CN109111108A

CN109111108A - 一种改善土壤的发泡玻璃材料及其制备方法

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Publication number: CN109111108A
Application number: CN201811230258.5A
Authority: CN
Inventors: 李少锋; 末吉俊治; 竹内義章; 马场贵志; 佐藤重臣
Original assignee: Shenzhen Youlikai Biological Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Youlikai Biological Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2018-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2019-01-01

Abstract

本发明公开了一种改善土壤的发泡玻璃材料及其制备方法，通过专门的技术把废弃玻璃瓶通过一系列的处理，变成可以改善土壤透气性、缺水性的多孔隙材料硅轻石，孔径为1～3mm,吸水率10～20%，应力800～1700N，比重0.6～0.9g/ml；所述发泡微孔隙硅轻石由发泡混合物经高温绕结后制得，所述发泡混合物包括以下重量百分比的组份:玻璃粉末：95~99，活性炭：0.2~1.0，碳酸钙：0.5~1.5。本发明专门应用于改良土壤的透气性、土壤板结、土壤硬块多、增加土壤的保水性等问题，耐久性超过10年，保水能力是发泡玻璃体积的50%，而且不会释放出有害物质，安全可靠。

Description

一种改善土壤的发泡玻璃材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及发泡玻璃材料技术领域，尤其是一种改善土壤的发泡玻璃材料及其制备方法。

本发明研究的多孔发泡玻璃材料硅轻石，专门用于改良土壤的透气性、土壤板结、土壤硬块多、增加土壤的保水性等问题，发泡玻璃的耐久性超过10年，保水能力是发泡玻璃体积的50％，而且发泡玻璃不会释放出有害物质，安全可靠。

应用领域：沙漠地区、农业土壤、花卉绿植、公园等。

应用方式：埋入果树、蔬菜、绿植、花卉等物体根区位置，使用量按根区土壤面积的10％，具体用量根据土壤性质变化。

背景技术

中国西北地区地处内陆，受大陆季风气候的影响形成了大面积石灰性土壤，其钙、镁含量高，粘粒含量重，透气透水性差，结板严重，而土壤透气性好坏是评价土壤的一项重要指标，更是影响农作物根系发育和产量形成的重要因素，会导致农作物早衰和减产等。由于该地区农田面积占到全国农田面积的40％以上，其农作物产量在中国占有举足轻重的作用。

例如猕猴桃是目前陕西、甘肃等省的主要经济作物，面积达到1000余万亩，其肉肥多汁，营养丰富，酸甜适度，美味可口，利润高，经济效益可观。该植物适宜在透气、透水性良好，中性偏酸的土壤中生长，但本地区黏重土质条件限制了猕猴桃的进一步发展，当其生长到4年后果园形成密闭环境，土壤深耕深翻受到限制，果园40cm以下土壤结板严重，使猕猴桃的根系生长受到了严重限制(见图1、2)，限制了猕猴桃产量、品质、抗性和寿命。

目前已有的改善土壤透气性和缺水性的方法有：化肥减量、增施有机肥、增施微生物肥料、合理浇水、节水灌溉、中耕松土、建设调水工程。

为了提高土壤的透气性、改善其理化性质，十余年来陕西种植猕猴桃等地区通过增施有机肥，提高土壤中有机质含量来改良土壤透气性，虽然收到了很好的效果，但由于投资高，年复一年的投入将导致生产成本上升。有些地方在育苗时通过掺入废煤渣或膨化石英砂等措施来提高土壤的透气性，可以一定程度降低生产成本，但由于需求量大，该措施仅限于育苗基质的配置。

中耕松土就是每隔一段时间要对土壤进行翻耕，锄地。每次浇水后也需要进行翻耕，特别是果树地，为了不影响农作物正常生长，更不能进行机械化操作，只能人工锄地，因此需要更多的人力投入，而且人工作业速度慢，效率比较低，最重要的是锄过之后，过不了多久又出现透气性差、土壤板结等问题。

纵观全国，为了改善部分地区土壤的缺水性，政府投入建立了很多跨区域调水工程，比如南水北调，引滦入津，引滦入唐、引黄济青、引黄入晋、东北的北水南调工程、引江济太、甘肃修建引大入秦工程等，这些工程的建设和运行需要投入千万甚至上亿资金，由于工程巨大，短期内难以奏效。

