为0％-8％。
在此形式中，最终产物或最终混合物可以优选用作冲击级直接产物。该产物可以具有中等使用期限，其直接活性结果是提高土壤、物质和相关沥滤液的pH。
该产物可以优选用于酸性沥滤液产生事件控制，紧急的土壤、水和物质pH缓冲，处理ASS和酸性物质和降低CO2散发和肥料需要的农业石灰处理实践。在此形式中，最终产物可以优选被压碎或研磨成较细的粒径，其范围可以适宜地为0.30毫米至1.5毫米。
在第五优选形式中，本发明是一种通过混合源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物中安山岩的模态丰度范围为0-20％，石灰石的模态丰度范围为0-45％，白云石的模态丰度范围为0-20％，而玄武岩的模态丰度范围为50-85％。
在第六优选形式中，本发明是一种通过混合源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物中安山岩的模态丰度范围为0-20％，石灰石的模态丰度范围为0-30％，白云石的模态丰度范围为0-10％，而玄武岩的模态丰度范围为60-85％。
在此形式中，产物或最终混合物可以优选用作计划级长期产物。该产物可以具有长的使用期限，允许在开发和农业活动的计划阶段使用。它可以提供pH缓冲能力和物质pH自调节增强作用。另一特征可以优选是适于沙物质和重沥滤的原位保持能力。该产物还可以具有间接的环境益处。
该产物可以用于下层土壤的预开发调节，降低CO2散发和肥料需要的农业石灰处理实践，大规模的大体积土壤和物质处理实践和相关操作。在这种形式中，最终产物可以优选压碎或研磨成较粗的粒径，其适宜的范围可以约为60微米至2mm。
在第七优选形式中，本发明是一种通过混合源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物中安山岩的模态丰度范围为0-15％，石灰石的模态丰度范围为0-45％，白云石的模态丰度范围为0-15％，而玄武岩的模态丰度范围为55-80％。
在此形式中，产物或最终混合物可以优选用作控级短期产物。该产物可以具有中等使用期限和高产物保持能力。
该产物可以优选用于涉及酸性硫酸盐土壤(ASS)层的露天操作、在酸性土壤/下层土中的下部结构修堤/保护、不间断的矿渣处理，以及降低CO2散发和肥料需要的农业石灰处理实践。在此形式中，最终产物可以优选压碎或研磨成较细的粒径，其范围可以适宜地约为40微米至2mm。
在第八优选形式中，本发明是一种通过混合源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物中安山岩的模态丰度范围为0-15％，石灰石的模态丰度范围为0-45％，白云石的模态丰度范围为0-20％，而玄武岩的模态丰度范围为50-75％。
在此形式中，最终产物或最终混合物可以优选用作冲击级直接产物。该产物可以具有中等使用期限，其直接的活性结果是提高土壤、物质和相关沥滤液的pH。
该产物可以优选用于酸性沥滤液产生事件控制，紧急的土壤、水和物质pH缓冲，处理ASS和酸性物质和降低CO2散发和肥料需要的农业石灰处理实践。在此形式中，最终产物可以优选压碎或研磨成较细的粒径，其范围可以适宜地为20微米至2mm。
在第九优选形式中，本发明是一种土壤添加剂，它如下制备：混合来自压碎含有安山岩、石灰石、白云石、玄武岩和粘土岩中至少一种的第一源岩石的压碎水与来自压碎含有安山岩、石灰石、白云石、玄武岩和粘土岩中至少三种的至少一种第二源岩石的压碎水。
在此形式中，产物或最终混合物可以优选用作所有目的级pH提高液体浓缩物。该产物可以用作液体冲击处理，其剂量和风险要求/等级强度可稀释。它可以适于多种操作和应用。
该产物可以优选用于酸性沥滤液产生事件控制，紧急的土壤、水和物质pH缓冲，处理ASS和酸性物质和降低CO2散发和肥料需要的农业石灰处理实践。在此形式中，最终产物可以优选浓缩得到可稀释的液体pH缓冲液和处理喷雾剂。
在第十优选形式中，本发明可以是一种土壤添加剂的生产方法，所述方法包括以下步骤：
