CN106479509A - 使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法 - Google Patents

使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，包括如下步骤：准备泥状沉积物，准备飞灰和水泥，准备锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂，飞灰水洗脱氯，水洗飞灰脱氯脱水，水洗液处理，锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂混合形成分散剂，飞灰和水泥混合形成固化剂，将分散剂、固化剂加入泥状沉积物，制成盐碱地改良土。本发明解决了目前泥状沉积物处理成本及要求高、盐碱地土壤中盐分含量高、管理及种植成本高、农业经济效益低等问题，将改良土应用到盐碱土时，能够提高土壤的蓄水能力，保持养分，增强收集雨水及灌溉水能力，利于保水、保肥、增温，能减缓盐碱地盐分表聚，降低土壤盐分。

Description

使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的 方法
技术领域
本发明涉及一种使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于改良土的方法，尤其涉及一种使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，属于盐碱地土壤改良技术领域。
背景技术
中国现有1亿公顷盐碱地，大部分分布在华北、西北和东北等干旱、半干旱地区，主要包括新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西、内蒙古、山西东北部，上述盐碱地水文地质情况复杂，水系多属于黄河水系，地下水位受黄河水系影响尤为显著，地下水位高，当地饮水井一般在20m左右，地下水位线在2m左右，主要土壤类型为盐土和风沙土，是在风积沙母质上发育而成的幼年土壤，土壤内含有大量可溶性盐，降雨量低，全年约平均180mm，光照充足蒸发快，形成盐碱地，地表形成硬化盐结层，上述盐碱地的盐碱类型多以苏打盐碱为主，盐分高，碱性强，耕层土壤含盐量一般在3～5g/kg，有的高达10g/kg；pH值一般在8.3～9.2，有的高达10以上；碱化度一般在10～30％，高的达到50～70％，由于土壤胶体吸附较多的钠离子，通气、透水性能差，土质粘重、板结，干时收缩地表龟裂，湿时泥泞，耕性极差。
目前，对盐碱地的改良措施主要以化学措施、水利措施改良土壤为主，农艺措施主要以覆膜覆盖、秸秆还田、增施有机肥和耐盐碱作物种类筛选为主，虽然有一定作用，但是对盐碱地的改良效果并不明显，并没有应用推广，土地盐碱化不仅仅使得我国的农业大量减产，造成了很大的损失，还由于盐碱化程度的日趋严重，使得大片土地逐渐成为了废地，寸草不生，颗粒无收，改造盐碱地并提高盐碱耕地的农业生产量，是我国农业发展的重要任务之一。
而目前，对于在地铁工程现场、隧道工程现场、桥墩下部挖掘现场、水坝等挖泥工程中产生的、粒子细微且含水率高的流体状泥状沉积物，难以进行有效的利用，并且因管理的困难性，通常送往废弃物处理场等进行适当处理。此外，以往一直进行的向海洋的废弃，根据已批准的条文而被禁止，所以正开发着将泥状沉积物利用在防护堤等的中心或通过日光干燥或水泥固化而有效利用的方法等。
但是，利用于堤中心的需求少，且在采用日光干燥的利用方法中，因雨水而再次回到原来的污状沉积物状态流出或者淤积在水路上或流出到河流，成为破坏环境的原因。此外，在利用水泥固化的方法中，相对于泥状沉积物，使用30％～35％地水泥比例，所以随时间固化力变强，在用于道路上等时，后续的水道工程等变难，因此目前这些有效利用一般没有得到普及，另一方面，在火力发电厂中大量产生的飞灰，需要其一部分作为水泥原料而被有效利用，但从其性质上讲也需要对这种处理进行适当的管理。
飞灰是煤粉在高温(1300～1500℃)中燃烧、冷却而形成。大部分呈球状，表面光滑，微孔较小，部分颗粒因熔融时粘连，表面粗糙、棱角多呈蜂窝状组合粒子，一般指燃料燃烧所产生的烟道气中的任何固体颗粒，有时也包括在水泥生产过程中悬浮在空气中的颗粒状物质，它的化学组成变化很大，与燃料类型、燃烧条件及集灰方式有关。例如：在燃烧煤的发电厂所得的飞灰中，除含有未烧尽的煤粒外，还含有大量硅、铁、铝、钙、镁、钠、钾、硫的氧化物以及各种微量元素。飞灰对大气污染危害极大，必须采取设除尘装置等措施予以除去，可用作处理污水的吸附剂或助滤剂。
