專利名稱：脫硫石膏堿渣土壤固化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤固結(jié)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脫硫石膏堿渣土壤固化劑。
背景技術(shù)：
堿渣是制堿企業(yè)利用氨堿法生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的固體廢料，是工業(yè)廢渣之一。我國(guó)氨堿法制堿可達(dá)421萬噸/年，由于氨堿法純堿生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，每生產(chǎn)It純堿要向外排放0.3t的堿渣。大量的堿渣，長(zhǎng)期得不到合理的處理和利用，給周圍環(huán)境造成了較大的影響；此外，由于堿渣本身的膠凝性能很差，目前研究并不成熟，堿渣仍未得到有效利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種可緩解制堿和電力企業(yè)環(huán)保壓力和建·材企業(yè)資源短缺壓力，實(shí)現(xiàn)減輕企業(yè)排廢負(fù)擔(dān)，增加收入和改善生態(tài)環(huán)境的脫硫石膏堿渣土壤固化劑。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種以脫硫石膏、堿渣、礦渣、粉煤灰等為原材料及少量外加劑的新型固化劑——脫硫石膏堿渣土壤固化劑，該材料由以下重量百分比的各組分制備脫硫石膏12 30%，堿渣20 50%，礦渣0 30%，外加劑0 5%，粉煤灰0 20% ;以上各組分的重量百分比之和為100%。本發(fā)明的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，優(yōu)選由以下重量份數(shù)的各組分制備脫硫石膏13 20%，堿渣30 40%，礦渣18 30%，外加劑I 4%，粉煤灰6 18% ;以上各組分的重量百分比之和為100%。作為優(yōu)選，其成分組成中脫硫石膏摻量為12%以上，外加劑摻量為5%以下，如脫硫石膏摻量小于12%，脫硫石膏堿渣土壤固化劑強(qiáng)度不能滿足技術(shù)要求；外加劑摻量大于5%脫硫石膏堿渣土壤固化劑強(qiáng)度增長(zhǎng)不大，但會(huì)增加成本。所述的堿渣為制堿企業(yè)利用氨堿法生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的固體廢料，經(jīng)單獨(dú)粉磨后，其細(xì)度(比表面積)大于450m2/kg的堿渣。采用脫硫石膏來激發(fā)(脫硫石膏對(duì)粉煤灰、礦渣進(jìn)行硫鋁酸鹽激發(fā))堿渣、礦渣、粉煤灰中的活性礦物組成，脫硫石膏(說明石膏有效含量，脫硫石膏的主要成分為二水硫酸鈣CaSO4 · 2H20，可看成CaO · SO3 · 2H20)以其中的三氧化硫計(jì)，要求其三氧化硫的含量大于38wt%0所述的外加劑為硅酸鹽(如硅酸鈉)、鋁酸鹽(如鋁酸鈣)、硫鋁酸鹽(如硫鋁酸鈣等)一種或幾種。所述的脫硫石膏是發(fā)電廠煙氣脫硫的濕排石膏。根據(jù)脫硫石膏堿渣土壤固化劑配合比，首先將比表面積大于450m2/kg的堿渣與礦渣微粉、粉煤灰進(jìn)行混磨15分鐘，然后再加入脫硫石膏及外加劑進(jìn)行機(jī)械混合10分鐘，即得到脫硫石膏堿渣土壤固化劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果
I.本發(fā)明根據(jù)脫硫石膏和堿渣的各自特點(diǎn)(脫硫石膏對(duì)礦渣、粉煤灰具有硫鋁酸鹽激發(fā)作用；堿渣對(duì)礦渣、粉煤灰具有堿激發(fā)作用)，對(duì)二者進(jìn)行復(fù)合使用，研制一種以脫硫石膏、堿渣、礦渣、粉煤灰等為原材料的新型固化劑——脫硫石膏堿渣土壤固化劑；該新型材料緩解了制堿和電力企業(yè)環(huán)保壓力和建材企業(yè)資源短缺壓力，實(shí)現(xiàn)減輕企業(yè)排廢負(fù)擔(dān)，增加收入和改善生態(tài)環(huán)境。2.本發(fā)明的固化劑由于不需要經(jīng)過煅燒處理，無廢氣排放，因而具有很好的環(huán)境協(xié)調(diào)性。3.本發(fā)明所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑達(dá)到凝結(jié)時(shí)間初凝不小于45min，終凝不大于600min;安定性合格；抗壓強(qiáng)度F3d彡IOMPa, F28d彡32. 5Mpa;抗折強(qiáng)度F3d彡2. 5MPa, F28d彡5. 5Mpa ;比表面積不小于380m2/kg ；28天干縮率不得大于O. 1% ;具有凝結(jié)時(shí)間可調(diào)、強(qiáng)度高和能與土體相互作用等優(yōu)點(diǎn)，因而非常適用于土體固結(jié)工程中，對(duì)于調(diào)高土路基層質(zhì)量，加快施工進(jìn)度具有重要意義。4.本發(fā)明所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑進(jìn)行的土體固結(jié)及地基加固灌漿材料 技術(shù)指標(biāo)滿足土路基設(shè)計(jì)要求，穩(wěn)定性和耐久性好。5.本發(fā)明嚴(yán)格控制固化劑成分組成中的脫硫石膏摻量(129Γ2590、外加劑摻量(5%及以下);從而更好的控制產(chǎn)品指標(biāo)，降低成本，因?yàn)槿缑摿蚴鄵搅啃∮?2%，脫硫石膏堿渣土壤固化劑強(qiáng)度不能滿足技術(shù)要求；外加劑摻量大于5%脫硫石膏堿渣土壤固化劑強(qiáng)度增長(zhǎng)不大，但會(huì)增加成本。6.本發(fā)明脫硫石膏堿渣土壤固化劑每噸成本在100到150元之間，成本低。7.