[发明专利]一种无水泥大宗工业固废高性能土壤固化剂制备和应用方法

说明书

本发明涉及无水泥大宗工业固废高性能土壤固化剂，它由特殊处理钢渣、水渣、废石粉、脱硫石膏、磷石膏渣、电石渣与沸石组成。本发明土壤固化剂性能优于常规土壤固化剂，有益于工程质量的提高和成本下降。本发明不仅解决了现有的大宗工业固废堆积带来的占有土地、污染环境、资源闲置和浪费的问题，而且有效替换了常规土壤固化剂中的水泥和熟料用量，等效减少了水泥和熟料生产中消耗的能源、对大自然的破坏和产生的CO₂等有害气体的排放问题，同时起到了以废治废的作用。如在中国用本发明产品部分取代常规产品，每年可减少天量的开山炸石的炸药、煤耗和电耗，减少CO₂等有害气体的排放达数亿吨，对提高我国经济、社会和环境效益具有极大的意义。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域。更具体地，本发明涉及一种无水泥大宗工业固废高性能土壤固化剂。

背景技术

从目前我们看到的国内正在使用的多种土壤固化剂，无论是从形态上看的固态和液态，还是从物质组成的特点上看的无机类、离子类、有机聚合类固化剂，普遍存在着几大瓶颈问题：第一，对于各种不同土质往往考虑单一针对性多，考虑兼容性不够。一把钥匙只开一把锁，只有极少量的考虑了兼容，但也往往难以照顾到各方需求，从而影响了土壤固化剂的应用范围和效果；第二，被固化土体的抗压抗折强度不够高，大多数刚刚达标，有的甚至先强后弱，导致“二次泥化”现象产生，少有恒久且超强的抗压抗折强度；第三，亲水性处理不彻底，带来产品质量上的不稳定；第四，有的配方中使用的化学试剂，不可避免地存在二次污染等问题。第五，目前相当多的固化剂品种中，配方中都含有水泥或熟料。国内常规水泥大都要添加熟料。熟料用量甚至高达水泥原料总量的60～70％。而一些固化剂则直接添加了熟料，且占比大多为固化剂质量的三分之一，有的甚至高达40％左右。水泥或熟料不仅造价高，且固化效果也不理想。近年来的研究热点集中在使用新型固化材料，尤其是将一些大宗工业固废，例如粉煤灰、脱硫石膏等作为主要材料制作固化剂。但多数固化剂的固化效果依赖于土壤颗粒度、含水量和有机质含量。当遇到含水量高和有机质含量高的土壤时，往往导致土壤固化后的强度偏低，且采用水泥或熟料、粉煤灰、石灰、石膏等传统固化剂，在固化过程中形成的水化产物不能有效填充土壤内部孔隙，固化完成后结构中仍有大量孔隙存在，水稳性和耐久性较差，易出现收缩开裂现象。之所以出现这些情况，在于没有寻求到最佳配方和最佳工艺。第六，常规固化剂价格昂贵。

本公司冀更新、马金山发明的一种无水泥大宗工业固废高性能土壤固化剂就很好地解决了上述六项瓶颈问题，能很好地固化各类土体，包括黄沙、砂质土、粘性土、壤土和湿陷性黄土、盐碱土以及江河湖海淤泥等，且具有对煤矿、铁矿等的矿井采掘废石和尾矿砂等各种工业废渣、垃圾焚烧灰以及被重金属污染的土体等均可就地固化的良好特性。由于固化了土壤中的大多数重金属，使重金属析出大幅度减少。不仅使土壤和地下水重金属含量达到国家标准，而且固化后的土体不存在二次污染。由于制作固化剂的基本原料为特殊处理后的钢渣、水渣、废石粉、脱硫石膏、磷石膏渣和电石渣等，其工业废料占固化剂质量的90％以上。这就为我国“国之殇、企之难、民之痛”的大宗工业固废的综合利用，变废为宝，甚至以废治废，开辟了一条道路。一把钥匙之所以能开万把锁，在于采用了企业特有的热焖渣加工工艺等8项国家发明专利，并以冀更新获得的国家科学技术进步二等奖为后盾。伴随着钢渣晶格结构及表面物化性能的变化，从而有效化解了钢渣中游离氧化钙、游离氧化镁以及铁元素转化为三氧化二铁带来的弊端，即其对被固化土壤疏松和膨胀引起的灾难性后果。同时，又适度保留了游离氧化钙、游离氧化镁中无可替代的“破坏”作用，即恰到好处地激活了钢渣中特有的“微膨胀”性能，继而带来意想不到的种种可喜收获。