本發(fā)明涉及工業(yè)固廢回收利用，具體涉及一種大摻量的磷石膏膠凝材料、固化劑及固化方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前各類工業(yè)固廢的排放量不斷增長，特別是礦業(yè)、冶金、電力等行業(yè)的固廢排放量巨大。磷石膏作為一種常見的工業(yè)固廢，一般在磷酸的生產(chǎn)流程中作為副產(chǎn)物出現(xiàn)。每生產(chǎn)1噸磷酸，相應(yīng)有約5噸磷石膏被排放，全球磷石膏產(chǎn)量估計約為每年1～2.8億噸。磷石膏當(dāng)前的增長量估計為每年2億噸，而以理想化統(tǒng)計質(zhì)量利用率為10～15％。當(dāng)前磷石膏的處置仍以堆存為主，綜合利用率較低，同時由于磷石膏中含有大量的硫酸鹽等成分，其滲出也會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。為解決磷石膏的堆積問題，有學(xué)者提出將其制備為膠凝材料，利于堆放，且可以減少其中有害成分的滲出，進(jìn)一步將其用作環(huán)境治理材料，例如路基材料或者淤泥、軟土的固化劑成分，實現(xiàn)資源化利用的效果。然而磷石膏雖然可以提供大量硫酸鹽，促進(jìn)鈣礬石的生成，但其中的硅鋁元素占比較低，為保證具備足夠氧化硅和氧化鋁參與水化反應(yīng)，考慮將具備火山灰性質(zhì)的礦渣和粉煤灰摻入反應(yīng)體系。考慮到磷石膏本身力學(xué)性能，大多學(xué)者會采用低摻量的磷石膏來制備膠凝材料，用作固化劑時，摻入高比例的水泥以提高固化效果，但水泥的摻入會導(dǎo)致這類膠凝材料的成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于找到磷石膏資源化利用的新方向，采用大摻量的磷石膏作為原料制備膠凝材料和固化劑，并且具有良好的力學(xué)性能。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的方案是：

3、一種大摻量的磷石膏膠凝材料，按照重量份數(shù)計包括：

4、磷石膏45～70份

5、礦渣16.5～35份

6、粉煤灰3～25份

7、熟石灰0.5～2份。

8、進(jìn)一步地，所述大摻量的磷石膏膠凝材料由如下重量份的組分組成：

9、磷石膏50～66份

10、礦渣28份

11、粉煤灰5～20份

12、熟石灰1.25～2份。

13、進(jìn)一步地，所述大摻量的磷石膏膠凝材料由如下重量份的組分組成：

14、磷石膏50.57份

15、礦渣28份

16、粉煤灰20份

17、熟石灰1.43份。

18、進(jìn)一步地，所述大摻量的磷石膏膠凝材料由如下重量份的組分組成：

19、磷石膏65.75份

20、礦渣28份

21、粉煤灰5份

22、熟石灰1.25份。

23、進(jìn)一步地，所述大摻量的磷石膏膠凝材料由如下重量份的組分組成：

24、磷石膏57.5份

25、礦渣28份

26、粉煤灰12.5份

27、熟石灰2份。

28、進(jìn)一步地，所述大摻量的磷石膏膠凝材料由如下重量份的組分組成：

29、磷石膏59份

30、礦渣28份

31、粉煤灰12.5份

32、熟石灰0.5份。

33、進(jìn)一步地，所述粉煤灰的含鈣量不超過10％。

34、進(jìn)一步地，所述磷石膏經(jīng)預(yù)處理，預(yù)處理主要用于去除新鮮磷石膏存在的大量雜質(zhì)，預(yù)處理方式可選為水洗。進(jìn)一步地，以ph為例，預(yù)處理后的磷石膏應(yīng)滿足ph≥3。

35、本發(fā)明的目的之二是提供一種大摻量的磷石膏基固化劑，所述固化劑包含上述的磷石膏膠凝材料以及水泥，其中磷石膏膠凝材料與水泥的質(zhì)量比為7:3～3:7?？蛇x地，磷石膏膠凝材料與水泥的質(zhì)量比為7:3、6:4、5:5、4:6、3:7。