a.进行大块岩石的矿物学和/或晶体结构的分析以确定该大块岩石用作石灰石源岩石、玄武岩源岩石、白云石源岩石或粘土岩源岩石，各源岩石的适用性，
b.压碎在该分析中鉴定的各源岩石，
c.对各源岩石进行粒径分析以确定各源岩石是否具有预定粒径，
d.研磨各源岩石，和
e.混合源岩石得到最终混合物。
根据本发明的这种形式，一旦得到鉴定，对各源岩石进行一系列加工。本文所述的不同土壤添加剂组合物通过对各源岩石应用加工组合形成。优选该加工，特别是混合步骤使本发明形成具有所需模态丰度的所需矿物或岩石和最佳产物粒径的不同产物。
优选源岩石在单独的加工流中分别加工。来自各单独的加工流的产物最终合并形成最终混合物。
对源岩石进行分析以确定用于本发明的矿物学、物理学和结构合适性。这种分析适宜地包括鉴定用于本发明的源岩石非常需要的一系列矿物学和结构特征。优选的各源岩石和它们的可以进行分析的目标属性分别如以下定义：
玄武岩：玄武岩，在此情况下，指隐晶质、碱性、镁铁质、火成岩。玄武岩是低Si岩石，SiO2一般低于53％，组成变化范围特别与Mg和Fe比率以及碱含量有关。用于测定特定玄武岩沉积物用于本发明的合适性的主要方法可以是通过显微镜岩相学分析以确定岩石的大致组成，该组成以体积百分比表示(在这种情况下称为“模态丰度”)并基于对薄片上100个广泛间隔的点的简单计数。
关于玄武岩选择的进一步建议可以优选包括：
●如果生产和最终产物主要涉及操作、修复和开发富铁物质和沥滤液(如ASS)，则玄武岩源岩石可以优选含有少于6％模态丰度的橄榄石，其中所提到的源岩石玄武岩的橄榄石含量是或接近原硅酸盐的橄榄石组的铁橄榄石最终成员。限制使用具有橄榄石组的富铁最终成员的玄武岩可以降低最终产物中的总铁含量水平，同时应该注意采用预防措施。
●如果所提及的源玄武岩的橄榄石含量是或接近该矿物组中富含镁的镁橄榄石最终成员，则该玄武岩非常适用于富铁物质和沥滤液，而建议的对最终橄榄石模态丰度的限制不适用。
●如果生产和最终产物主要涉及操作、修复和开发富铁物质和沥滤液，则该玄武岩源岩石可以优选含有少于8％的磁铁矿，其中磁铁矿代表主要的不透明氧化物。限制使用具有过量磁铁矿的玄武岩可以降低最终产物中的总铁含量水平，同时应该注意采用预防措施。
●如果所提及的源玄武岩的不透明氧化物成分含有大于40％的钛铁矿，则该玄武岩非常适用于富铁物质和沥滤液，且建议的对磁铁矿模态丰度的限制不适用。
粘土岩：粘土岩在此情况下指广义的“泥石岩”组内的粘土岩成员。
用于本发明的适宜的粘土岩可以在手大小的矿石标本中通过干燥时岩石的软粉状质地和潮湿时岩石的延展性来鉴定。颜色可以有很大变化，但可以提供一种有用的主要工具来确定沉积物用于本发明的合适性。如果存在提供多种颜色的组合带，则优选将两种主要颜色用于初步源岩石评价。如果颜色范围是从近无色至黄褐色，则这表明强伊利石含量，且这种粘土岩可能非常适用于本发明。如果颜色范围是从无色至浅黄色，则这表明高岭土组矿物(地开石、埃洛石、珍珠陶土和高岭石)，这些粘土也优选用于本发明。
如果颜色范围是深红-褐色至褐色，并在手指之间有油脂质地，则这可能表明该粘土为绿土或蒙脱石组。这些粘土表现收缩/膨胀能力，并可能较不适用于最终产物用于建筑操作的本发明。绿土占优势的粘土岩的加入优选保持低于本发明的最终产物中优选粘土岩含量的50％。
关于粘土岩选择的进一步建议可以适宜地包括：
●如果凝固物构成大于30％的粘土岩并且平均粒径大于0.05毫米，则不建议将该沉积物用于本发明；
●如果丰富的铁凝固物聚结，则也不建议将这些粘土用于本发明；
●如果源岩石沉积物经区域性接触或局部变形成不大于干枚岩等级的改变且矿物学组成未完全改变成为或接近泥质岩组成，则该源岩石仍然适用于本发明，其中手大小的矿石标本中原始沉积结构仍裸眼可见。
石灰石：在这种情况下“石灰石”指任何这样的岩石：碳酸盐物质的比例超过其余组分，除了白云石(90-100％白云石)、白云灰岩(10-50％白云石)和石灰质白云石(50-90％白云石)。