飞灰主要物相是玻璃体，占50％～80％；所含晶体矿物有莫来石、α-石英、方解石、钙长石、硅酸钙、赤铁矿和磁铁矿等，还有少量未燃的碳，飞灰的排放量与燃煤中的灰分含量有关，中国燃烧1t煤约产生250～300kg粉煤灰，大量粉煤灰进入大气会造成污染，主要用除尘器进行治理，粉煤灰主要含二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3)等，已广泛用于制水泥及制各种轻质建材，此外还可利用粉煤灰作漂珠及作为肥料和微量复合肥料，在工业方面可从粉煤灰中回收铁、碳、铜、锗和钪等多种物质，密度为1.5克/立方厘米。
因此，在上述这种状况下，研究出一种使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法对于安全而经济地适当处理和有效利用泥状沉积物、改善盐碱地土壤成分、降低盐碱地土壤中盐分含量、提高盐碱地经济效益具有重要作用。
发明内容
本发明的主要目的是为了解决目前泥状沉积物处理成本及要求高、经济效益低、以及盐碱地土壤中盐分含量高、管理及种植成本高、农业经济效益低等问题，提供一种使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，包括如下步骤：
步骤S1：准备泥状沉积物
准备面载荷能力为150～200KN·m-2的泥状沉积物，所述泥状沉积物为流动体状无机类泥状沉积物，所述流动体状无机类泥状沉积物中含有不低于0.1％的有机质；
步骤S2：准备飞灰和水泥
准备飞灰和水泥，飞灰选用含有硅、铁、铝、钙、镁、钾的氧化物以及微量元素的飞灰，所述飞灰的密度应大于1.5g·cm-3，水泥选用普通水泥；
步骤S3：准备锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂
准备锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂，所述锯木粉的粒度为0.02～0.05mm的，所述脱硫石膏粉的粒度为10～20μm，所述水泥助磨剂中含有双凯聚合多元醇、双凯聚合醇胺、三乙醇胺、氯化钙、乙二醇、糖蜜、尿素和甘油；
步骤S4：飞灰水洗脱氯
先将飞灰送进水洗设备中，向飞灰中加入水混合搅拌5～10min使其充分混合，进行脱氯，所述飞灰与所述水的重量比为2:3，脱氯后得到含水率超过80wt％的混合浆液；
步骤S5：水洗飞灰脱氯脱水
将混合浆液整体转移至脱水设备，用选用板框压滤脱水或真空带式脱水设备以机械脱水方式降低水洗飞灰的含水率，得到脱水滤饼和脱出液，将脱水滤饼送入预均化库，再进入窑内煅烧，将脱出液回流至水洗设备，按与新水比例控制在25～30wt％回用，得到脱氯及脱水后的飞灰；
步骤S6：水洗液处理
飞灰水洗后的脱出液pH会超过12，超出污水排放指标，并且水洗过程中，飞灰中重金属会部分溶出，导致脱出液中重金属含量超标，在水洗液处理设备中依次加入二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂和絮凝剂，静止沉淀后，再经过滤池过滤排放；
步骤S7：锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂混合形成分散剂
将锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂按3～5:4～6:0.3～1的重量比进行混合形成分散剂；
步骤S8：飞灰和水泥混合形成固化剂
将飞灰与水泥按50～85:15～25的重量比进行混合，形成固化剂；
步骤S9：将分散剂、固化剂加入泥状沉积物
将分散剂、固化剂加入泥状沉积物中，所述分散剂、固化剂、泥状沉积物的重量比为0.3～1:4～8:90～110，分散剂、固化剂加入泥状沉积物后进行混炼，搅拌3.2～4.5h后，进行凝集固化；
步骤S10：制成盐碱地改良土
将凝集固化的泥状沉积物进行破碎，制成盐碱地改良土。
进一步的，所述步骤S1中，所述泥状沉积物面载荷能力为180KN·m-2，所述流动体状无机类泥状沉积物中含有0.3～0.5％的有机质，所述流动体状无机类泥状沉积物的含水量为45～70wt％。
进一步的，所述步骤S3中，所述锯木粉的粒度为0.04～0.05mm的，所述脱硫石膏粉的粒度为15～20μm。
进一步的，所述步骤S4中，向飞灰中加入水混合搅拌8min使其充分混合，进行脱氯，所述飞灰与所述水的重量比为2:3，脱氯后得到含水率超过85wt％的混合浆液，所述混合浆液中含氯量降至2wt％以下。
