專利名稱：一種固沙復(fù)合劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防止沙漠化的固沙技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固沙復(fù)合劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
沙漠化是當今人類面臨的八大全球性災(zāi)難之一。我國是世界上沙漠面積較大、分布較廣、沙漠化危害最嚴重的國家之一。受氣候的影響，我國干旱、半干旱區(qū)(即可能發(fā)生沙漠化的地區(qū))的總面積是256.6萬平方公里，占國土面積的26.7％，并且正以每年約3400平方公里的速度擴張。目前，大約有1.7億人口受沙漠化的危害和威脅，因沙漠化造成的直接經(jīng)濟損失每年超過540億元，嚴重制約了社會經(jīng)濟的發(fā)展，成為全國性甚至國際性重大生態(tài)環(huán)境問題。
解決沙漠化問題的根本是治沙即固沙。目前固沙的方法有三種，工程固沙、植物(生物)固沙以及化學(xué)固沙。
工程固沙是根據(jù)風(fēng)沙移動的規(guī)律，采用工程技術(shù)，建筑防沙墻或防沙溝阻擋沙丘移動，以達到阻沙固沙的目的，應(yīng)用較為普遍的是建立沙障。但因為沙障防護高度有限，容易被流沙掩埋，防護年限有限，這種固沙措施只能作為一種臨時性的、輔助性的固沙手段。工程固沙法需要大量人力資源，勞動量大，原材料來源有限，局部固沙效果明顯。不適用于大范圍的使用。
生物固沙技術(shù)是目前沙漠治理中最普遍的技術(shù)，具有經(jīng)濟、持久、有效、穩(wěn)定的特點。西部在固沙植被上主要沿用扎草方格沙障法和廢酒瓶裝水插條(如紅柳)法。這種迫切的、簡單的固沙植被活動是出自于當?shù)厝嗣駷楸Ｗo家園所做出的努力，這些活動最大的特點是投資少、易操作，但無法實現(xiàn)規(guī)模效益。當前，固沙植被面臨著巨大的資金障礙。由于惡劣的自然環(huán)境難以提供植物賴以生存的基本要素水、土、肥。多年來，盡管國家投入大量人力、物力、財力營林造地，收效仍甚微，樹木成活率僅在30％左右，有的地方甚至寸草不生。
化學(xué)固沙就是利用化學(xué)材料與工藝，對易發(fā)生沙害的沙丘或沙質(zhì)地表建造能夠防止風(fēng)力吹揚又具有保持水分和改良沙地性質(zhì)的固結(jié)層，以達到控制和改善沙害環(huán)境，提高沙地生產(chǎn)力的目的?；瘜W(xué)固沙可機械化施工，簡單快速，固沙效果立竿見影。尤為適宜于缺乏工程固沙材料和環(huán)境惡劣、降雨稀少、不易使用生物固沙技術(shù)的地區(qū)。目前世界上已有46個國家研制出100多種化學(xué)制劑，用于流沙的土壤改良，主要有以下四大類水泥漿類、水玻璃類、石油產(chǎn)品類和高分子聚合物高吸水樹脂類。
近年來，出現(xiàn)了一些其它類型的固沙材料，如利用工業(yè)廢料如廢塑料、棉籽酚樹脂(棉籽榨油廠的生產(chǎn)廢料)等溶解或乳化改性制備而成的固沙材料，還有以工業(yè)酒精槽液、紙漿廢液或草漿黑液為基礎(chǔ)，加入各種添加劑配制而成的固沙材料，但都僅處于實驗室研究階段，未能用于室外沙漠治理。這些化學(xué)固沙產(chǎn)品中，絕大多數(shù)都沒有得到推廣使用，這是由于有的價高，有的材料稀缺，有的效果不佳，有的污染環(huán)境。