在手大小的矿石标本中，优选的石灰石应该不表现沿裂缝和颗粒边界的重氧化铁色斑/着色，因为这可能表明过量的陨铁含量。选择源岩石石灰石的主要决定性因素可能是确定沉积物可能获得的最佳潜在有效中和值(ENV)，它是石灰石中和值(NV)的100％倍。如果通过实验室分析确定的所提及的石灰石源岩石的NV大于95％，则该石灰石可能非常适用于本发明，因为研磨步骤确保获得最佳潜在ENV。如果通过实验室分析确定的NV小于95％但大于92％，则所提及的石灰石源岩石可能适用于本发明，其中就在本发明的各方式中所述的范围而言，完整的各产物混合物中的石灰石组分以高比率(“高比率”在这种情况下指总建议范围的较高50％部分)加入。
关于石灰石源岩石选择的进一步建议包括：
●用于本发明的石灰石可以优选其陨铁含量低于它们的模态丰度的10％以有助于降低总最终产物铁含量，这作为一种关注铁水平的预防措施。
●如果通过实验室分析确定的石灰石平均丰度等于或大于：
○1mg/千克的镉，和/或
○20mg/千克的铅，和/或；
○0.2mg/千克的汞
则该石灰石可能非常不适用于本发明。这种限制避免了超过最大容许浓度(MPC)水平的剩余物能够蓄积在土壤、植物和动物产物中的危险。
白云石：在这种情况下白云石指在富镁石灰石中发现并通常称为白云石、白云岩、钙白云石、dololithe和白云灰岩的两性(digenetic)碳酸盐矿物集合。最佳白云石源岩石的选择可能是困难的，因为白云石化过程经常破坏沉积结构。
确定潜在源岩石沉积物对本发明的适用性一般需要实验室分析以获得作为以总岩石模态丰度百分数表示的钙和镁碳酸盐的水平。如果潜在源岩石沉积物中作为碳酸盐的镁少于15％而钙含量至少为12％，则该沉积物可能非常适用于本发明。
压碎步骤可以将源岩石碾磨成特定粒级(size fraction)。在此步骤所需要的粒级可以优选为或小于20mm。压碎步骤可以优选在干燥条件下进行，但也适于在湿条件下进行。此步骤可能需要备料以通过单一压碎单元进行供给或再供给，或者可以优选通过较大的储备供给压碎单元供给小储备供给压碎单元，以减少完成步骤所需的能量。
在压碎步骤之后，可以优选地对所有的生产品种进行粒径测定以确保在压碎步骤中获得正确的粒级。玄武岩和白云石品种还可以适宜地进行中和值和/或属性分析。
可以根据该方法应用一个或多个储存和/或干燥步骤。此步骤可以除去一些可能在压碎步骤中加入的水分。
下一步骤可以适宜地为研磨步骤。研磨是利用不同于在压碎步骤中所用的机器进行的加工。压碎一般得到比研磨更粗的产物。所有的品种可以细研得到优选粒径范围为0.030毫米至1.5毫米的研磨粒级。
如果玄武岩粒级范围为0.030毫米至0.080毫米，则本发明的这个实施方案的最佳性能可以优选地实现。最大粒径不大于1.2毫米的玄武岩粒级可以适用于本发明，其中不超过30％的全部玄武岩组分在较高的最佳性能粒径0.080毫米以上。
如果石灰石粒级范围为0.030毫米至0.090毫米，则本发明的这个实施方案的石灰石最佳性能可以优选地实现。最大粒径不大于0.3毫米的石灰石粒级可以适用于本发明，其中不超过50％的全部石灰石组分在较高的最佳性能粒径0.090毫米以上。
如果白云石粒级范围为0.030毫米至0.5毫米，则本发明的这个实施方案中的白云石的最佳性能可以优选地实现。最大粒径不大于1.5毫米的白云石粒级可以适用于本发明，其中不超过30％的全部白云石组分在较高的最佳性能粒径0.5毫米以上。
如果粘土岩粒级范围为0.040毫米至0.5毫米，则本发明的这个实施方案中的粘土岩的最佳性能可以优选地实现。最大粒径不大于1.5毫米的粘土岩粒级可以适用于本发明，其中不超过30％的全部粘土岩组分在较高的最佳性能粒径0.080毫米以上。
在研磨步骤之后，可以测试石灰石品种以进行中和值和/或属性分析，从而优选地确保所有的颗粒均小于0.3mm，并优选在所需的粒径范围0.030毫米至0.090毫米之内，从而可以获得最佳的石灰石品种的中和值。
玄武岩和白云石品种可以储存或精制以确保在研磨之后存在所需量的各所需粒径范围的岩石或矿物，然后将它们与从中和值和/或属性分析中出来的石灰石品种混合。
