CN105622022A - 一种利用碱渣的淤泥固化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用碱渣的淤泥固化剂，其组分及各组分质量分数配比为：30％-50％的碱渣、20％-40％的微硅粉、10％-20％石灰粉、10％-15％的石膏、2％-4％的硫酸钠、0.01-0.05％的三乙醇胺、0.1％-0.8％的碱性激发剂和0.02％-0.2％的磷酸盐。本发明采用碱渣为固化剂原料，固化剂成本低，适合加固软土，且固化后的淤泥强度高、水稳定好、耐久性好，抗压强度高，可实现自然淤泥与产业废料的合理利用。

Description

一种利用碱渣的淤泥固化剂
技术领域
本发明涉及一种固化剂，具体涉及一种利用碱渣的淤泥固化剂。
背景技术
当前，中国纯碱总产能已经超过3000万吨，成为世界第一纯碱生产大国，每生产一吨纯碱要排放0.3～0.5t碱渣。现在仍未找到科学的处理方式对碱渣进行合理化处理，而是在滩涂采用筑坝方式围起大量的碱渣，这种处理方式不断蚕食滩涂资源，严重危害海洋环境，另外，随着建设用地需求量的猛增，围垦工程回填区域所需的砂、石料短缺，而丰富的海洋滩涂淤泥可作为回填材料，解决建设用地材料资源短缺，因此，迫切需要开发一种利用碱渣处理海洋淤泥的固化剂，以实现自然淤泥与产业废料的充分与合理利用。
目前，现有的固化剂对含水率较低的软土固化有一定显著的效果，但对处理高含水率的海洋淤泥而言，处理效果不佳，不仅处理成本高，工艺复杂，而且固化后的淤泥强度低，耐久性差。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用的技术方案在于，提供一种利用碱渣的淤泥固化剂，其组分及各组分质量分数配比为：30％-50％的碱渣、20％-40％的微硅粉、10％-20％石灰粉、10％-15％的石膏、2％-4％的硫酸钠、0.01-0.05％的三乙醇胺、0.1％-0.8％的碱性激发剂和0.02％-0.2％的磷酸盐。
进一步，所述固化剂各组分比表面积大于350m2/kg。
进一步，所述微硅粉中硅含量大于90％。
进一步，所述石膏为天然二水石膏。
进一步，所述碱性激发剂为氢氧化钙、硅酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种。
进一步，所述磷酸盐为焦磷酸钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种或几种。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：1、为碱渣处理提供环保可行的处理方式，优化制碱产业及土工材料产业结构，保护海洋生态环境；2、本发明的固化剂只需将各组分磨细搅拌均匀，不会对环境造成污染；3、本发明的固化剂成本低，且适合加固软土，可开发江海资源和滩涂资源，实现自然淤泥与产业废料的合理利用；4、本发明固化后的淤泥强度高、水稳定好、耐久性好，抗压强度和抗折强度高，适用于土体固结、边坡稳定等工程。
具体实施例
本发明所用的固化剂各组分均需磨细过筛，其细度(比表面积)大于350m2/kg，其中所用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，经晒干或50℃烘箱烘干后单独磨粉；所用的石膏可以是天然无水石膏、天然二水石膏、磷石膏等，从固化效果出发，以下实施例优选天然二水石膏作为固化材料的组分；所用的微硅粉是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成，其含硅量大于90％，所述微硅粉的化学成分如下表：
表一微硅粉化学成分
项目 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO NaO PH平均值
