一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质及其制备方法

    技术2026-03-09  53


    本发明属于农业基质领域,具体涉及一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质及其制备方法,用于草坪建植。


    背景技术:

    1、钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物,约占炼钢产量的15%~20%。钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体,还含有少量游离氧化钙以及金属铁等。目前累计堆存钢渣超过10亿吨。大量钢渣的堆存,不仅占用宝贵土地,而且还会对周围环境和地下水造成污染。因此,如何大规模、高效的利用钢渣,尤其是利用其营养元素,实现环境减负,企业增效,是一个迫切需要解决的问题。

    2、因此利用炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质用于草坪建植,可以开拓碳钢钢渣微粉、电厂炉渣微粉的利用新领域,以及附加值,符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。


    技术实现思路

    1、为了解决草种质量轻,撒种时易飘失;草种播种后需要人工踩实且陷入基质中;草种播种后,由于未及时踩实,导致鸟吃草种;碳钢钢渣容重高、易板结,且所含ca、fe、si、mg、al元素不易激发等问题,本发明利用炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质用于草坪建植,以期解决以上问题。

    2、为了解决以上技术问题,本发明是通过以下技术方案予以实现的。

    3、本发明提供了一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,该草坪复合球团基质按重量百分比原料如下:

    4、

    5、所述草种为多年生黑麦草种。

    6、所述微生物菌群为胶质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌以及地衣芽孢杆菌中一种。

    7、所述聚丙烯酸钠盐类保水剂的细度为150目~200目。

    8、所述有机高分子粘结剂为可溶于水的高分子化合物。所述高分子化合物具有-cooh、-oh等活性基团。

    9、所述秀珍菇菌渣与香菇菌渣的混合物中:秀珍菇菌渣与香菇菌渣质量比为3:1~1:3。

    10、所述水为自来水。

    11、所述碳钢钢渣微粉的化学组成按重量百分比分别为cao(48.43%)、fe2o3(22.77%)、sio2(14.11%)、mgo(6.10%)、al2o3(2.29%)、mno(1.88%)、p2o5(1.57%)、tio2(1.10%)与其他(1.75%),细度为200目~300目。

    12、所述电厂炉渣微粉的化学组成按重量百分比分别为sio2(54.71%)、al2o3(31.32%)、cao(5.42%)、fe2o3(2.39%)、mgo(0.88%)、so3(1.54%)与其他(3.74%),细度为150目~200目。

    13、所述草坪复合球团基质的板结系数bj=[mg×(mgcao+mgmgo)+ml×(mlcao+mlmgo)]/[mg×(mgsio2+mgmno)+ml(mlsio2],其中:mg为碳钢钢渣微粉的重量百分比、ml为电厂炉渣微粉的重量百分比、mgcao为碳钢钢渣微粉中cao重量百分比、mgmgo为碳钢钢渣微粉中mgo重量百分比、mgsio2为碳钢钢渣微粉中sio2重量百分比、mgmno为碳钢钢渣微粉中mno重量百分比、mlcao为电厂炉渣微粉中cao重量百分比、mlmgo为电厂炉渣微粉中mgo重量百分比、mlsio2为电厂炉渣微粉中sio2重量百分比。0.460≤bj≤0.610。

    14、本发明同时提供了上述炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质的制备方法,具体包括如下步骤:

    15、利用真空搅拌机将草种与聚丙烯酸钠盐类保水剂、有机高分子粘结剂进行混合,其搅拌速度为40r/min~60r/min、搅拌时间为45min~60min、真空度为0.03mpa~0.05mpa,获得混合物a。

    16、利用搅拌机将微生物菌群、秀珍菇菌渣与香菇菌渣的混合物、碳钢钢渣微粉、电厂炉渣微粉进行混合,其搅拌速度为40r/min~60r/min、搅拌时间为90min~120min,获得混合物b。

    17、利用圆盘造球机将混合物a与1/4水进行混合,其转速为20r/min~25r/min、倾角为55°~65°,形成母球。利用搅拌机将混合物b与3/4水进行混合,其搅拌速度为150r/min~200r/min、搅拌时间为45min~60min,形成浆体后喷入圆盘造球机与母球进行混合,促使母球逐渐长大与密实,获得粒径为8mm-12mm的炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质。

    18、本发明的创新性:

    19、(1)秀珍菇菌渣与香菇菌渣的混合物经微生物菌群分解,具有良好的理化性质,增加碳钢钢渣微粉的疏松透气性,还可以调配和补充营养成分。微生物菌群可以激发碳钢钢渣中ca、fe、si、mg、al元素与电厂炉渣中si、al、ca、fe元素,在改良基质的同时,促进草坪营养吸收,提高植物抗病能力。

    20、(2)在负压下草种吸附于有机高分子粘结剂、聚丙烯酸钠盐类保水剂。有机高分子粘结剂是可溶于水的高分子化合物,在水溶液中形成可塑性亲水胶体,具有-cooh、-oh等活性基团,能与草种、微生物菌群、秀珍菇菌渣与香菇菌渣的混合物、碳钢钢渣微粉、电厂炉渣微粉表面的离子、极性分子形成离子键或共价键及氢键等化合键力再加上线性分子的桥联作用,能够显著增加球团的强度。聚丙烯酸钠盐类保水剂遇水团聚,可以快速与草种、有机高分子粘结剂形成“母球”,同时具有良好的保水性,可以为微生物菌群、秀珍菇菌渣与香菇菌渣的混合物激发碳钢钢渣微粉、电厂炉渣微粉提供水环境。