本發(fā)明的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，充分發(fā)揮堿渣和脫硫石膏對(duì)礦渣微粉和粉煤灰堿激發(fā)和硫鋁酸鹽激發(fā)作用，提高其潛在水硬活性和水化反應(yīng)的能力。8.本發(fā)明的脫硫石膏采用發(fā)電廠濕排石膏，該脫硫石膏提供的硫酸根離子不僅能與礦渣和粉煤灰中分解出的鋁酸根陰離子團(tuán)作用，而且形成的水化硫鋁酸鹽可以促進(jìn)礦渣的解聚水化，并可以與土壤發(fā)生反應(yīng)。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例I脫硫石膏堿渣土壤固化劑基本組成為脫硫石膏15%，堿渣40%，礦渣微粉20%，外加劑(硅酸鈉)5%，粉煤灰20%。制備方法首先把堿渣、礦渣微粉、粉煤灰混合研磨15分鐘，然后加入脫硫石膏和外加劑進(jìn)行10分鐘的機(jī)械混合，即得到脫硫石膏堿渣土壤固化劑。該固化劑3天抗壓強(qiáng)度為16. lMPa，3天抗折強(qiáng)度為4. 5MPa，28天抗壓強(qiáng)度為37. 5MPa，28天抗折強(qiáng)度為7. 5MPa。試餅法、雷氏夾法安定性都合格。初凝時(shí)間80min，終凝時(shí)間 155min。米用10%這種脫硫石骨喊禮:土壤固化劑固結(jié)土體28天強(qiáng)度為O. 85MPa,而米用10%PC32. 5水泥固結(jié)相同土體28天強(qiáng)度僅僅為O. 7MPa。實(shí)施例2脫硫石膏堿渣土壤固化劑基本組成為脫硫石膏12%，堿渣33%、礦渣微粉30%，外加劑(鋁酸鹽)5%、粉煤灰20%。制備方法首先把堿渣、礦渣微粉、粉煤灰混磨15分鐘，然后加入脫硫石膏和外加劑進(jìn)行10分鐘機(jī)械混合。該固化劑其3天抗壓強(qiáng)度為13. lMPa，3天抗折強(qiáng)度為3. 2MPa，28天抗壓強(qiáng)度為40. 5MPa，28天抗折強(qiáng)度為8. 5MPa。試餅法、雷氏夾法安定性都合格。初凝時(shí)間95min，終凝時(shí)間 160min。米用10%這種脫硫石骨喊禮:土壤固化劑固化土體28天強(qiáng)度為I. 05MPa.而米用10%PC32. 5水泥固結(jié)相同土體28天強(qiáng)度僅僅為O. 7MPa。實(shí)施例3脫硫石膏堿渣土壤固化劑基本組成為脫硫石膏20%，堿渣35%，礦渣微粉20%，外加劑(硫鋁酸鹽)5%，粉煤灰20%。 制備方法首先把堿渣、礦渣微粉、粉煤灰混磨15分鐘，然后加入脫硫石膏和外加劑進(jìn)行10分鐘機(jī)械混合。該固化劑其3天抗壓強(qiáng)度為12. lMPa，3天抗折強(qiáng)度為3. OMPa, 28天抗壓強(qiáng)度為34. 5MPa，28天抗折強(qiáng)度為6. 5MPa。試餅法、雷氏夾法安定性都合格。初凝時(shí)間70min，終凝時(shí)間 135min。米用10%這種脫硫石骨喊禮:土壤固化劑固化土體28天強(qiáng)度為O. 75MPa。而米用10%PC32. 5水泥固結(jié)相同土體28天強(qiáng)度僅僅為O. 7MPa。
權(quán)利要求
1.一種脫硫石膏堿渣土壤固化劑，其特征在于該材料由以下重量百分比的各組分制備脫硫石膏12 30%，堿渣20 50%，礦渣0 30%，外加劑0 5%，粉煤灰0 20% ；以上各組分的重量百分比之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，其特征在于該材料由以下重量百分比的各組分制備脫硫石膏13 20%，堿渣3(Γ40%，礦渣18 30%，外加劑f 4%，粉煤灰6 18% ;以上各組分的重量百分比之和為100%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，其特征在于所述的堿渣為經(jīng)粉磨、比表面積大于450m2/kg的堿洛。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，其特征在于所述的脫硫石膏中的三氧化硫含量大于38wt%。
5.據(jù)權(quán)利要求I所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，其特征在于所述的脫硫石膏是發(fā)電廠煙氣脫硫的濕排石膏。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，其特征在于，所述的堿渣為制堿企業(yè)利用氨堿法生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的固體廢料。
7.據(jù)權(quán)利要求I或2所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，其特征在于所述的外加劑為硅酸鹽、鋁酸鹽、硫鋁酸鹽中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種脫硫石膏堿渣土壤固化劑，其特征在于該材料由以下重量百分比的各組分制備脫硫石膏12~30%，堿渣20~50%，礦渣0~30%，外加劑0~5%，粉煤灰0~20%；以上各組分的重量百分比之和為100%。本發(fā)明具有可緩解制堿和電力企業(yè)環(huán)保壓力和建材企業(yè)資源短缺壓力，實(shí)現(xiàn)減輕企業(yè)排廢負(fù)擔(dān)，增加收入和改善生態(tài)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09K17/12GK102899048SQ20121037681
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者孫家瑛, 顧昕, 王藐民, 張敏杰, 余楠 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院