解决农业缺水的另一方法是发展节水型农业：减少输水损失，进行灌区渠系改造；提高田间用水效率，推行先进的地面节水灌溉技术。但是我国目前节水灌溉推广仍存在很多问题难以解决。首先农民缺乏节水观念，丝毫没有意识到水资源危机和水资源缺乏的现状。其次缺乏充足的相关技术支持，在实际生活中，经常会出现这样的情况，比如由国家投资建设的节水灌溉工程常常由于缺乏有关的技术培训以及技术支持，使节水灌溉工程应该有的功能得不到丝毫的发挥，特别是对于亲自使用此技术的农民来说，如果缺乏有关的技术支持做保障，那么节水灌溉工程一点用处也没有。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善土壤的发泡玻璃材料及其制备方法，通过专门的技术把废弃玻璃瓶通过一系列的处理，变成可以改善土壤透气性、缺水性的多孔隙材料硅轻石。

本发明首先提供一种改善土壤的发泡玻璃材料，所述发泡玻璃材料为含有大量微孔隙的发泡微孔隙硅轻石，其特征在于，所述发泡微孔隙硅轻石的孔径为1～3mm,吸水率10～20％，应力800～1700N，比重0.6～0.9g/ml；所述发泡微孔隙硅轻石由发泡混合物经高温绕结后制得，所述发泡混合物包括以下重量百分比的组份:

玻璃粉末：95～99，

活性炭：0.2～1.0，

碳酸钙：0.5～1.5。

优选的，所述玻璃粉末的粒度为1mm以下，所述活性炭的粒度为1mm以下，所述碳酸钙的粒度为150μm 90％通过。

优选的，所述发泡微孔隙硅轻石具有如下：

视觉外观:无色或浅绿色等，

气味:无味，

颗粒形状：粗糙无定型。

密度：0.9～1.2g/cm³。

颗粒尺寸：范围50～2000μm(中值700μm)。

pH值：最大值pH 10.3，pH 7(水洗后)。

软化温度：720～730℃(未分解)。

本发明还提供了一种如上所述的改善土壤的发泡玻璃材料的制备方法，所述发泡玻璃材料为含有大量微孔隙的发泡微孔隙硅轻石，包括以下步骤：

S1，先将以下重量百分比组分混合制得发泡混合物，

玻璃粉末：95～99，

活性炭：0.2～1.0，

碳酸钙：0.5～1.5；

其中，所述玻璃粉末的粒度为1mm以下，所述活性炭的粒度为1mm以下，所述碳酸钙的粒度为150μm 90％通过。

S2，将发泡混合物搅拌均匀平铺在加热炉中，厚度20mm，发泡混合物在加热炉中经预热、发泡、烧结三个阶段，其中预热温度为760℃～860℃，预热时间为10～15分钟；发泡温度为900℃～920℃，发泡时间为10～20分钟，烧结温度为800℃～830℃，烧结时间为10～15分钟；

S3，从烧结阶段中取出，自然冷却至常温，即得发泡微孔隙硅轻石。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明中的发泡混合物中的碳酸钙，有效增加发泡，使产品气孔孔径较大、数量较多，气孔均为惯通性气泡；硅轻石成型小颗粒后与土壤混合，可有效改善板结土壤，增加土壤透水性、通气性。

(2)本发明中的发泡混合物中的活性炭，有效分解氧化铬，使产品在改良土壤时经数十年后不会二次污染土壤。(玻璃粉末可使用废弃玻璃瓶，现目前的玻璃瓶基本以填埋方式处理，玻璃瓶内含氧化铬在土壤内经数十年后可能会分解出六价铬等有害物)。

(3)本发明通过专门的技术把废弃玻璃瓶通过一系列的处理，变成可以改善土壤透气性、缺水性的发泡微孔隙硅轻石。

(4)该发泡微孔隙硅轻石专门应用于改良土壤的透气性、土壤板结、土壤硬块多、增加土壤的保水性等问题，耐久性超过10年，保水能力是发泡玻璃体积的50％，而且不会释放出有害物质，安全可靠。

(5)配方所选用的玻璃粉末，其材料来源于废弃玻璃瓶、建筑玻璃、汽车玻璃、太阳能玻璃等，这不仅大量降低原材料使用成本，而且改变了传统这些玻璃废弃物的处置方式，使废弃玻璃资源回收利用，变废为宝。

附图说明

图1示出在黏重土壤中生长的猕猴桃根系。

图2示出在正常土壤中生长的猕猴桃根系。

图3-5示出一种将发泡微孔隙硅轻石混入种植甜山脊的方法。

图6示出了一种果树的种植方法。

图7-8示出采用本发明的发泡微孔隙硅轻石结果，以及不采用本发明的发泡微孔隙硅轻石的普通种植结果。

图9示出了葱种植产量的对比结果。

图10示出了青豆种植产量的对比结果。

图11示出了一种发泡微孔隙硅轻石的使用方法。

附图标记：

1-沙土，2-水分，3-发泡微孔隙硅轻石。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

本实施例提供第一种改善土壤的发泡玻璃材料及其制备方法。

步骤1，取100μm粒度的玻璃粉末5kg、200μm粒度的活性炭0.025kg、130μm粒度的碳酸钙0.06kg混合搅拌制得发泡混合物.