最近又出現(xiàn)了新型的有機—無機復(fù)合化學(xué)固沙材料，采用水泥、沙子與乳化瀝青相復(fù)合，研制成一種化學(xué)固沙材料。為了保持水泥砂漿中的濕度，加入聚丙稀酸鈉高吸水性樹脂作為保水劑。但是瀝青來源受限，高吸水性樹脂成本高，在需要大面積固沙的地區(qū)不易使用。
另外還有一個問題，就是沙化區(qū)的年蒸發(fā)量一般在1500毫米到3000毫米之間。而這些地區(qū)的年降水量只有50毫米到300毫米之間。地下水分的大量消耗，也造成植物不易成活。這就要求在固沙的同時還要做到“保濕”。
這就需要有一種固沙的材料或方法，其材料應(yīng)來源廣泛，價格低廉，固沙、保濕效果好，不受應(yīng)用面積的限制，施工使用方便。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種能滿足上述要求，材料應(yīng)來源廣泛，價格低廉，固沙、保濕效果好，不受應(yīng)用面積的限制，施工使用方便的固沙復(fù)合劑及其制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種固沙復(fù)合劑，配料包括乳化液與泥漿；其組成的重量百分比為乳化液 1％～10％；泥漿余量；兩種組份重量百分比總和為100％。
這種固沙復(fù)合劑的兩種組份優(yōu)選重量百分比為乳化液 3％～8％；
泥漿余量；兩種組份重量百分比總和為100％。
這種固沙復(fù)合劑的兩種組份最佳重量百分比為乳化液 5.5％；泥漿94.5％。
所述的乳化液配料包括油劑、乳化劑與水；其組成的體積百分比為油劑10％～25％；乳化劑 1％～5％；水 余量；各組份體積百分比總和為100％。
所述的乳化液配料的優(yōu)選體積百分比為油劑15％～20％；乳化劑 2％～4％；水 余量；各組份體積百分比總和為100％。
所述的乳化液配料的最佳體積百分比為油劑17％；乳化劑 3％；水 80％。
所述的油劑為植物油和/或礦物油。其中，植物油可選用工業(yè)用棉籽油和/或與工業(yè)用菜籽油；二者可任意比例混合。
所述的油劑也可以為廢品油，具體可采用工業(yè)廢品油、礦山機械的液壓機中的乳化液與機械修理廠的廢品油中的一種或多種的任意比例混合。
所述的乳化劑為平平加、OP-10、吐溫-20與吐溫-80的一種或多種的任意比例混合。
平平加脂肪醇與環(huán)氧乙烷的縮合物，外觀為白色膏體或固體，易溶于水。
OP-10烷基酚與環(huán)氧乙烷的縮合物，外觀為無色透明液體，易溶于水。
吐溫-20與吐溫-80失水山梨醇油酸脂與環(huán)氧乙烷的縮合物，外觀為棕色膏狀或粘稠液體，易溶于水。
所述泥漿配料包括粘土顆粒與水；其組成的重量百分比為
粘土顆粒3％～35％；水 余量；兩種組份重量百分比總和為100％。
所述泥漿配料的優(yōu)選重量百分比為粘土顆粒8％～30％；水 余量；兩種組份重量百分比總和為100％。
所述泥漿配料的最佳重量百分比為粘上顆粒20％；水 80％。
所述的粘土顆粒粒度為0.05毫米～0.5毫米；優(yōu)選粒度為0.2毫米～0.4毫米。
一種所述固沙復(fù)合劑的制備方法，包括A、制備泥漿與乳化液；B、將泥漿與乳化液按規(guī)定比例相混合攪拌制成固沙復(fù)合劑；攪拌過程可以選擇在磁力攪拌機上進行。
所述步驟A的制備泥漿過程包括A1、篩選或選取粒度為0.05毫米～0.5毫米的粘土顆粒，作為配料使用，將粘土顆粒與水按規(guī)定比例相混合攪拌成泥漿；或者，A2、取現(xiàn)場的土壤加入規(guī)定比例的水混合成粗泥漿；將粗泥漿加入離心分離機中篩選出粘土顆粒粒度為0.05毫米～0.5毫米的泥漿。
