CN102976586A - 含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂及固化方法 - Google Patents
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Abstract
一种含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂及固化方法。固化剂由电石渣、矿渣、粉煤灰和氢氧化钾以50-70∶10-15∶10-15∶1-10的重量比混合而制成。固化方法是将固化剂均匀覆盖在淤泥表面上，覆盖厚度控制在3-10cm，淤泥与固化剂的重量比为100∶5-20，然后混合搅拌均匀并养护5-30天即可完成固化过程。本发明的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂是以工业废弃物电石渣作为主要成分，同时加入矿渣、粉煤灰及少量氢氧化钾，不仅能够废物利用，降低成本，而且可同时解决淤泥和电石渣的处理问题，达到以废治废的目的。另外，本淤泥固化剂及固化方法具有能耗低、操作简单、环保、固化效果好、固化后耐久性好等优点。
Description
技术领域
本发明属于河道、湖库疏浚工程技术领域，特别是涉及一种含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂及固化方法。
背景技术
我国在河道、湖泊疏浚工程中，每年均会产生大量的疏浚淤泥。仅珠江三角洲地带，每年就产生疏浚淤泥达8000万m3左右，因此如何处置这些淤泥已成为亟待解决的难题。目前，我国对疏浚淤泥的再生利用率很低，利用技术落后，大部分的淤泥都直接倾倒入海中，只有很少一部分用于再生利用，在近岸处围堰充填造陆。其中抛泥处理的主要问题在于现有倾倒区已使用多年，容量日趋饱和，所以难以容纳未来大规模的倾倒。在近岸处围堰充填造陆经常会导致大量淤泥泄漏，并且固结时间较长，通常需要几年甚至更长，再者，由于疏浚淤泥具有含水率高(40wt％-60wt％以上)、强度低(静力触探值小于200Kn/m2无侧限抗压强度在50kN/m2以下)、粘粒含量高(多在20wt％以上)、腐殖质含量高等特点，因此作为土石材料无法直接利用，需经过固化处理，并且充填后需要花费大量费用对地基进行处理。另外，现代城市建设需要大量的土石材料，仅靠开山采石，挖田采土，已经对资源环境造成难以恢复的影响，不利于可持续发展战略。因此急需开发替代材料用于城镇化建设。
现在常用的淤泥资源化处理方法有物理脱水、热处理方法、化学固化处理方法。
物理脱水方法是通过天然晾晒或机械脱水的方法将淤泥中的水分脱去，达到提高土体强度的目的。天然晾晒方法的缺点是处理时间长，脱水效率低。机械脱水方法的缺点是能耗高，处理量低且设备昂贵。
热处理方法是通过熔融和烧结的方法去除淤泥中多余的水分，并将淤泥中的粘土矿物高温改性，可以将淤泥处理为陶粒或烧制砖瓦来使用。由于这种方法处理量有限，因此不适于大量疏浚淤泥的处理。
化学固化方法是向淤泥中投加固化材料，通过搅拌混合、养护，使淤泥、水、固化材料之间发生一系列的水解和水化反应，从而在淤泥颗粒表面产生凝胶物质，使淤泥颗粒之间形成网状结构，即构成了骨架，结晶类的水化产物则填充在网状结构的孔隙中，待硬化后淤泥便具有了一定的强度。与物理脱水和热处理方法相比，化学固化方法不仅可以增大淤泥颗粒的粒径，还可通过固化材料的水化作用，有效降低淤泥含水率，此外，淤泥颗粒凝结的硬化壳还可以有效降低淤泥中污染物质的活性，起到一定的“减污”作用。同时固化处理机械原理简单，处理效率根据工程不同可以灵活地选用，而且可以用来处理各种性质的淤泥。由于技术、经济的原因，目前采用的固化剂一般为水泥。水泥固化剂的最大优点是价廉，但是、随着环保法规对废物浸出率的要求日益严格，水泥作固化剂时的用量在不断加大，甚至会达到1∶10(淤泥与水泥重量比)，因此，价廉的优势逐渐消失。
中国发明专利申请第200810019339.0号中公开了一种“淤泥固化方法”。该方法中利用添加固化剂的方法实现淤泥的固化，但是由于固化剂的主要原料为水泥和生石灰，因此成本高。中国发明专利申请第201010546974.1号中公开了一种“淤泥固化处理机”。其上采用机械固化的方法来处理淤泥，装置上设有淤泥进料口、出料口、固化剂入口和搅拌装置，这种固化处理装置的缺点是能耗高、处理量有限，因此不适宜大规模施工作业。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种成本及能耗低、操作简单、环保、固化效果好、固化后耐久性好的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂及固化方法。
为了达到上述目的，本发明提供的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂由电石渣、矿渣、粉煤灰和氢氧化钾以50-70∶10-15∶10-15∶1-10的重量比混合而制成。
所述的电石渣的含水率小于2％。
所述的矿渣选自烙铁渣、磷渣、硅锰渣和钢渣中的至少一种。
