申请日2017.10.13
公开(公告)日2018.03.02
IPC分类号C04B38/06; C04B33/135; C04B33/132; C04B33/13; C04B33/32; A01G24/00; A01G24/10; A01G24/17; A01G24/42
摘要
本发明涉及一种利用污泥制备的种植砂及其制备方法。该种植砂由如下重量份的原料制备而成：固体废弃物100份，造孔剂15‑30份，增塑剂5‑15份，增强剂1‑2.5份;其中所述固体废弃物为粉煤灰、煤矸石、矿渣、尾渣、废渣中的一种或多种;所述造孔剂为生活污泥、造纸污泥、河道淤泥中的一种或多种。通过混合、造粒、烘干、烧结、冷却步骤进行制备。制得的种植砂颗粒大小均一，球形度高，筒压强度高，使用寿命长;种植砂的吸水率在60‑80%之间，具有良好的保水保肥性，且水分和肥料可均匀分布。
权利要求书
1.一种利用污泥制备的种植砂，其特征在于，所述种植砂由如下重量份的原料制备而成：固体废弃物100份，造孔剂15-30份，增塑剂5-15份，增强剂1-2.5份;其中：
所述固体废弃物为粉煤灰、煤矸石、矿渣、尾渣、废渣中的一种或多种;
所述造孔剂为生活污泥、造纸污泥、河道淤泥中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的利用污泥制备的种植砂，其特征在于，所述种植砂是粒径为10-100目的球形颗粒，所述种植砂的孔隙率为60-80%。
3.根据权利要求1所述的利用污泥制备的种植砂，其特征在于，所述种植砂的容重为900-1100kg/m3。
4.根据权利要求1所述的利用污泥制备的种植砂，其特征在于，所述固体废弃物的粒度为100-200目。
5.根据权利要求1所述的利用污泥制备的种植砂，其特征在于，所述生活污泥、造纸污泥、河道淤泥的含水率为40-80%。
6.根据权利要求1所述的利用污泥制备的种植砂，其特征在于，所述增塑剂为高岭土、膨润土、白泥、球土、黑泥中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的利用污泥制备的种植砂，其特征在于，所述增强剂为石英粉、硅灰中的一种或多种。
8.一种制备权利要求1-7中任一项所述的种植砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混合：将所述固体废弃物100份、所述造孔剂15-30份、所述增塑剂5-15份和所述增强剂1-2.5份混合均匀得到混合料;
(2)造粒：将所述混合料进行造粒处理，得到粒径为10-100目的颗粒;
(3)烘干：将颗粒状的所述混合料在70-120℃下烘干;
(4)烧结：烘干后的所述混合料以10-20℃/min升温至400℃，保温10-20min;再以5-10℃/min升温至700℃，保温5-10min;最后以10-30℃/min升温至900-1200℃，保温10-30min;
(5)冷却：烧结后冷却得到种植砂。
9.根据权利要求8所述的制备种植砂的方法，其特征在于，步骤(2)中，步骤(2)中将所述混合料加入造粒机中进行造粒处理，所述造粒机的转速为1000-3500r/min，造粒时间为0.5-2min。
10.根据权利要求8所述的制备种植砂的方法，其特征在于，步骤(3)中烘干时间为60-90min。
说明书
一种利用污泥制备的种植砂及其制备方法
技术领域
本发明涉及种植砂领域，尤其涉及一种利用污泥制备的种植砂及其制备方法。
背景技术
目前，除土壤外的常用栽培基质有蛭石、珍珠岩、炉渣、泥炭、岩棉等。其中，蛭石基质容易破碎，不能受到重压，使用寿命短;珍珠岩基质质量过轻，易引起粉尘污染且难以固定植物;炉渣基质易受污染，且需要粉碎;泥炭受产地的影响，不能大规模使用;岩棉结构不均衡，使得水分肥料分布不均匀。
公开号为CN103168638A的专利中提出一种由天然沙粒与粘结剂组成的多孔结构种植砂，天然沙粒本身光滑，沙粒间粘附性能差，保水和保肥功能差，仅有沙粒堆积形成的多孔结构，这样就使得种植砂结构保水保肥效率下降;同时天然沙粒成分元素较为固定，不能满足特定植物生长的特定元素需求，限制了种植砂的推广应用。
