專利名稱：一種脫水淤泥固化劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對脫水淤泥進行固化改性的固化劑，屬于土工材料領域。
背景技術：
我國地域廣闊，是世界上的淤泥資源大國，發展淤泥回收、綜合利用大有可為。據有關部門調查統計，僅國內湖泊、河道擁有的淤泥，每年的采集量至少可達7000萬噸，加上城市下水道的淤泥，每年的總采集量可在1萬噸以上。采集淤泥，有利于疏浚河道、防止水質富營養化和凈化城市環境，而且綜合利用淤泥可以化害為利。從國內已有的河湖清淤工程來看，對上岸泥漿的處置大多采用堆場固化的方式。 此方法通過在淤泥漿中加入水泥、石灰等固化和膠凝材料使淤泥脫水固化，這種方法在大規模清淤時有以下明顯缺點首先，大規模清淤時要連續輸出泥漿，將所有泥漿中摻入水泥、石灰，工程量太大以致無法短期內完成；其次，大量淤泥與水泥、石灰等膠凝材料無法摻合均勻，雨水沖刷時仍會形成嚴重的二次污染；第三，要達到固化要求，需要摻入的水泥、石灰量很大，成本高，并且固化后廢棄物總量體積增加；最后，如此量大的添加水泥、石灰處理后固化物的生物適應性遭到破壞，一般只能做垃圾填埋，資源化利用困難。
發明內容
針對現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種固化劑，摻入機械脫水后的淤泥中，使其快速固化，從而具有再利用的價值。本發明適用于對水利工程、土木工程及污水處理中產生的淤泥進行固化改性，固化時間短，所得到的改性土強度高、空隙率小、無二次污染。本發明的技術方案如下
一種脫水淤泥固化劑，包括硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、細砂、硫酸鈣；所述改性粉煤灰的質量為硅酸鹽水泥質量的5 7%，所述細砂的質量為硅酸鹽水泥質量的廣3%，所述硫酸鈣的質量為硅酸鹽水泥質量的0. 6^1. 4% ；所述改性粉煤灰的制備方法為將粉煤灰在 28(T320°C下焙燒40 70分鐘，取出冷卻，密封保存備用。所述脫水淤泥固化劑的使用量為脫水淤泥質量的2 10%;所述細砂的粒徑為 0. 63 1. 25mm ；所述脫水淤泥的含水量為3(Γ60% ；
本發明有益的技術效果在于
1、本脫水淤泥固化劑中使用了硅酸鹽水泥，其主要成分為硅酸三鈣3Ca0 *Si02、硅酸二鈣2Ca0 · SiO2、鋁酸三鈣3Ca0 · Al2O3、鋁酸四鈣4CaO · Al2O3 · Fe2O3，這些成分與污泥中的水分發生水化反應，生成晶體和凝膠，將有害污泥微粒分別包容，并逐步硬化形成水泥固化體。其具體反應式為
2 (3Ca0 · SiO2) +6H20 — 3Ca0 · 2Si02 · 3H20+3Ca (OH) 2 2 (2Ca0 · SiO2) +4H20 — 3Ca0 · 2Si02 · 3H20+Ca(OH)2 3Ca0 · Al2O3 + 6H20 — 3Ca0 · Al2O3 · 6H204CaO · Al2O3 · Fe2O3 + 7H20 — 3Ca0 · Al2O3 · 6H20 + CaO · Fe2O3 · H2O 2、本脫水淤泥固化劑中使用了細砂，細砂作為骨料，改善了脫水淤泥的粒級配比，減小了空隙率，進一步提升了脫水淤泥的強度，并且減少了固化劑中水泥的用量。3、本脫水淤泥固化劑中使用了改性粉煤灰。由于粉煤灰中富含以活性氧化物S^2 和Al2O3為主的玻璃體微粒、少量金屬氧化物及未燃盡炭，其比表面積較大，表面能高，對許多污染物質，尤其是重金屬離子及有機物具有較強的吸附作用。通過對粉煤灰的熱處理活化改性，粉煤灰會失去孔道中的沸石水和結晶水，使其內部孔道面積和活性吸附點的數量增加，進而提高了粉煤灰的吸附性能。利用這些優良的性能，活化粉煤灰在作為脫水淤泥的骨料的同時，又能作為吸附劑富集重金屬離子及有機物，減少了二次污染。4、本脫水淤泥固化劑中使用了硫酸鈣CaSO4 · 2H20，而水泥中含有鋁酸三鈣 3Ca0 · Al2O3，兩者能發生反應，生成鈣礬石3Ca0 · Al2O3 · 3CaS04 · 32H20 (其中結晶水的數量與所處環境的濕度有關)。其具體反應式為
