專利名稱：一種利用工業(yè)廢渣制作的鹽漬土固化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)廢渣制作的適用于鹽漬土固化的固化劑，屬于土木工程 地基處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
巖土中易溶鹽含量達0. 3%以上，并具有溶陷、鹽脹、腐蝕等工程特性時，稱該巖土 為鹽漬土。由于其理化和力學性質(zhì)與一般巖土迥異，在工程地質(zhì)及地基基礎(chǔ)工程領(lǐng)域被列 為特殊土。鹽漬土在我國有大范圍分布，現(xiàn)隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家沿海戰(zhàn)略和西部 大開發(fā)戰(zhàn)略的深入推進，越來越多的基礎(chǔ)工程建設(shè)位于鹽漬土地區(qū)，工程中遇到鹽漬土處 理問題也越來越多。采用固化劑對地基土進行固化處理是目前常用的一種技術(shù)，但將其用于鹽漬土時 就遇到了嚴峻的問題。由于鹽漬土中含有大量鹽分，這些鹽分與固化劑發(fā)生反應(yīng)，或產(chǎn)生在 一般固化土中不曾產(chǎn)生的有害水化物，或改變固化土中水化物形成以及固化土結(jié)構(gòu)形成的 動力學過程。因此，用于一般土的固化劑往往難以適用于鹽漬土地基固化。例如目前使用 的固化劑主要有水泥和含鈣的固化劑，由于鹽漬土中存在大量硫酸鹽、氯鹽以及粘土礦物 分解產(chǎn)生的鋁，當用水泥和含鈣固化劑進行固化處理時，鈣與土中的硫(或氯)、鋁和水反 應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣(或水化氯鋁酸鈣)，水化硫鋁酸鈣(或水化氯鋁酸鈣)在生成過程中 固相體積膨脹將導致固化土結(jié)構(gòu)破壞。在現(xiàn)有技術(shù)水平下固化劑中不含鈣幾乎不可能，因 而在鹽漬土固化中水化硫鋁酸鈣(或水化氯鋁酸鈣)的產(chǎn)生是不可避免的。正因存在這些 技術(shù)難題，目前對于含鹽量較高的鹽漬土固化尚無理想的固化劑。另一方面，近年隨著我國工業(yè)化進程的快速推進，大量工業(yè)廢渣被排放，且逐年遞 增。工業(yè)廢渣的堆放占用土地又污染環(huán)境，因此廢渣的有效處理成為目前我國可持續(xù)發(fā)展 面臨的重要課題。鋼渣是煉鋼所大量排出的一種工業(yè)固體廢棄物。鋼渣的主要礦物成分包 括硅酸三鈣、硅酸二鈣、鈣鎂橄欖石、鐵鋁酸鈣以及硅、鎂、鐵、錳、磷的氧化物所形成的固熔 體，經(jīng)研磨后鋼渣具有水硬活性，可水化生成凝膠類物質(zhì)。但由于鋼渣的活性較低，水化速 率很慢，因此其利用率很低。特別是對一般土的固化，如不采取摻加特殊激發(fā)劑等特殊措 施，鋼渣幾乎不能作為膠凝材料使用。電石渣是電石水解獲取工業(yè)乙炔后殘留的廢渣，主要 成分為氫氧化鈣；工業(yè)廢石膏是制造磷酸、氫氟酸等化工試劑所排放的固體廢棄物，主要成 分為硫酸鈣。目前電石渣和廢石膏的利用率也不夠理想，這些廢渣的存量還在持續(xù)增長。尋 求對大宗工業(yè)廢渣高附加值、資源化利用就成為了一個亟待解決的課題?；谏鲜鰞煞矫娴纳鐣枨螅景l(fā)明提出一個利用工業(yè)廢渣制備鹽漬土固化劑的 技術(shù)。研究表明采用固化劑固化鹽漬土時，固化劑中的鈣與土中的硫(或氯)、鋁和水反 應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣(或水化氯鋁酸鈣)，水化硫鋁酸鈣(或水化氯鋁酸鈣)在生成過程 中體積膨脹，將導致水化硅酸鈣等膠結(jié)性水化物膠結(jié)土顆粒所產(chǎn)生的固化土結(jié)構(gòu)破壞，這 是目前鹽漬土固化面臨的最主要問題。