进一步的，所述步骤S5中，所述脱水滤饼的含水率为35～55wt％，所述脱水滤饼与水泥原料配比的掺加量为7wt％以下。
进一步的，所述步骤S6中，所述二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂加入量为1.5-2.5wt％的飞灰质量，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的加入量0.5-3ppm。
进一步的，所述步骤S6中，所述二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂加入量为2.3wt％的飞灰质量，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的加入量2.5ppm。
进一步的，所述步骤S7中，所述锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂按4:5:0.5的重量比进行混合。
进一步的，所述步骤S8中，所述飞灰与水泥按55:20的重量比进行混合。
进一步的，所述步骤S9中，所述分散剂、固化剂、泥状沉积物的重量比为0.5:7:100，分散剂、固化剂加入泥状沉积物后进行混炼，搅拌4h后，进行凝集固化。
本发明的有益技术效果是：本发明提供的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，方法操作简单，通过准备泥状沉积物，准备飞灰和水泥，准备锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂，飞灰水洗脱氯，水洗飞灰脱氯脱水，水洗液处理，锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂混合形成分散剂，飞灰和水泥混合形成固化剂，将分散剂、固化剂加入泥状沉积物，制成盐碱地改良土，有效解决了目前泥状沉积物处理成本及要求高、经济效益低、以及盐碱地土壤中盐分含量高、管理及种植成本高、农业经济效益低等问题，将本发明的盐碱地改良土应用到盐碱土时，不仅能够有效提高土壤的蓄水能力，保持养分，增强收集雨水及灌溉水的能力，而且有利于保水、保肥、增温，而且还能有效减缓盐碱地盐分表聚的发生，从而起到使表层土壤盐分降低的作用。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本实施例提供使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，包括如下步骤：
步骤S1：准备泥状沉积物
准备面载荷能力为150～200KN·m-2的泥状沉积物，所述泥状沉积物为流动体状无机类泥状沉积物，所述流动体状无机类泥状沉积物中含有不低于0.1％的有机质；
步骤S2：准备飞灰和水泥
准备飞灰和水泥，飞灰选用含有硅、铁、铝、钙、镁、钾的氧化物以及微量元素的飞灰，所述飞灰的密度应大于1.5g·cm-3，水泥选用普通水泥；
步骤S3：准备锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂
准备锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂，所述锯木粉的粒度为0.02～0.05mm的，所述脱硫石膏粉的粒度为10～20μm，所述水泥助磨剂中含有双凯聚合多元醇、双凯聚合醇胺、三乙醇胺、氯化钙、乙二醇、糖蜜、尿素和甘油；
步骤S4：飞灰水洗脱氯
先将飞灰送进水洗设备中，向飞灰中加入水混合搅拌5～10min使其充分混合，进行脱氯，所述飞灰与所述水的重量比为2:3，脱氯后得到含水率超过80wt％的混合浆液；
步骤S5：水洗飞灰脱氯脱水
将混合浆液整体转移至脱水设备，用选用板框压滤脱水或真空带式脱水设备以机械脱水方式降低水洗飞灰的含水率，得到脱水滤饼和脱出液，将脱水滤饼送入预均化库，再进入窑内煅烧，将脱出液回流至水洗设备，按与新水比例控制在25～30wt％回用，得到脱氯及脱水后的飞灰；
步骤S6：水洗液处理
飞灰水洗后的脱出液pH会超过12，超出污水排放指标，并且水洗过程中，飞灰中重金属会部分溶出，导致脱出液中重金属含量超标，在水洗液处理设备中依次加入二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂和絮凝剂，静止沉淀后，再经过滤池过滤排放；
