[发明专利]基于磷石膏的NRC耐强酸、抗冻融复合防渗材料及其制备方法

说明书

本发明属于防渗材料技术领域，提供了基于磷石膏的NRC耐强酸、抗冻融复合防渗材料及其制备方法。该材料，按重量百分比计，其原料组分包括：磷石膏30％‑70％、PMSB5‑10％、高分子聚合物絮凝剂1％、级配砂10‑35％、水14‑24％。利用PMSB的超高膨胀性能，当渗滤液通过时发生膨胀填充级配砂中的孔隙结构，同时利用磷石膏材料具有粘聚力的特性，在絮凝剂的作用下形成强有力的、凝胶结构的致密体。使得复合防渗材料具有良好的耐酸性和抗冻融效果，适用范围广，具有良好的市场前景。

技术领域

本发明涉及防渗材料技术领域，具体涉及基于磷石膏的NRC耐强酸、抗冻融复合防渗材料及其制备方法。

背景技术

目前，防渗技术已经广泛应用于工业渣库、含重金属尾矿库、工业厂区、罐区、受污染场地、河道及池塘、水库及水坝等工业及民用构筑物中，为地下水、空气和土壤提供可靠的长久保护。防渗材料主要有天然黏土和 HDPE防渗膜。但是大部分黏土在渗透系数(低于10^-7cm/s)和压实度(95％) 方面都达不到国家规范要求，此外，天然黏土衬层常因为不均匀沉降或干燥而产生裂缝，显著削弱其防渗效果。HDPE防渗膜虽然防渗性能很好，但存在成本高、施工难度大的缺点。

磷石膏是磷化工行业产生的废弃物，通常生产1吨磷酸可产生4.5-5.0 吨磷石膏副产物。磷化工产业的飞速发展带来了巨大量级的磷石膏堆存量，截止2020年底，我国磷石膏堆存量超过6亿吨，且年产生量7500万吨。占用大量土地，且土水污染及环境问题已成为制约磷肥行业发展的一大瓶颈。

目前将磷石膏用于防渗材料的研究较少。中国发明专利CN108751890A 公开了一种基于磷石膏的新型环保防渗材料，以磷石膏、膨润土、聚合物为主要原料。该防渗材料对恶劣环境下，尤其是酸性、极寒条件下的实用效果不佳。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中防渗材料耐候性不加的缺陷，从而提供基于磷石膏的NRC耐强酸、抗冻融复合防渗材料。采用磷石膏为基材，复合改性粘土材料，形成新型复合防渗材料，该材料能够良好地应对强酸、极寒、干湿循环等复杂服役环境及工况，保持极低的渗透系数，可以同时解决磷石膏多途径综合利用及固体废弃物填埋场渗漏失效双重环境问题。

本发明提供的基于磷石膏的NRC耐强酸、抗冻融复合防渗材料，按重量百分比计，其原料组分包括：磷石膏30％-70％、PMSB5-10％、高分子聚合物絮凝剂1％、级配砂10-35％、水14-24％。

需要说明的是，上述复合防渗材料还可由上述原料组分组成。

优选地，所述级配砂的粒径≤1mm，含水率＜12％；其粒径位于 0.15-0.7mm间部分的干重含量大于50％。

优选地，所述PMSB的含水率＜13％，膨胀指数≥60mL/2g。

需要说明的是，所述PMSB为聚合物改性砂及膨润土材料(Polymer modified SandBentonite)，其制备过程见ZL202110265306.X。

优选地，所述高分子聚合物絮凝剂包括纤维素醚、PVA、PAM中的任意一种。

优选地，所述防渗材料的压实度≥90％。

本发明还提供了上述基于磷石膏的NRC耐强酸、抗冻融复合防渗材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量百分比取PMSB，干燥研磨过120目筛，取干净级配砂，充分混合，备用；

(2)按重量百分比取磷石膏，烘干研磨过120目筛，备用；

(3)按重量百分比取高分子聚合物絮凝剂，加入到水中充分溶解，备用；

(4)将(1)(2)(3)中的原料混合，持续搅拌直至混合均匀；