可以将在从精制步骤中出来的三种矿物/岩石的混合物储存。然后可以将混合物进一步与从研磨步骤中出来的粘土岩混合，形成最终产物。
此加工的最终步骤可以是对中和值和/或属性分析进行质量检查以确保产物质量，并确保存在所需模态丰度的所需岩石/矿物。然后将产物进行包装和销售。
附图说明
参照以下附图描述本发明的各种实施方案，其中：
图1表示根据本发明的一个优选的方面的加工。
图2表示根据本发明的另一个优选的方面的加工。
图3表示根据本发明的再一个优选的方面的加工。
具体实施方式
根据本发明的第一方面，通过压碎、研磨和混合含有玄武岩、石灰石、白云石和粘土岩中至少三种的源岩石而生产土壤添加剂。
如图1可以看出，该土壤添加剂是一种混合物，其中最终产物含有给定模态丰度的组分。
根据本发明，各实施方案的产物经历一系列加工。不同的产物通过对含有类似组分的源岩石应用不同的加工组合而形成。不同的加工，特别是混合步骤17允许本发明形成具有所需模态丰度的所需矿物或岩石和最佳产物粒径的不同产品。
除非在以下说明中另外指出，以下关于步骤13所述的玄武岩、石灰石、白云石和粘土岩品种都分别加工。
在第一实施方案中，根据图1中给出的生产流程图来生产最终产物，并且是上述的计划级产物。整个加工可以通过分析所包括的子加工系列来解释。
对源岩石进行分析13以确定用于本发明的矿物学、物理学和结构合适性。这种分析13包括鉴定待用于本发明的源岩石中非常需要的一系列矿物学和结构特征。优选的各源岩石和它们的完成分析13的目标属性分别如以下定义：
玄武岩：玄武岩，在此情况下，指隐晶质、碱性、镁铁质、火成岩。玄武岩是低Si岩石，SiO2一般低于53％，组成变化范围特别与Mg和Fe比率以及碱含量有关。用于测定特定玄武岩沉积物用于本发明的合适性的主要方法是通过显微镜岩相学分析以确定岩石的大致组成，该组成以体积百分比表示(在这种情况下称为“模态丰度”)并基于对薄片上100个广泛间隔的点的简单计数。
关于玄武岩选择的进一步建议可以包括：
●如果生产和最终产物主要涉及操作、修复和开发富铁物质和沥滤液(如ASS)，则玄武岩源岩石可以优选含有少于6％模态丰度的橄榄石，其中所提到的源岩石玄武岩的橄榄石含量是或接近原硅酸盐的橄榄石组的铁橄榄石最终成员。限制使用具有橄榄石组的富铁最终成员的玄武岩可以降低最终产物中的总铁含量水平，同时应该注意采用预防措施。
●如果所提及的源玄武岩的橄榄石含量是或接近该矿物组中富含镁的镁橄榄石最终成员，则该玄武岩非常适用于富铁物质和沥滤液，而建议的对最终橄榄石模态丰度的限制不适用。
●如果生产和最终产物主要涉及操作、修复和开发富铁物质和沥滤液，则该玄武岩源岩石可以优选含有少于8％的磁铁矿，其中磁铁矿代表主要的不透明氧化物。限制使用具有过量磁铁矿的玄武岩可以降低最终产物中的总铁含量水平，同时应该注意采用预防措施。
●如果所提及的源玄武岩的不透明氧化物成分含有大于40％的钛铁矿，则该玄武岩非常适用于富铁物质和沥滤液，且建议的对磁铁矿模态丰度的限制不适用。
粘土岩：粘土岩在此情况下指广义的“泥石岩”组内的粘土岩成员，作为此组中的由岩屑形成的沉积岩，其粒径小于0.004mm，粘土岩给本发明的最终的压碎、研磨和混合产物提供大表面积和保持能力。粘土岩的盘、片样分层结构需要低加工能量输入，而常见的粘土岩没有限制源物质的获得。
用于本发明的适宜的粘土岩在手大小的矿石标本中通过干燥时岩石的软粉状质地和潮湿时岩石的延展性而容易地鉴定。颜色可以有很大变化，但提供一种有用的主要工具来确定沉积物用于本发明的合适性。如果存在提供多种颜色的组合带，则优选将两种主要颜色用于初步源岩石评价。如果颜色范围是从近无色至黄褐色，则这表明强伊利石含量，且非常适用于本发明。如果颜色范围是从无色至浅黄色，则这表明高岭土组矿物(地开石、埃洛石、珍珠陶土和高岭石)，这些粘土也优选用于本发明。
如果颜色范围是深红-褐色至褐色，并在手指之间有油脂质地，则这表明该粘土为绿土或蒙脱石组，这些粘土表现收缩膨胀能力，并且较不适用于最终产物用于建筑操作的本发明。绿土占优势的粘土岩的加入优选保持低于本发明的最终产物中优选粘土岩含量的50％。
关于粘土岩选择的进一步建议包括：
