CN102899048B

CN102899048B - 脱硫石膏碱渣土壤固化剂

Info

Publication number: CN102899048B
Application number: CN201210376817.XA
Authority: CN
Inventors: 孙家瑛; 顾昕; 王藐民; 张敏杰; 余楠
Original assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Current assignee: Zhongcheng Zhengfeng Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: CN102899048A

Abstract

本发明公开一种脱硫石膏碱渣土壤固化剂，其特征在于：该材料由以下重量百分比的各组分制备：脱硫石膏12~30%，碱渣20~50%，矿渣0~30%，外加剂0~5%，粉煤灰0~20%；以上各组分的重量百分比之和为100%。本发明具有可缓解制碱和电力企业环保压力和建材企业资源短缺压力，实现减轻企业排废负担，增加收入和改善生态环境的优点。

Description

脱硫石膏碱渣土壤固化剂

技术领域

本发明涉及土壤固结技术领域，具体涉及一种脱硫石膏碱渣土壤固化剂。

背景技术

碱渣是制碱企业利用氨碱法生产纯碱过程中产生的固体废料，是工业废渣之一。我国氨碱法制碱可达421万吨/年，由于氨碱法纯碱生产工艺的特点，每生产1t纯碱要向外排放0.3t的碱渣。大量的碱渣，长期得不到合理的处理和利用，给周围环境造成了较大的影响；此外，由于碱渣本身的胶凝性能很差，目前研究并不成熟，碱渣仍未得到有效利用。

发明内容：

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种可缓解制碱和电力企业环保压力和建材企业资源短缺压力，实现减轻企业排废负担，增加收入和改善生态环境的脱硫石膏碱渣土壤固化剂。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种以脱硫石膏、碱渣、矿渣、粉煤灰等为原材料及少量外加剂的新型固化剂——脱硫石膏碱渣土壤固化剂，该材料由以下重量百分比的各组分制备：脱硫石膏12~30%，碱渣20~50%，矿渣0~30%，外加剂0~5%，粉煤灰0~20%；以上各组分的重量百分比之和为100%。

本发明的脱硫石膏碱渣土壤固化剂，优选由以下重量份数的各组分制备：脱硫石膏13~20%，碱渣30~40%，矿渣18~30%，外加剂1~4%，粉煤灰6~18%；以上各组分的重量百分比之和为100%。

作为优选，其成分组成中脱硫石膏掺量为12%以上，外加剂掺量为5%以下，如脱硫石膏掺量小于12%，脱硫石膏碱渣土壤固化剂强度不能满足技术要求；外加剂掺量大于5%脱硫石膏碱渣土壤固化剂强度增长不大，但会增加成本。

所述的碱渣为制碱企业利用氨碱法生产纯碱过程中产生的固体废料，经单独粉磨后，其细度（比表面积）大于450m²/kg的碱渣。

采用脱硫石膏来激发（脱硫石膏对粉煤灰、矿渣进行硫铝酸盐激发）碱渣、矿渣、粉煤灰中的活性矿物组成，脱硫石膏（说明石膏有效含量，脱硫石膏的主要成分为二水硫酸钙CaSO₄·2H₂O，可看成CaO·SO₃·2H₂O）以其中的三氧化硫计，要求其三氧化硫的含量大于38wt%。

所述的外加剂为硅酸盐（如硅酸钠）、铝酸盐（如铝酸钙）、硫铝酸盐（如硫铝酸钙等）一种或几种。

所述的脱硫石膏是发电厂烟气脱硫的湿排石膏。

根据脱硫石膏碱渣土壤固化剂配合比，首先将比表面积大于450m²/kg的碱渣与矿渣微粉、粉煤灰进行混磨15分钟，然后再加入脱硫石膏及外加剂进行机械混合10分钟，即得到脱硫石膏碱渣土壤固化剂。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明根据脱硫石膏和碱渣的各自特点（脱硫石膏对矿渣、粉煤灰具有硫铝酸盐激发作用；碱渣对矿渣、粉煤灰具有碱激发作用），对二者进行复合使用，研制一种以脱硫石膏、碱渣、矿渣、粉煤灰等为原材料的新型固化剂——脱硫石膏碱渣土壤固化剂；该新型材料缓解了制碱和电力企业环保压力和建材企业资源短缺压力，实现减轻企业排废负担，增加收入和改善生态环境。

2.本发明的固化剂由于不需要经过煅烧处理，无废气排放，因而具有很好的环境协调性。

3.本发明所述的脱硫石膏碱渣土壤固化剂达到凝结时间初凝不小于45min，终凝不大于600min；安定性合格；抗压强度F3d≥10MPa，F28d≥32.5Mpa；抗折强度F3d≥2.5MPa，F28d≥5.5Mpa；比表面积不小于380m²/kg；28天干缩率不得大于0.1%；具有凝结时间可调、强度高和能与土体相互作用等优点，因而非常适用于土体固结工程中，对于调高土路基层质量，加快施工进度具有重要意义。