步骤2，将上述制得的发泡混合物平铺在加热炉中20mm高，发泡混合物在加热炉中经预热、发泡、烧结从加热炉中取出后进行自然冷却至常温取得第一种改良土壤用发泡微孔隙硅轻石；其中预热温度为760℃，预热时间10分钟；发泡温度为900℃，发泡时间为10分钟，烧结温度为800℃，烧结时间为10分钟。

步骤3，将上述烧结发泡加热物从加热炉中取出后进行自然冷却至室温即得第一种改良土壤用的发泡微孔隙硅轻石，孔隙孔径为1～3mm，比重0.6g/ml，吸水率10％，应力1700N。

实施例2

本实施例提供第二种改善土壤的发泡玻璃材料及其制备方法。

步骤1，取900μm粒度玻璃粉末8KG、700μm粒度活性炭0.04KG、150μm粒度碳酸钙0.19KG混合搅拌制得发泡混合物；

步骤2，将上述制得的发泡混合物平铺在加热炉中20mm高，发泡混合物在加热炉中经预热、发泡、烧结从加热炉中取出后进行自然冷却至常温取得第二种改良土壤用发泡微孔隙硅轻石；其中预热温度为860℃，预热时间15分钟。

步骤3，发泡温度为920℃，发泡时间为20分钟，烧结温度为830℃，烧结时间为15分钟。将烧结发泡加热物从加热炉中取出后进行自然冷却至室温，即得第二种改良土壤用发泡微孔隙硅轻石；孔隙孔径为2～3mm,比重0.9g/ml，吸水率20％，应力1400N。

实施例3

作为本发明的进一步补充，本实施例先后提供一种蔬菜种植方式和一种果树种植方式。

3.1蔬菜种植

发泡微孔隙硅轻石使用量(m³/ha)＝5L/m×每行种植长度(行/m)×每公顷种植行数(行/ha)÷1000L/m³。

如图3-5提供一种将发泡微孔隙硅轻石混入种植甜山脊的方法。先开设如图3所示的上底边L1＝15～20cm，下底边L2＝45～50cm，高度H＝20cm的梯形山脊。然后如图4所示，在该梯形山脊的上底边挖设长度L3约15cm，深度D约15cm的三角形凹槽，在该三角形凹槽内填充入发泡微孔隙硅轻石。

3.2果树种植

发泡微孔隙硅轻石使用量(m³/ha)＝每棵树种植区域(m³/树)×10％×每公顷树的数目(树/ha)。

果树的种植方法如图6所示，此处不详细列举。

3.3采用本发明的发泡微孔隙硅轻石结果，以及不采用本发明的发泡微孔隙硅轻石的普通种植结果，其区别如图7、8所示，其中，沙土1，水分2，发泡微孔隙硅轻石3。

其中，不含有本发明的发泡微孔隙硅轻石的普通种植，在灌溉后水分在沙土中渗透很快，有大量的水分和液体化肥流失(图7)。

含有本发明的发泡微孔隙硅轻石的混入种植，由于沙土中混有发泡微孔隙硅轻石，发泡微孔隙硅轻石维持了渗入沙土中的水分，液体化肥也在发泡微孔隙硅轻石中得以保留，为将来获得更好的果蔬产量打下了基础(图8)。

实施例4

本实施例提供一份本发明的发泡微孔隙硅轻石与其他同类产品之间的优劣对比。

表1优劣势对比表

从上表可以看出，与同类产品相比，本发明的发泡微孔隙硅轻石在土壤中透气在改良土壤的透气性、土壤板结、土壤硬块多、增加土壤的保水性等问题，耐久性超过10年，时间优势非常明显，而且不会释放出有害物质，安全可靠，不需要专门将其从土壤中取出。

实施例5

本实施例提供一个本发明的发泡微孔隙硅轻石用于增加葱种植产量的实例。

试验场：塞内加尔ISRA试验场；

目标作物：葱；

时间：2013年；

灌溉方法：管式灌溉；

结果对比：见图9，图9上排为不采用本发明的发泡微孔隙硅轻石的普通种植结果，图9下排为采用本发明的发泡微孔隙硅轻石结果，测验结果发现后者结果比前者的作物鲜重增加47％。

