CN108793909B - 一种铝冶废渣专用固化剂及其制备方法和应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝冶废渣专用固化剂及其制备方法和应用，属于道路工程领域，本发明要解决的技术问题为如何能够有效降低铝冶废渣的污染性，提升铝冶废渣路基的长期稳定性，满足铝冶废渣大规模应用到公路建设中，变废为宝，节省不可再生的土地资源。采用上述固化剂的应用方法，将固化剂添加到铝冶废渣中，混合均匀后得到路基混合料，用路基混合料进行路基铺设即可，固化剂占路基混合料的质量百分比为5%‑10%。本发明与现有技术相比，具有有效提高铝冶废渣的抗压强度、降低了铝冶废渣的PH值，节省材料费用、减少环境污染等优点并且利用工业废料矿渣，废物利用，节约资源固化剂组成成份为工程常用材料，其成本较低，可产生直接的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体地说涉及一种铝冶废渣专用固化剂及其制备方法和应用方法。
背景技术
铝冶废渣是氧化铝生产过程中产生的一种固体废弃物，由于主要原料铝土矿和生产工艺等因素的不同，使得不同种类和不同企业排放的铝冶废渣在成分、性质、物相存在一定差异。一般情况下，铝冶废渣含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，也称为赤泥。通常每生产1吨氧化铝，就会产生0.8~2.0吨铝冶废渣。截止到2016年底，我国铝冶废渣累计堆存量已超过3.52亿吨。仅山东省堆存量超过2亿吨，但是对于铝业废渣的利用量仅仅约320万吨，利用率为4%。
如何将铝冶废渣进行处理和综合利用已经成为政府和社会关注的焦点。目前铝冶废渣综合利用的工艺路线复杂、投资大、能耗高、成本高，利用量较少，难以应用于工业化生产和彻底解决铝冶废渣的环境污染问题。铝冶废渣的物理力学性质、颗粒组成、化学成分等能够满足道路材料的适用性要求，并且已有用作路基填料、基层材料的工程实践。将铝冶废渣大规模应用于公路工程建设中，不仅可以变废为宝，而且可以大规模的减小铝冶废渣堆存量、应用工艺简单、操作方便，是目前实现大量消纳及无污染排放铝冶废渣的最有效途径。
同时，随着我国公路建设工程的高速发展，路用材料正在消耗大量的不可再生自然资源。在国内经济发达地区和重要区域走廊的公路建设中，甚至出现了土源紧缺现象。这不仅对工程建设质量与工程进度造成了严重影响，同时也给我国18亿亩耕地红线造成了严重冲击。如果能够将铝冶废渣大规模的应用于庞大的公路工程建设，不仅可以变废为宝、节省宝贵的不可再生土地资源，也为以铝冶废渣为代表的工业废弃料的大规模减量化应用提供了一个最有效的途径，符合国家环境保护政策以及倡导低碳经济的基本原则。
现有的传统固化剂不能够有效减低铝冶废渣的污染性，长期水稳定性较差。严重制约铝冶废渣在公路行业的大规模应用。
发明内容
本发明提供了一种铝冶废渣专用固化剂及其制备方法和应用方法，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种铝冶废渣专用固化剂，由以下重量配比的原料混合而成：亚硫酸镁30-40份，粉煤灰30-35份，碱渣25-30份，还原剂1-8份，氯化镧1-5份；
所述还原剂按重量份由亚硫酸钠1-5份、聚合硫酸铝铁0.5-3份混合而成。
优选的，铝冶废渣专用固化剂由以下重量配比的原料混合而成：亚硫酸镁35份，粉煤灰30份，碱渣29份，亚硫酸钠2.5份，氯化镧3份，聚合硫酸铝铁0.5份。
一种铝冶废渣专用固化剂的制备方法，步骤包括：
（1）取亚硫酸镁，粉煤灰、碱渣在100-110℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛得到混合物A；
（2）常温下，将亚硫酸钠、氯化镧以及聚合硫酸铝铁，充分混合均匀，得到混合料B；
（3）将步骤（1）的混合物A和步骤（2）中的混合料B进行混合，将混合物进行均匀研磨，即得到固化剂成品。
所述步骤（3）的研磨时间为45-60分钟，细度为300-400目。
铝冶废渣专用固化剂的应用方法，将铝冶废渣专用固化剂添加到铝冶废渣中，混合均匀后得到路基与铝冶废渣专用固化剂混合料，铝冶废渣专用固化剂占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为5%-10%。
本发明采用上述方案，具有以下有益效果：
1、本发明的固化剂采用亚硫酸镁、碱渣、粉煤灰等工业废弃料为主要原材料，利用固体废弃物之间互补的化学特性，通过对活性物质的激发实现对碱性铝冶废渣的固化，成本低廉、制备方法简单，资源利用率高的优点，便于推广应用；