經(jīng)大量試驗研究發(fā)現(xiàn)如果使產(chǎn)生膠結(jié)性作用的水 化物(如水化硅酸鈣)的生成過程與產(chǎn)生膨脹作用的水化物(水化硫鋁酸鈣或水化氯鋁酸鈣)的生成過程相協(xié)調(diào)，即使膠結(jié)性水化物的生成過程減慢，使其主要在膨脹性水化物生 成之后形成，就可避免膨脹性水化物對固化土結(jié)構(gòu)的破壞作用。因此，尋求使膠結(jié)性水化物 生成速率減慢的材料就成為了制備鹽漬土固化劑的關(guān)鍵?；谏鲜稣J識，本發(fā)明采用鋼渣作為膠結(jié)性材料的主要組分，讓鋼渣水化速率慢 這一在其他領(lǐng)域被視為嚴重缺陷的特性在鹽漬土固化方面成為特有的性能優(yōu)勢；使鋼渣這 一在其他領(lǐng)域難以作為主要膠凝材料的廢渣，成為鹽漬土固化劑制備的重要資源。利用鋼 渣產(chǎn)生膠凝性水化產(chǎn)物反應(yīng)速率緩慢的特性，使膠凝性水化產(chǎn)物與膨脹性水化產(chǎn)物在固化 鹽漬土中協(xié)調(diào)生成，避免膨脹性水化物對早期膠結(jié)性水化物形成的固化土結(jié)構(gòu)的破壞，以 達到鹽漬土固化的最佳效果。此外，也可根據(jù)不同的鋼渣水化活性、鹽漬土含鹽成分及使用 目的，選擇性的摻加活性不同的其他廢渣對膠結(jié)性水化物的生成速率進行調(diào)整，以保證膠 結(jié)性水化物與膨脹性水化物生成過程的協(xié)調(diào)性。在鹽漬土固化中使用鋼渣能夠取得良好的 技術(shù)效果，還在于可以利用鹽漬土中存在的一些鹽離子對鋼渣活性具有激發(fā)作用，使鋼渣 的水化過程有所加快。由上述可知，利用工業(yè)廢渣制備鹽漬土固化劑，既解決了鹽漬土固化的難題，又達 到了高附加值、資源化利用工業(yè)廢渣的目的。利用鋼渣、電石渣、廢石膏等工業(yè)廢渣制作固 化劑來固化具有特殊土性的鹽漬土，固化土強度較高、水穩(wěn)性較好，優(yōu)于現(xiàn)有普遍使用的固 化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用工業(yè)廢渣制作的鹽漬土固化劑，使經(jīng)過該固化劑處 理后的鹽漬土，具有足夠的強度和水穩(wěn)定性。本發(fā)明的固化劑以工業(yè)廢渣為主要原料，生產(chǎn) 過程能耗較低，因此既經(jīng)濟實用又綠色環(huán)保。本發(fā)明所述的用于鹽漬土固化的固化劑，是一種利用工業(yè)廢渣制作而成的固化 劑，該固化劑的特征在于包括三種組分(1)組分(i)鋼渣或鋼渣與一種或多種其它工業(yè)廢渣的組合物，其它工業(yè)廢渣 為含活性硅鋁的具有潛在水硬性或火山灰性質(zhì)的廢渣，該組分(i)的質(zhì)量百分比為占 60% -95% ；(2)組分(ii)為電石渣，該組分(ii)的質(zhì)量百分比為占4% -25% ；(3)組分(iii)為工業(yè)廢石膏，工業(yè)廢石膏為化工生產(chǎn)過程或廢氣處理過程中產(chǎn) 生的以硫酸鈣為主要成分的工業(yè)性廢渣，該組分(iii)的質(zhì)量百分比為占0%-20%。其中，組分(i)中其它工業(yè)廢渣為含活性硅鋁的具有潛在水硬性或火山灰性質(zhì)的 廢渣，包括高爐礦渣、煅燒煤矸石、鐵合金爐渣、有色金屬灰渣、磷渣、鋰渣、下水污泥煅燒 灰、火山灰、硅灰等。其中，組分(ii)中所述的電石渣可以部分被熟石灰或生石灰或熟石灰、生石灰所 取代。其中，組分(iii)中所述工業(yè)廢石膏包括磷石膏、氟石膏、硼石膏、芒硝石膏、和排 煙脫硫石膏等以及它們的組合物。其中，本發(fā)明所述的鹽漬土固化劑，可以用于固化含水量為20% 150%，含鹽量 為0. 5% -15%的鹽漬土，包含氯鹽漬土，硫酸鹽漬土，亞氯鹽漬土和亞硫酸鹽漬土等。
