CN102503247B - 一种垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于垃圾填埋场防渗帷幕的注浆材料及其制备方法。注浆材料组份按以下质量百分比分别为，垃圾焚烧飞灰40～50％、有机硫0.5～1％、水泥3～6％、水45～55％、氢氧化钙1.5～2％。注浆材料制造方法是：(1)称取原料；(2)将垃圾焚烧飞灰、水与有机硫混合并均匀搅拌5～10分钟；(3)再将水泥和氢氧化钙混入并均匀搅拌3～5分钟。该注浆材料解决了已有注浆材料取材难、成本高、流动性差、稳定性低、抗渗压能力差的困难以及垃圾焚烧飞的处置问题。该制备方法具有工艺路线短、操作简单和省时等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于垃圾填埋场防渗帷幕的注浆材料及其制备方法。
背景技术
注浆材料的发展具有悠久的历史，早期使用水泥为注浆材料，19世纪后期，注浆发展到以水玻璃类浆材为主的化学浆材，二战后，化学浆材得到了飞迅的发展，特别是近年来，基于有机高分子材料的注浆材料发展迅速。
水泥浆材虽然造价低廉、来源丰富，结石体强度也较高，但是，普通水泥颗粒大，且流动性一般，稳定性差，抗长期渗压能力弱。一般的化学浆液都具有毒性并价格较贵，且结石体强度也较水泥浆材低。而高分子材料价格昂贵，不能广泛应用，因此，开发取材方便、价格低廉、环境友好且处理效果好的注浆材料是未来发展的主要方向。
我国垃圾填埋场众多，其中大多数发生了渗漏现象，采用灌浆防渗帷幕作为阻隔层在我国应用广泛，因此，注浆材料的需求量大。随着城市生活垃圾产量的激剧增加，焚烧将成为垃圾处理的最主要方式，据估计，我国垃圾焚烧处理率在2011年有望达到24％。但是，焚烧法产生的飞灰是一种同时具有重金属危害特性和环境持久有机毒性危害特性的双料危险废物，对人体健康和生态环境具有极大的危害性，因此，垃圾焚烧飞灰的处置问题一直是全球所面临的重大环境问题，是垃圾焚烧技术发展的主要瓶颈。飞灰是以Ca、Si、Al、Fe的氧化物为主要成分的非均质材料，具有极强的化学活性，是开发胶凝和吸附材料的潜在原料，但在利用前飞灰应进行解毒处理。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明公开了一种垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料及其制备方法，该材料的目的在于提供一种成本低、取材方便、处理效果好、可注性强、操作简单、可规模化利用的垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料，其技术解决方案为：
一种垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料，注浆材料组份按以下质量百分比分别为。
所述的垃圾焚烧飞灰的粒径小于100μm且Al2O3+SiO2含量大于20％。
所述的水为自来水或去离子水；所述的水泥为通用水泥；所述的有机硫和氢氧化钙为工业级。
垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料的制备方法，注浆材料的制备按如下步骤进行。
a按质量百分比称取各原料：垃圾焚烧飞灰40～50％、有机硫0.5～1％、水泥3～6％、水45～55％、氢氧化钙1.5～2％。
b将上述称取的40～50％垃圾焚烧飞灰、0.5～1％有机硫和45～55％的水混合并搅拌5～10分钟，得到解毒后的垃圾焚烧飞灰浆液。
c将上述称取的3～6％水泥和1.5～2％的氢氧化钙混入经b步骤得到的垃圾焚烧飞灰浆液中，搅拌3～5分钟，得到垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料。
所述的搅拌是在强力搅拌机中进行的。
由于采用了以上技术方案，本发明的一种垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料及其制备方法，由于采用有机硫对飞灰进行处理，飞灰中的重金属污染物得到有效的稳定，后期形成的飞灰结石体的浸出毒性能达到国家危害废弃物鉴别标准。水泥的加入增加了浆体的胶凝特性，且其水化反应产物能与飞灰中的氧化物生成新的胶凝体，氢氧化钙为碱性激发剂，激发飞灰中的玻璃体，生成更多的胶凝，是注浆材料后期强度增加的主要因素，且飞灰比表面积大，具有微集料效应，使后期结石体孔隙度减小，防渗性能提高，飞灰浆体先期强度不及水泥浆体，其流动性提高，可注性强。该注浆材料不但解决了垃圾焚烧飞灰的出路问题，而且制备过程简单，节约时间，可注性强，防渗性能好，后期强度大且稳定，是一种资源节约型的经济高效注浆材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
一种垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料，注浆材料组份按以下质量百分比分别为，
所述的垃圾焚烧飞灰的粒径小于100μm且Al2O3+SiO2含量大于20％，对于原状飞灰，可以先进行研磨处理并过筛，粒径小于100μm的垃圾焚烧飞灰比表面积大，因而在非常细小的裂隙中的渗透能力强，且有助于飞灰活性的激发，对飞灰的解毒和后期强度的提高有利。Al2O3+SiO2含量是衡量垃圾焚烧飞灰潜在活性的重要指标，Al2O3+SiO2含量大于20％的垃圾焚烧飞灰活性可激发潜力大，将生成更多的水化产物，有利于飞灰注浆材料强度和防渗性能的提高。
所述的水为自来水或去离子水；所述的水泥为通用水泥；所述的有机硫和氢氧化钙为工业级。
垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料的制备方法，注浆材料的制备按如下步骤进行：