所述步驟A的乳化液制備過程包括將油劑、乳化劑與水按規(guī)定比例相混合，在常溫下，在乳化剪切機上高速乳化剪切，剪切時間為6分鐘～30分鐘，剪切速度為13000轉(zhuǎn)/分鐘～16000轉(zhuǎn)/分鐘，制成乳化液。
一種所述固沙復(fù)合劑的制備方法，其特征在于，還可包括篩選或選取粒度為0.05毫米～0.5毫米的粘土顆粒，作為配料使用，將粘土顆粒、水與乳化液按規(guī)定比例相混合攪拌制成固沙復(fù)合劑；攪拌過程可以選擇在磁力攪拌機上進行。
由以上技術(shù)方案可知本發(fā)明的固沙復(fù)合劑及其制備方法，提供了一種固沙復(fù)合劑，通過人工或機械的方式噴灑于土壤上后，由于其中的油劑為憎水材料，而固沙復(fù)合劑中的乳化液與沾土泥漿干化于土壤的表面，形成透氣但不透水的膜層。膜層將地表下蒸發(fā)的“水汽”壓制于膜層下面。使地表的蒸發(fā)量大大降低，膜層下面保持一定的濕度，同時膜層下面保持一定的氧擴散。從而保證膜層或其下面的植物種子成活與生長。同時，本發(fā)明的固沙復(fù)合劑及其制備方法與使用方法，材料來源廣泛，價格低廉，固沙、保濕效果好，不受應(yīng)用面積的限制，施工使用方便。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的固沙復(fù)合劑其組成的具體實施例如表1表1單位重量百分比

表1中所述的乳化液配料包括油劑、乳化劑與水；其組成的具體配比的實施例如表2表2單位體積百分比

表2中所述的油劑為植物油和/或礦物油。
表2中所述的植物油為工業(yè)用棉籽油和/或與工業(yè)用菜籽油；二者可任意比例混合。
表2中所述的油劑為廢品油，具體可采用工業(yè)廢品油、礦山機械的液壓機中的乳化液與機械修理廠的廢品油中的一種或多種的任意比例混合。
表2中所述的乳化劑為平平加、OP-10、吐溫-20與吐溫-80的一種或多種的任意比例混合。
平平加脂肪醇與環(huán)氧乙烷的縮合物，外觀為白色膏體或固體，易溶于水。
OP-10烷基酚與環(huán)氧乙烷的縮合物，外觀為無色透明液體，易溶于水。
吐溫-20與吐溫-80失水山梨醇油酸脂與環(huán)氧乙烷的縮合物，外觀為棕色膏狀或粘稠液體，易溶于水。
表1中所述的泥漿配料包括粘土顆粒與水；其組成的具體配比的實施例如表3表3單位重量百分比

表3中所述的粘土顆粒粒度為0.05毫米～0.5毫米，優(yōu)選粒度為0.2毫米～0.4毫米。可選用現(xiàn)場的沙土、荒山土、干旱土等。甩篩子篩選出其中的粒度為0.05毫米～0.5毫米細上。
上述固沙復(fù)合劑的制備方法的具體過程可以是實施例十七篩選或選取粒度為0.05毫米～0.5毫米的粘土顆粒，作為配料使用，將粘土顆粒與水按規(guī)定比例相混合攪拌成泥漿；將油劑、乳化劑與水按規(guī)定比例相混合，可采用“劑在油中法“，間歇式加水的方式。在常溫下，在乳化剪切機上高速乳化剪切，剪切時間為6分鐘～30分鐘，剪切速度為13000轉(zhuǎn)/分鐘～16000轉(zhuǎn)/分鐘，制成乳化液。
將泥漿與乳化液按規(guī)定比例相混合攪拌制成固沙復(fù)合劑；攪拌過程可以選擇在磁力攪拌機上進行。
實施例十八取現(xiàn)場的土壤加入規(guī)定比例的水混合成粗泥漿；將粗泥漿加入離心分離機中篩選出粘土顆粒粒度為0.05毫米～0.5毫米的泥漿。
將油劑、乳化劑與水按規(guī)定比例相混合，可采用“劑在油中法“，間歇式加水的方式。在常溫下，在乳化剪切機上高速乳化剪切，剪切時間為6分鐘～30分鐘，剪切速度為13000轉(zhuǎn)/分鐘～16000轉(zhuǎn)/分鐘，制成乳化液。
