【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环保型泥浆高效脱水调理剂领域。更具体地说，本专利技术涉及一种环保型泥浆高效脱水调理剂及其制备工艺和应用工艺。
技术介绍
1、清淤疏浚是改善、修复河流、湖泊、水库等水体环境的重要手段，已经广泛应用于我国水环境的治理及生态修复。清淤疏浚产生的淤泥含有大量无机质、有机质、微量元素等物质，如不妥善处理，将会对环境造成二次污染。工程泥浆作为工程建设项目施工过程中的必须的施工辅助材料，广泛产生于建筑施工的打桩、钻孔、盾构等过程中，起到泥浆护壁、润滑钻头、携带钻渣出孔的作用，因此，施工作业完成后，废弃泥浆中往往混入了表层土、泥沙及岩石，导致废弃泥浆成分较为复杂。
2、对于清淤泥浆和工程废弃泥浆，其特点是含水率高、比阻大、难沉降。常用的泥浆处理手段有填埋、焚烧、堆肥、固化等。但是，焚烧会消耗大量能源，且需将淤泥托运到焚烧站点，经济成本很高。堆肥对淤泥中的元素含量有一定要求，且堆肥所需的生物反应耗费时间较长，仅适用于清淤泥浆的处理，不具适用于工程泥浆。填埋是将淤泥脱水减量化之后进行填埋，但会占用大量土地空间。板框压滤由于脱水后泥饼含水率低，脱水较为彻底，是目前应用较广的一种泥浆处理手段。但对于清淤疏浚和工程施工产生的泥浆，其都是由微米级硅铝酸盐类矿物微粒所形成的分散悬浮体系，呈现出负电性，泥浆中的黏土颗粒表面是由吸附层和扩散层组成的双电层结构。因此，废弃泥浆中由于颗粒之间存在静电排斥作用，导致泥浆长时间静置不易沉淀，板框脱水受到悬浮颗粒间的阻力影响，脱水效率低，这对于泥浆的减量化处理造成了较大挑战。
3、因此
技术实现思路
1、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，一方面，提供了一种环保型泥浆高效脱水调理剂，包括以下组分：胶凝剂、引气剂、成孔剂、调节剂和分散剂；其中，所述凝胶剂的质量占比为80％～90％，所述引气剂的质量占比为0.5～2％，所述成孔剂的质量占比为0.05～0.2％，所述调节剂的质量占比为5～10％，所述分散剂的质量占比为0.5～2％。
2、优选地，所述胶凝剂由钢渣粉、粉煤灰、赤泥、磷石膏组成。
3、钢渣粉粒径为10～20μm，主要成分为钙、铁、硅、镁的氧化物，有一定的胶凝性，与水混合后发生水化反应。
4、粉煤灰为一级粉煤灰或二级粉煤灰，主要成分为硅氧化物和铝氧化物，参与水化反应的进行。
5、赤泥粒径50-200μm，赤泥为铝厂副产物，主要成分为硅氧化物、铝氧化物、铁氧化物，具备胶凝性，同时赤泥中还存在可溶性碱，可以激发钢渣和粉煤灰活性，促进水化反应进程，提高透水通道的生成速度、强度和韧性。
6、磷石膏粒径75～150μm，磷石膏为磷肥厂副产物，主要成分为半水硫酸钙和二水硫酸钙，其水解产生的ca2+，通过离子交换取代泥浆中黏土颗粒表面的k+、na+，减小水化离子半径，减薄双电层厚度，促进黏土颗粒的凝聚和浓缩。同时磷石膏参与水化反应，可促进水化硫铝酸钙的形成，有微膨胀特性和早强特性，促进透水通道的形成和强化。
7、钢渣粉、粉煤灰、赤泥、磷石膏四者之间具有一定的协同促进作用，共同构成胶凝剂组分，在泥浆中发生水化反应，形成由水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙等水化产物构成的网络状的刚性透水通道，为泥浆脱水过程提供矿物骨架支撑，降低泥浆脱水阻力，后期随着水化反应的进行，为脱水产生的泥饼提供强度支撑。
8、优选地，所述引气剂为自制超支化聚酰胺-松香类引气剂。所述自制超支化聚酰胺-松香类引气剂由以下步骤制备得到：
9、首先以1:1的摩尔比将二甲基乙酰胺溶解的丙烯酸甲酯在氮气环境中滴加到二甲基乙酰胺溶解的二乙醇胺溶液中，经过减压蒸馏得到ab2单体；其次将核分子丙三醇用二甲基乙酰胺溶解，以对甲苯磺酸为催化剂，与ab2单体按照1:21摩尔比反应得到超支化聚酰胺；将生成的超支化聚酰胺与松香酸按照1:1摩尔比进行合成反应，以对甲苯磺酸为催化剂，反应温度90℃，恒温持续反应10h，得到超支化聚酰胺-松香类引气剂。
10、制备的超支化型松香类引气剂末端含有大量的羟基官能团，具有更低的表面张力，起泡性能优异；超支化聚合物具备的三维空间结构，大幅提高了引气剂的稳泡性能。将自制超支化聚酰胺-松香类引气剂加入到浓缩后的泥浆中，在混合过程中会产生大量微小的封闭气泡，减少泥浆颗粒之间的摩擦、泥浆与管壁的摩擦，避免絮凝形成的矾花破碎，促进了浓缩泥浆在管道中的输送。
11、优选地，所述成孔剂为超细铝粉，粒径为1-10μm。
12、铝粉分散到泥浆中后，与胶凝剂组分水化产生的oh-反应生成h2，h2在逸出过程中串联起引气剂产生的封闭气泡，在泥浆中构成了复杂网络状的孔隙通道，使得原本致密的泥浆浆体成为微海绵结构，泥浆比阻大幅降低，在压力的作用下分布在泥浆中的自由水可以快速脱出。同时，引气剂和成孔剂的综合作用，也会提高脱水泥饼的孔隙率和透气性，有利于作为种植土再生利用。
13、优选地，所述调节剂由硫酸铝钾、聚合氯化铝、聚合硫酸铁中的一种或多种组成。