因此，提供一种强度高、保水保肥效果好的种植砂是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、保水保肥效果好的利用污泥制备的种植砂及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种利用污泥制备的种植砂，所述种植砂由如下重量份的原料制备而成：固体废弃物100份，造孔剂15-30份，增塑剂5-15份，增强剂1-2.5份;其中所述固体废弃物为粉煤灰、煤矸石、矿渣、尾渣、废渣中的一种或多种;所述造孔剂为生活污泥、造纸污泥、河道淤泥中的一种或多种。
进一步的，所述种植砂是粒径为10-100目的球形颗粒，所述种植砂的孔隙率为60-80%。
进一步的，所述种植砂的容重为900-1100kg/m3。
进一步的，所述固体废弃物的粒度为100-200目。
进一步的，所述生活污泥、造纸污泥、河道淤泥的含水率为40-80%。
进一步的，所述增塑剂为高岭土、膨润土、白泥、球土、黑泥中的一种或多种。
进一步的，所述增强剂为石英粉、硅灰中的一种或多种。
本发明还提供一种制备上述种植砂的方法，包括以下步骤：
(1)混合：将所述固体废弃物100份、所述造孔剂15-30份、所述增塑剂5-15份和所述增强剂1-2.5份混合均匀得到混合料;
(2)造粒：将所述混合料进行造粒处理，得到粒径为10-100目的颗粒;
(3)烘干：将颗粒状的所述混合料在70-120℃下烘干;
(4)烧结：烘干后的所述混合料以10-20℃/min升温至400℃，保温10-20min;再以5-10℃/min升温至700℃，保温5-10min;最后以10-30℃/min升温至900-1200℃，保温10-30min;
(5)冷却：烧结后冷却得到种植砂。
进一步的，步骤(2)中，步骤(2)中将所述混合料加入造粒机中进行造粒处理，所述造粒机的转速为1000-3500r/min，造粒时间为0.5-2min。
进一步的，步骤(3)中烘干时间为60-90min。
本发明的利用污泥制备的种植砂，具有以下有益效果：
(1)本发明的利用污泥制备的种植砂，采用固体废弃物和污泥为主要原料，提供了一种固体废弃物高效利用和高附加值转化的途径，解决了固体废弃物和污泥的协同处理困难的问题;利用粉煤灰、煤矸石、矿渣、尾渣、废渣等固体废弃物中有效的无机成分和污泥中含有的有机成分作为造孔剂，进行协同作用制备得到种植砂。
(2)本发明的利用污泥制备的种植砂，利用污泥作为造孔剂，使种植砂颗粒内有大小均一的微孔，孔隙率为60-80%，能够保存大量的水分且分布均匀。
(3)本发明的利用污泥制备的种植砂，提供了一种固废协同资源化利用方法，污泥无需烘干，可直接利用;污泥中含水率为40-80%，利用污泥中的水分作为种植砂生产过程中的外加水，无需添加水。
(4)本发明的利用污泥制备的种植砂，颗粒大小均一，球形度高，外形美观，不易污染、清洁方便;其筒压强度高，28Mpa的筒压强度下的破碎率为20-30%，使用寿命长;容重在1000-1100kg/m3之间，没有粉尘污染且方便固定植物;种植砂的吸水率在60-80%之间，具有良好的保水保肥性，且水分和肥料可均匀分布;解决了蛭石、珍珠岩、炉渣、泥炭、岩棉等栽培基质存在的问题。
本发明的利用污泥制备种植砂的方法，具有以下有益效果：
(1)本发明的制备种植砂的方法中，通过高速混合造粒工艺使得固体废弃物粉末原材料和污泥进行充分混合均匀，不会出现结团和团聚现象，提高了种植砂产品的成品率。
(2)本发明的制备种植砂的方法中，高速混合造粒的粒径为10-100目，极大的提高了种植砂的比表面积，使得烘干过程短、效率高。
(3)本发明的制备种植砂的方法中，采用特定的烧结工艺并最终在900-1200℃下高温烧结制成，使得污泥中的重金属离子能够在高温下固定在粉煤灰、煤矸石、矿粉等固体废弃物的内部，且不会迁移，保证了种植砂产品的使用安全。
