Искусственная почва

Искусственная почва

Реферат

Изобретение относится к составам искусственных почв и может найти применение при проведении биологической рекультивации: для возврата нарушенных земель в сельскохозяйственный фонд и закрепления пылящих поверхностей отвалов, хвостохранилищ.

Известна искусственная почва (патент РФ №2032319, МПК A 01 G 31/00, 1995 г.), которая состоит из цеолита в количестве 15-33%, полимера, растворимого в воде (10-23%), экстракта растительного конденсированного (5-10%), сине-зеленой водоросли Nostos Zinckia (0,03-0,06%), остальное сапропель. Недостатками такой почвы является сложность изготовления компонентов, высокое содержание алюмосиликатов (цеолита).

Известно связующее для закрепления дисперсных систем, в том числе почв и грунтов (патент РФ №2142492, МПК C 08 L 33/00, 1999 г.), которое состоит из анионного полиэлектролита (Na-соль карбоксиметилцеллюлозы) в количестве 0,5-3%, катионного полиэлектролита (полидиметилдиаллиламмоний хлорид) (0,5-3%), соли щелочного металла или аммония (1,2-2,7%), смеси КО₃ и CaCl₂ (0,3-1%) и воды. Недостатками данного связующего являются токсичность (из-за наличия солей аммония) и уменьшение плодоносности почвы.

За прототип заявленного изобретения принимаем искусственную почву по патенту РФ №2032704, МПК С 09 К 17/00, МПК A 01 G 31/00, 1995 г. В данном изобретении искусственная почва состоит из сапропеля, гельобразующего нетоксичного растворимого в воде полимера в количестве 0,005-0,150% от массы сапропеля, конденсированного экстракта люцерны в количестве 1,5-15,0% от массы сапропеля. Недостатками такой искусственной почвы является подверженность ветровой эрозии.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков: повышение защитных свойств от физического воздействия (водной и ветровой эрозии).

Технический результат достигается тем, что искусственная почва, включающая биологически активное вещество, сапропель, влагоемкое гельобразующее вещество, воду, согласно изобретению она дополнительно содержит прокаленную алюминиевую пудру, гашеную известь Ca(OH)₂, а в качестве гельобразующего вещества используют карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), в качестве биологически активного вещества используют измельченные отходы мукомольного производства при следующем массовом соотношении компонентов, %:

Са(ОН)2	5,5-6,5
алюминиевая пудра	1,0-1,3
измельченные отходы мукомольного производства	17-22
карбоксиметилцеллюлоза	1,6-2,0
сапропель	1,8-2,2
вода	остальное

Предложенная искусственная почва представляет собой пенную смесь малой кратности (кратность - отношение объема полученной пены к объему водного раствора пенообразователя, который затрачен для получения пены), образованную при проведении реакции газообразования.

Для получения пенной смеси применена реакция газообразования на основе алюминиевой пудры, которая, реагируя с гидратом окиси кальция в водной среде, выделяет водород:

2Al+3Са(ОН)₂+6Н₂O=Са₃[Al(ОН)₆]₂+3Н₂↑

Искусственную почву приготавливают следующим образом:

1. Прокалить алюминиевую пудру (массовое соотношение - 1,0-1,3%) в течение 3-4 часов при температуре 200°С.

2. Нагреть воду до температуры 90°С.

3. Са(ОН)₂ (гашеную известь) (5,5-6,5%), сапропель (1,8-2,2%), карбоксиметилцеллюлозу (1,6-2,0%) тщательно перемешать в воде до образования однородной массы.

4. Добавлять измельченные отходы мукомольного производства (17-22%) и алюминиевую пудру (при температуре раствора 80°С) при постоянном перемешивании до начала реакции газообразования (загустения раствора).

Опытами установлено, что через 3-4 часа реакция газообразования прекращается и полученная искусственная почва приобретет максимальную кратность. Искусственная почва полностью высыхает в течение 30-45 дней. На поверхности почвы наблюдается плотная корка, которая не разрушается в процессе полива и последующего иссушения, обеспечивая защиту поверхности почвы от пыления и разрушения вследствие осадков.

В таблице представлены значения кратности различных составов искусственной почвы:

Таблица
№	Са(ОН)2, %	Al пудра, %	отходы мукомольного производства, %	КМЦ, %	Сапропель, %	вода, %	Кратность (4 часа)	Кратность (3 дня)	Кратность (7 дней)	Кратность (14 дней)
1	4	1	15	1,4	1	77,6	3,5	3,0	2,7	2,5
2	5	1,1	17	1,6	1,6	73,7	3,8	3,2	2,8	2,8
3	5,5	1,2	18	1,7	1,8	71,8	4,5	3,7	3,5	3,1
4	6	1,2	19	1,8	2,0	70	4,5	3,85	3,6	3,3
5	6,5	1,3	22	2,0	0,0	68,2	4,15	3,2	3,1	3,
6	6,8	1,5	24	2,3	3,0	62,4	3,7	3,2	2,9	2,8

Из таблицы видно, что оптимальным соотношением компонентов для получения наибольшей кратности пены обладает состав №4 искусственной почвы.

Нанесение искусственной почвы повышает защитные свойства рекультивируемых поверхностей от физического воздействия (водной и ветровой эрозии) и создает плодородный слой почвы. Искусственная почва состоит из экологически чистых компонентов.

При приготовлении искусственной почвы в виде пенной смеси малой кратности, расход почвообразующих компонентов (сапропель, отходы мукомольного производства) уменьшается; обеспечивается возможность нанесения искусственной почвы на рекультивируемую поверхность в виде загустевшей смеси (до окончания реакции газообразования) с последующим самостоятельным увеличением объема почвы.

Искусственная почва, включающая биологически активное вещество, сапропель, влагоемкое гельобразующее вещество, воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит прокаленную алюминиевую пудру, гашеную известь Са(ОН)₂, а в качестве гельобразующего вещества используют карбоксиметилцеллюлозу, и в качестве биологически активного вещества используют измельченные отходы мукомольного производства при следующем массовом соотношении компонентов, %:

Са(ОН)2	5,5-6,5
Алюминиевая пудра	1,0-1,3
Измельченные отходы мукомольного производства	17-22
Карбоксиметилцеллюлоза	1,6-2,0
Сапропель	1,8-2,2
Вода	Остальное