2、本发明有效利用了工业固体废弃物和铝冶废渣，将铝冶废渣用于公路路基填筑工程，解决了铝冶废渣长期堆放，占用土地，损害景观、破坏土壤、危害生物、淤塞河道，污染大气的问题，有效避免了二次污染，为环境保护工程做出贡献；
3、本发明的固化剂的亚硫酸镁、氯化镧成分与铝冶废渣中六价铬、铅和汞的重金属物质形成不溶物质，从而实现降低铝冶废渣污染性、固化铝冶废渣中的重金属离子的目的；固化剂中的调节剂聚合硫酸铝铁和稳定剂碱渣、粉煤灰共同作用，还可以激发铝冶废渣中的活性物质，生成硅酸二钙、硅酸三钙等凝胶能够提高铝冶废渣的强度，（从而使污染性物质被包裹、吸附而失去迁移特性；安全应用于铝冶废渣路基的铺设过程中，实现废渣的重新利用、解决了路用材料紧缺的问题。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本发明进行详细阐述。
实施例1：
一种铝冶废渣专用固化剂，由以下重量配比的原料混合而成：亚硫酸镁38.5份，粉煤灰32份，碱渣25份，亚硫酸钠1.5份、聚合硫酸铝铁0.5份，氯化镧2.5份；
一种铝冶废渣专用固化剂的制备方法，步骤包括：
（1）取亚硫酸镁，粉煤灰、碱渣在100℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛得到混合物A；
（2）常温下，将亚硫酸钠、氯化镧以及聚合硫酸铝铁，充分混合均匀，得到混合料B；
（3）将步骤（1）的混合物A和步骤（2）中的混合料B进行混合，将混合物进行均匀研磨，即得到固化剂成品。
所述步骤（3）的研磨时间为45分钟，细度为300目。
铝冶废渣专用固化剂的应用方法，将铝冶废渣专用固化剂添加到铝冶废渣中，混合均匀后得到路基与铝冶废渣专用固化剂混合料，铝冶废渣专用固化剂占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为8%。
实施例2：
一种铝冶废渣专用固化剂，由以下重量配比的原料混合而成：亚硫酸镁35份，粉煤灰30份，碱渣29份，亚硫酸钠2.5份，氯化镧3份，聚合硫酸铝铁0.5份；
一种铝冶废渣专用固化剂的制备方法，步骤包括：
（1）取亚硫酸镁，粉煤灰、碱渣在105℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛得到混合物A；
（2）常温下，将亚硫酸钠、氯化镧以及聚合硫酸铝铁，充分混合均匀，得到混合料B；
（3）将步骤（1）的混合物A和步骤（2）中的混合料B进行混合，将混合物进行均匀研磨，即得到固化剂成品。
所述步骤（3）的研磨时间为50分钟，细度为350目。
铝冶废渣专用固化剂的应用方法，将铝冶废渣专用固化剂添加到铝冶废渣中，混合均匀后得到路基与铝冶废渣专用固化剂混合料，铝冶废渣专用固化剂占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为8%。
实施例3：
一种铝冶废渣专用固化剂，由以下重量配比的原料混合而成：亚硫酸镁30份，粉煤灰30份，碱渣26.2份，亚硫酸钠1.5份、聚合硫酸铝铁0.8份，氯化镧1.5份；
一种铝冶废渣专用固化剂的制备方法，步骤包括：
（1）取亚硫酸镁，粉煤灰、碱渣在110℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛得到混合物A；
（2）常温下，将亚硫酸钠、氯化镧以及聚合硫酸铝铁，充分混合均匀，得到混合料B；
（3）将步骤（1）的混合物A和步骤（2）中的混合料B进行混合，将混合物进行均匀研磨，即得到固化剂成品。
所述步骤（3）的研磨时间为60分钟，细度为400目。
铝冶废渣专用固化剂的应用方法，将铝冶废渣专用固化剂添加到铝冶废渣中，混合均匀后得到路基与铝冶废渣专用固化剂混合料，铝冶废渣专用固化剂占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为8%。
实施例4：
一种铝冶废渣专用固化剂，由以下重量配比的原料混合而成：亚硫酸镁32份，粉煤灰35份，碱渣25份，亚硫酸钠3.5份、聚合硫酸铝铁1.5份，氯化镧3份；
一种铝冶废渣专用固化剂的制备方法，步骤包括：
（1）取亚硫酸镁，粉煤灰、碱渣在110℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛得到混合物A；
（2）常温下，将亚硫酸钠、氯化镧以及聚合硫酸铝铁，充分混合均匀，得到混合料B；
（3）将步骤（1）的混合物A和步骤（2）中的混合料B进行混合，将混合物进行均匀研磨，即得到固化剂成品。