4.本发明所述的脱硫石膏碱渣土壤固化剂进行的土体固结及地基加固灌浆材料技术指标满足土路基设计要求，稳定性和耐久性好。

5.本发明严格控制固化剂成分组成中的脱硫石膏掺量（12%~25%）、外加剂掺量（5%及以下）；从而更好的控制产品指标，降低成本，因为如脱硫石膏掺量小于12%，脱硫石膏碱渣土壤固化剂强度不能满足技术要求；外加剂掺量大于5%脱硫石膏碱渣土壤固化剂强度增长不大，但会增加成本。

6.本发明脱硫石膏碱渣土壤固化剂每吨成本在100到150元之间，成本低。

7.本发明的脱硫石膏碱渣土壤固化剂，充分发挥碱渣和脱硫石膏对矿渣微粉和粉煤灰碱激发和硫铝酸盐激发作用，提高其潜在水硬活性和水化反应的能力。

8.本发明的脱硫石膏采用发电厂湿排石膏，该脱硫石膏提供的硫酸根离子不仅能与矿渣和粉煤灰中分解出的铝酸根阴离子团作用，而且形成的水化硫铝酸盐可以促进矿渣的解聚水化，并可以与土壤发生反应。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

脱硫石膏碱渣土壤固化剂基本组成为：脱硫石膏15%，碱渣40%，矿渣微粉20%，外加剂（硅酸钠）5%，粉煤灰20%。

制备方法：首先把碱渣、矿渣微粉、粉煤灰混合研磨15分钟，然后加入脱硫石膏和外加剂进行10分钟的机械混合，即得到脱硫石膏碱渣土壤固化剂。

该固化剂3天抗压强度为16.1MPa，3天抗折强度为4.5MPa，28天抗压强度为37.5MPa，28天抗折强度为7.5MPa。试饼法、雷氏夹法安定性都合格。初凝时间80min，终凝时间155min。

采用10%这种脱硫石膏碱渣土壤固化剂固结土体28天强度为0.85MPa，而采用10%PC32.5水泥固结相同土体28天强度仅仅为0.7MPa。

实施例2

脱硫石膏碱渣土壤固化剂基本组成为：脱硫石膏12%，碱渣33%、矿渣微粉30%，外加剂（铝酸盐）5%、粉煤灰20%。

制备方法：首先把碱渣、矿渣微粉、粉煤灰混磨15分钟，然后加入脱硫石膏和外加剂进行10分钟机械混合。

该固化剂其3天抗压强度为13.1MPa，3天抗折强度为3.2MPa，28天抗压强度为40.5MPa，28天抗折强度为8.5MPa。试饼法、雷氏夹法安定性都合格。初凝时间95min，终凝时间160min。

采用10%这种脱硫石膏碱渣土壤固化剂固化土体28天强度为1.05MPa.而采用10%PC32.5水泥固结相同土体28天强度仅仅为0.7MPa。

实施例3

脱硫石膏碱渣土壤固化剂基本组成为脱硫石膏20%，碱渣35%，矿渣微粉20%，外加剂（硫铝酸盐）5%，粉煤灰20%。

该固化剂其3天抗压强度为12.1MPa，3天抗折强度为3.0MPa，28天抗压强度为34.5MPa，28天抗折强度为6.5MPa。试饼法、雷氏夹法安定性都合格。初凝时间70min，终凝时间135min。

采用10%这种脱硫石膏碱渣土壤固化剂固化土体28天强度为0.75MPa。而采用10%PC32.5水泥固结相同土体28天强度仅仅为0.7MPa。

Claims

1.一种脱硫石膏碱渣土壤固化剂，其特征在于：该材料由以下重量百分比的各组分制备：脱硫石膏13~20%，碱渣30~40%，矿渣18~30%，外加剂1~4%，粉煤灰6~18%；以上各组分的重量百分比之和为100%；所述的脱硫石膏中的三氧化硫含量大于38wt%；所述的脱硫石膏是发电厂烟气脱硫的湿排石膏；所述的外加剂为硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的脱硫石膏碱渣土壤固化剂，其特征在于：所述的碱渣为经粉磨、比表面积大于450 m²/kg的碱渣。

3.根据权利要求1所述的脱硫石膏碱渣土壤固化剂，其特征在于，所述的碱渣为制碱企业利用氨碱法生产纯碱过程中产生的固体废料。