ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧВА Российский патент 2006 года по МПК A01G31/00 

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)₂5,5-6,5алюминиевая пудра1,0-1,3измельченные отходы мукомольного производства17-22карбоксиметилцеллюлоза1,6-2,0сапропель1,8-2,2водаостальное

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)141151,4177,63,53,02,72,5251,1171,61,673,73,83,22,82,835,51,2181,71,871,84,53,73,53,1461,2191,82,0704,53,853,63,356,51,3222,00,068,24,153,23,13,66,81,5242,33,062,43,73,22,92,8

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.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может найти применение при проведении биологической рекультивации для возврата нарушенных земель в сельскохозяйственный фонд и закрепления пылящих поверхностей отвалов, хвостохранилищ. Искусственная почва включает биологически активное вещество, сапропель, влагоемкое гельобразующее вещество и воду. Дополнительно почва содержит прокаленную алюминиевую пудру, гашеную известь Са(ОН)₂. В качестве гельобразующего вещества используют карбоксиметилцеллюлозу, в качестве биологически активного вещества - измельченные отходы мукомольного производства. Компоненты берут в следующем массовом соотношении, %: 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 1,8-1,2, вода - остальное. Искусственная почва позволяет предотвратить водную и ветровую эрозию и создать плодородный слой почвы как на существующих, так и создаваемых вновь сыпучих массивах, при уменьшении расхода почвообразующих компонентов. 1 табл.

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)₂5,5-6,5Алюминиевая пудра1,0-1,3Измельченные отходы мукомольного производства17-22Карбоксиметилцеллюлоза1,6-2,0Сапропель1,8-2,2ВодаОстальное