注：ISRA为塞加内尔农业研究所。

实施例6

本实施例提供一个本发明的发泡微孔隙硅轻石用于增加青豆种植产量的实例。

试验场：大规模农户(M)；

目标作物：青豆；

时间：2013年11月-2014年1月；

灌溉方法：管式灌溉；

结果对比：见图10，图10左侧为不采用本发明的发泡微孔隙硅轻石的普通种植结果，图10右侧为采用本发明的发泡微孔隙硅轻石结果，测验结果发现前者结果比后者的作物鲜重增加88％。

实施例7

本实施例提供一个本发明的发泡微孔隙硅轻石对黏重土质猕猴桃果园的作用研究实例。

试验场：陕西杨凌示范区蒋家寨村猕猴桃种植基地

目标作物：猕猴桃(品种：徐香)

时间：2017年12月-2018年10月

灌溉方法：滴水灌溉；

发泡微孔隙硅轻石使用方法：如图11所示，在距离树干100cm距离栽培，左右两边开沟，宽30cm，深60cm，试验设置3个重复，猕猴桃园株行距为400*300cm、发泡微孔隙硅轻石与开沟挖出土壤按比例混合后，回填。围绕树干滴水灌溉。本实施例设立对照组。

结果：如下表。

表2猕猴桃种植数据对比表

备注：对照组(不加硅轻石)，P310与P03是两种发泡微孔隙硅轻石材料。

结果总结：本实验已经进行了采摘，从挂果情况来看，发泡微孔隙硅轻石材料P03(10％，5％)处理组平均单棵挂果数量最高，各实验组甜度口感都有明显的提升(专业采摘人员试吃后反馈)。

注明：本文说明书附图中提到的Porous Alpha代表发泡微孔隙硅轻石。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种改善土壤的发泡玻璃材料，所述发泡玻璃材料为含有大量微孔隙的发泡微孔隙硅轻石，其特征在于，所述发泡微孔隙硅轻石的孔径为1～3mm,吸水率10～20%，应力800～1700N，比重0.6～0.9g/ml；所述发泡微孔隙硅轻石由发泡混合物经高温绕结后制得，所述发泡混合物包括以下重量百分比的组份:

玻璃粉末：95～99，

活性炭：0.2～ 1.0，

碳酸钙：0.5～1.5。

2.根据权利要求1所述的改善土壤的发泡玻璃材料，其特征在于，所述玻璃粉末的粒度为1mm以下，所述活性炭的粒度为1mm以下，所述碳酸钙的粒度为150μm 90%通过。

3.根据权利要求1所述的改善土壤的发泡玻璃材料，其特征在于，所述发泡微孔隙硅轻石的密度为0.9〜1.2 g/cm³。

4.根据权利要求1所述的改善土壤的发泡玻璃材料，其特征在于，所述发泡微孔隙硅轻石的颗粒尺寸为：范围50～2000μm，中值700μm。

5.根据权利要求1所述的改善土壤的发泡玻璃材料，其特征在于，所述发泡微孔隙硅轻石的pH值为：最大值 pH 10.3，水洗后 pH 7。

6.根据权利要求1所述的改善土壤的发泡玻璃材料，其特征在于，所述发泡微孔隙硅轻石的软化温度：未分解720～730℃。

7.一种改善土壤的发泡玻璃材料的制备方法，所述发泡玻璃材料为含有大量微孔隙的发泡微孔隙硅轻石，其特征在于，包括以下步骤：

S1，先将以下重量百分比组分混合制得发泡混合物，

玻璃粉末：95~99，

活性炭：0.2～ 1.0，

碳酸钙：0.5～1.5；

S2，将发泡混合物搅拌均匀平铺在加热炉中，发泡混合物在加热炉中经预热、发泡、烧结三个阶段，其中预热温度为760℃～860℃，预热时间为10～15分钟；发泡温度为900℃～920℃，发泡时间为10～20分钟，烧结温度为800℃～830℃，烧结时间为10～15分钟；

8.根据权利要求7所述的改善土壤的发泡玻璃材料的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉末的粒度为1mm以下，所述活性炭的粒度为1mm以下，所述碳酸钙的粒度为150μm 90%通过。

9.根据权利要求8所述的改善土壤的发泡玻璃材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，搅拌均匀后，以20mm厚度将发泡混合物平铺在加热炉中。

10.根据权利要求9所述的改善土壤的发泡玻璃材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述发泡微孔隙硅轻石的孔径为1～3mm,吸水率10～20%，应力800～1700N，比重0.6～0.9g/ml。