一種環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑，各組分所占質(zhì)量百分比為：鈣化膨潤土5?10％，酸處理鋼渣磨細粉50?60％，建筑垃圾磨細粉10?20％，礦渣磨細粉20?30％，三乙醇胺0.5?3％，F(xiàn)DN 0.5?1.5％。本發(fā)明以鈣化膨潤土作用保水和養(yǎng)分維持組分，并將酸處理鋼渣磨細粉和建筑垃圾磨細粉用作主要的膠凝材料，將所得環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑用于湖泊等污染底泥的生態(tài)修復，具有土壤改性果好、生產(chǎn)成本低、工程使用性強的特點，且對生產(chǎn)設備要求低，可有效解決黑臭水體底泥處理需求以及工業(yè)廢物資源化利用的問題，具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟效益，適合推廣應用。
【專利說明】
一種環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術領域，涉及一種環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑，具體涉及一種 利用工業(yè)廢渣制備的用于河道疏浚或湖泊底泥生態(tài)修復的環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑。
【背景技術】
[0002] 我國工業(yè)經(jīng)過幾十年快速發(fā)展取得了舉世矚目的成就，同時也產(chǎn)生了大量的工業(yè) 固體廢棄物，如鋼渣、水渣以及建筑垃圾等。這些廢棄物隨著工業(yè)化進程的推進，日漸引起 了突出的社會矛盾。另一方面，隨著城市化工業(yè)化進程的推進，導致絕大多數(shù)河流湖泊污染 嚴重，形成了影響人民生活的黑臭水體，使生態(tài)環(huán)境破壞與社會發(fā)展的的矛盾日益突出。
[0003] 現(xiàn)有的黑臭水體底泥處理材料通常分為脫水固結劑和螯合穩(wěn)定劑這兩種。其中， 脫水固結劑是通過加強化學改性的手段使底泥中的有機質(zhì)和水分固結在固結體內(nèi)，從而改 變底泥的物相和狀態(tài)，達到工程處理的目的；經(jīng)過固結后的底泥可以作為工程填筑壅土，但 是普遍堿度偏高，容易引泛霜等鹽堿化現(xiàn)象，對周圍環(huán)境存在一定程度的影響，另外其對原 輔材料的要求以及造價也相對較高，不利于大批量推廣和工業(yè)化生產(chǎn);螯合穩(wěn)定劑則是依 靠化學藥劑本身的螯合或偶聯(lián)作用將底泥中的有毒成分如持久性有機物以及重金屬等通 過化學鍵的形式結合在螯合體上，從而達到對土壤的穩(wěn)定化處理，這種藥劑本身的摻入量 比較大成本高昂，同時不利于改善底泥的污泥性能，在后期處理及運輸方面仍面臨較大困 難，目前國內(nèi)市場該種藥劑多為進口，核心技術掌握在發(fā)達國家手中，制約該項技術在我國 的大規(guī)模應用和推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種以工業(yè)廢棄物為主要原輔材料 的環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑，它具有土壤改性果好、生產(chǎn)成本低、工程使用性強的特點，且對 生產(chǎn)設備條件要求低，可同步實現(xiàn)湖泊底泥等的快速、就近資源化利用以及工業(yè)廢棄物的 回收利用，具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟效益，適合推廣應用。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：
[0006] -種環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑，各組分所占質(zhì)量百分比為:鈣化膨潤土5-10 %，酸處 理鋼渣磨細粉50-60%，建筑垃圾磨細粉10-20%，礦渣磨細粉20-30%，三乙醇胺0.5-3%， FDN0.5-1.5%。
[0007] 優(yōu)選的，所述礦渣磨細粉與酸處理鋼渣磨細粉的質(zhì)量比為1: (1-3)。
[0008] 上述方案中，所述鈣化膨潤土為市售膨潤土，其CEC(吸藍量)值不低于80mg/g。
[0009] 上述方案中，所述酸處理鋼渣磨細粉由粒化鋼渣在質(zhì)量濃度為15%的鹽酸中浸泡 不低于4小時，然后球磨至磨細度不低于200目而成。由于鋼渣是高溫條件下產(chǎn)生的固體廢 棄物，含有很多鈣、鎂、硅、鋁等金屬氧化組成的不定相組織表面致密，不利于活性激發(fā)，本 發(fā)明將鋼渣進行酸化侵蝕處理，有利于其活性激發(fā);然后繼續(xù)利用球磨機將酸化處理后的 鋼渣磨細至200目以下，進一步激發(fā)其潛在的火山灰活性。將其應用于底泥等生態(tài)改善，可 保證其必要的力學性能。
[0010] 上述方案中，所述建筑垃圾磨細粉由廢棄的建筑用混凝土、砂漿、砌體等經(jīng)粉磨而 成。
[0011] 上述方案中，所述礦渣磨細粉可選用市售95級礦渣微粉。