●如果凝固物构成大于30％的粘土岩并且平均粒径大于0.05毫米，则不建议将该沉积物用于本发明；
●如果丰富的铁凝固物聚结，则也不建议将这些粘土用于本发明；
●如果源岩石沉积物经区域性接触或局部变形成不大于千枚岩等级的改变且矿物学组成未完全改变成为或接近泥质岩组成，则该源岩石仍然适用于本发明，其中手大小的矿石标本中原始沉积结构仍裸眼可见。
石灰石：在这种情况下“石灰石”指任何这样的岩石：碳酸盐物质的比例超过其余组分，除了白云石(90-100％白云石)、白云灰岩(10-50％白云石)和石灰质白云石(50-90％白云石)。石灰岩的白云石组在以下单独描述以有助于保持对源岩石分析13的清楚指导。
在手大小的矿石标本中，优选的石灰石应该不表现沿裂缝和颗粒边界的重氧化铁色斑/着色，因为这表明过量的陨铁含量。选择源岩石石灰石的主要决定性因素是确定沉积物可能获得的最佳潜在有效中和值(ENV)，它是100％×石灰石中和值(NV)。如果通过实验室分析确定的所提及的石灰石源岩石的NV大于95％，则该石灰石非常适用于本发明，因为研磨步骤16确保获得最佳潜在ENV。如果通过实验室分析确定的NV小于95％但大于92％，则所提及的石灰石源岩石适用于本发明，其中就在本发明的各方式中所述的范围而言，完整的各产物混合物中的石灰石组分以高比率(“高比率”在这种情况下指总建议范围的较高50％部分)加入。
关于石灰石源岩石选择的进一步建议包括：
●用于本发明的石灰石可以优选其陨铁含量低于它们的模态丰度的10％以有助于降低总最终产物铁含量，这作为一种关注铁水平的预防措施。
●如果通过实验室分析确定的石灰石平均丰度等于或大于：
○1mg/千克的镉，和/或
○20mg/千克的铅，和/或；
○0.2mg/千克的汞
则该石灰石非常不适用于本发明。这种限制避免了超过最大容许浓度(MPC)水平的剩余物能够蓄积在土壤、植物和动物产物中的危险。
白云石：在这种情况下白云石指在富镁石灰石中发现并通常称为白云石、白云岩、钙质白云石、dololithe和白云灰岩的两性碳酸盐矿物集合。最佳白云石源岩石的选择通常是困难的，因为白云石化过程经常破坏沉积结构。而且，多种颜色出现于多数适宜的源岩石沉积物上。确定潜在源岩石沉积物用于本发明的适用性需要实验室分析以获得作为以总岩石模态丰度百分数表示的钙和镁碳酸盐的水平。如果潜在源岩石沉积物中作为碳酸盐的镁少于15％而钙含量至少为12％，则该沉积物非常适用于本发明。
下一步骤是将源岩石压碎11成特定粒级。在此实施方案中，在此步骤中所需要的粒级为或小于20mm。压碎11可以优选在干燥条件下进行，但也适于在湿条件下进行。此步骤可能需要备料以通过单一压碎单元进行供给或再供给，或者可以优选通过较大的储备供给压碎单元供给小储备供给压碎单元，以减少完成步骤11所需的能量。
在压碎步骤11之后，对所有的生产品种进行粒径测定12以确保在压碎步骤11中获得正确的粒级。玄武岩和白云石品种还进行中和值和/或属性分析10。
对于所有生产品种来说下一步骤都是储存和/或干燥15。此步骤除去一些可能在压碎步骤11中加入的水分。
下一步骤为研磨步骤16。研磨是利用不同于在压碎步骤11中所用的机器进行的加工。压碎一般得到比研磨更粗的产物。所有的品种都细研得到粒径范围为0.040毫米至1.5毫米的研磨粒级。
如果玄武岩粒级范围为0.040毫米至0.080毫米，则本发明的这个实施方案的最佳性能得到实现，最大粒径不大于1.2毫米的玄武岩粒级适用于本发明，其中不超过30％的全部玄武岩组分在较高的最佳性能粒径0.080毫米以上。
如果石灰石粒级范围为0.040毫米至0.090毫米，则本发明的这个实施方案的石灰石最佳性能得到实现，最大粒径不大于0.3毫米的石灰石粒级适用于本发明，其中不超过50％的全部石灰石组分在较高的最佳性能粒径0.090毫米以上。
如果白云石粒级范围为0.060毫米至0.5毫米，则本发明的这个实施方案中的白云石的最佳性能得到实现，最大粒径不大于1.5毫米的白云石粒级适用于本发明，其中不超过30％的全部白云石组分在较高的最佳性能粒径0.5毫米以上。