將泥漿與乳化液按規(guī)定比例相混合攪拌制成固沙復(fù)合劑；攪拌過程可以選擇在磁力攪拌機上進行。
實施例十九篩選或選取粒度為0.05毫米～0.5毫米的粘土顆粒，作為配料使用；將油劑、乳化劑與水按規(guī)定比例相混合，可采用“劑在油中法“，間歇式加水的方式。在常溫下，在乳化剪切機上高速乳化剪切，剪切時間為6分鐘～30分鐘，剪切速度為13000轉(zhuǎn)/分鐘～16000轉(zhuǎn)/分鐘，制成乳化液。
篩選或選取好的粘土顆粒、水與乳化液按規(guī)定比例相混合攪拌制成固沙復(fù)合劑；攪拌過程可以選擇在磁力攪拌機上進行。
為了便于實際應(yīng)用，通常的做法是乳化液的優(yōu)選體積為每畝施加150L～300L；粘土材料的優(yōu)選質(zhì)量為750Kg～1000Kg。水的優(yōu)選體積為2300L～3500L。通過上述步驟C攪拌后，就可以應(yīng)用了。
上述固沙復(fù)合劑的使用方法的具體過程是將所述的固沙復(fù)合劑通過人工或機械的方式噴灑于土壤上；或者，在固沙復(fù)合劑中加入植物種子后再通過人工或機械的方式噴灑于土壤上。
因為，所選用的配料中含有粘土顆粒，其優(yōu)點是一是分布廣泛，占地球沉積巖巖石圈和風(fēng)化殼總量近一半，來源豐富，價格低廉，可就地取材；二是粘土顆粒細小，層與層之間還存在一定的空隙，因此比表面積大，對水份具有較強的吸附性，可作為多孔材料來吸附外界的水(例如雨水等)。
粘土材料配制成固沙復(fù)合劑，覆蓋在沙土上，很快會凝結(jié)固化，對沙土存在很強的附著力，因此具有固沙作用。沙漠地區(qū)氣候炎熱干燥，沙面溫度高，固沙復(fù)合劑噴灑在沙面上后，其中的水分迅速蒸發(fā)，如用普通泥漿由于缺乏足夠的水分而無法完全水化，生成的水化產(chǎn)物量少，只能形成薄且強度很低的固結(jié)層。為了克服這個缺點，在泥漿中還要加入一種乳化液成為本發(fā)明的固沙復(fù)合劑。乳化液具有密度小，分散性好的特點。將其與粘土顆粒等制成固沙復(fù)合劑后，噴灑施工，乳化液由于重力作用迅速上浮至表層，并在表面分散成透氣不透水的油膜。該油膜具有強的疏水性，可防止材料中水分的蒸發(fā)、散失。本發(fā)明的固沙復(fù)合劑可實現(xiàn)固沙、保水的雙重功能，采用噴射施工，方法簡便，效率高。利用粘土自身的性質(zhì)，避免選用高吸水性樹脂等高成本材料，降低了成本。選用環(huán)保材料，不會帶來二次污染。
如果在固沙復(fù)合劑加入植物種子后再通過人工或機械的方式噴灑于土壤上，更是在固沙、保水的同時完成了綠化的過程。節(jié)省了大量的人力與物力。
以上所述固沙復(fù)合劑的原料配比，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
與有代表性的具體實施方式
；而所述固沙復(fù)合劑及其制備方法與使用方法僅為本發(fā)明較佳的制備方法與使用方法；但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種固沙復(fù)合劑，其特征在于，配料包括乳化液與泥漿；其組成的重量百分比為乳化液1％～10％；泥漿 余量；兩種組份重量百分比總和為100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固沙復(fù)合劑，其特征在于，所述的乳化液配料包括油劑、乳化劑與水；其組成的體積百分比為油劑 