本發(fā)明一種利用工業(yè)廢渣制作的鹽漬土固化劑的制備方法，其步驟如下(1)將組分組分(i)、組分(ii)和組分(iii)烘干，分別磨細或混合后磨細，磨細 至比表面積為250m2/kg-600m7kg ；(2)根據(jù)鹽漬土含鹽量、物理化學特性及固化土目標強度來確定固化劑組分(i)、
(ii)、(iii)的質(zhì)量百分比，并將其均勻混合攪拌，得到該鹽漬土固化劑。本發(fā)明所述的鹽漬土固化劑，使用該固化劑固化鹽漬土時，依據(jù)固化土的目標強 度來確定總摻入比。本發(fā)明固化劑可以干粉或漿液的形式用于水泥拌合土法、水泥土攪拌樁法、深層 攪拌法、粉噴樁法、高壓旋噴法以及申請?zhí)枮?00910083099. 5、201010153656. 9的圍海造
地施工方法等工法，工藝簡單。本發(fā)明固化劑的功效和優(yōu)點是它提供了一種高效實用的鹽漬土固化劑，用該固 化劑固化鹽漬土，可使固化土有足夠的強度與水穩(wěn)定性；該固化劑由多種工業(yè)廢渣混合而 成，生產(chǎn)工藝過程也只是簡單的烘干、磨細和機械拌合，綠色環(huán)保，造價低廉，操作簡單，易 于實現(xiàn)；該固化劑在干燥條件下化學性質(zhì)穩(wěn)定，便于保存。
具體實施例方式下面以具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例1一種硫酸鹽漬土含水量25%，含鹽量為5%。固化劑由組分(i)、(ii)組成，組分 ⑴為鋼渣與高爐礦渣組合物，分別占總質(zhì)量的50%和40%，合計90% ；組分(ii)為電石 渣和熟石灰，分別占總質(zhì)量的5%和5%，合計10%。將各組分磨細至比表面積為350m2/kg 進行混合。將該固化劑與鹽漬土充分拌合，均勻攪拌，然后按一定工藝進行鋪攤碾壓，形成 具有一定承載力和穩(wěn)定性的固化土路基或簡易路面。實施例2一種氯鹽漬土含水量為70%，含鹽量為8%。固化劑由組分(i)、(ii)、(iii)組 成，組分⑴為鋼·，占總質(zhì)量的75% ；組分(ii)為電石渣，占總質(zhì)量的10% ；組分(iii) 為磷石膏，占總質(zhì)量的15%。將各組分混合磨細至比表面積為400m2/kg。采用深層攪拌法 進行鹽漬土固化施工。實施例3一種氯鹽漬淤泥含水量為w = 120%，含鹽量為9%。固化劑由組分(i)、(ii)、
(iii)組成，組分⑴為鋼渣和磷渣的組合物，分別占總質(zhì)量的45%和20%，合計65%；組 分(ii)為電石渣和生石灰組合物，分別占總質(zhì)量的15%和10%，合計25%;組分(iii)為 排煙脫硫石膏，占總質(zhì)量的10%。將組分混合磨細至比表面積為400m2/kg。采用申請?zhí)枮?200910083099. 5的吹填淤泥圍海造地的施工工藝，將鹽漬淤泥與固化劑充分拌合，吹填于 圍填海的區(qū)域，形成具有一定承載力的地基。實施例4一種亞氯鹽漬土含水量為w = 48%，含鹽量為12%。固化劑由組分(i)、(ii)、 (iii)組成，組分(i)為鋼渣、煅燒煤矸石和火山灰的組合物，分別占總質(zhì)量的20%、25%和 25%，合計70%;組分(ii)為電石渣和熟石灰的組合物，分別占總質(zhì)量的15%和5%，合計20% ；組分(iii)為芒硝石膏，占總質(zhì)量的10%。