如果粘土岩粒级范围为0.080毫米至0.5毫米，则本发明的这个实施方案中的粘土岩的最佳性能得到实现，最大粒径不大于1.5毫米的粘土岩粒级适用于本发明，其中不超过30％的全部粘土岩组分在较高的最佳性能粒径0.080毫米以上。
在研磨步骤16之后，可以测试石灰石品种以进行中和值和/或属性分析，从而确保所有的颗粒均小于0.3mm，并优选在所需的粒径范围0.040毫米至0.090毫米之内，从而获得最佳的石灰石品种的中和值。
将玄武岩和白云石品种储存或精制15以确保在研磨16之后存在所需量的各所需粒径范围的岩石或矿物，然后将它们与从中和值和/或属性分析10中出来的石灰石品种混合17。
将在从精制步骤17中出来的三种矿物/岩石的混合物储存。然后将该混合物进一步与从研磨步骤16中出来的粘土岩混合，形成这个
实施方案的最终产物。
此加工的最终步骤是对中和值和/或属性分析进行质量检查以确保产物质量，并确保存在所需模态丰度的所需岩石/矿物。然后将产物进行包装和销售。
根据第二实施方案，根据图2中给出的生产流程图来生产最终产物，并且是上述的控制级产物。整个加工可以通过分析所包括的子加工系列来解释。
对源岩石进行分析13以确定用于本发明的矿物学、物理学和结构合适性。这种分析13包括鉴定待用于本发明的源岩石中非常需要的一系列矿物学和结构特征。优选的各源岩石和它们的完成分析13的目标属性分别如以上在关于计划级产物的分析13中定义，并且对于控制级和冲击级产品系列而言保持相同。
下一步骤是将源岩石压碎11至特定粒级。在此实施方案中，在此步骤中所需要的粒级为或小于20mm。压碎11可以优选在干燥条件下进行，但也适于在湿条件下进行。此步骤可能需要备料以通过单一压碎单元进行供给或再供给，或者可以优选通过较大的储备供给压碎单元供给小储备供给压碎单元，以减少完成步骤11所需的能量。
在压碎步骤11之后，对所有的生产品种进行粒径测定12以确保在压碎步骤11中获得正确的粒级。玄武岩和白云石品种还进行中和值和/或属性分析10。
对于所有生产品种来说下一步骤都是储存和/或干燥15。此步骤除去一些可能在压碎步骤11中加入的水分。
下一步骤为研磨步骤16。研磨是利用不同于在压碎步骤11中所用的机器进行的加工。压碎一般得到比研磨更粗的产物。所有的品种都细研得到粒径范围为0.040毫米至1.5毫米的研磨粒级。
如果玄武岩粒级范围为0.040毫米至0.075毫米，则本发明的这个实施方案的最佳性能得到实现，最大粒径不大于1.1毫米的玄武岩粒级适用于本发明，其中不超过20％的全部玄武岩组分在较高的最佳性能粒径0.075毫米以上。
如果石灰石粒级范围为0.040毫米至0.085毫米，则本发明的这个实施方案的石灰石最佳性能得到实现，最大粒径不大于0.3毫米的石灰石粒级适用于本发明，其中不超过35％的全部石灰石组分在较高的最佳性能粒径0.085毫米以上。
如果白云石粒级范围为0.055毫米至0.250毫米，则本发明的这个实施方案中的白云石的最佳性能得到实现，最大粒径不大于1.5毫米的白云石粒级适用于本发明，其中不超过20％的全部白云石组分在较高的最佳性能粒径0.250毫米以上。
如果粘土岩粒级范围为0.060毫米至0.5毫米，则本发明的这个实施方案中的粘土岩的最佳性能得到实现，最大粒径不大于1.5毫米的粘土岩粒级适用于本发明，其中不超过30％的全部粘土岩组分在较高的最佳性能粒径0.060毫米以上。
在研磨步骤16之后，测试石灰石生产品种以进行中和值和/或属性分析10，从而确保所有的颗粒均小于0.3mm，并优选在所需的粒径范围0.040毫米至0.085毫米之内，从而获得最佳的石灰石品种的中和值。
将玄武岩和白云石品种储存或精制15以确保在研磨16之后存在所需量的各所需粒径范围的岩石或矿物，然后将它们与从中和值和/或属性分析10中出来的石灰石品种混合17。
将在从精制步骤17中出来的三种矿物/岩石的混合物储存。然后将该混合物进一步与从研磨步骤16中出来的粘土岩混合，形成这个
实施方案的最终产物。
此加工的最终步骤是对中和值和/或属性分析进行质量检查以确保产物质量，并确保存在所需模态丰度的所需岩石/矿物。然后将产物进行包装和销售。
