一种高效抗结团剂及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及抗结团剂技术领域，具体的为一种土体固化剂用高效抗结团剂、相关土体固化剂及其制备与应用。该抗结团剂包含氧化钙和分散组分；氧化钙重量百分含量为45%

【技术实现步骤摘要】
一种高效抗结团剂及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及抗结团剂
，具体的为一种土体固化剂用高效、强力抗结团剂、相关土体固化剂及其制备与应用。

技术介绍

[0002]现阶段，土体固化剂已经用于方方面面，例如用于建造各类道路，铁路建设，滩涂造地，土地整理，河湖治理，机场建设等；适用于深坑基层，帷幕灌浆，矿坑填充，岩坡固结，滩涂种植，岩坡绿化，植被恢复，土层喷涂，沙坡固结等；用于垃圾填埋场建设，湖河治理，农田水利，港工建设等；用于滩涂种植，岩坡绿化，植被恢复，沙坡固结等；用于淤泥固结，软基处理，滩涂造地等。
[0003]无机化合物类土体固化剂以水泥、石灰为主要原料，但水泥生产工艺能耗大、成本高，并且排放大量二氧化碳气体污染环境（每生产一吨水泥大约需要100度电量，释放大约500多kg的CO2）。以石灰为固化剂需要严格控制其掺量，掺量过高常会导致土体开裂等问题。随着工业化的发展，各种工业废弃物给人类赖以生存的环境带来了严重的危害，将工业矿渣等废弃物开发利用，形成土体固化剂成为固体废弃物资源化利用的重要途径。
[0004]大宗固体废弃物如粉煤灰、电石渣、石膏、钢渣、矿渣、铝渣、赤泥、污泥焚烧渣、生活垃圾焚烧灰、各种建筑固废作为排放量越来越多的废渣，堆存量巨大，占用大量土地，造成严重的环境污染。固化剂以这些工业废物为原料制备，可以实现工业废物的资源化利用，同时消除工业废物对环境的不利影响，解决了使用传统无机化合物类固化剂导致的高能耗高排放问题，节约工程造价，同时提高了固化效果，成本较低。
[0005]但是在土体固化剂制备过程中，由于各工业固废来源多样、成份复杂，含水率不一，导致固化剂性能不稳定。本专利技术主要专注于性能指标中的结团、结块问题。固化剂物料混合、运输、贮存过程中的结团、结块，将极大影响固化剂的使用。
[0006]为了避免固体废弃物的结团、结块，现有技术中提及的一种解决思路是对钢渣、电石渣、石膏等固废进行烘干处理，虽然使用烘干方式能够解决含水原料结团问题，但是其能耗高、生产效率低。另一种方式是直接过筛，但会造成大量原料的损失。还有一种方式，其聚焦的是消耗淤泥中的水分，而非固化剂组成中原料的水分，如CN111439987A公开了一种滩涂淤泥固化剂，该固化剂中使用了增强激发剂（成分为氧化钙16
‑
23％、硅酸钠46
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66％、氯化钙16
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27％和聚丙烯酰胺1
‑
7％），增强激发剂能快速消耗淤泥中的水分，并放出热量使淤泥温度增加，从而提高潜在活性材料的水化速度。又如KR102117552B1公开了一种用于增强低水泥软土地基的固化组合物和使用该组合物的软土地基处理方法，其公开了含有大量氧化钙的循环资源（工业副产物）在确保早期强度方面是有效的，从而减少了要增强的软土地基中的水分。另外，由于由上述反应产生的热量可以使软土地基中的水分蒸发，因此可以进一步提高上述效果。由此可见，该专利使用含有大量氧化钙的循环资源（工业副产物）主要是基于确保早期强度的考虑以及使软土地基中的水分蒸发。
[0007]我们在之前的研究中发现，通过合理选配原料，采用功能组分和分散组分结合，能
够很好的解决原料的结团、结块问题。而单独使用水反应性原料如氧化钙效果并不好，会出现放热严重、膨胀率过大等问题，将功能组分与惰性的分散组分适配，性能更佳。
[0008]然而，实际应用中，抗结团、结块的性能仍有提高的必要，尤其针对一些极端情况，如含水率高的湿固体废弃物或者固化剂贮存时间较长、运输时间较长，甚至运输过程中固化剂、预混物在重压条件下，会导致应用时筛余量较高。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，一方面，本专利技术的目的在于提供一种更加高效的抗结团剂及其制备与应用。本专利技术通过合理选配原料，采用氧化钙与特定种类的分散组分结合，很好的解决了上述问题。
[0010]另一方面，本专利技术的目的在于提供一种预混物及其制备与应用，对于土体固化剂领域以及干混砂浆、填筑材料、回填材料、路基材料领域，并非每一种原料均会引起结团、结块。经本专利技术分析，主要是含水率0.5%以上、尤其是含水率1%以上的湿固体废弃物，进一步的为含水率2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%以上的固体废弃物容易引起结团、结块。通过将前述含水率的固体废弃物与本专利技术的抗结团剂预混，能够很好的解决结团、结块问题。
