一種用于固化有機(jī)廢物的水泥添加劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢物處理領(lǐng)域，尤其是一種水泥添加劑，具體為一種用于固化有機(jī)廢物的水泥添加劑及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在湖泊、河道的疏浚底泥中，都存在一定的有機(jī)質(zhì)，且石油開采、使用等過程中，也會產(chǎn)生一定量被油污染的泥土。將該類含有機(jī)質(zhì)的污泥進(jìn)行水泥固化處理，是一種有效的資源再生利用方法。尤其對于某些危害較大的有機(jī)廢液(如放射性油水乳化液、電鍍廢液絮凝沉降物、難生物降解石化廢水絮凝沉降物等)，多選擇水泥固化工藝進(jìn)行固化穩(wěn)定化處理。
[0003]水泥的水化反應(yīng)，實(shí)際上是水泥熟料中礦物組分與水之間發(fā)生的復(fù)合化學(xué)反應(yīng)，而使水泥逐步稠化和硬化。水泥固化體的強(qiáng)度主要來源于水泥水化物的晶格生成強(qiáng)度和填充顆粒間孔隙作用。大量研究表明，有機(jī)質(zhì)的存在會大大地降低淤泥的固化處理效果，使固化體不能成型或所制備的固化體強(qiáng)度較低。當(dāng)采用水泥固化處理含有機(jī)質(zhì)含量較高的廢物時(shí)，在水泥的破乳化作用下，有機(jī)物往往會游離在水泥熟料與水之間，阻礙水泥的水化反應(yīng)進(jìn)程，增大水泥水化物顆粒之間的間隙，并隨著養(yǎng)護(hù)的過程，包裹水泥水化顆粒，宏觀上表現(xiàn)為水泥固化體稀軟不能成型或固化體強(qiáng)度低，導(dǎo)致廢物的水泥固化穩(wěn)定化工程不能實(shí)現(xiàn)。
[0004]一些學(xué)者(如范昭平、劉叔灼、TREMBLAY H，參考文獻(xiàn):范昭平，朱偉，張春雷.有機(jī)質(zhì)含量對淤泥固化效果影響的試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2005，26(8):1327-1334 ;劉叔灼，巴凌真，楊醫(yī)博等.有機(jī)質(zhì)含量對水泥土強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(7):40-43.；TREMBLAY H, DUCHESNE J, LOCAT J, et al.1nfluence of thenature of organic compounds on fine soil stabilizat1n with cement [J].CanadianGeotechnical Journal, 2002, 39:535-546.)研究發(fā)現(xiàn)，淤泥中比例較少的有機(jī)質(zhì)也將嚴(yán)重影響了淤泥固化的效果。如劉叔灼的研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)廢物中有機(jī)質(zhì)含量多4.5%時(shí)，有機(jī)質(zhì)對水泥土早期強(qiáng)度的形成有抑制作用，有機(jī)質(zhì)含量越高，抑制作用越強(qiáng)烈；當(dāng)廢物中有機(jī)質(zhì)含量多12%時(shí)，水泥試塊已崩解成碎塊，無法測得試塊強(qiáng)度。當(dāng)廢物中有機(jī)質(zhì)含量多15%時(shí)，水泥試塊已有軟化的跡象。
[0005]在實(shí)際處理過程中，申請人發(fā)現(xiàn):有機(jī)物的存在會影響處理效果，嚴(yán)重時(shí)有機(jī)物直接竄至水泥漿上層，使水泥固化體不能成型，導(dǎo)致水泥固化處理廢物工程無法進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對含有機(jī)質(zhì)廢物進(jìn)行水泥固化處理時(shí)，由于有機(jī)質(zhì)的存在，使固化體不能成型或強(qiáng)度等性能不佳，特別是對某些危害較大的有機(jī)廢液進(jìn)行處理時(shí)，甚至出現(xiàn)有機(jī)物直接竄至水泥漿上層，導(dǎo)致固化處理廢物過程無法進(jìn)行的問題，提供一種用于固化有機(jī)廢物的水泥添加劑及其應(yīng)用。本發(fā)明能有效解決水泥固化處理含有機(jī)質(zhì)廢物時(shí)，固化不能成型、固化體強(qiáng)度等性能不佳的問題。本發(fā)明成本低廉、無毒無臭味，用量少，安全可靠，無需改變現(xiàn)有的廢物固化處理工藝和設(shè)備，所得到的水泥固化體抗壓強(qiáng)度大于7MPa，最高達(dá)到13MPa，具有較好的應(yīng)用前景。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用于固化有機(jī)廢物的水泥添加劑，包括如下質(zhì)量百分比的組分:
促凝劑2?15%，
吸油材料 5~25%，
微硅粉5~25%，
活性炭5~25%，
木質(zhì)纖維 5~25%，
粉煤灰5~25%，
抗裂纖維 5~20%。
[0008]包括如下質(zhì)量百分比的組分:
促凝劑8~12%，
吸油材料 10~20%，
微硅粉10~20%，
活性炭10~20%，
木質(zhì)纖維 10~20%，
粉煤灰5~20%，
抗裂纖維 10~15%。
[0009]所述吸油材料為超疏水超親油的吸油顆粒材料或超疏水超親油的粉狀材料。