根据第三实施方案，根据图3中给出的生产流程图来生产最终产物，并且是上述的冲击级产物。整个加工可以通过分析所包括的子加工系列来解释。
对源岩石进行分析以确定用于本发明的矿物学、物理学和结构合适性。这种分析13包括鉴定待用于本发明的源岩石中非常需要的一系列矿物学和结构特征。优选的各源岩石和它们的完成分析13的目标属性分别如以上在关于计划级产物的分析13中定义，并且对于控制级和冲击级产品系列而言保持相同。
下一步骤是将源岩石压碎11成特定粒级。在此实施方案中，在此步骤中所需要的粒级为或小于20mm。压碎11可以优选在干燥条件下进行，但也适于在湿条件下进行。此步骤可能需要备料以通过单一压碎单元进行供给或再供给，或者可以优选通过较大的储备供给压碎单元供给小储备供给压碎单元，以减少完成步骤11所需的能量。
在压碎步骤11之后，对所有的生产品种进行粒径测定12以确保在压碎步骤11中获得正确的粒级。玄武岩和白云石品种还进行中和值和/或属性分析10。
下一步骤为研磨步骤16。研磨是利用不同于在压碎步骤11中所用的机器进行的加工。压碎一般得到比研磨更粗的产物。所有的品种都细研得到粒径范围为0.030毫米至1.5毫米的研磨粒级。
如果玄武岩粒级范围为0.030毫米至0.070毫米，则本发明的这个实施方案的最佳性能得到实现，最大粒径不大于1.1毫米的玄武岩粒级适用于本发明，其中不超过10％的全部玄武岩组分在较高的最佳性能粒径0.070毫米以上。
如果石灰石粒级范围为0.030毫米至0.075毫米，则本发明的这个实施方案的石灰石最佳性能得到实现，最大粒径不大于0.3毫米的石灰石粒级适用于本发明，其中不超过20％的全部石灰石组分在较高的最佳性能粒径0.075毫米以上。
如果白云石粒级范围为0.030毫米至0.075毫米，则本发明的这个实施方案中的白云石的最佳性能得到实现，最大粒径不大于1毫米的白云石粒级适用于本发明，其中不超过10％的全部白云石组分在较高的最佳性能粒径0.075毫米以上。
如果粘土岩粒级范围为0.040毫米至0.5毫米，则本发明的这个实施方案中的粘土岩的最佳性能得到实现，最大粒径不大于1毫米的粘土岩粒级适用于本发明，其中不超过20％的全部粘土岩组分在较高的最佳性能粒径0.060毫米以上。
在研磨步骤16之后，测试石灰石生产品种以进行中和值和/或属性分析10，从而确保所有的颗粒均小于0.3mm，并优选在所需的粒径范围0.030毫米至0.075毫米之内，从而获得最佳的石灰石品种的中和值。
将玄武岩和白云石品种储存或精制15以确保在研磨16之后存在所需量的各所需粒径范围的岩石或矿物，然后将它们与从中和值和/或属性分析10中出来的石灰石品种混合17。
将在从精制步骤17中出来的三种矿物/岩石的混合物储存。然后将该混合物进一步与从研磨步骤16中出来的粘土岩混合17，形成这个实施方案的最终产物。
此加工的最终步骤是对中和值和/或属性分析进行质量检查以确保产物质量，并确保存在所需模态丰度的所需岩石/矿物。然后将产物进行包装和销售。
在本说明书和权利要求中，词“包括”包括各所述的整数，但不排除包括一个或多个其它整数。
根据法规，以或多或少地具有结构或方法特征的语言描述了本发明。应该理解，本发明不限于所示或所述的特定特征，因为本文所述的方法是将本发明付诸实施的优选形式。因此，在由本领域技术人员适宜解释的所附权利要求的适宜范围内要求保护本发明的任何形式或改型。
Claims (23)
1.一种通过压碎、研磨和混合特定的源岩石而生产的土壤添加剂，其中最终产物含有安山岩、玄武岩、石灰石、白云石和粘土岩中至少三种。
2.如权利要求1所述的土壤添加剂，其中最终产物中玄武岩的模态丰度范围为11％-91％，石灰石的模态丰度范围为1％-59％，白云石的模态丰度范围为0.025％-30％，而粘土岩的模态丰度范围为0％-17.5％。
3.如权利要求2所述的土壤添加剂，其中最终产物中玄武岩的模态丰度范围为50％-90.5％，石灰石的模态丰度范围为1％-22.5％，白云石的模态丰度范围为0.025％-12.5％，而粘土岩的模态丰度范围为0％-17.5％。
