一种工业固废软黏土固化剂及其资源化利用方法技术

一种工业固废软黏土固化剂及其资源化利用方法，所述固化剂由主固化剂、激发剂，微膨胀剂、减水剂复配而成，其中软黏土和主固化剂组成胶凝组分。所述方法将经预处理的软黏土灰体和工业固废灰体，按配比称取生石灰和微膨胀剂，机械搅拌均匀，获得胶凝灰体；按配比称取激发剂、减水剂和水，搅拌均匀得到激发溶液；将胶凝灰体和激发溶液按顺序倒入拌合均匀得到混合浆料；将混合浆料倒入标准模具，养护后得到所述工业固废软黏土固化体。本发明专利技术以工业固体废弃物为原料固化软黏土，将工业固废作为二次资源再利用，变废为宝，有助于解决工业固体废弃物的环境污染问题。弃物的环境污染问题。弃物的环境污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种工业固废软黏土固化剂及其资源化利用方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及一种工业固废软黏土固化剂及其资源化利用方法，属软土固化、工业固废处理


技术介绍

[0003]软土固化指在常温下直接胶结土颗粒或与黏土矿物反应生成胶凝物质，从而改善土体综合性能的技术。由于土体黏粒比表面积大、且含有一定的活性SiO2、Al2O3成分，与水泥的水化和水解反应生成凝胶能咬合包裹土颗粒，软土固结机理不仅与水泥自身水解水化反应、碳酸化作用有关，还与土颗粒与水化产物之间作用有关。现有技术常采用水玻璃、烧碱、石灰、矿渣微粉、粉煤灰、超细粒子等作为外加剂来改善水泥固化软土的综合性能，这些添加材料主要通过激发土体中的活性硅、活性铝发生火山灰反应，在水的作用下生成CSH和CAH等胶结物。实际上，工业固废的资源特征与水泥较为接近，以硅、铝、镁和钙氧化物为主，具备一定水化活性，借助激发手段可以发挥其潜在活性达到固化软土的目的，以工业固废作为辅助胶凝材料开展相关的研发和推广应用符合我国可持续发展的长远战略。
[0004]针对工业固废软土固化技术，公告号CN110981126B提供了一种废弃灰渣固化剂及其在淤泥固化中的应用，通过碱激发手段对废弃灰渣改性得到淤泥固化剂，固化后的淤泥抗冻融性好，满足建筑碾压的工程土需求。公开号CN113354310A提供了一种多元固废单组分地聚物固化剂及其制备方法，利用工程固废和工业废渣作为主要原料制备土壤固化剂，制备工艺简单，成本较低。公开号CN114195411A提供了一种工业废渣软土固化剂，采用钢渣、脱硫石膏、矿渣为原料制备固化剂，实现工业废渣替代水泥原料，减少水泥用量。公告号CN109133820B提供了一种炉渣制备的淤泥固化剂及其制备方法，利用炉渣与碱性材料反应生成凝胶体，在固化过程实现对淤泥中有害物质的降解。公开号CN114214072A提供了一种重金属污染土固化剂及其制备方法，以矿渣粉、脱硫石膏和激发剂为主要原料制备固化剂，其中激发剂选用了梧桐树叶灰、谷壳灰、杉木灰，实现固化污染土中重金属离子的目的。
[0005]综上，工业固废作为硅铝质原料用于软土固化领域的可行性已被证实，但是工业固废固化软土的适用范围有待加强，特别是对于典型粉质黏土层特征的地区，提供了一种工业固废软黏土固化剂及其资源化利用方法很有必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是，为了解决以工业固废为原料制备固化剂固化软黏土，实现赤泥、矿渣微粉、铜尾矿等固体废弃物的资源化利用问题，提出一种工业固废软黏土固化剂及其资源化利用方法。
[0007]本专利技术实现的技术方案如下，一种工业固废软黏土固化剂，所述固化剂由主固化剂、激发剂，微膨胀剂、减水剂复配而成。其中软黏土和主固化剂组成胶凝组分。
[0008]所述主固化剂包括水泥、工业固废、石灰；其中，水泥、工业固废、石灰的质量比为（20
‑
70）:（10
‑
50）:（0
‑
15）；所述主固化剂的总质量分数为100%；主固化剂占软黏土干质量的10
‑
35wt%；所述主固化剂各组分的比表面积不小于300m2/kg；所述激发剂包括水玻璃、氢氧化钠，复配激发剂溶液的模数为1.7~3.0，所述激发剂中的碱能有效破坏胶凝组分中的玻璃体结构，使得玻璃体中的硅氧四面体和铝氧四面体解聚生成低聚合的水化凝胶；激发剂占胶凝组分的5
‑
30wt%；所述微膨胀剂包括脱硫石膏，占胶凝组分的0.1
‑
2wt%；所述减水剂为萘系列减水剂，占胶凝组分的0.5
‑
3wt%；所述胶凝组分和水的质量比为100:（15
‑
35）。
[0009]所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述工业固废为赤泥、矿渣微粉、铜尾矿工业固废中的至少一种，所述石灰为CL90生石灰，氢氧化钙含量在90%以上。
[0010]所述工业固废为硅铝质工业固废，含有低聚合度的Si
‑
O共价键和Al
‑