a按质量百分比称取各原料：垃圾焚烧飞灰40～50％、有机硫0.5～1％、水泥3～6％、水45～55％、氢氧化钙1.5～2％。
b将上述称取的40～50％垃圾焚烧飞灰、0.5～1％有机硫和45～55％的水混合并搅拌5～10分钟，有机硫能在常温下与飞灰浆液中的各种重金属离子(汞、铅、铜、镉、镍、锰、锌、铬等)迅速反应，生成不溶于水，且具有良好的化学稳定性的螯合物，飞灰浆液中的重金属惰性化，其迁移性得到有效控制，得到解毒后的垃圾焚烧飞灰浆液。
c将上述称取的3～6％水泥和1.5～2％的氢氧化钙混入经b步骤得到的垃圾焚烧飞灰浆液中，搅拌3～5分钟，搅拌是在强力搅拌机中进行的，水泥与浆液中的水发生水化反应，生成胶凝及少量氢氧化钙，氢氧化钙激发飞灰中的金属氧化物玻璃体并与之反应，生成胶凝，由于飞灰中的玻璃体含量高，加入1.5～2％的氢氧化钙可提高垃圾焚烧飞灰浆液的活性，强力搅拌使飞灰浆液更加均匀，得到垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料。
具体实施例
实施例1
本实施例称取垃圾焚烧飞灰500g，飞灰的平均粒径为78μm且Al2O3+SiO2含量为28％，有机硫5.5g、去离子水500g、32.5#普通硅酸盐水泥50g及氢氧化钙20g，先将垃圾焚烧飞灰、有机硫和去离子水于强力搅拌机中混合并均匀搅拌5分钟，得到解毒后的垃圾焚烧飞灰浆液，再将水泥和氢氧化钙混入其中再次搅拌3分钟，得到垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料，然后用稠度仪法测浆液的初凝时间和终凝时间，用黏度计法测试黏度，用滴定法测试结石率，用量筒法测定析水率。试件采用40mm×40mm×160mm试模成型，浇筑1天后脱模，在20±5℃雾气中养护，测定7天、28天抗折强度、重金属浸出浓度，抗折强度采用电动抗折仪，浸出浓度采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)标准。各测试结果见表1。
表1实施例1飞灰浆液及结石体试验结果
实施例2
本实施例称取垃圾焚烧飞灰500g，飞灰的平均粒径为48μm且Al2O3+SiO2含量为64％，有机硫10.0g、去离子水600g、粉煤灰硅酸盐水泥60g及氢氧化钙25g，先将垃圾焚烧飞灰、有机硫和去离子水于强力搅拌机中混合并均匀搅拌8分钟，得到解毒后的垃圾焚烧飞灰浆液，再将水泥和氢氧化钙混入其中再次搅拌5分钟，得到垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料，然后用稠度仪法测浆液的初凝时间和终凝时间，用黏度计法测试黏度，用滴定法测试结石率，用量筒法测定析水率。试件采用40mm×40mm×160mm试模成型，浇筑1天后脱模，在20±5℃雾气中养护，测定7天、28天抗折强度、重金属浸出浓度，抗折强度采用电动抗折仪，浸出浓度采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)标准。各测试结果见表2。
表2实施例2飞灰浆液及结石体试验结果
——：未检出
实施例3
本实施例称取垃圾焚烧飞灰500g，飞灰的平均粒径为62μm且Al2O3+SiO2含量为45％，有机硫8.0g、自来水500g、矿渣硅酸盐水泥60g及氢氧化钙20g，先将垃圾焚烧飞灰、有机硫和去离子水于强力搅拌机中混合并均匀搅拌10分钟，得到解毒后的垃圾焚烧飞灰浆液，再将水泥和氢氧化钙混入其中再次搅拌3分钟，得到垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料，然后用稠度仪法测浆液的初凝时间和终凝时间，用黏度计法测试黏度，用滴定法测试结石率，用量筒法测定析水率。试件采用40mm×40mm×160mm试模成型，浇筑1天后脱模，在20±5℃雾气中养护，测定7天、28天抗折强度、重金属浸出浓度，抗折强度采用电动抗折仪，浸出浓度采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)标准。各测试结果见表3。
表3实施例3飞灰浆液及结石体试验结果
——：未检出
Claims (5)
1.一种垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料，其特征在于：注浆材料组份按以下质量百分比分别为，
2.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料，其特征在于：所述的垃圾焚烧飞灰的粒径小于100μm且Al2O3+SiO2含量大于20％。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料，其特征在于：所述的水为自来水或去离子水；所述的水泥为通用水泥；所述的有机硫和氢氧化钙为工业级。
4.垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料的制备方法，其特征在于：注浆材料的制备按如下步骤进行，
a按质量百分比称取各原料：垃圾焚烧飞灰40～50％、有机硫0.5～1％、水泥3～6％、水45～55％、氢氧化钙1.5～2％；
b将上述称取的40～50％垃圾焚烧飞灰、0.5～1％有机硫和45～55％的水混合并搅拌5～10分钟，得到解毒后的垃圾焚烧飞灰浆液；
c将上述称取的3～6％水泥和1.5～2％的氢氧化钙混入经b步骤得到的垃圾焚烧飞灰浆液中，搅拌3～5分钟，得到垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料。
5.根据权利要求4所述的垃圾填埋场防渗帷幕用注浆材料的制备方法，其特征在于：所述的搅拌是在强力搅拌机中进行的。
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