[0011]如无特别说明，本专利技术所述湿固体废弃物是指含有一定水分/附着水的固体废弃物、尤其是使用过程中容易发生结团、结块的固体废弃物，具体指含水率0.5%以上、尤其是含水率1%以上的固体废弃物，上述定义的含水率2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%以上的固体废弃物也在该范围之内。所述含水率的计算：湿固体废弃物重量计为a，低温干燥至恒重后重量计为b，含水率=（a
‑
b）/b（结果换算成百分比）。
[0012]这里需要强调的是，对于固体废弃物的种类并无具体限定，例如只要其适于土体固化剂领域以及干混砂浆、填筑材料、回填材料、路基材料等领域的应用即可。同时，即便是同一种固体废弃物，由于来源不同，其含水率也有很大不同，只有含水率0.5%尤其1%以上，进一步的为含水率4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%以上，才需要去处理。另外，如果含水率1%以上的湿固体废弃物，通过干燥等处理方式脱除了水分，则可以不额外与抗结团剂混合，当然，该情况下加入抗结团剂也是允许的。同时，也可以选择一些低含水率的固体废弃物，如烘干后的固体废弃物，或者本身就是干燥的固体废弃物，然后配合使用一些前述定义的湿固体废弃物，只要固体废弃物总的含水率在0.5%尤其1%以上，均在本专利技术范围内。
[0013]又一方面，本专利技术的目的在于提供一种性能优异的土体固化剂及其制备与应用，通过前述抗结团剂或包含抗结团剂的预混物的加入，能够很好的解决土体固化剂在物料混合、运输、贮存过程中的结团、结块问题，同时也能够确保土体固化剂性能的稳定。
[0014]最后，本专利技术的目的在于提供使用了相关抗结团剂或包含抗结团剂的预混物、土体固化剂的搅拌桩用施工粉料、搅拌桩用施工浆料、固化土、干混砂浆、填筑材料、回填材料、路基材料等，相关产品性能稳定，满足实际应用中的性能指标。
[0015]在本专利技术人之前的系列研究中，已经通过氧化钙/氧化镁/无水石膏/半水石膏等水反应性组分与分散组分配合制备得到抗结团剂，其大大改善了结团、结块问题，原料的筛余量较少。但仍然需要进一步提升性能。本专利技术即在此目的指引下形成。经研究，反应性组
分选择氧化钙时，抗结团剂性能较佳。同时，对于分散组分，通过进一步筛选，能够提升抗结团的效果。
[0016]具体而言，本专利技术提供如下技术方案：一种抗结团剂，其包含氧化钙和分散组分；其中，分散组分为惰性组分，不与水反应。这里需要强调的是，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗结团剂，其特征在于，包含氧化钙和分散组分；其中，分散组分为惰性组分，不与水反应。2.根据权利要求1所述的抗结团剂，其特征在于，分散组分选自石英粉、高岭土、轻钙中的一种或多种；优选分散组分选自细度200目以上的石英粉、高岭土、轻钙中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的抗结团剂，其特征在于，氧化钙重量百分含量为45%
‑
60%，分散组分重量百分含量为40%
‑
55%；优选的，氧化钙重量百分含量为48%
‑
55%，分散组分重量百分含量为45%
‑
52%；进一步优选的，氧化钙重量百分含量为50%，分散组分重量百分含量为50%。4.根据权利要求1所述的抗结团剂，其特征在于，由氧化钙和石英粉组成，氧化钙重量百分含量为45%
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60%，石英粉重量百分含量为40%
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55%；或，由氧化钙和高岭土组成，氧化钙重量百分含量为45%
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60%，高岭土重量百分含量为40%
‑
55%；或，由氧化钙和轻钙组成，氧化钙重量百分含量为45%
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60%，轻钙重量百分含量为40%
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55%。5.根据权利要求1所述的抗结团剂，其特征在于，抗结团剂满足下述条件中的一种或多种：（1）密度为1
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4g/cm3，优选1