[0012] 上述方案中，所述建筑垃圾磨細粉和礦渣磨細粉的比表面積不低于400m2/kg。
[0013] 本發(fā)明采用的三乙醇胺主要起分散作用，能降低表面張力，促進各種離子的分散 效果;其含量低于1%，降低表面張力的效果不明顯，含量高于3%時，會導致粘度增加，影響 所得固結物粘接的均勻性，且成本增加。
[0014] 優(yōu)選的，所述Π)Ν與三乙醇胺的質(zhì)量比為1:2;本發(fā)明將FDN與三乙醇胺配合使用， 二者配合使用可以在提高粉體材料在體系中分散效果的同時也提高物料反應界面上污染 分子的團聚與絡合效果。
[0015] 上述一種環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑的制備方法，包括如下步驟：
[0016] 1)將各組分按以下質(zhì)量百分比進行稱量:鈣化膨潤土 5-10%，酸處理鋼渣磨細粉 50-60%，建筑垃圾磨細粉10-20%，礦渣磨細粉20-30%，三乙醇胺0.5-3%，F(xiàn)DN 0.5- 1.5% ；
[0017] 2)將稱取的各組分加入封閉三軸攪拌機攪拌15-20min后，覆膜打包即得所述的環(huán) 保型土壤生態(tài)改良劑。
[0018] 上述方案中，所述攪拌速率不低于30r/min。
[0019] 上述方案所述環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑可應用于對湖泊底泥等進行原位改良和生 態(tài)恢復，或?qū)吹啄噙M行疏浚后將其用于制備培植土等領域，實現(xiàn)湖泊底泥的資源化利 用。
[0020] 本發(fā)明的原理為：
[0021] 1)本發(fā)明采用鈣化膨潤土作為關鍵的保水和養(yǎng)分保持組分，可有效保持改良后土 壤中的自由水分和養(yǎng)分，有利于土壤自身的生態(tài)恢復和改良；且鈣化膨潤土可有效持水保 肥，將有害元素通過偶聯(lián)/絡合等作用，保持土壤水分的同時可以將有害元素轉(zhuǎn)化為培植作 用時植物所需的養(yǎng)分，實現(xiàn)湖泊底泥的生態(tài)改良；同時，本發(fā)明對鈣化膨潤土的摻量進一步 進行了應用探索，當其添加量低于5%時，改良后土壤的保水能力差，土壤在改良過程中肥 力散失快，若其添加量大于10%，則改良劑的和易性指標下降明顯，不利于工業(yè)化推廣且成 本上升明顯。
[0022] 2)本發(fā)明采用酸處理鋼渣磨細粉和礦渣磨細粉作為主要膠凝材料，其中經(jīng)過酸處 理的鋼渣磨細粉可以減少所得膠凝材料系統(tǒng)的堿集料反應，同時可以增大鋼渣材料自身的 晶格凹陷度，有利于后期強度的提升，以期維持后續(xù)所得改良土體必要的力學性能;對鋼渣 磨細粉的摻量探索表明，其摻量高于60%時，會影響土壤酸堿度指標，造成土壤鹽堿化現(xiàn) 象，不利于改性土壤的生態(tài)修復，其摻量低于50%時，則會造成土壤塑性改善能力下降，不 利于土壤改良的工程化操作。
[0023] 3)建筑垃圾磨細粉作為所述改良劑中的膠凝材料礦化劑與結構晶胚提供者，主要 用于提高膠凝材料的礦化性，用于降低膠凝物料界面反應熱，減少材料的干縮指標，同時也 是系統(tǒng)結構的結晶胚體提供者;建筑垃圾磨細粉的添加量低于10%時，其礦化效果差，系統(tǒng) 結晶成核速度慢，膠凝反應后體系干縮大，易形成裂縫導致強度降低，其添加量高于20 % 時，系統(tǒng)的吸附橋鏈甚至結晶通道容易被填充堵塞，對保水性指標影響較大，同時也降低系 統(tǒng)本身的物理性能。
[0024]本發(fā)明的有益效果為：
[0025] 1)本發(fā)明采用鈣化膨潤土作為關鍵的保水和養(yǎng)分保持組分，可有效保持改良后土 壤中的自由水分和養(yǎng)分，并同時控制游離態(tài)重金屬等有害物質(zhì)，有利于湖泊底泥的生態(tài)回 復和改良。
[0026] 2)本發(fā)明采用酸處理鋼渣磨細粉和礦渣磨細粉作為改良劑中的主要膠凝材料，將 其應用于湖泊底泥的生態(tài)修復，可一定程度上保證改良后所得土壤的強度，可用于湖泊底 泥的原位生態(tài)修復和疏浚后底泥的回收利用（用作培植土等）。
[0027] 3)本發(fā)明對環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑的組分和含量進行了深入探索，制備的改良劑 對土壤改性果好、生產(chǎn)成本低、工程使用性強，且對生產(chǎn)設備要求低，可有效解決黑臭水體 底泥處理需求以及工業(yè)廢物資源化利用的問題，具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本 發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用 于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此 之間未構成沖突就可以相互組合。
[0029]以下實施例中，所述鈣化膨潤土為市售膨潤土，其吸藍量為90mg/g;所述酸處理鋼 渣磨細粉由?；撛谫|(zhì)量濃度為15%的鹽酸中浸泡4小時，然后球磨至細度不低于200目 而成;所述建筑垃圾磨細粉由廢棄的建筑用混凝土經(jīng)粉磨而成，其比表面積為280m2/g;礦 渣磨細粉的比表面積為400m2/g。
