一種利用混凝土廢渣制備固化劑的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種利用混凝土廢渣制備固化劑的方法，步驟如下：將腐殖土和混凝土廢渣混合烘干，得到有機(jī)摻混凝土廢渣，研磨，過(guò)篩，得到機(jī)械有機(jī)摻粉；將磷石膏、赤泥和機(jī)械有機(jī)摻粉混合，置于微波真空氣氛燒結(jié)爐中活化，取出活化后的混合料研磨，過(guò)篩，得到固化劑。本發(fā)明專利技術(shù)基于混凝土廢渣成分特性，配給腐殖土、赤泥、磷石膏為外摻料，通過(guò)機(jī)械研磨、微波輻照、冷卻、過(guò)篩等方式實(shí)現(xiàn)原料各成分反應(yīng)，獲得的固化劑可實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬污染土壤的高效固化，污染土壤固化體Cd、Hg、As最低浸出濃度均低于0.1mg/L，28d固化體最高強(qiáng)度可達(dá)49.75MPa；可實(shí)現(xiàn)混凝土廢渣的資源化再利用，所需原料來(lái)源廣泛，且固化劑的制備過(guò)程簡(jiǎn)單。且固化劑的制備過(guò)程簡(jiǎn)單。且固化劑的制備過(guò)程簡(jiǎn)單。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種利用混凝土廢渣制備固化劑的方法


