一种氧化镁基固化剂及其应用方法技术

本发明专利技术涉及一种氧化镁基固化剂及其应用方法，该固化剂的质量配比为氧化镁：煅烧白云石：锅炉灰＝9:1:90～19:1:180，该固化剂应用于固化重金属污染土体，方法如下：1)、初期准备：按质量比称取氧化镁、煅烧白云石和锅炉灰，混合搅拌均匀得到氧化镁基固化剂；2)、搅拌施工：通过中空式多螺旋钻装置将氧化镁基固化剂、水和重金属污染土体混合搅拌、固化；3)、初期养护。本发明专利技术利用工业副产品锅炉灰制备氧化镁基固化剂，具有高强度、低浸出、成本低廉、环境友好等优点，为锅炉灰的回收利用提供新的途径。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镁基固化剂及其应用方法
本专利技术是涉及一种氧化镁基固化剂及其应用方法，属于土壤修复领域。
技术介绍
由于人们的各种工业行为，导致全世界大量的场地被有机物或者无机物污染。在2009年，大约1300个场地被美国超级基金定性为最严重的不受控制的或被废弃的危险废弃物场地。在中国，土壤总的超标率为16.1％。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较少。重金属和一些种类的有机物能长期残留在土体中，对人体的健康造成了巨大的威胁。在上述背景下，很多污染土修复技术得到发展和应用。其中，高效、低成本的固化稳定化技术被欧美国家广泛地应用于污染场地修复中。但是，该技术在我国的研究、发展和应用还相当滞后。该技术中使用的传统固化剂如水泥、生石灰等，在生产过程中会释放大量的大气污染物，不符合当下我国《节能减排“十二五”规化》的相关政策。粉煤灰和锅炉灰(GGBS)作为工业副产品，因其资源化再利用的价值而受到越来越多的关注，但是水泥和粉煤灰的组合固化剂对有些重金属的固定效果并不理想，针对我国国情，启用新型氧化镁基固化剂并优化其配比达到非常好的固定效果，了解其异于水泥固化污染土的固化机理，并将该固化剂应用于修复重金属为主的无机污染土，是当前我国城市可持续发展和建设面临的重大问题。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种氧化镁基固化剂，该固化剂由氧化镁、锅炉灰和煅烧白云石组成，其中锅炉灰被激发、与其他材料相互作用，能够有效地固化重金属污染土，具有高强度、低浸出、成本低廉、环境友好等优势；本专利技术的另一个目的是提供一种氧化镁基固化剂应用方法，应用于固化重金属污染土。技术方案：本专利技术提供了一种氧化镁基固化剂，该固化剂由氧化镁、锅炉灰和煅烧白云石组成，各组分按质量比为氧化镁：煅烧白云石：锅炉灰＝9:1:90～19:1:180，该固化剂固化28天后的重金属污染土体的强度≥1000kPa，其相应的重金属的浸出达到《生活饮用水卫生标准》-GB5749-2006。其中：所述氧化镁基固化剂由氧化镁、煅烧白云石、生石灰和锅炉灰按照质量比9:1:1:90～19:1:1:180组成。所述的锅炉灰为粉状或者颗粒状，当锅炉灰为颗粒状时，其粒径为1～3mm。所述的煅烧白云石为粉状,所述的生石灰为粉状。所述的氧化镁为活性氧化镁。本专利技术还提供了一种氧化镁基固化剂的应用方法，该方法包括以下步骤：1)初期准备：按质量比称取氧化镁、煅烧白云石和锅炉灰，混合搅拌均匀得到氧化镁基固化剂；2)、搅拌施工：将中空式多螺旋钻装置的中空螺旋钻插入重金属污染土体中，以0.7～1.5m/min的下沉搅拌速度顺向搅拌，在中空螺旋钻下沉搅拌过程中，通过中空螺旋钻的中空管同步将所需的氧化镁基固化剂和水注入，与重金属污染土体混合搅拌；达到指定深度后，维持原速度继续搅拌1-10min，之后中空螺旋钻以1.0～1.5m/min的提升搅拌速度逆向搅拌，直至中空螺旋钻脱离重金属污染土体，搅拌结束，得到重金属污染土体、氧化镁基固化剂和水组成的固化样；3)、初期养护：搅拌结束后，在固化样表层覆盖塑料防渗布，在温度为0～45℃、相对湿度50～95％的条件下静置养护。其中：步骤2)所述的所需的氧化镁基固化剂和水的用量与重金属污染土体有关，即在搅拌结束时，得到的固化样中水含量达到13～18wt％、氧化镁基固化剂的含量达到7.5～15wt％。步骤2)所述的指定深度即重金属污染土体中重金属污染的深度。步骤2)所述的搅拌施工的温度为0～45℃。步骤3)所述的静置养护的时间≥7d。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术以工业副产品锅炉灰为污染黏土固化剂，可为锅炉灰的处理提供新的方法，并可解决或减轻锅炉灰对环境造成的负荷，具有高强度、低浸出、成本低廉、成本低廉、环境友好等优点。工业副产品的有效利用，既节约了污染土壤处理的成本，又为锅炉灰的回收利用提供新的途径。本专利技术提出的氧化镁基固化污染黏土的应用方法可为新型固化剂的现场应用提供指导作用。