14、调节剂水解产生的so42-、cl-、al3+、fe2+等会参与到胶凝剂组分的水化反应中，提高反应速率，促进早期透水晶格的形成；调节剂水解产生的h+会中和体系中多余的oh-，降低泥饼和出水的ph；调节剂水解产生的al(oh)3、fe(oh)2胶体以及通过羟基架桥产生的多核络离子，会促进出水中悬浮的微小颗粒快速絮凝沉降，降低出水浊度，提高出水水质。
15、优选地，所述分散剂为六偏磷酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种组成。
16、分散剂会通过表面活性作用，提高引气剂、超细铝粉在泥浆中的分散程度，提高泥浆微海绵结构的匀质性，提高调理剂的应用效果。
17、另一方面，本专利技术的一优选实施方案提供所述的环保型泥浆高效脱水调理剂的制备工艺，包括以下步骤：将以上质量占比的胶凝剂、引气剂、成孔剂、调节剂和分散剂进行混合，即可得到目标产物环保型泥浆高效脱水调理剂。
18、另一方面，本专利技术的一优选实施方案提供所述的环保型泥浆高效脱水调理剂的应用工艺，包括以下步骤：
19、s1、待泥浆进入泥浆池后，向泥浆池中加入预先配置好的絮凝剂溶液搅拌均匀，低浓度的泥浆颗粒絮凝沉降实现浓缩，上清液由泥浆池的上部出水管排出，浓缩泥浆从泥浆池底部集泥斗排出，泵送至搅拌机；
20、s2、将调理剂中的胶凝剂、引气剂、调节剂、分散剂作为助滤剂a组分，并将助滤剂a组分和水以质量比(0.5～1)：1采用滚筒式搅拌机搅拌混合制备为溶液，搅拌30-60s后，继续加入成孔剂组分作为助本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，包括以下组分：胶凝剂、引气剂、成孔剂、调节剂和分散剂；其中，所述凝胶剂的质量占比为80％～90％，所述引气剂的质量占比为0.5～2％，所述成孔剂的质量占比为0.05～0.2％，所述调节剂的质量占比为5～10％，所述分散剂的质量占比为0.5～2％。
2.根据权利要求1所述的环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，所述胶凝剂由钢渣粉、粉煤灰、赤泥、磷石膏组成；所述钢渣粉的粒径为10～20μm，粉煤灰为一级粉煤灰或二级粉煤灰，所述赤泥的粒径50-200μm，所述磷石膏为磷肥厂副产物，其粒径为75～150μm。
3.根据权利要求1所述的环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，所述引气剂为自制超支化聚酰胺-松香类引气剂。
4.根据权利要求3所述的环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，所述自制超支化聚酰胺-松香类引气剂由以下步骤制备得到：
5.根据权利要求1所述的环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，所述成孔剂为超细铝粉，粒径为1-10μm。
6.根据权利要求1所述的环保型泥浆高效脱水调理剂
7.根据权利要求1所述的环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种组成。
8.如权利要求1～7任一所述的环保型泥浆高效脱水调理剂的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：将以上质量占比的胶凝剂、引气剂、成孔剂、调节剂和分散剂进行混合，即可得到目标产物环保型泥浆高效脱水调理剂。
9.如权利要求1～7任一所述的环保型泥浆高效脱水调理剂的应用工艺，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，包括以下组分：胶凝剂、引气剂、成孔剂、调节剂和分散剂；其中，所述凝胶剂的质量占比为80％～90％，所述引气剂的质量占比为0.5～2％，所述成孔剂的质量占比为0.05～0.2％，所述调节剂的质量占比为5～10％，所述分散剂的质量占比为0.5～2％。
2.根据权利要求1所述的环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，所述胶凝剂由钢渣粉、粉煤灰、赤泥、磷石膏组成；所述钢渣粉的粒径为10～20μm，粉煤灰为一级粉煤灰或二级粉煤灰，所述赤泥的粒径50-200μm，所述磷石膏为磷肥厂副产物，其粒径为75～150μm。
3.根据权利要求1所述的环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，所述引气剂为自制超支化聚酰胺-松香类引气剂。
4.根据权利要求3所述的环保型泥浆高效脱水调理剂，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟光，张国志，刘可心，陈飞翔，明鑫，文青，金浪，魏凯，肖蓟，陈文峰，李世汨，王松林，冷勇，张文杰，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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