4.如权利要求2所述的土壤添加剂，其中最终产物中玄武岩的模态丰度范围为50％-81.5％，石灰石的模态丰度范围为3％-28.5％，白云石的模态丰度范围为0.5％-18.5％，而粘土岩的模态丰度范围为0％-12％。
5.如权利要求2所述的土壤添加剂，其中最终产物中玄武岩的模态丰度范围为11％-79.5％，石灰石的模态丰度范围为10％-59％，白云石的模态丰度范围为1％-30％，而粘土岩的模态丰度范围为0％-8％。
6.如权利要求1所述的土壤添加剂，其中最终产物中安山岩的模态丰度范围为0-20％，石灰石的模态丰度范围为0-45％，白云石的模态丰度范围为0-20％，而玄武岩的模态丰度范围为50-85％。
7.如权利要求6所述的土壤添加剂，其中最终产物中安山岩的模态丰度范围为0-20％，石灰石的模态丰度范围为0-30％，自云石的模态丰度范围为0-10％，而玄武岩的模态丰度范围为60-85％。
8.如权利要求6所述的土壤添加剂，其中最终产物中安山岩的模态丰度范围为0-15％，石灰石的模态丰度范围为0-45％，白云石的模态丰度范围为0-15％，而玄武岩的模态丰度范围为55-80％。
9.如权利要求6所述的土壤添加剂，其中最终产物中安山岩的模态丰度范围为0-15％，石灰石的模态丰度范围为0-45％，白云石的模态丰度范围为0-20％，而玄武岩的模态丰度范围为50-75％。
10.一种土壤添加剂，其如下生产：将混合压碎水形式的源岩石与压碎水混合，所述混合压碎水形式的源岩石通过压碎含有安山岩、石灰石、白云石、玄武岩和粘土岩中至少一种的第一源岩石而生产，所述压碎水通过压碎选自安山岩、石灰石、白云石、玄武岩和粘土岩的至少两种第二源岩石而生产。
11.一种土壤添加剂的生产方法，所述方法包括以下步骤：
a.进行大块岩石的矿物学和/或晶体结构的分析以确定该大块岩石用作石灰石源岩石、玄武岩源岩石、白云石源岩石或粘土岩源岩石的适用性，
b.压碎在该分析中鉴定的各源岩石，
c.对各源岩石进行粒径分析以确定各源岩石是否具有预定粒径，
d.研磨各源岩石，和
e.混合源岩石得到最终混合物。
12.如权利要求11所述的土壤添加剂的生产方法，其中各源岩石在单独的加工流中加工以生产产物，所述加工流为石灰石加工流、玄武岩加工流、白云石加工流或粘土岩加工流，将来自各单独的加工流的产物合并形成最终混合物。
13.如权利要求11所述的土壤添加剂的生产方法，其中压碎步骤将源岩石减小至特定粒级。
14.如权利要求11所述的土壤添加剂的生产方法，其中该粒级等于或小于20mm。
15.如权利要求12所述的土壤添加剂的生产方法，其中在压碎步骤之后对各加工流进行粒径测定以确保在压碎步骤中得到正确的粒级。
16.如权利要求15所述的土壤添加剂的生产方法，其中对玄武岩和白云石加工流进行中和值和/或属性分析。
17.如权利要求15所述的土壤添加剂的生产方法，其中对各加工流进行至少一个干燥步骤以从各加工流中除去至少一些水分。
18.如权利要求11所述的土壤添加剂的生产方法，其中在研磨步骤中，将各加工流细磨得到粒径范围为0.030毫米至1.5毫米的研磨粒级。
19.如权利要求18所述的土壤添加剂的生产方法，其中在研磨步骤之后玄武岩加工流的粒级范围为0.030毫米至0.080毫米。
20.如权利要求18所述的土壤添加剂的生产方法，其中在研磨步骤之后石灰石加工流的粒级范围为0.030毫米至0.090毫米。
21.如权利要求18所述的土壤添加剂的生产方法，其中在研磨步骤之后白云石加工流的粒级范围为0.030毫米至0.5毫米。
22.如权利要求18所述的土壤添加剂的生产方法，其中在研磨步骤之后粘土岩加工流的粒级范围为0.040毫米至0.5毫米。
23.如权利要求11所述的土壤添加剂的生产方法，其中在研磨步骤之后测试石灰石加工流以进行中和值和/或属性分析，从而确保粒径范围为0.030毫米至0.090毫米。
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