將各組分混合磨細至比表面積為350m2/ kg。采用粉噴樁法進行鹽漬土固化施工。實施例5一種硫酸鹽漬土含水量為w = 30%，含鹽量為2%。固化劑由組分(i)、(ii)組成， 組分(i)為鋼渣和鋰渣的組合物，分別占總質(zhì)量的60%和15%，合計75%;組分(ii)為電 石渣，占總質(zhì)量的25%。將各組分混合磨細至比表面積為500m2/kg。采用高壓旋噴樁法進 行鹽漬土固化施工。實施例6一種亞硫酸鹽漬土含水量為w = 90%，含鹽量為5%。固化劑由組分(i)、(ii)、 (iii)組成，組分⑴為鋼渣、有色金屬灰渣和硅灰的組合物，分別占總質(zhì)量的20%、40%和 10%，合計70% ；組分(ii)為電石渣與生石灰，分別占總質(zhì)量的5%和20%，合計25% ；組 分(iii)為氟石膏，占總質(zhì)量的5%。將各組分混合磨細至比表面積為450m2/kg。采用采 用申請?zhí)枮?01010153656.9的吹填淤泥造地的施工工藝，將鹽漬土與固化劑充分拌合，吹 填于圍填海區(qū)域的接岸帶，形成具有一定承載力的場地。實施例7一種亞氯鹽漬土含水量為w = 55%，含鹽量為3%。固化劑由組分⑴、(ii)、(iii) 組成，組分(i)為鋼渣、鐵合金爐渣和下水污泥煅燒灰的組合物，分別占總質(zhì)量的15%、 40%和30%，合計85% ；組分(ii)為電石渣，占總質(zhì)量的10% ；組分(iii)為硼石膏，占總 質(zhì)量的5%。將各組分混合磨細至比表面積為550m2/kg。采用深層攪拌法進行鹽漬土固化 施工。實施例8一種海底氯鹽漬淤泥含水量為w = 80%，含鹽量為6.5%。固化劑由組分(i)、 (ii)、(iii)組成，組分⑴為鋼渣和鐵合金爐渣的組合物，分別占總質(zhì)量的51%和40%， 合計91%;組分(ii)為電石渣，占總質(zhì)量的4%;組分(iii)為芒硝石膏，占總質(zhì)量的5%。 將各組分混合磨細至比表面積為260m2/kg。采取普通吹填淤泥造地的施工工藝，將鹽漬淤 泥與固化劑充分拌合，吹填于圍海造地區(qū)域，形成具有一定承載力的地基。實施例9一種氯鹽漬土含水量為w = 60%，含鹽量為5%。固化劑由組分(i)、(ii)、(iii) 組成，組分(i)為鋼渣和硅灰的組合物，分別占總質(zhì)量的40%和20%，合計60%;組分(ii) 為電石漁，占總質(zhì)量的20%;組分(iii)為排煙脫硫石膏和氟石膏組合物，分別占總質(zhì)量的 10%和10%，合計20%。將各組分混合磨細至比表面積為600m2/kg。采用高壓旋噴法進行 鹽漬土固化施工。實施例10一種亞硫酸鹽漬土含水量為w = 120%，含鹽量為5.4%。固化劑由組分(i)、 (ii)、(iii)組成，組分(i)為鋼渣、高爐礦渣、有色金屬灰渣和下水污泥煅燒灰的組合物， 分別占總質(zhì)量的20%、20%、20%和20%，合計80%;組分(ii)為電石渣與熟石灰，分別占 總質(zhì)量的5%和10%，合計15% ；組分(iii)為氟石膏和芒硝石膏組合物，分別占總質(zhì)量的 2. 5%和2.5%，合計5%。將各組分混合磨細至比表面積為420m2/kg。采用采用申請?zhí)枮?201010153656.9的吹填淤泥造地的施工工藝，將鹽漬土與固化劑充分拌合，吹填于圍填海區(qū)域，形成具有一定承載力的場地。實施例11一種硫酸鹽漬土含水量為63%，含鹽量為6%。固化劑由組分(i)、(ii)組成，組 分⑴為鋼·，占總質(zhì)量的95%;組分(ii)為電石渣，占總質(zhì)量的5%。將各組分混合磨細 至比表面積為460m2/kg。采用固化劑拌合土法進行鹽漬土固化施工。實施例12一種氯鹽漬土含水量為w = 86%，含鹽量為7%。固化劑由組分(i)、(ii)、(iii) 組成，組分(i)為鋼渣和有色金屬灰渣的組合物，分別占總質(zhì)量的55%和15%，合計70% ； 組分(ii)為電石渣，占總質(zhì)量的10% ；組分(iii)為磷石膏、排煙脫硫石膏和氟石膏組合 物，分別占總質(zhì)量的10%、5%和5%，合計20%。將各組分混合磨細至比表面積為600m2/ kg。采用粉噴樁法進行鹽漬土固化施工。