10％～25％；乳化劑1％～5％；水余量；各組份體積百分比總和為100％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固沙復(fù)合劑，其特征在于，所述的油劑為植物油和/或礦物油；所述的植物油為工業(yè)用棉籽油和/或與工業(yè)用菜籽油的任意比例混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固沙復(fù)合劑，其特征在于，所述的油劑為廢品油，具體可采用工業(yè)廢品油、礦山機械的液壓機中的乳化液與機械修理廠的廢品油中的一種或多種的任意比例混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固沙復(fù)合劑，其特征在于，所述的乳化劑為平平加、OP-10、吐溫-20與吐溫-80的一種或多種的任意比例混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固沙復(fù)合劑，其特征在于，所述泥漿配料包括粘土顆粒與水；其組成的重量百分比為粘土顆粒3％～35％；水 余量；兩種組份重量百分比總和為100％；上述的粘土顆粒粒度為0.05毫米～0.5毫米。
7.一種所述固沙復(fù)合劑的制備方法，其特征在于，包括A、制備泥漿與乳化液；B、將泥漿與乳化液按規(guī)定比例相混合攪拌制成固沙復(fù)合劑；攪拌過程可以選擇在磁力攪拌機上進行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述固沙復(fù)合劑的制備方法，其特征在于，所述的步驟A的制備泥漿過程包括A1、篩選或選取粒度為0.05毫米～0.5毫米的粘土顆粒，作為配料使用，將粘土顆粒與水按規(guī)定比例相混合攪拌成泥漿；或者，A2、取現(xiàn)場的土壤加入規(guī)定比例的水混合成粗泥漿；將粗泥漿加入離心分離機中篩選出粘土顆粒粒度為0.05毫米～0.5毫米的泥漿。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述固沙復(fù)合劑的制備方法，其特征在于，所述的步驟A的乳化液制備過程包括將油劑、乳化劑與水按規(guī)定比例相混合，在常溫下，在乳化剪切機上高速乳化剪切，剪切時間為6分鐘～30分鐘，剪切速度為13000轉(zhuǎn)/分鐘～16000轉(zhuǎn)/分鐘，制成乳化液。
10.一種所述固沙復(fù)合劑的制備方法，其特征在于，還可包括篩選或選取粒度為0.05毫米～0.5毫米的粘土顆粒，作為配料使用，將粘土顆粒、水與乳化液按規(guī)定比例相混合攪拌制成固沙復(fù)合劑；攪拌過程可以選擇在磁力攪拌機上進行。
全文摘要
本發(fā)明的固沙復(fù)合劑及其制備方法，提供了一種固沙復(fù)合劑，通過人工或機械的方式噴灑于土壤上后，由于其中的油劑為憎水材料，而固沙復(fù)合劑中的乳化液與粘土泥漿干化于土壤的表面，形成透氣但不透水的膜層。膜層將地表下蒸發(fā)的“水汽”壓制于膜層下面。使地表的蒸發(fā)量大大降低，膜層下面保持一定的濕度，同時膜層下面保持一定的氧擴散。從而保證膜層或其下面的植物種子成活與生長。同時，本發(fā)明的固沙復(fù)合劑及其制備方法與使用方法，材料來源廣泛，價格低廉，固沙、保濕效果好，不受應(yīng)用面積的限制，施工使用方便。
文檔編號C09K17/40GK1927998SQ200510098598
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者張增志 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)