O共价键结构，具有潜在胶凝活性。
[0011]一种工业固废固化软黏土的资源化利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）将工程软黏土、工业固体废弃物分别进行一次预处理，获得一次预处理软黏土、一次预处理工业固废。
[0012]（2）将步骤（1）得到的一次预处理软黏土和一次预处理工业固废进行二次预处理，获得二次预处理软黏土、二次预处理工业固废；所述二次预处理为球磨机粉磨，分别筛选出100
µ
m以下的软黏土灰体和工业固废灰体。
[0013]（3）按配比称取步骤（2）的软黏土灰体和工业固废灰体，按配比称取生石灰和微膨胀剂，机械搅拌均匀，获得胶凝灰体。
[0014]（4）按配比称取激发剂、减水剂和水，倒入耐碱性容器，搅拌均匀得到激发溶液。
[0015]（5）将步骤（3）的胶凝灰体和步骤（4）的激发溶液按顺序倒入搅拌锅，拌合均匀得到混合浆料。
[0016]（6）将步骤（5）的混合浆料倒入标准模具，用振实台成型，标准养护直至规定龄期，即得到所述工业固废软黏土固化体。
[0017]所述一次预处理包括将工程软黏土中的大块有机质、矿物质去除，然后干燥，破碎过筛，获得一次预处理软黏土；将工业固体废弃物中的大块金属矿物去除，然后干燥，破碎过筛，获得一次预处理工业固废。
[0018]所述一次预处理软黏土、一次预处理工业固废的粒径不大于2mm。
[0019]本专利技术的有益效果在于，本专利技术以工业固体废弃物为原料固化软黏土，将工业固废作为二次资源再利用，变废为宝，有助于解决工业固体废弃物的环境污染问题，实现环境和经济效益的双赢。
[0020]本专利技术以水泥、工业固废、石灰为主固化剂，充分利用固废中的硅铝质组分改善对软黏土的固化效果，原料来源广泛，固化工艺简单，成效显著。本专利技术采用碱性激发剂激活硅铝质玻璃体发生火山灰反应生成低聚合凝胶，能调节软黏土的酸性环境，改善固化体特性；添加微膨胀剂可以有效改善固化土体收缩产生的裂缝，从而有效减少软黏土固化土的微观缺陷；添加减水剂可以破坏胶凝灰体搅拌初期的团状絮凝结构，释放出被包裹的水分
改善浆体工作性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术工业固废软黏土固化剂及其资源化利用流程；图2为本专利技术工业固废软黏土固化体的电镜微观形貌；图中，1是CSH凝胶；2是CH晶体；3是AFt钙矾石。
具体实施方式
[0022]本专利技术的具体实施方式如附图1所示。
[0023]实施例1本实施例一种工业固废软黏土固化剂，主固化剂中水泥:赤泥:石灰的质量比为40:55:5；主固化剂按软黏土干质量的30wt%掺入。
[0024]本实施例的激发剂由水玻璃、氢氧化钠复配而成，模数为2.2，掺量为15wt%。脱硫石膏掺量为2wt%。萘系减水剂掺量为2wt%，水胶比为0.30。
[0025]实施例2本实施例一种工业固废软黏土固化剂，主固化剂中水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业固废软黏土固化剂，其特征在于，所述固化剂由主固化剂、激发剂，微膨胀剂、减水剂复配而成；其中软黏土和主固化剂组成胶凝组分；所述主固化剂包括水泥、工业固废、石灰；其中，水泥、工业固废、石灰的质量比为（20
‑
70）:（10
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50）:（0
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15）；所述主固化剂的总质量分数为100%；主固化剂占软黏土干质量的10
‑
35wt%；所述主固化剂各组分的比表面积不小于300m2/kg；所述激发剂包括水玻璃、氢氧化钠，复配激发剂溶液的模数为1.7~3.0，所述激发剂中的碱能有效破坏胶凝组分中的玻璃体结构，使得玻璃体中的硅氧四面体和铝氧四面体解聚生成低聚合的水化凝胶；激发剂占胶凝组分的5
‑
30wt%；所述微膨胀剂包括脱硫石膏，占胶凝组分的0.1
‑
2wt%；所述减水剂为萘系列减水剂，占胶凝组分的0.5
‑
3wt%；所述胶凝组分和水的质量比为100:（15
‑
35）。2.根据权利要求1所述的一种工业固废软黏土固化剂，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述工业固废为赤泥、矿渣微粉、铜尾矿工业固废中的至少一种，所述石灰为CL90生石灰，氢氧化钙含量在90%以上。3.根据权利要求2所述的一种工业固废软黏土固化剂，其特征在于，所述工业固废为硅铝质工业固废，含有低聚合度的Si

【专利技术属性】
技术研发人员：李志平，高梦实，郭易盟，雷祖祥，童立红，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：