[0030] 以下實施例中，針對進行改良處理的湖泊底泥取自黃閃市黃梅縣如意湖經(jīng)疏浚后 所得污染底泥，其含水量為105 %。
[0031] 實施例1~3
[0032]環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑
[0033]實施例1~3中所述環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑的制備方法包括如下步驟：
[0034] 1)將表1所述配合比稱取各組分；
[0035] 2)將稱取的各組分加入封閉三軸攪拌機30r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15-20min后，分別覆 膜打包即得所述的環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑。
[0036]表1實施例1~3所述環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑的配合比（％ )
[0037]
[0038] 湖泊底泥生態(tài)改良
[0039] 將實施例1~3制備的環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑應用于對污染底泥進行生態(tài)改良，其 中環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑的添加量占污染底泥質(zhì)量的5%，將環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑與污 染底泥攪拌混合均勻，并對得到的改良后的土壤樣品進行檢測:選三組樣品分別對其進行 改良，將改良后的土壤樣品進行檢測，發(fā)現(xiàn)對土壤改良效果十分明顯，具體檢測結果如表2 所示：
[0040] 表2改良后所得土壤樣品的性能測試結果
[0041]
[0042] 上述結果表明，本發(fā)明制備的環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑對土壤改性果好、生產(chǎn)成本 低、工程使用性強，且對生產(chǎn)設備要求低，可有效解決黑臭水體底泥處理需求以及工業(yè)廢物 資源化利用的問題，具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟效益。本發(fā)明所述環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑同樣 也適用于對污染湖泊底泥的原位生態(tài)修復。
[0043] 本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制 本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本 發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑，各組分所占質(zhì)量百分比為:鈣化膨潤土 5-10%，酸處理 鋼渣磨細粉50-60%，建筑垃圾磨細粉10-20%，礦渣磨細粉20-30%，三乙醇胺0.5-3%， FDN0.5-1.5%。2. 根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑，其特征在于，所述鈣化膨潤土為市售 膨潤土，其吸藍量不低于80mg/g。3. 根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑，其特征在于，所述酸處理鋼渣磨細粉 由?；撛谫|(zhì)量濃度為15%的鹽酸中浸泡不低于4小時，然后球磨至細度不低于200目而 成。4. 根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑，其特征在于，所述建筑垃圾磨細粉由 廢棄的建筑用混凝土、砂漿、砌體中的一種或幾種經(jīng)粉磨而成。5. 根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑，其特征在于，所述建筑垃圾磨細粉和 礦渣磨細粉的比表面積不低于400m2/kg。6. 權利要求1-5任一項所述環(huán)保型土壤生態(tài)改良劑的制備方法，其特征在于，包括如下 步驟： 1) 將各組分按以下質(zhì)量百分比進行稱量：鈣化膨潤土 5-10%，酸處理鋼渣磨細粉50-60%，建筑垃圾磨細粉10-20%，礦渣磨細粉20-30%，三乙醇胺0.5-3%，F(xiàn)DN 0.5-1.5% ; 2) 將稱取的各組分加入封閉三軸攪拌機攪拌15-20min后，覆膜打包即得所述的環(huán)保型 土壤生態(tài)改良劑。7. 根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述攪拌速率不低于30r/ min〇
【文檔編號】C05G3/00GK105837370SQ201610216446
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】秦瑩, 朱書景, 晏石林
【申請人】武漢理工大學