步骤S7：锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂混合形成分散剂
将锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂按3～5:4～6:0.3～1的重量比进行混合形成分散剂；
步骤S8：飞灰和水泥混合形成固化剂
将飞灰与水泥按50～85:15～25的重量比进行混合，形成固化剂；
步骤S9：将分散剂、固化剂加入泥状沉积物
将分散剂、固化剂加入泥状沉积物中，所述分散剂、固化剂、泥状沉积物的重量比为0.3～1:4～8:90～110，分散剂、固化剂加入泥状沉积物后进行混炼，搅拌3.2～4.5h后，进行凝集固化；
步骤S10：制成盐碱地改良土
将凝集固化的泥状沉积物进行破碎，制成盐碱地改良土。
在本实施例中，所述泥状沉积物面载荷能力为180KN·m-2，所述流动体状无机类泥状沉积物中含有0.3～0.5％的有机质，所述流动体状无机类泥状沉积物的含水量为45～70wt％，所述锯木粉的粒度为0.04～0.05mm的，所述脱硫石膏粉的粒度为15～20μm。
进一步的，向飞灰中加入水混合搅拌8min使其充分混合，进行脱氯，所述飞灰与所述水的重量比为2:3，脱氯后得到含水率超过85wt％的混合浆液，所述混合浆液中含氯量降至2wt％以下，所述脱水滤饼的含水率为35～55wt％，所述脱水滤饼与水泥原料配比的掺加量为7wt％以下，所述二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂加入量为1.5-2.5wt％的飞灰质量，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的加入量0.5-3ppm。
进一步的，所述二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂加入量为2.3wt％的飞灰质量，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的加入量2.5ppm，所述锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂按4:5:0.5的重量比进行混合，所述飞灰与水泥按55:20的重量比进行混合，所述分散剂、固化剂、泥状沉积物的重量比为0.5:7:100，分散剂、固化剂加入泥状沉积物后进行混炼，搅拌4h后，进行凝集固化。
综上所述，本发明使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，方法操作简单，通过准备泥状沉积物，准备飞灰和水泥，准备锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂，飞灰水洗脱氯，水洗飞灰脱氯脱水，水洗液处理，锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂混合形成分散剂，飞灰和水泥混合形成固化剂，将分散剂、固化剂加入泥状沉积物，制成盐碱地改良土，有效解决了目前泥状沉积物处理成本及要求高、经济效益低、以及盐碱地土壤中盐分含量高、管理及种植成本高、农业经济效益低等问题，将本发明的盐碱地改良土应用到盐碱土时，不仅能够有效提高土壤的蓄水能力，保持养分，增强收集雨水及灌溉水的能力，而且有利于保水、保肥、增温，而且还能有效减缓盐碱地盐分表聚的发生，从而起到使表层土壤盐分降低的作用。
以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：准备泥状沉积物
准备面载荷能力为150～200KN·m-2的泥状沉积物，所述泥状沉积物为流动体状无机类泥状沉积物，所述流动体状无机类泥状沉积物中含有不低于0.1％的有机质；
步骤S2：准备飞灰和水泥
准备飞灰和水泥，飞灰选用含有硅、铁、铝、钙、镁、钾的氧化物以及微量元素的飞灰，所述飞灰的密度应大于1.5g·cm-3，水泥选用普通水泥；
步骤S3：准备锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂
准备锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂，所述锯木粉的粒度为0.02～0.05mm的，所述脱硫石膏粉的粒度为10～20μm，所述水泥助磨剂中含有双凯聚合多元醇、双凯聚合醇胺、三乙醇胺、氯化钙、乙二醇、糖蜜、尿素和甘油；
步骤S4：飞灰水洗脱氯