所述步骤（3）的研磨时间为60分钟，细度为400目。
铝冶废渣专用固化剂的应用方法，将铝冶废渣专用固化剂添加到铝冶废渣中，混合均匀后得到路基与铝冶废渣专用固化剂混合料，铝冶废渣专用固化剂占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为8%。
实施例5：
与实施例4的不同之处在于铝冶废渣专用固化剂占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为5%。
实施例6：
与实施例4的不同之处在于铝冶废渣专用固化剂占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为6%。
实施例7：
与实施例4的不同之处在于铝冶废渣专用固化剂占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为10%。
实验例1：
对实施例1和实施例2得到的铝冶废渣路基混合料进行抗压和重金属离子浸出实验，对比例1采用亚硫酸镁作为固化剂，亚硫酸镁占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为8%；对比例2采用消石灰作为固化剂，消石灰占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为8%。实验结果如表1所示：
表1为实施例1、实施例2、对比例1和对比例2的7天抗压强度和7天重金属离子浸出浓度是否符合《地下水质量标准》的检测结果
| 固化剂（占铝冶废渣路基混合料总质量百分比） | 无侧限抗压强度 | 重金属离子浸出浓度是否符合《地下水质量标准》（GB/T 14848-9） | |
| 实施例1 | 按照实施例1步骤制备的固化剂（8%） | 2.5 | 是 |
| 实施例2 | 按照实施例2步骤制备的固化剂（8%） | 2.6 | 是 |
| 实施例3 | 按照实施例3步骤制备的固化剂（8%） | 2.7 | 是 |
| 实施例4 | 按照实施例4步骤制备的固化剂（8%） | 2.3 | 是 |
| 对比例1 | 亚硫酸镁（8%） | 0.8 | 否 |
| 对比例2 | 消石灰（8%） | 0.6 | 否 |
由表1可以得出：与现有技术相比，采用本发明的配方和步骤所制备的固化剂混合到铝冶废渣中后所得到的路基混合料具有较高的抗压强度，其数值远远高于采用传统的固化剂所得到的路基混合材料；同时采用本发明的配方和步骤所制备的固化剂混合到路基重金属离子浸出浓度符合《地下水质量标准》标准。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (5)
1.一种铝冶废渣专用固化剂，其特征在于：由以下重量配比的原料混合而成：亚硫酸镁30-40份，粉煤灰30-35份，碱渣25-30份，还原剂1-8份，氯化镧1-5份；
所述还原剂按重量份由亚硫酸钠1-5份、聚合硫酸铝铁0.5-3份混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种铝冶废渣专用固化剂，其特征在于：由以下重量配比的原料混合而成：亚硫酸镁35份，粉煤灰30份，碱渣29份，亚硫酸钠2.5份，氯化镧3份，聚合硫酸铝铁0.5份。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种铝冶废渣专用固化剂的制备方法，其特征在于：步骤包括：
（1）取亚硫酸镁，粉煤灰、碱渣在100-110℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛得到混合物A；
（2）常温下，将亚硫酸钠、氯化镧以及聚合硫酸铝铁，充分混合均匀，得到混合料B；
（3）将步骤（1）的混合物A和步骤（2）中的混合料B进行混合反应，将混合物反应物进行均匀研磨，即得到固化剂成品。
4.根据权利要求3所述的铝冶废渣专用固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的研磨时间为45-60分钟，细度为300-400目。
5.根据权利要求1-2中任意一项所述的铝冶废渣专用固化剂的应用方法，其特征在于：将铝冶废渣专用固化剂添加到铝冶废渣中，混合均匀后得到路基与铝冶废渣专用固化剂混合料，铝冶废渣专用固化剂占铝冶废渣路基混合料总质量百分比为5%-10%。
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