所述的矿渣和粉煤灰的含水率小于4％，颗粒直径为0.1-0.5mm。
本发明提供的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂的固化方法是将上述固化剂均匀覆盖在淤泥表面上，覆盖厚度控制在3-10cm，淤泥与固化剂的重量比为100∶5-20，然后混合搅拌均匀并养护5-30天即可完成固化过程。
本发明提供的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂是以工业废弃物电石渣作为主要成分，同时加入矿渣、粉煤灰及少量氢氧化钾，不仅能够废物利用，降低成本，而且可同时解决淤泥和电石渣的处理问题，达到以废治废的目的。另外，本淤泥固化剂及固化方法具有能耗低、操作简单、环保、固化效果好、固化后耐久性好等优点。
具体实施方式
乙炔(C2H2)是基本有机合成工业的重要原料之一，以电石(CaC2)为原料，加水(湿法)生产乙炔的工艺简单成熟，至今已有60余年工业史，目前在我国仍占较大比重。1t电石加水可生成300多kg乙炔气，同时生成10t含固量约12％的工业废液，俗称电石渣浆，它的处置一直令生产厂头痛。此发明利用这种工业废弃物电石渣(主要成分为氢氧化钙)作为固化材料的主要成分，既能大量地降低成本，而且同时又解决了淤泥和电石渣的处理问题，达到以废治废的目的。
实施例1：
将50kg含水率小于2％的电石渣、10kg矿渣(由50％重量的钢渣和50％重量硅锰渣组成且含水率小于4％，颗粒直径为0.1-0.5mm)、10kg粉煤灰和10kg氢氧化钾混合后磨至勃氏比表面积为500m2/kg的粉末即可制成所述的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂。淤泥固化剂为粒径0.00040-0.5mm的固体颗粒物。
固化方法：将上述固化剂均匀覆盖在含水率55％的淤泥表面，厚度控制为约3cm，淤泥与固化剂的重量比为100∶10，采用普通挖掘机混合搅拌，养护14天后固化体抗压强度350KPa，含水率为45％；养护28天后固化体抗压强度360KPa，含水率为40％。
实施例2：
将60kg含水率小于2％的电石渣、20kg矿渣(由50％重量的烙铁渣和50％重量磷渣组成且含水率小于4％，颗粒直径为0.1-0.5mm)、10kg粉煤灰和5kg氢氧化钾混合后磨至勃氏比表面积为600m2/kg的粉末即可制成所述的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂。
固化方法：将上述固化剂均匀覆盖在含水率55％的淤泥表面，厚度控制为4cm，淤泥与固化剂的重量比为100∶15，采用普通挖掘机混合搅拌，养护14天后固化体抗压强度375KPa，含水率为42％；养护28天后固化体抗压强度380KPa，含水率为35％。
实施例3：
将70kg含水率小于2％的电石渣、10kg矿渣(由50％重量的硅锰渣和50％重量磷渣组成且含水率小于4％，颗粒直径为0.1-0.5mm)、10kg粉煤灰和10kg氢氧化钾混合后磨至勃氏比表面积为700m2/kg的粉末即可制成所述的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂。
固化方法：将上述固化剂均匀覆盖在含水率50％的淤泥表面，厚度控制为5cm，淤泥与固化剂的重量比为100∶20，采用普通挖掘机混合搅拌，养护14天后固化体抗压强度385KPa，含水率为40％；养护28天后固化体抗压强度380KPa，含水率为33％。
现将上述实施例制备出的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂与525#普硅水泥式样的抗压强度对比如下：
Claims (5)
1.一种含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂，其特征在于：所述的淤泥固化剂由电石渣、矿渣、粉煤灰和氢氧化钾以50-70∶10-15∶10-15∶1-10的重量比混合而制成。
2.根据权利要求1所述的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂，其特征在于：所述的电石渣的含水率小于2％。
3.根据权利要求1所述的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂，其特征在于：所述的矿渣选自烙铁渣、磷渣、硅锰渣和钢渣中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂，其特征在于：所述的矿渣和粉煤灰的含水率小于4％，颗粒直径为0.1-0.5mm。
5.一种利用权利要求1提供的含有工业废弃物电石渣的淤泥固化剂的固化方法，其特征在于：所述的固化方法是将上述固化剂均匀覆盖在淤泥表面上，覆盖厚度控制在3-10cm，淤泥与固化剂的重量比为100∶5-20，然后混合搅拌均匀并养护5-30天即可完成固化过程。
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