[发明专利]一种环保型钢渣基淤泥固化剂

说明书

  

技术领域

    本发明涉及一种环保型固化剂，特别是一种环保型钢渣基淤泥固化剂。 

背景技术

钢渣是炼钢过程中产生的副产品，近年来，我国钢渣累积堆存量达到3亿多吨，另外每年还要新增数千万吨，由于钢渣的传统利用率较低，影响了国家发展循环经济和实现工业渣零排放战略的施行，为此，充分利用钢渣，是实现循环经济、节约资源、降低成本、实现国家宏观资源调配以及经济可持续发展的有效途径。 

淤泥固化工程中，采用石灰、水泥等固化材料，由于材料本身的性能导致固化的淤泥土存在较多的不利之处，不能很好地满足淤泥固化以及工程建设的需要。石灰土强度形成缓慢，若石灰的掺入量超出范围，固化土的强度反而会下降，石灰-粉煤灰固化土(二灰土)被广泛用于淤泥质低等级道路基层和底基层的处理，但是早强性和耐水性能较差，直接影响施工进度。水泥土受淤泥土质类别的限制更加突出，适用性不好。总之，石灰土、二灰土和水泥土的早期强度偏低、干缩较大、容易开裂，且其性能受土质的影响较大，对一些特殊土质基本上没有什么固化效果。此外传统的淤泥固化材料大多以粉煤灰或矿渣为主掺物，通用性不好，水稳性较差。发明专利《土壤固化剂》CN1712639A利用粉煤灰作为固化剂主掺物，虽然粉煤灰的活性得到有效激发，但是造价高，耐水性不强，另外随着国内关于粉煤灰高附加值产品的研发和生产，粉煤灰的逐步紧缺也限制了其大规模应用，因此，传统的石灰、粉煤灰和水泥等固化材料存在的不足限制了其在工程中的应用。 

  

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种环保型钢渣基淤泥固化剂，采用矿物激发原理，将钢渣粉磨至勃氏比表面积大于300 m²／kg，和硅酸盐水泥、石灰、硅酸钠、石膏共同组成淤泥固化材料，通过合理匹配，消纳难以再利用的钢渣的同时提供一种具有抗压强度高，固化效果好，以工业固体废弃物钢渣作主掺物的淤泥固化剂。这样不但可以最大量的对钢渣加以充分利用，还可以制备出高性能环保型钢渣基淤泥固化剂。 

    本发明公开的环保型钢渣基淤泥固化剂主要由钢渣、水泥、石灰、硅酸钠以及石膏组成，其中各组分组成重量百分比为：钢渣 45.0~ 60.0％；水泥 14.0~ 25.0％；石灰 6.0~ 18.0％；硅酸钠 0.5~ 5.0％；石膏 7.0~ 11.0％。 

    本发明公开的环保型钢渣基淤泥固化剂的一种改进，所述钢渣为工业固体废弃物水淬钢渣。 

    本发明公开的环保型钢渣基淤泥固化剂的又一种改进，所述钢渣粉磨至勃氏比表面积为300~900㎡／㎏。 

本发明公开的环保型钢渣基淤泥固化剂的又一种改进，所述石膏为半水石膏或二水石膏或天然石膏的一种。 

本发明的机理为矿物激发机理，固化剂各组分相辅相成，共同作用。水淬钢渣玻璃相中的Fe₂O₃和活性物质CaO、SiO₂作为一种活性组分，在碱类激发剂即外加石灰和水泥水化产物的共同作用下会生成C3S、C2S、Fe(OH)₂,和Fe(0H)₃凝胶，填充在其它水化产物中起到填充和骨架的作用，在水泥水化过程中，铁置换部分铝，形成水化铝酸钙和水化铁酸钙固融体或是水化硫铁酸钙和水化硫铝酸钙固融体，钢渣的活性经过激发，水泥总的水化量增加。钢渣中的Fe参与形成AFt，所以随着钢渣掺量的增加，固化土的干燥收缩不会降低，能够保持稳定。当钢渣掺量达到50％时，固化土孔隙率的提高为AFt的生成提供了空间，固化土结构能够得到进一步密实。固化剂组分中的硅酸钠提供的强碱性环境和辅助胶结作用能够确保激发剂与钢渣的激发作用。作为提供硫酸根离子作用的石膏能够对固化土起到显著的补强，这是因为在水泥和碱激发作用形成大量C₃S、C₂S的环境中，由于硫酸根离子的存在，会逐渐生成大量的AFt，由于在AFt生成过程中伴随着体积增大，这样不但对固化土的强度起到增加作用，还对固化土的孔隙起到有限的填充以及密实作用。简言之，具有诸多优良化学性质的钢渣作为主掺物、高效的激发组分、有效的增强组分之间的科学合理匹配使得钢渣能够被大掺量的应用到淤泥固化剂的生产中，开发出经济、实用、环保而又高效的淤泥固化剂。 

  

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。