先将飞灰送进水洗设备中，向飞灰中加入水混合搅拌5～10min使其充分混合，进行脱氯，所述飞灰与所述水的重量比为2:3，脱氯后得到含水率超过80wt％的混合浆液；
步骤S5：水洗飞灰脱氯脱水
将混合浆液整体转移至脱水设备，用选用板框压滤脱水或真空带式脱水设备以机械脱水方式降低水洗飞灰的含水率，得到脱水滤饼和脱出液，将脱水滤饼送入预均化库，再进入窑内煅烧，将脱出液回流至水洗设备，按与新水比例控制在25～30wt％回用，得到脱氯及脱水后的飞灰；
步骤S6：水洗液处理
飞灰水洗后的脱出液pH会超过12，超出污水排放指标，并且水洗过程中，飞灰中重金属会部分溶出，导致脱出液中重金属含量超标，在水洗液处理设备中依次加入二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂和絮凝剂，静止沉淀后，再经过滤池过滤排放；
步骤S7：锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂混合形成分散剂
将锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂按3～5:4～6:0.3～1的重量比进行混合形成分散剂；
步骤S8：飞灰和水泥混合形成固化剂
将飞灰与水泥按50～85:15～25的重量比进行混合，形成固化剂；
步骤S9：将分散剂、固化剂加入泥状沉积物
将分散剂、固化剂加入泥状沉积物中，所述分散剂、固化剂、泥状沉积物的重量比为0.3～1:4～8:90～110，分散剂、固化剂加入泥状沉积物后进行混炼，搅拌3.2～4.5h后，进行凝集固化；
步骤S10：制成盐碱地改良土
将凝集固化的泥状沉积物进行破碎，制成盐碱地改良土。
2.根据权利要求1所述的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述泥状沉积物面载荷能力为180KN·m-2，所述流动体状无机类泥状沉积物中含有0.3～0.5％的有机质，所述流动体状无机类泥状沉积物的含水量为45～70wt％。
3.根据权利要求1所述的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述锯木粉的粒度为0.04～0.05mm的，所述脱硫石膏粉的粒度为15～20μm。
4.根据权利要求1所述的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，所述步骤S4中，向飞灰中加入水混合搅拌8min使其充分混合，进行脱氯，所述飞灰与所述水的重量比为2:3，脱氯后得到含水率超过85wt％的混合浆液，所述混合浆液中含氯量降至2wt％以下。
5.根据权利要求1所述的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述脱水滤饼的含水率为35～55wt％，所述脱水滤饼与水泥原料配比的掺加量为7wt％以下。
6.根据权利要求1所述的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂加入量为1.5-2.5wt％的飞灰质量，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的加入量0.5-3ppm。
7.根据权利要求1所述的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂加入量为2.3wt％的飞灰质量，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的加入量2.5ppm。
8.根据权利要求1所述的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，所述步骤S7中，所述锯木粉、脱硫石膏粉、水泥助磨剂按4:5:0.5的重量比进行混合。
9.根据权利要求1所述的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，所述步骤S8中，所述飞灰与水泥按55:20的重量比进行混合。
10.根据权利要求1所述的使用飞灰和水泥将泥状沉积物转化为适用于盐碱地改良土的方法，其特征在于，所述步骤S9中，所述分散剂、固化剂、泥状沉积物的重量比为0.5:7:100，分散剂、固化剂加入泥状沉积物后进行混炼，搅拌4h后，进行凝集固化。
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