[發明專利]一種以鎳渣為主要原料的單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑

在審

• 申請號: 202210074075.9
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114455867A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 許利惟;蔣遠;毛文宮
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00;C04B7/153;C04B7/26;C04B7/38;C04B28/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

本發明公開了一種以鎳渣為主要原料的單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑，主要組分按質量百分數計：鎳渣50%~85%、堿激發劑5%~15%，還包含其他工業固廢材料（粉煤灰、礦渣、石粉等）10%?40%。本發明通過優化球磨工藝和組分配比設計，制得單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑，實現工業固廢資源的再利用，工藝條件溫和，在常溫下制備，實用性強、可操作性強，可代替傳統的水泥基固化劑使用，經濟效益和生態效益顯著。

技術領域

本發明屬于固化劑材料技術領域，具體涉及一種以鎳渣為主要原料的單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑。

背景技術

河道清淤及市政工程產生了大量的淤泥，占用了城市空間及農耕土地。如何采用有效、合理、環保的方法處理淤泥并將其作為優質的工程材料資源化利用是當下的一個熱門研究問題。

由于淤泥具有含水率高、壓縮性大、強度低、穩定性差、承載能力低等特點，因此很難被作為工程材料直接使用。常用的淤泥處理方法有吹填造陸法、高溫燒結法、物理脫水法和固化處理法。陸地吹填法是在需要填方的地區修建圍堰，然后將淤泥吹填到圍堰內，進行地基處理后作為地基土使用，這種方法需要投入大量的地基處理費用，處理周期長。高溫燒結法是通過高溫處理獲得高硬度的燒結物，然后再次處理作為路面材料或制成輕質磚使用，這種方法對淤泥的成分要求較高，且費時費力。物理脫水法主要是利用機械設備強制擠出淤泥中的水分從而起到加固土體的作用，這種方法一次性投資較高且處理能力有限，不適用于財力不高的發展中國家。固化處理法是通過摻入化學固化材料，利用其與淤泥土顆粒間的物理、化學反應形成土體骨架結構、填充土體間隙起到補強加固的作用，該方法既能消耗大量產生的淤泥，又解決了部分地區工程用土短缺的問題，具有處理量大、處理時間短的優點。傳統地質聚合物固化劑采用雙組分制備，由堿激發劑溶液與固體硅鋁原料兩個組分加水反應得到，在實際工程中，雙組分地質聚合物固化劑要準備大量粘性高并且具有腐蝕性和毒性的堿激發溶液，不利于安全生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以鎳渣為主要原料的單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑，通過優化球磨工藝和組分配比設計，制得單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑，實現工業固廢資源的再利用，工藝條件溫和，在常溫下制備，實用性強、可操作性強，能有效提高疏浚淤泥的固化土強度，可代替傳統的水泥基固化劑使用，經濟效益和生態效益顯著。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種以鎳渣為主要原料的單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑，主要組分按質量百分數計，鎳渣50%~85%、堿激發劑5%~15%。還包括以下質量百分數的組分中的至少一種：礦渣10%~40%、粉煤灰10%~30%、石粉10%~30%。

進一步地，所述的鎳渣為原狀水淬鎳渣。所述的堿激發劑為固體氫氧化鈉、固體硅酸鈉、固體碳酸鈉中的至少一種。所述的礦渣為原狀高爐礦渣。所述的粉煤灰為一級粉煤灰。所述的石粉為花崗巖廢石粉。

制備方法：將鎳渣和礦渣、粉煤灰、石粉中的至少一種以裝球率（總鋼球堆積體積占罐體體積的百分率）為30%，球料比（鋼球質量與鎳渣質量的比值）為15，高速球磨1-2h，再加入堿激發劑低速球磨0.5h，制得所述的單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑。球磨過程中控制球磨罐的氣壓與溫度在標準條件下，以保證工業固廢與固體堿激發劑充分反應。

本發明的有益效果在于：

（1）本發明的單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑，以工業固廢為主要原料，能夠實現工業固廢資源化再利用，保護環境，且其生產設備簡單，可實現連續化工業生產。通過關鍵技術指標控制，活化后的單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑性能穩定，活性更高，耗能更低，具有顯著的經濟、環保效益。

（2）本發明通過優化球磨工藝和配合比設計，制備得到單組分鎳渣基地質聚合物淤泥固化劑，將固化劑與淤泥混合，控制總含水率為混合物總重量的50%以下，待其固結硬化后的產物工程性質明顯改善，基本滿足路基路面工程回填土、江河堤壩填筑材料、假山填筑材料等要求。