质量百分比 90～98％ 1.0±0.2％ 0.9±0.3％ 0.7±0.1％ 0.3±0.1％ 1.3±0.2％ 中性
实施例一
一种利用碱渣的淤泥固化剂，其组份及各组分质量分数配比为：30％的碱渣、40％的微硅粉、10％的石灰粉、15％的石膏、4％的硫酸钠、0.05％的三乙醇胺、0.8％的碱性激发剂以及0.15％的磷酸盐，本实施例中所述的碱性激发剂为氢氧化钙，所述的磷酸盐为焦磷酸钠。将以上配比的固化剂用搅拌机充分混合均匀，该固化剂3天抗压强度为9.8MPa，28天抗压强度为31.8MPa；3天抗折强度为2.2MPa，28天抗折强度5.5MPa；初凝时间80min，终凝时间170min。
所述的利用碱渣的淤泥固化剂可固化海洋滩涂淤泥，具体为将以上配比的固化剂充分混合均匀后，向所述含水率为60％的淤泥中掺和8％的所述固化剂并搅拌均匀。将所述淤泥固化后，测定其抗压强度，28天抗压强度为0.9MPa，而采用8％的P·O32.5硅酸盐水泥固化相同量的所述淤泥，28天抗压强度为0.96MPa。
实施例二
一种利用碱渣的淤泥固化剂，其组份及各组分质量分数配比为：40％的碱渣、27％的微硅粉、20％的石灰粉、10％的石膏、2％的硫酸钠、0.05％的三乙醇胺、0.1％的碱性激发剂以及0.2％的磷酸盐，本实施例中所述的碱性激发剂为硅酸钠，所述的磷酸盐为六偏磷酸钠。将以上配比的固化剂用搅拌机充分混合均匀，该固化剂3天抗压强度为9.4MPa，28天抗压强度为30.2MPa；3天抗折强度为2.0MPa，28天抗折强度5.4MPa；初凝时间85min，终凝时间175min。
所述的利用碱渣的淤泥固化剂可固化海洋滩涂淤泥，具体为将以上配比的固化剂充分混合均匀后，向所述含水率为60％的淤泥中掺和8％的所述固化剂并搅拌均匀。将所述淤泥固化后，测定其抗压强度，28天抗压强度为0.77MPa，而采用8％的P·O32.5硅酸盐水泥固化相同量的所述淤泥，28天抗压强度为0.96MPa。
实施例三
一种利用碱渣的淤泥固化剂，其组份及各组分质量分数配比为：50％的碱渣、20％的微硅粉、15.4％的石灰粉、10％的石膏、4％的硫酸钠、0.01％的三乙醇胺、0.57％的碱性激发剂以及0.02％的磷酸盐，本实施例中所述的碱性激发剂为硅酸钠，所述的磷酸盐为六偏磷酸钠。
一种利用碱渣的淤泥固化剂，其组份及各组分重量配比为：50％的碱渣、20％的微硅粉、15.4％的石灰粉、10％的石膏、4％的硫酸钠、0.01％的三乙醇胺、0.57％的碳酸氢钠以及0.02％的三聚磷酸钠。将以上配比的固化剂用搅拌机充分混合均匀，该固化剂3天抗压强度为9.6MPa，28天抗压强度为30.9MPa；3天抗折强度为2.1MPa，28天抗折强度5.2MPa；初凝时间95min，终凝时间180min。
所述的利用碱渣的淤泥固化剂可固化海洋滩涂淤泥，具体为将以上配比的固化剂充分混合均匀后，向所述含水率为60％的淤泥中掺和8％的所述固化剂并搅拌均匀。将所述淤泥固化后，测定其抗压强度，28天抗压强度为0.85MPa，而采用8％的P·O32.5硅酸盐水泥固化相同量的所述淤泥，28天抗压强度为0.96MPa。
实施例四
一种利用碱渣的淤泥固化剂，其组份及各组分质量分数配比为：45％的碱渣、20％的微硅粉、15％的石灰粉、10％的石膏、3％的硫酸钠、0.02％的三乙醇胺、0.5％的碱性激发剂以及0.2％的磷酸盐，本实施例中所述的碱性激发剂为氢氧化钙和硅酸钠的混合物，所述的磷酸盐为焦磷酸钠和三聚磷酸钠的混合物。将以上配比的固化剂用搅拌机充分混合均匀，该固化剂3天抗压强度为8MPa，28天抗压强度为28MPa；3天抗折强度为1.8MPa，28天抗折强度5MPa；初凝时间80min，终凝时间170min。
