一种利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法与流程

1.本发明涉及一种保水型土壤改良剂，具体涉及一种利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法。


背景技术：

2.工业固体废弃物主要来源包括：煤炭工业产生的煤矸石；冶金工业产生的高炉渣、钢渣和赤泥等；燃料电厂和城市集中供热系统产生的粉煤灰、炉渣；化学工业及其他工业产生的化学石膏、电石渣、碱渣等；开采金属矿石产生的废石和尾矿等。上述工业固废具有含碱或高硅的特性，其产生和积存量较大，综合利用率在不同地区和行业差异较大，尤其是赤泥等含碱固废综合利用率较低，环境危害较大，资源化利用十分紧迫。
3.西北大型煤电基地大部分处于干旱、半干旱地区，年降水量稀少，生态退化严重，急需保水性土壤改良剂对地区进行综合治理，如能将含碱固废与其它固废协同利用生产保水型土壤改良剂，有利于大宗固废利用和当地生态修复，然而若将粉煤灰、工业固废等直接用于制备土壤改良剂，存在着保水性质较差，不适用于严重缺水的西北地区的缺陷，需要对其进行合理的配置与调整。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法，以解决现有技术中将粉煤灰、工业固废等用于制备土壤改良剂，其保水性质较差，不适用于严重缺水的西北地区的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
6.本发明提供的一种利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法，包括下列的制备步骤：
7.s1对原料粉煤灰、含碱固废、钙源分别进行化学成分分析，粉煤灰sio2≥40％、sio2 al2o3≥85％；
8.s2对上述原料进行磨细，保证上述原料细度＜200目；
9.s3根据化学成分分析结果，向反应装置内加入钙源和粉煤灰制成混合粉末，控制混合粉末中游离氧化钙与二氧化硅分子比，即ca/s＝0.8-1.2，搅拌速度5-10r/min；
10.s4根据化学成分分析结果，向步骤s3中制备得到的混合粉末中加入含碱固废和水，计算并控制混合后的浆液中液固比l/s＝3:1-5:1，全碱值nt＝10-50g/l；
11.s5将步骤s4中制备得到的混合浆液在反应罐中常压下保温搅拌进行水热合成反应；
12.s6对完成上述步骤后的混合浆液进行过滤、冲洗，过滤得到的滤饼中加入电厂固废脱硫石膏或生活污泥，处理后的滤饼ph＝6-8，比表面积＝70-150m2/g，孔隙率＝0.2-0.5ml/g。
13.可选或优选地，所述含碱固废为赤泥和硅钙渣中的任意一种。
14.可选或优选地，所述钙源为含有游离氧化钙的生石灰和电石渣中的任意一种。
15.可选或优选地，还包括步骤s7：将步骤s6中过滤得到的滤液中加入适量的石灰进行碱回收，将其循环使用于步骤s5中，所述石灰中含有的有效钙与滤液中硅酸钠的分子比为1.05-1.10。
16.可选或优选地，还包括步骤s8：将步骤s6制备得到的土壤改良剂采用圆盘造粒机进行造粒、烘干、包装，得到便于运输使用的产品。
17.可选或优选地，所述步骤s5中的水热合成反应的反应温度为90-100℃，反应时间为0.5-1h，搅拌速度为10-30r/min。
18.可选或优选地，所述步骤s1中的化学成分分析为氧化硅、氧化钠和游离氧化钙的化学成分分析。
19.基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
20.(1)本发明提供的利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法，通过控制其组分中的离氧化钙与二氧化硅分子比，有利于其在水热合成反应过程中生成具有较大的比表面积和孔隙率的硅酸钙物相，保证最终产品土壤改良剂具有良好的保水性，改善土壤结构，减少土壤养分流失。控制浆液液固比l/s＝3:1-5:1，混合后浆液中全碱nt＝10-50g/l，在此条件下，最有利于提高生成硅酸钙的水热合成反应的速度，且在该条件下生成的硅酸钙比表面积等各方面参数较好，土壤改良剂保水等性能也最好。本技术提供的土壤改良剂的生产方法，工艺简单可行，所用原料均为工业固体废弃物，能够有效解决大宗固体废弃物占用土地、污染环境问题，同时，得到的产品为具有良好保水性的新型土壤改良剂，具有良好的经济效益，有利于生态环境的改善，且技术和经济可行，具有较大的推广应用价值。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