具体实施方式现代工业等的发展导致土体受到不同程度的污染，这些污染严重危害着动物和人体的健康，也威胁着生态的可持续性发展。在这种背景下催生出了固化稳定化技术，用以修复污染土。然而，该技术使用的传统固化剂在生产过程会释放大量的二氧化碳，不符合当下我国《节能减排“十二五”规化》的相关政策。因此，需要寻找能解决减排问题的固化剂。研究中发现，锅炉灰这种工业副产品如得不到合理的回收利用将会造成资源的浪费和环境污染，其本身能被激发、与其他材料相互作用，达到不错的固定效果。近年来氧化镁等新型材料也开始被重视和研究。氧化镁与其他材料的组合即氧化镁基新型固化剂(如MgO-GGBS)，因其低成本、高处理效益、高环境效益等优势被认为可以推广应用于污染土修复中。前人研究表明，MgO-GGBS材料能够提高非污染土的强度、孔隙溶液的pH和矿渣的水化程度，但是，关于其在固化污染土上的相关研究还较少。本专利技术提供的氧化镁基固化剂中锅炉灰含量高达90％，实现了锅炉灰这种工业副产品的资源再利用，提供一种成本低廉、环境友好、且能够有效地固化重金属污染土的方法。实施例11)、初期准备：按质量比19:1:180分别称取氧化镁、煅烧白云石和锅炉灰，混合搅拌均匀得到氧化镁基固化剂；2)、搅拌施工：在45℃条件下，将中空式多螺旋钻装置的中空螺旋钻插入重金属污染土体(铅2500mg/kg，镉5.0mg/kg和锌2500mg/kg)中，以0.7m/min的下沉搅拌速度顺向搅拌，在中空螺旋钻下沉搅拌过程中，通过中空螺旋钻的中空管同步将所需的氧化镁基固化剂和水注入，与重金属污染土体混合搅拌；达到指定深度后，维持原速度继续搅拌1min，之后中空螺旋钻以1.0m/min的提升搅拌速度逆向搅拌，直至中空螺旋钻脱离重金属污染土体，搅拌结束，此时重金属污染土体、氧化镁基固化剂和水固化样中水含量为18wt％、氧化镁基固化剂的含量为15wt％。4)、初期养护：搅拌结束后，在固化样表层覆盖塑料防渗布，在温度为45℃、相对湿度95％的条件下静置养护28d。5)、对养护后的固化重金属污染土进行无侧限抗压强度试验和浸出试验，得到的结果如下：强度为1000～2500kPa，重金属的浸出结果为：镉≤0.005mg/L，铅≤0.01mg/L，锌≤1mg/L，达到饮用水标准，达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的。实施例21)、初期准备：按质量比12:1:120分别称取氧化镁、煅烧白云石和锅炉灰，混合搅拌均匀得到氧化镁基固化剂；2)、搅拌施工：在10℃条件下，将中空式多螺旋钻装置的中空螺旋钻插入重金属污染土体(铅2500mg/kg，镉5.0mg/kg和锌2500mg/kg)中，以0.8m/min的下沉搅拌速度顺向搅拌，在中空螺旋钻下沉搅拌过程中，通过中空螺旋钻的中空管同步将所需的氧化镁基固化剂和水注入，与重金属污染土体混合搅拌；达到指定深度后，维持原速度继续搅拌3min，之后中空螺旋钻以1.1m/min的提升搅拌速度逆向搅拌，直至中空螺旋钻脱离重金属污染土体，搅拌结束，此时重金属污染土体、氧化镁基固化剂和水固化样中水含量为15wt％、氧化镁基固化剂的含量为9wt％；3)、初期养护：搅拌结束后，在固化样表层覆盖塑料防渗布，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化镁基固化剂，其特征在于：该固化剂由氧化镁、煅烧白云石和锅炉灰按照质量比9:1:90～19:1:180组成。

【技术特征摘要】
1.一种氧化镁基固化剂，其特征在于：该固化剂由氧化镁、煅烧白云石和锅炉灰按照质量比9:1:90～19:1:180组成。2.如权利要求1所述的一种氧化镁基固化剂，其特征在于：所述的固化剂由氧化镁、煅烧白云石、生石灰和锅炉灰按照质量比9:1:1:90～19:1:1:180组成。3.如权利要求1所述的一种氧化镁基固化剂，其特征在于：所述的锅炉灰为粉状或者颗粒状，当锅炉灰为颗粒状时，其粒径为1～3mm。4.如权利要求1所述的一种氧化镁基固化剂，其特征在于：所述的煅烧白云石为粉状,所述的生石灰为粉状。5.如权利要求1所述的一种氧化镁基固化剂，其特征在于：所述的氧化镁为活性氧化镁。6.一种如权利要求1所述的氧化镁基固化剂的应用方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)初期准备：按质量比称取氧化镁、煅烧白云石和锅炉灰，混合搅拌均匀得到氧化镁基固化剂；2)、搅拌施工：将中空式多螺旋钻装置的中空螺旋钻插入重金属污染土体中，以0.7～1.5m/min的下沉搅拌速度顺向搅拌，在中空螺旋钻下沉搅拌过程中，通过中空螺旋钻的中空管同步将所需的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王菲，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32