[发明专利]一种基于工业废物的环保型固化剂及其制备方法

说明书

本发明属于固化材料相关技术领域，其公开了一种基于工业废物的环保型固化剂及其制备方法，所述固化剂的组分包括高炉矿渣、电石渣和脱硫石膏，所述电石渣的干质量为所述高炉矿渣干质量的5％～40％；所述脱硫石膏的干质量为所述电石渣干质量的2％～40％。本发明所提供的环保型固化剂以工业废物为原料制备而成，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，成本调低；此外，所述固化剂仅需要少量的组分和添加量就能达到固化需求，还可以避免了组分过多杂质含量较大引起的后期固化效果不佳的问题。

技术领域

本发明属于固化材料相关技术领域，更具体地，涉及一种基于工业废物的环保型固化剂及其制备方法。

背景技术

在软土地基施工时，由于软土多具有空隙比大、压缩性强、渗透性差、承载力极低和稳定性差等工程特性，常为工程施工带来诸多不便。针对软土地基施工，经常使用固化法来快速提高软土的强度，以提高其承载能力。固化法是通过将固化剂掺入到软土中，固化剂在土体中发生水化反应或者火山灰反应快速降低软土内的自由水含量，其生成的结晶矿物将填充土体内空隙形成土体骨架，从而达到提高土体强度的效果。在实际工程中，最常用的固化剂有石灰、水泥等。但是，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。以水泥作为固化剂，虽然效果较好，但是需要掺加大量的水泥。然而，每生产一吨水泥大约需要100度电量，释放大约500多kg的CO₂，使用大量如此高能耗高排放的材料，势必会对环境带来不利影响。

中国是燃煤大国，火电厂的燃煤量占据重要地位，煤炭燃烧过程中会产生大量的SO₂，而SO₂是形成酸雨的重要原因。烟气脱硫是目前应用最广泛、最有效的SO₂控制技术。脱硫石膏是该脱硫方法产生的一种工业废物。据统计，目前中国每年会产生100多吨脱硫石膏，如此庞大惊人的工业废产物如果以堆置和填埋作为处理方式，不仅需要占用大量的土地资源，而且可能会造成二次污染。同样面临着处置和综合利用问题的还有高炉矿渣和电石渣等。如何实现此类工业废物的资源化利用是目前亟需解决的问题。

此外，现有固化剂有采用磷石膏，磷石膏是在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，其中主要成分为硫酸钙，而磷石膏含有大量的Ca、Mg的矿物杂质。现有研究结果表明，水泥基质固化剂主要是通过水化反应及火山灰反应生成的大量CAH，CSH和钙矾石等结晶矿物填充土体孔隙，达到增强土体强度的目的；但是在固化后期，如果生成的结晶矿物比较多，尤其是钙矾石这种体积膨胀率非常大，如果固化后期有大量的钙矾石生成，对本来孔隙已经比较密实的土体而言有较大的负面影响，钙矾石会将土体内微孔隙撑开(从宏观角度来看，土体会有裂缝产生)，从而导致土体强度减弱。因此，固化剂中含钙物质不宜过多或过少，过少会导致固化效果不佳，过多会影响固化后期强度。相应地，本领域存在着发展一种性能较好的基于工业废物的环保型固化剂及其制备方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于工业废物的环保型固化剂及其制备方法，其基于现有固化剂的工作特点，研究及设计了一种性能较好的基于工业废物的环保型固化剂。所述固化剂以工业废物为原料制备而成，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。此外，所述固化剂仅需要少量的组分和添加量就能达到固化需求，同时避免了组分过多杂质含量较大引起的后期固化效果不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于工业废物的环保型固化剂，所述固化剂的组分包括高炉矿渣、电石渣和脱硫石膏，所述电石渣的干质量为所述高炉矿渣干质量的5％～40％；所述脱硫石膏的干质量为所述电石渣干质量的2％～40％。

进一步地，所述电石渣的干质量与所述高炉矿渣干质量的比值为％、10％、15％、20％、25％、30％、35％及40％中的任意数值。