22.本发明提供了一种利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法，包括下列的制备步骤：
23.s1对原料粉煤灰、含碱固废、钙源分别进行化学成分分析；
24.s2对上述原料进行磨细，保证上述原料细度＜200目；
25.s3根据化学成分分析结果，向反应装置内加入钙源和粉煤灰制成混合粉末，控制混合粉末中游离氧化钙与二氧化硅分子比，即ca/s＝0.8-1.2；
26.s4根据化学成分分析结果，向步骤s3中制备得到的混合粉末中加入含碱固废和水，计算并控制混合后的浆液中液固比l/s＝3:1-5:1，全碱值nt＝10-50g/l；
27.s5将步骤s4中制备得到的混合浆液在反应罐中常压下保温搅拌进行水热合成反应；
28.s6对完成上述步骤后的混合浆液进行过滤，过滤得到的滤饼中加入电厂固废脱硫石膏或生活污泥，处理后的滤饼ph＝6-8，比表面积＝70-150m2/g，孔隙率＝0.2-0.5ml/g。
29.作为可选的实施方式，所述含碱固废为赤泥和硅钙渣中的任意一种。
30.作为可选的实施方式，所述钙源为含有游离氧化钙的生石灰和电石渣中的任意一种。
31.作为可选的实施方式，还包括步骤s7：将步骤s6中过滤得到的滤液中加入适量的石灰进行碱回收，将其循环使用于步骤s5中，所述石灰中含有的有效钙与滤液中硅酸钠的分子比为1.05-1.10。
32.作为可选的实施方式，还包括步骤s8：将步骤s6制备得到的土壤改良剂采用圆盘造粒机进行烘干、加入20％的牛粪或生活污泥、造粒、包装，得到便于运输使用的产品。
33.作为可选的实施方式，所述步骤s5中的水热合成反应的反应温度为90-100℃，反应时间为0.5-1h，搅拌速度为10-30r/min。
34.作为可选的实施方式，所述步骤s1中的化学成分分析为氧化硅、氧化钠和游离氧化钙的化学成分分析。
35.实施例1
36.本发明实施例1提供了一种利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法，包括下列的制备步骤：
37.s1对原料粉煤灰、含碱固废、钙源分别进行化学成分分析：
38.所述化学成分分析为氧化硅、氧化钠和游离氧化钙的化学成分分析；
39.所述含碱固废为赤泥和硅钙渣中的任意一种，所述钙源为含有游离氧化钙的生石灰和电石渣中的任意一种；
40.s2对上述原料进行磨细，保证上述原料细度＜200目；
41.s3根据化学成分分析结果，向反应装置内加入钙源和粉煤灰制成混合粉末，控制混合粉末中游离氧化钙与二氧化硅分子比，即ca/s＝0.8，搅拌速度6r/min；
42.s4根据化学成分分析结果，向步骤s3中制备得到的混合粉末中加入含碱固废和水，计算并控制混合后的浆液中液固比l/s＝3:1，全碱值nt＝10g/l；
43.s5将步骤s4中制备得到的混合浆液在反应罐中常压下保温搅拌进行水热合成反应，所述水热合成反应的反应温度为90-100℃，反应时间为0.5，搅拌速度为10r/min；
44.s6对完成上述步骤后的混合浆液进行过滤，过滤得到的滤饼中加入电厂固废脱硫石膏或通入烟气，处理后的滤饼ph＝6，比表面积＝70m2/g，孔隙率＝0.2ml/g。
45.s7将步骤s6中过滤得到的滤液中加入适量的石灰进行碱回收，将其循环使用于步骤s5中。
46.s8将步骤s6制备得到的土壤改良剂进行烘干、加入20％的牛粪、造粒、包装，得到便于运输使用的产品。
47.实施例2
48.本发明实施例2提供了一种利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法，包括下列的制备步骤：
49.s1对原料粉煤灰、含碱固废、钙源分别进行化学成分分析：
50.所述化学成分分析为氧化硅、氧化钠和游离氧化钙的化学成分分析；
51.所述含碱固废为赤泥和硅钙渣中的任意一种，所述钙源为含有游离氧化钙的生石灰和电石渣中的任意一种；
52.s2对上述原料进行磨细，保证上述原料细度＜200目；
53.s3根据化学成分分析结果，向反应装置内加入钙源和粉煤灰制成混合粉末，控制混合粉末中游离氧化钙与二氧化硅分子比，即ca/s＝1.2，搅拌速度,8r/min；
