[發明專利]脫硫石膏堿渣土壤固化劑

有效

• 申請號: 201210376817.X
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102899048A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 孫家瑛;顧昕;王藐民;張敏杰;余楠
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: C09K17/12
• 分類號: C09K17/12;C09K17/08;C09K103/00
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 代忠炯

技術領域

本發明涉及土壤固結技術領域，具體涉及一種脫硫石膏堿渣土壤固化劑。

背景技術

堿渣是制堿企業利用氨堿法生產純堿過程中產生的固體廢料，是工業廢渣之一。我國氨堿法制堿可達421萬噸/年，由于氨堿法純堿生產工藝的特點，每生產1t純堿要向外排放0.3t的堿渣。大量的堿渣，長期得不到合理的處理和利用，給周圍環境造成了較大的影響；此外，由于堿渣本身的膠凝性能很差，目前研究并不成熟，堿渣仍未得到有效利用。

發明內容：

本發明針對現有技術的上述不足，提供一種可緩解制堿和電力企業環保壓力和建材企業資源短缺壓力，實現減輕企業排廢負擔，增加收入和改善生態環境的脫硫石膏堿渣土壤固化劑。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種以脫硫石膏、堿渣、礦渣、粉煤灰等為原材料及少量外加劑的新型固化劑——脫硫石膏堿渣土壤固化劑，該材料由以下重量百分比的各組分制備：脫硫石膏12~30%，堿渣20~50%，礦渣0~30%，外加劑0~5%，粉煤灰0~20%；以上各組分的重量百分比之和為100%。

本發明的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，優選由以下重量份數的各組分制備：脫硫石膏13~20%，堿渣30~40%，礦渣18~30%，外加劑1~4%，粉煤灰6~18%；以上各組分的重量百分比之和為100%。

作為優選，其成分組成中脫硫石膏摻量為12%以上，外加劑摻量為5%以下，如脫硫石膏摻量小于12%，脫硫石膏堿渣土壤固化劑強度不能滿足技術要求；外加劑摻量大于5%脫硫石膏堿渣土壤固化劑強度增長不大，但會增加成本。

所述的堿渣為制堿企業利用氨堿法生產純堿過程中產生的固體廢料，經單獨粉磨后，其細度（比表面積）大于450m²/kg的堿渣。

采用脫硫石膏來激發（脫硫石膏對粉煤灰、礦渣進行硫鋁酸鹽激發）堿渣、礦渣、粉煤灰中的活性礦物組成，脫硫石膏（說明石膏有效含量，脫硫石膏的主要成分為二水硫酸鈣CaSO₄·2H₂O，可看成CaO·SO₃·2H₂O）以其中的三氧化硫計，要求其三氧化硫的含量大于38wt%。

所述的外加劑為硅酸鹽（如硅酸鈉）、鋁酸鹽（如鋁酸鈣）、硫鋁酸鹽（如硫鋁酸鈣等）一種或幾種。

所述的脫硫石膏是發電廠煙氣脫硫的濕排石膏。

根據脫硫石膏堿渣土壤固化劑配合比，首先將比表面積大于450m²/kg的堿渣與礦渣微粉、粉煤灰進行混磨15分鐘，然后再加入脫硫石膏及外加劑進行機械混合10分鐘，即得到脫硫石膏堿渣土壤固化劑。

本發明的優點和有益效果：

1.本發明根據脫硫石膏和堿渣的各自特點（脫硫石膏對礦渣、粉煤灰具有硫鋁酸鹽激發作用；堿渣對礦渣、粉煤灰具有堿激發作用），對二者進行復合使用，研制一種以脫硫石膏、堿渣、礦渣、粉煤灰等為原材料的新型固化劑——脫硫石膏堿渣土壤固化劑；該新型材料緩解了制堿和電力企業環保壓力和建材企業資源短缺壓力，實現減輕企業排廢負擔，增加收入和改善生態環境。

2.本發明的固化劑由于不需要經過煅燒處理，無廢氣排放，因而具有很好的環境協調性。

3.本發明所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑達到凝結時間初凝不小于45min，終凝不大于600min；安定性合格；抗壓強度F3d≥10MPa，F28d≥32.5Mpa；抗折強度F3d≥2.5MPa，F28d≥5.5Mpa；比表面積不小于380m²/kg；28天干縮率不得大于0.1%；具有凝結時間可調、強度高和能與土體相互作用等優點，因而非常適用于土體固結工程中，對于調高土路基層質量，加快施工進度具有重要意義。

4.本發明所述的脫硫石膏堿渣土壤固化劑進行的土體固結及地基加固灌漿材料技術指標滿足土路基設計要求，穩定性和耐久性好。

5.本發明嚴格控制固化劑成分組成中的脫硫石膏摻量（12%~25%）、外加劑摻量（5%及以下）；從而更好的控制產品指標，降低成本，因為如脫硫石膏摻量小于12%，脫硫石膏堿渣土壤固化劑強度不能滿足技術要求；外加劑摻量大于5%脫硫石膏堿渣土壤固化劑強度增長不大，但會增加成本。

6.本發明脫硫石膏堿渣土壤固化劑每噸成本在100到150元之間，成本低。

7.本發明的脫硫石膏堿渣土壤固化劑，充分發揮堿渣和脫硫石膏對礦渣微粉和粉煤灰堿激發和硫鋁酸鹽激發作用，提高其潛在水硬活性和水化反應的能力。