權(quán)利要求
1.一種利用工業(yè)廢渣制作的鹽漬土固化劑，其特征在于它包括三種組分(1)組分⑴鋼渣或鋼渣與一種或多種其它工業(yè)廢渣的組合物，質(zhì)量百分比占 60% -95% ；(2)組分(ii)為電石渣，質(zhì)量百分比占4%-25% ；(3)組分(iii)為工業(yè)廢石膏，質(zhì)量百分比占0%-20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢渣制作鹽漬土固化劑的制備方法，其特征在 于其制備方法如下(1)首先將組分組分(i)、組分(ii)和組分(iii)烘干，分別磨細或混合后磨細，磨細 至比表面積為250m2/kg-600m7kg ；(2)根據(jù)鹽漬土含鹽量、物理化學特性及固化土目標強度來確定固化劑組分(i)、 (ii)、(iii)的質(zhì)量百分比，并將其均勻混合攪拌，得到該鹽漬土固化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢渣制作的鹽漬土固化劑，其特征在于該固 化劑固化的鹽漬土含鹽量為0.5% -15%，包含氯鹽漬土，硫酸鹽漬土，亞氯鹽漬土和亞硫 酸鹽漬土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢渣制作的鹽漬土固化劑，其特征在于組分(i)中其它工業(yè)廢渣為含活性硅鋁的具有潛在水硬性或火山灰性質(zhì)的廢渣，包括高爐礦渣、 煅燒煤矸石、鐵合金爐渣、有色金屬灰渣、磷渣、鋰渣、下水污泥煅燒灰、火山灰、硅灰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢渣制作的鹽漬土固化劑，其特征在于組分(ii)中所述的電石渣，其為電石渣或電石渣與熟石灰組合物或電石渣與生石灰所組合物或 電石渣與熟石灰、生石灰組合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢渣制作的鹽漬土固化劑，其特征在于組分(iii)中所述工業(yè)廢石膏包括磷石膏、氟石膏、硼石膏、芒硝石膏、和排煙脫硫石膏以及它們 的組合物。
全文摘要
一種利用工業(yè)廢渣制作的鹽漬土固化劑，由下列組分組成組分(i)鋼渣或鋼渣與一種或多種其他工業(yè)廢渣的組合物，質(zhì)量百分比占60％-95％；組分(ii)為電石渣，質(zhì)量百分比占4％-25％；組分(iii)為工業(yè)廢石膏，質(zhì)量百分比占0％-20％。其制備方法為(1)首先將組分組分(i)、組分(ii)和組分(iii)烘干，分別磨細或混合后磨細，磨細至比表面積為250m2/kg-600m2/kg；(2)根據(jù)鹽漬土含鹽量、物理化學特性及固化土目標強度來確定固化劑組分(i)、(ii)、(iii)的質(zhì)量百分比，并將其均勻混合攪拌，得到該鹽漬土固化劑。
文檔編號C09K17/06GK102002366SQ20101052680
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者程寅, 黃新 申請人:武漢華榮科技發(fā)展有限責任公司