所述的利用碱渣的淤泥固化剂可固化海洋滩涂淤泥，具体为将以上配比的固化剂充分混合均匀后，向所述含水率为60％的淤泥中掺和8％的所述固化剂并搅拌均匀。将所述淤泥固化后，测定其抗压强度，28天抗压强度为0.75MPa，而采用8％的P·O32.5硅酸盐水泥固化相同量的所述淤泥，28天抗压强度为0.96MPa。
实施例五
一种利用碱渣的淤泥固化剂，其组份及各组分质量分数配比为：45％的碱渣、20％的微硅粉、10％的石灰粉、13％的石膏、2％的硫酸钠、0.02％的三乙醇胺、0.6％的碱性激发剂以及0.1％的磷酸盐，本实施例中所述的碱性激发剂为硅酸钠和碳酸氢钠的混合物，所述的磷酸盐为焦磷酸钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠的混合物。将以上配比的固化剂用搅拌机充分混合均匀，该固化剂3天抗压强度为9.5MPa，28天抗压强度为32MPa；3天抗折强度为2.3MPa，28天抗折强度5.7MPa；初凝时间90min，终凝时间186min。
所述的利用碱渣的淤泥固化剂可固化海洋滩涂淤泥，具体为将以上配比的固化剂充分混合均匀后，向所述含水率为60％的淤泥中掺和8％的所述固化剂并搅拌均匀。将所述淤泥固化后，测定其抗压强度，28天抗压强度为0.86MPa，而采用8％的P·O32.5硅酸盐水泥固化相同量的所述淤泥，28天抗压强度为0.96MPa。
实施例六
一种利用碱渣的淤泥固化剂，其组份及各组分质量分数配比为：30％的碱渣、30％的微硅粉、15％的石灰粉、15％的石膏、4％的硫酸钠、0.05％的三乙醇胺、0.4％的碱性激发剂以及0.2％的磷酸盐，本实施例中所述的碱性激发剂为氢氧化钙、硅酸钠和碳酸氢钠的混合物，所述的磷酸盐为六偏磷酸钠和三聚磷酸钠的混合物。将以上配比的固化剂用搅拌机充分混合均匀，该固化剂3天抗压强度为8.4MPa，28天抗压强度为31MPa；3天抗折强度为2.1MPa，28天抗折强度5.9MPa；初凝时间95min，终凝时间192min。
所述的利用碱渣的淤泥固化剂可固化海洋滩涂淤泥，具体为将以上配比的固化剂充分混合均匀后，向所述含水率为60％的淤泥中掺和8％的所述固化剂并搅拌均匀。将所述淤泥固化后，测定其抗压强度，28天抗压强度为0.92MPa，而采用8％的P·O32.5硅酸盐水泥固化相同量的所述淤泥，28天抗压强度为0.96MPa。
本发明固化剂采用产业废料和少量的添加剂固化淤泥，固化后的淤泥抗压强度基本等同于所述硅酸盐水泥固化的淤泥抗压强度，本发明的固化剂成本低，且适合加固软土，固化后的淤泥抗压强度高、水稳定性好，适用于工土材料的制备。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用碱渣的淤泥固化剂，其特征在于，其组分及各组分质量分数配比为：30％-50％的碱渣、20％-40％的微硅粉、10％-20％石灰粉、10％-15％的石膏、2％-4％的硫酸钠、0.01％-0.05％的三乙醇胺、0.1％-0.8％的碱性激发剂和0.02％-0.2％的磷酸盐。
2.根据权利要求1所述的利用碱渣的淤泥固化剂，其特征在于：所述固化剂各组分比表面积大于350m2/kg。
3.根据权利要求2所述的利用碱渣的淤泥固化剂，其特征在于，所述微硅粉中硅含量大于90％。
4.根据权利要求2所述的利用碱渣的淤泥固化剂，其特征在于，所述石膏为天然二水石膏。
5.根据权利要求3或4所述的利用碱渣的淤泥固化剂，其特征在于，所述的碱性激发剂为氢氧化钙、硅酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种利用碱渣的淤泥固化剂，其特征在于，所述磷酸盐为焦磷酸钠、六偏磷酸钠以及三聚磷酸钠中的一种或几种。
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