3Ca0 · Al203+6H20+3 (CaSO4 · 2H20)+19H20 — 3Ca0 · Al2O3 · 3CaS04 · 3IH2O 3Ca0 · Al203+3 (CaSO4 · 2H20) +26H20 — 3Ca0 · Al2O3 · 3CaS04 · 32H20 該反應能夠提高脫水淤泥在固化時的早期強度，加快了脫水淤泥的硬化，有效縮短了脫水淤泥固化后得到的改性土達到強度的時間。5、本發明所公開的脫水淤泥固化劑的應用范圍廣，相比于現有的固化技術具有明顯的環保價值，有效的避免了淤泥固化后得到的改性土對環境造成的非點源二次污染，可以用作路基填筑用土、回填用土等。
具體實施例方式實施例1
首先制備脫水淤泥固化劑其組分包括硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、細砂、硫酸鈣；其中改性粉煤灰的質量為硅酸鹽水泥質量的7%，細砂的質量為硅酸鹽水泥質量的3%，粒徑為 0. 63^1. 25mm，硫酸鈣的質量為硅酸鹽水泥質量的1. 4% ；所述改性粉煤灰的制備方法為將粉煤灰在280°C下焙燒70分鐘，使用前要密封保存。將上述制備得到的脫水淤泥固化劑取1kg，添加到25kg的脫水淤泥中，固化劑占脫水淤泥的質量百分比為4%，脫水淤泥的含水量為40%。將混合物攪拌均勻，制備成三組標準模型，該模型為圓柱形，直徑3. 9cm,高度8cm。分別把這三組模型在常溫下養護7天、14 天、觀天，在每個時間點均用無側限壓力儀分別測試這三組模型的無側限抗壓強度，具體測試數據見表1。其中無側限抗壓強度是指樣品側面不設限制時，對樣品施加順著圓柱體軸向的的壓力，直至樣品被破壞時所加的壓力。實施例2:
首先制備脫水淤泥固化劑其組分包括硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、細砂、硫酸鈣；其中改性粉煤灰的質量為硅酸鹽水泥質量的5%，細砂的質量為硅酸鹽水泥質量的1%，粒徑為 0. 63^1. 25mm，硫酸鈣的質量為硅酸鹽水泥質量的1% ；所述改性粉煤灰的制備方法為將粉煤灰在320°C下焙燒45分鐘，使用前要密封保存。將上述制備得到的脫水淤泥固化劑取1kg，添加到16. 7kg的脫水淤泥中，固化劑占脫水淤泥的質量百分比為6%，脫水淤泥的含水量為50%。將混合物攪拌均勻，制備成三組標準模，該模型為圓柱形，直徑3. 9cm,高度8cm。分別把這三組模型在常溫下養護7天、14 天、觀天，在每個時間點均用無側限壓力儀分別測試這三組模型的無側限抗壓強度，具體測試數據見表1。其中無側限抗壓強度是指樣品側面不設限制時，對樣品施加順著圓柱體軸向的的壓力，直至樣品被破壞時所加的壓力。實施例1和2的具體測試數據見表1。表 權利要求
1.一種脫水淤泥固化劑，其特征在于包括硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、細砂、硫酸鈣； 所述改性粉煤灰的質量為硅酸鹽水泥質量的5 7%，所述細砂的質量為硅酸鹽水泥質量的廣3%，所述硫酸鈣的質量為硅酸鹽水泥質量的0. 6^1. 4% ；所述改性粉煤灰的制備方法為將粉煤灰在28(T320°C下焙燒4(Γ70分鐘，取出冷卻， 密封保存備用。
2.根據權利要求1所述的一種脫水淤泥固化劑，其特征在于所述脫水淤泥固化劑的使用量為脫水淤泥質量的2 10%。
3.根據權利要求1所述的一種脫水淤泥固化劑，其特征在于所述細砂的粒徑為 0. 63 L 25mm。
4.根據權利要求1所述的一種脫水淤泥固化劑，其特征在于所述脫水淤泥的含水量為30 60%。
全文摘要
一種脫水淤泥固化劑，包括硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、細砂、硫酸鈣；改性粉煤灰的質量為硅酸鹽水泥質量的5~7%，細砂的質量為硅酸鹽水泥質量的1~3%，硫酸鈣的質量為硅酸鹽水泥質量的0.6~1.4%；改性粉煤灰的制備方法為將粉煤灰在280~320℃下焙燒40~70分鐘，取出冷卻，密封保存備用；脫水淤泥固化劑的使用量為脫水淤泥質量的2~10%，脫水淤泥的含水量為30~60%。本發明適用于對水利工程、土木工程及污水處理中產生的淤泥進行固化改性，固化時間短，所得到的改性土強度高、空隙率小、無二次污染。
文檔編號C02F11/14GK102408179SQ201110208469
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者倪守高, 凌嘉穗, 張國剛, 朱偉, 王俊澤, 羅榮彪, 高揚 申請人:江蘇東方生態清淤工程有限公司