‑
3g/cm3，进一步优选1.5
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2.5g/cm3；（2）细度为200目
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2500目，优选400目
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2000目；（3）比表面积800cm2/g以上，优选2000
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6000cm2/g。6.权利要求1
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5任一项所述抗结团剂的用途，用于土体固化剂、干混砂浆、搅拌桩用施工粉料、搅拌桩用施工浆料、填筑材料、回填材料、路基材料的抗结团或抗结块。7.一种预混物，其特征在于：包含湿固体废弃物和权利要求1
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5任一项所述抗结团剂，所述湿固体废弃物是指含水率1%以上的固体废弃物。8.根据权利要求7所述的预混物，其特征在于：所述湿固体废弃物与所述抗结团剂的加入重量比为10:1
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1:3，优选5:1
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1:2，进一步优选3:1
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1:1，更优选2:1
‑
1:1。9.根据权利要求7所述的预混物，其特征在于：所述湿固体废弃物含水率为3%以上；优选3%
‑
40%，进一步优选5%
‑
30%。10.根据权利要求7所述的预混物，其特征在于：所述湿固体废弃物选自电石渣、工业副产石膏、铝渣、赤泥、废弃石粉中的一种或多种。11.根据权利要求7所述的预混物，其特征在于，预混物采用2.36mm标准筛，筛余量4%以下，优选2%以下，进一步优选1%以下，更优选筛余量为0。12.一种权利要求7
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11任一项所述预混物的制备方法，其特征在于，将所述湿固体废弃物和抗结团剂混合。13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：所述混合采用磨混的方式。14.一种土体固化剂，其特征在于，含有权利要求1
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5任一项所述抗结团剂。15.根据权利要求14所述的土体固化剂，其特征在于，含有抗结团剂、湿固体废弃物、矿物外加剂以及任选的水泥、任选的助剂、任选的焚烧灰；所述湿固体废弃物是指含水率1%以上的固体废弃物。16.根据权利要求15所述的土体固化剂，其特征在于，所述湿固体废弃物选自电石渣、
工业副产石膏、铝渣、赤泥、废弃石粉中的一种或多种；和/或，所述湿固体废弃物含水率为3%以上，优选3%
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40%，进一步优选5%
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30%。17.根据权利要求15或16所述的土体固化剂，其特征在于，所述土体固化剂满足下述条件中的一种或多种：（1）矿物外加剂选自铜渣粉、磷渣粉、矿渣粉、粉煤灰、钢渣、天然沸石、硅灰中的一种或多种；（2）焚烧灰选自污泥焚烧灰、垃圾焚烧灰中的一种或多种；（3）助剂选自速凝剂、减水剂、增强剂、絮凝剂中的一种或多种；（4）包含如下重量百分比的原料：5%
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25%抗结团剂、15%
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35%湿固体废弃物、25%
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【专利技术属性】
技术研发人员：庞敏，李欢欢，周鹣鸣，李阳，李臻，韩云婷，陈刚，顾晓锋，虞芪敏，杨利香，王琼，倪雪峰，吴小琴，王堃，
申请(专利权)人：上海市建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：