36、本發(fā)明的目的之三是提供一種淤泥/軟土的固化方法，采用上述的磷石膏基固化劑，摻入待固化的淤泥/軟土中，使其固結(jié)。

37、進(jìn)一步地，所述磷石膏基固化劑的摻量為待固化的淤泥/軟土干重的15％或15％以上，進(jìn)一步優(yōu)選摻量為待固化的淤泥/軟土干重的15％～50％?？蛇x地，所述磷石膏基固化劑的摻量為待固化的淤泥/軟土干重的15％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％。

38、進(jìn)一步地，所述待固化的淤泥/軟土的含水率不超過淤泥/軟土液限(使物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的臨界含水率/量)的3倍，優(yōu)選為淤泥/軟土液限的2～3倍。例如待固化的淤泥/軟土中含有的水的質(zhì)量達(dá)到淤泥/軟土干重的50％時，淤泥變?yōu)橐簯B(tài)，即淤泥液限為50％時，本申請所述的磷石膏基固化劑可固化的淤泥含水率最高可達(dá)到150％。

39、進(jìn)一步地，所述待固化的淤泥/軟土的含水率(即淤泥/軟土中含有的水的質(zhì)量相對于淤泥/軟土干重的比例)不超過85％。優(yōu)選地，所述待固化的淤泥/軟土的含水率為60％～85％?？蛇x地，所述待固化的淤泥/軟土的含水率為60％、65％、70％、75％、80％、85％。

40、本發(fā)明基于大摻量磷石膏和工業(yè)固廢，制備低成本、安全環(huán)保且性能優(yōu)良的新型路用固廢基膠凝材料，一方面可充分利用磷石膏、粉煤灰、礦渣等固廢作為原材料，減少固廢的占地堆存，降低固廢堆積造成的環(huán)境危害，另一方面制備的低成本、高性能新型路用固廢基膠凝材料可替代傳統(tǒng)水泥等，降低工程成本。磷石膏的摻量達(dá)到60％時，所得膠凝材料本身的抗壓強(qiáng)度可達(dá)到10mpa以上。本申請所述固化劑尤其適用于高含水率的淤泥或者軟土，用于固化含水率達(dá)到液限2～3倍的淤泥或者軟土?xí)r，相比于水泥可達(dá)到更好的固化效果。

技術(shù)特征：

1.一種大摻量的磷石膏膠凝材料，其特征在于，按照重量份數(shù)計包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大摻量的磷石膏膠凝材料，其特征在于，按照重量份數(shù)計包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大摻量的磷石膏膠凝材料，其特征在于，所述磷石膏經(jīng)預(yù)處理，所述預(yù)處理方式為水洗。

4.一種大摻量的磷石膏基固化劑，其特征在于，所述固化劑包含權(quán)利要求1～3任一項所述的磷石膏膠凝材料以及水泥，其中磷石膏膠凝材料與水泥的質(zhì)量比為7:3～3:7。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大摻量的磷石膏基固化劑，其特征在于，其中磷石膏膠凝材料與水泥的質(zhì)量比為6:4～4:6。

6.一種淤泥/軟土的固化方法，其特征在于，采用權(quán)利要求4或5所述的磷石膏基固化劑，摻入待固化的淤泥/軟土中，使其固結(jié)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述磷石膏基固化劑的摻量為待固化的淤泥/軟土干重的15％或15％以上。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述磷石膏基固化劑的摻量為待固化的淤泥/軟土干重的15％～50％。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述待固化的淤泥/軟土的含水率不超過淤泥/軟土液限的3倍。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述待固化的淤泥/軟土的含水率為淤泥/軟土液限的2～3倍。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種大摻量的磷石膏膠凝材料、固化劑及固化方法。磷石膏膠凝材料包括磷石膏45～70份、礦渣16.5～35份、粉煤灰3～25份、熟石灰0.5～2份。固化劑包含磷石膏膠凝材料以及水泥，其中磷石膏膠凝材料與水泥的質(zhì)量比為7:3～3:7。本發(fā)明基于大摻量磷石膏和工業(yè)固廢，制備低成本、安全環(huán)保且性能優(yōu)良的膠凝材料，磷石膏的摻量達(dá)到60％時，所得膠凝材料本身的抗壓強(qiáng)度可達(dá)到10MPa以上。用作淤泥或者軟土的固化劑時，相比于水泥可達(dá)到更好的固化效果。

技術(shù)研發(fā)人員：王宏偉,丁垣博,張佳慧,董隴軍,石英,李鑰,王東星,孫道元
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10