    21、(3)草种与聚丙烯酸钠盐类保水剂、有机高分子粘结剂形成“母球”,在其外侧是由微生物菌群、秀珍菇菌渣与香菇菌渣的混合物、碳钢钢渣微粉、电厂炉渣微粉形成的外壳。母球与外壳均具有一定的水环境,可以促进维持草种的早期成长。

    22、(4)碳钢钢渣容重高、易板结,一方面通过具有多孔且轻质的电厂炉渣微粉(堆积密度0.7-074g/cm3)调节碳钢钢渣微粉的容重和通气性,降低其板结性能。另一方面通过秀珍菇菌渣与香菇菌渣的混合物增加碳钢钢渣微粉的疏松透气性,进一步降低碳钢钢渣微粉的板结性能。

    23、(5)首次提出板结系数bj,bj=[mg×(mgcao+mgmgo)+ml×(mlcao+mlmgo)]/[mg×(mgsio2+mgmno)+ml×mlsio2],其中mg为碳钢钢渣微粉的重量百分比、ml为电厂炉渣微粉的重量百分比、mgcao为碳钢钢渣微粉中cao重量百分比、mgmgo为碳钢钢渣微粉中mgo重量百分比、mgsio2为碳钢钢渣微粉中sio2重量百分比、mgmno为碳钢钢渣微粉中mno重量百分比、mlcao为电厂炉渣微粉中cao重量百分比、mlmgo为电厂炉渣微粉中mgo重量百分比、mlsio2为电厂炉渣微粉中sio2重量百分比。cao与mgo具有碱性,是激发微粉板结的主要原因;mno与sio2具有增加微粉松散性的作用,因此通过板结系数bj进行控制。

    24、(6)8mm-12mm的炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质实现了草种被包裹、增重,方便撒种的同时,取消了草种播种后需要人工踩实且陷入基质中的步骤,减少鸟对草种的破坏。

    25、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

    26、1、本发明解决了草种质量轻,撒种时易飘失;草种播种后需要人工踩实且陷入基质中;草种播种后,由于未及时踩实,导致鸟吃草种;碳钢钢渣容重高、易板结,且所含ca、fe、si、mg、al元素不易激发等问题。

    27、2、本发明利用炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质用于草坪建植,可以开拓碳钢钢渣微粉、电厂炉渣微粉的利用新领域,以及附加值,符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。


    技术特征:

    1.一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,其特征在于,该草坪复合球团基质按重量百分比原料如下:

    2.如权利要求1所述的一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,其特征在于,所述草种为多年生黑麦草种。

    3.如权利要求1所述的一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,其特征在于,所述微生物菌群为胶质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌以及地衣芽孢杆菌中一种。

    4.如权利要求1所述的一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,其特征在于,所述聚丙烯酸钠盐类保水剂的细度为150目~200目。

    5.如权利要求1所述的一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,其特征在于,所述有机高分子粘结剂为可溶于水的高分子化合物。

    6.如权利要求1所述的一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,其特征在于,所述秀珍菇菌渣与香菇菌渣的混合物中:秀珍菇菌渣与香菇菌渣的质量比为3:1~1:3。

    7.如权利要求1所述的一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,其特征在于,所述碳钢钢渣微粉的化学组成按重量百分比分别为:cao 48.43%、fe2o322.77%、sio2 14.11%、mgo6.10%、al2o3 2.29%、mno 1.88%、p2o5 1.57%、tio21.10%与其他1.75%;所述碳钢钢渣微粉的细度为200目~300目。

    8.如权利要求1所述的一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,其特征在于,所述电厂炉渣微粉的化学组成按重量百分比分别为:sio2 54.71%、al2o331.32%、cao 5.42%、fe2o32.39%、mgo 0.88%、so3 1.54%与其他3.74%;所述电厂炉渣微粉的细度为150目~200目。

    9.如权利要求1所述的一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质,其特征在于,所述草坪复合球团基质的板结系数bj=[mg×(mgcao+mgmgo)+ml×(mlcao+mlmgo)]/[mg×(mgsio2+mgmno)+ml×mlsio2];

    10.一种如权利要求1所述炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质的制备方法,其特征在于包括如下步骤:


    技术总结
    本发明提供了一种炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质及其制备方法,属于农业基质领域。该草坪复合球团基质由草种、微生物菌群、聚丙烯酸钠盐类保水剂、有机高分子粘结剂、秀珍菇菌渣与香菇菌渣的混合物、水、碳钢钢渣微粉和电厂炉渣微粉等原料制备而成。所述草种为多年生黑麦草种。所述微生物菌群为胶质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌以及地衣芽孢杆菌中一种。所述聚丙烯酸钠盐类保水剂的细度为150目~200目。所述有机高分子粘结剂为可溶于水的高分子化合物。本发明利用炉渣改性钢渣基草坪复合球团基质用于草坪建植,可以开拓碳钢钢渣微粉、电厂炉渣微粉的利用新领域,以及附加值,符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。

    技术研发人员:张浩,周启航,刘嘉琦,龙红明,吴胜华,晁乾峰,赵令,苏畅,高翔鹏,宗志芳,陈伟民
    受保护的技术使用者:安徽工业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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