[0010]所述促凝劑為甲酸鈣、三乙醇胺中的一種或多種。
[0011]該水泥添加劑采用包括如下步驟的方法制備而成:稱取各組分，混勻，即可。
[0012]前述用于固化有機(jī)廢物的水泥添加劑的應(yīng)用，將該水泥添加劑用于有機(jī)廢物的水泥固化處理。
[0013]將該水泥添加劑與水泥按重量份數(shù)比(2~8.5):100混合后，用于有機(jī)廢物的水泥固化處理。
[0014]針對前述問題，本發(fā)明提供一種用于固化有機(jī)廢物的水泥添加劑及其應(yīng)用。本發(fā)明中，促凝劑在固化處理含有機(jī)質(zhì)廢物時(shí)參與水泥水化反應(yīng)，促進(jìn)水化硅酸鈣(CSH)的膠結(jié)作用，增強(qiáng)水泥熟料水化反應(yīng)程度，提高水泥石的晶格生成強(qiáng)度；吸油材料是超疏水超親油的吸油顆粒材料或超疏水超親油的粉狀材料，其能吸收因水泥破乳后游離的部分有機(jī)物，阻止有機(jī)物對水泥水化反應(yīng)的影響及增大水泥顆粒間空隙；活性炭固化交接在水泥體內(nèi)部，成為水泥的骨架材料，吸收部分水泥石受到的沖擊能量，從而提高水泥石的強(qiáng)度韌性；微硅粉、粉煤灰能填充在水泥水化物顆粒間空隙，使水泥固化體內(nèi)部由原來的中孔結(jié)構(gòu)(孔徑為幾十um)變?yōu)槲⒖捉Y(jié)構(gòu)(孔徑小于2um)，提高固化體對廢物的吸附能力；同時(shí)，木質(zhì)纖維、抗裂纖維固化在水泥體中，使水泥體內(nèi)部形成大量的纖維網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)，抑制水泥基體內(nèi)部存在的孔隙和缺陷的發(fā)展，提高固化體的抗裂、抗折性能。本發(fā)明通過各組分的相互配合，能增強(qiáng)含有機(jī)質(zhì)的水泥固化體強(qiáng)度等性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也進(jìn)一步表明，本發(fā)明能夠有效解決水泥固化處理廢物含有機(jī)質(zhì)較高時(shí)，水泥固化體性能不佳的問題。
[0015]在制備時(shí)，按配比稱取各組分，混合均勻后，即得產(chǎn)品。在使用時(shí)，將本發(fā)明的水泥添加劑摻入到水泥中即可，其摻入量為水泥質(zhì)量的2~8.5%。本發(fā)明的水泥添加劑成本低廉、無毒無臭味，用量少，安全可靠，在使用時(shí)也無需改變現(xiàn)有的廢物固化處理工藝和設(shè)備，具有較好的應(yīng)用前景。
[0016]本發(fā)明添加于水泥體系后，能有效地增強(qiáng)水泥熟料水化反應(yīng)程度，提高水泥石的晶格生成強(qiáng)度，較好的解決了水泥固化處理廢物含有機(jī)質(zhì)較高時(shí)，水泥固化體軟化不能成型、固化體強(qiáng)度低等問題，同時(shí)還降低了難處理廢物中有害物質(zhì)(如重金屬離子)的浸出率，實(shí)現(xiàn)了含有機(jī)質(zhì)廢物的水泥固化穩(wěn)定化。
[0017]本發(fā)明的水泥添加劑可廣泛應(yīng)用于河道淤泥固化、工業(yè)難生化處理有機(jī)廢水絮凝沉降物固化、難處理放射性有機(jī)廢液水泥固化等含有機(jī)質(zhì)廢物處理工程，適用于常規(guī)水泥、堿激發(fā)膠凝水泥、高鋁水泥等多種水泥。本發(fā)明具有明顯的增強(qiáng)含有機(jī)質(zhì)水泥固化體性能的效果，固化含有機(jī)質(zhì)廢物后水泥早期和后期強(qiáng)度均得到大幅度提高，處理有機(jī)廢物后，所得水泥固化體抗壓強(qiáng)度大于7MPa，并能降低廢物中有害物質(zhì)(如重金屬離子)的浸出率。
【附圖說明】
[0018]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1為實(shí)施例1固化得到的水泥固化體。
[0019]圖2為對比實(shí)施例1制備的水泥固化體。
[0020]圖3為實(shí)施例2所制備的水泥固化體。
[0021 ] 圖4為實(shí)施例3所制備的水泥固化體。
[0022]圖5為對比實(shí)施例2中采用堿激發(fā)膠凝水泥水化形成的固化體試樣。
[0023]圖6實(shí)施例5制備的水泥固化體試樣。
[0024]圖7為對比實(shí)施例2中固化體試樣的SEM圖。
[0025]圖8為實(shí)施例5中固化體試樣的SEM圖。
[0026]圖9為實(shí)施例6中采用本發(fā)明對油水乳化液(油水比1:1)進(jìn)行25L桶水泥固化實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0028]本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0029]實(shí)施例1
按如下質(zhì)量百分比稱取各組分:10%促凝劑甲酸鈣，10%吸油顆粒，15%的微硅粉，15%的活性炭，18%的木質(zhì)纖維，15%的粉煤灰，17%的抗裂纖維。將稱取的各組分粉碎、混合均勻，即得水泥添加劑。本實(shí)施例中，吸油材料采用超疏水超親油的吸油顆粒材料，為市售產(chǎn)品。
[0030]將上述水泥添加劑加入到常規(guī)硅酸鹽水泥中，100份(重量)的水泥中加入2.5份(重量)水泥添加劑。采用上述水泥添加劑與硅酸鹽水泥的混合物，對放射性油水混合液(該放射性油水混合液中，各類油等有機(jī)物含量約20~3