54.s4根据化学成分分析结果，向步骤s3中制备得到的混合粉末中加入含碱固废和水，计算并控制混合后的浆液中液固比l/s＝5:1，全碱值nt＝50g/l；
55.s5将步骤s4中制备得到的混合浆液在反应罐中常压下保温搅拌进行水热合成反应，所述水热合成反应的反应温度为90-100℃，反应时间为1h，搅拌速度为30r/min；
56.s6对完成上述步骤后的混合浆液进行过滤，过滤得到的滤饼中加入电厂固废脱硫石膏或通入烟气，处理后的滤饼ph＝8，比表面积＝150m2/g，孔隙率＝0.5ml/g。
57.s7将步骤s6中过滤得到的滤液中加入适量的石灰进行碱回收，将其循环使用于步骤s5中。
58.s8将步骤s6制备得到的土壤改良剂进行烘干、加入20％的生活污泥、造粒、包装，得到便于运输使用的产品。
59.实施例3
60.本发明实施例3提供了一种利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法，包括下列的制备步骤：
61.s1对原料粉煤灰、含碱固废、钙源分别进行化学成分分析：
62.所述化学成分分析为氧化硅、氧化钠和游离氧化钙的化学成分分析；
63.所述含碱固废为赤泥和硅钙渣中的任意一种，所述钙源为含有游离氧化钙的生石灰和电石渣中的任意一种；
64.s2对上述原料进行磨细，保证上述原料细度＜200目；
65.s3根据化学成分分析结果，向反应装置内加入钙源和粉煤灰制成混合粉末，控制混合粉末中游离氧化钙与二氧化硅分子比，即ca/s＝1，搅拌速度,7r/min；
66.s4根据化学成分分析结果，向步骤s3中制备得到的混合粉末中加入含碱固废和水，计算并控制混合后的浆液中液固比l/s＝4:1，全碱值nt＝30g/l；
67.s5将步骤s4中制备得到的混合浆液在反应罐中常压下保温搅拌进行水热合成反应，所述水热合成反应的反应温度为90-100℃，反应时间为0.8h，搅拌速度为20r/min；
68.s6对完成上述步骤后的混合浆液进行过滤，过滤得到的滤饼中加入电厂固废脱硫石膏或通入烟气，处理后的滤饼ph＝7，比表面积＝110m2/g，孔隙率＝0.3ml/g。
69.s7将步骤s6中过滤得到的滤液中加入适量的石灰进行碱回收，将其循环使用于步骤s5中。
70.s8将步骤s6制备得到的土壤改良剂进行烘干、加入20％的牛粪、造粒、包装，得到便于运输使用的产品。
71.对比例1
72.与实施例3相比较，对比例1中具有下述的区别，步骤s3中控制混合粉末中游离氧化钙与二氧化硅分子比，即ca/s＝2。
73.对比例2
74.与实施例3相比较，对比例2中具有下述的区别，步骤s3中控制混合粉末中游离氧化钙与二氧化硅分子比，即ca/s＝0.4。
75.对比例3
76.与实施例3相比较，对比例3中具有下述的区别，步骤s4中浆液液固比l/s＝7:1，混合后浆液中全碱nt＝70g/l.
77.对比例4
78.与实施例3相比较，对比例4中具有下述的区别，浆液液固比l/s＝1:1，混合后浆液中全碱nt＝5g/l。
79.检测结果
80.孔隙率测定方法为标准《蔬菜育苗基质ny-t 2118-2012》中的持水孔隙度测定方法。
81.实施例持水孔隙率对比例持水孔隙率实施例174％对比例162％实施例282％对比例253％实施例376％对比例358％
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对比例447％
82.本发明提供的利用含碱固废生产保水型土壤改良剂的方法，通过控制其组分中的离氧化钙与二氧化硅分子比，有利于其在水热合成反应过程中生成具有较大的比表面积和孔隙率的硅酸钙物相，保证最终产品土壤改良剂具有良好的保水性，改善土壤结构，减少土壤养分流失。控制浆液液固比l/s＝3:1-5:1，混合后浆液中全碱nt＝10-50g/l，在此条件下，最有利于提高生成硅酸钙的水热合成反应的速度，且在该条件下生成的硅酸钙比表面积等各方面参数较好，土壤改良剂保水等性能也最好。本技术提供的土壤改良剂的生产方法，工艺简单可行，所用原料均为工业固体废弃物，能够有效解决大宗固体废弃物占用土地、污染环境问题，同时，得到的产品为具有良好保水性的新型土壤改良剂，具有良好的经济效益，有利于生态环境的改善，且技术和经济可行，具有较大的推广应用价值。
83.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。