[0001]本專利技術(shù)涉及重金屬污染土壤固化劑的制備方法，尤其涉及一種利用混凝土廢渣制備固化劑的方法。

技術(shù)介紹

[0002]據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1立方混凝土產(chǎn)生約0.04噸廢渣，中國(guó)混凝土生產(chǎn)行業(yè)每年產(chǎn)生逾9000萬(wàn)噸混凝土廢渣，堆存量巨大。根據(jù)來(lái)源，混凝土廢渣分為濕廢渣和干廢渣?；炷翉U渣由細(xì)骨料、水化產(chǎn)物和殘余膠凝材料顆粒三個(gè)部分組成。同時(shí)混凝土廢渣pH值較高并含有重金屬污染物，對(duì)環(huán)境存在一定危害性。
[0003]目前混凝土廢渣利用途徑包括濕渣回用、生產(chǎn)砌塊和免燒磚、路基材料制備與回填、燒結(jié)玻璃體與制備地質(zhì)聚合物等?？傮w而言，當(dāng)前混凝土廢渣主要被當(dāng)作外摻集料使用。雖然有部分將混凝土廢渣進(jìn)行研磨和篩分以回收細(xì)粉的應(yīng)用研究，但殘余膠凝材料顆?？傮w回收量較少，回收的細(xì)粉在使用過(guò)程中也更多起到輕集料的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]專利技術(shù)目的：針對(duì)以上問(wèn)題，本專利技術(shù)提出一種利用混凝土廢渣制備固化劑的方法，在實(shí)現(xiàn)廢渣資源化再利用的同時(shí)，所制備的固化劑可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬污染土壤的高效固化。
[0005]技術(shù)方案：本專利技術(shù)所述的一種利用混凝土廢渣制備固化劑的方法，包括以下步驟：
[0006]將腐殖土和混凝土廢渣混合烘干，得到有機(jī)摻混凝土廢渣，研磨，過(guò)篩，得到機(jī)械有機(jī)摻粉；將磷石膏、赤泥和機(jī)械有機(jī)摻粉混合，置于微波真空氣氛燒結(jié)爐中活化，取出活化后的混合料研磨，過(guò)篩，得到固化劑。
[0007]其中，所述腐殖土和混凝土廢渣的質(zhì)量比為2.5～17.5:100，二者混合后在50～150℃下烘干。
[0008]所述磷石膏、赤泥和機(jī)械有機(jī)摻粉的質(zhì)量比為2.5～12.5:5～25:100。
[0009]所述微波活化的時(shí)間為1～6h，進(jìn)一步優(yōu)選為1～4h，活化溫度為500～1000℃。
[0010]所述有機(jī)摻混凝土廢渣研磨0.5～4.5h，過(guò)200～400目篩；活化后的混合料研磨后過(guò)200～400目篩。
[0011]腐殖土是一種質(zhì)輕疏松、多孔隙、富含有機(jī)物的物質(zhì)?；炷翉U渣主要由細(xì)骨料、水化產(chǎn)物及殘余膠凝材料三個(gè)部分組成。將腐殖土與混凝土廢渣混合烘干，研磨過(guò)程中混凝土廢渣中的骨料部分可作為助磨劑促進(jìn)腐殖土、混凝土廢渣中水化產(chǎn)物及殘余膠凝材料進(jìn)一步粉碎同時(shí)強(qiáng)化機(jī)械摩擦作用，使得腐殖土顆粒中的有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、維生素、生長(zhǎng)素等有機(jī)物質(zhì)吸附在混凝土廢渣中水化產(chǎn)物及殘余膠凝材料上。將研磨后的有機(jī)摻混凝土廢渣進(jìn)行篩分，可去除混凝土廢渣中膠凝活性較低的骨料部分。將磷石膏、赤泥、機(jī)械有機(jī)摻粉混合后置于微波真空氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行活化，在微波照射下機(jī)械有機(jī)摻粉中水化產(chǎn)物及殘余膠凝材料上的有機(jī)物發(fā)生裂解并逐漸碳化，生成細(xì)小多孔碳顆粒并附著在膠凝材料上。同時(shí)，在微波照射下水化產(chǎn)物中的結(jié)晶水布朗運(yùn)動(dòng)加劇，結(jié)晶水脫離晶格。隨著結(jié)晶水
溢出，水化產(chǎn)物礦物晶格重新組合，膠凝活性提升。同時(shí)在微波加熱作用下，赤泥中的鐵鋁物質(zhì)與混凝土廢渣中膠凝物質(zhì)反應(yīng)生成3CaO
·
Al2O3和4CaO
·
Al2O3·
Fe2O3，赤泥中的鈣基物質(zhì)先轉(zhuǎn)化為氧化鈣再與混凝土廢渣中膠凝物質(zhì)及其自身硅鋁酸鹽反應(yīng)生成3CaO
·
SiO2和2CaO
·
SiO2。同時(shí)在微波加熱作用下，磷石膏中的二水硫酸鈣和半水硫酸鈣均先轉(zhuǎn)化為硫酸鈣。硫酸鈣后繼與混凝土廢渣中膠凝物質(zhì)及鋁酸鹽反應(yīng)生成硫鋁酸鹽。上述反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，腐殖土中有機(jī)質(zhì)熱裂解過(guò)程產(chǎn)生大量的氣體。裂解氣體持續(xù)釋放，使得碳顆粒在新生成的膠凝材料中分布更加均勻，同時(shí)膠凝材料微觀孔隙較大，活性進(jìn)一步提升。在使用過(guò)程中，固化劑與污染土壤混合后，固化劑中碳顆?？晌讲⒐潭ㄎ廴就寥乐羞w移活性強(qiáng)的重金屬污染物。固化劑中的膠凝活性物質(zhì)在接觸水后快速發(fā)生水化反應(yīng)和地質(zhì)聚合反應(yīng)生成水化物和地質(zhì)聚合物。生成的水化物和地質(zhì)聚合物將碳顆粒及污染土壤顆粒吸附并包裹，形成高強(qiáng)度固化體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬污染物的高效固化。
[0012]有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是：(1)本專利技術(shù)基于混凝土廢渣成分特性，配給腐殖土、赤泥、磷石膏為外摻料，通過(guò)機(jī)械研磨、微波輻照、冷卻、過(guò)篩等方式實(shí)現(xiàn)原料各成分反應(yīng)，激發(fā)混凝土廢渣自身膠凝特性，應(yīng)用于環(huán)境污染修復(fù)；(2)所制備的固化劑可實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬污染土壤的高效固化，污染土壤固化體Cd、Hg、As最低浸出濃度均低于0.1mg/L，獲得的28d固化體最高強(qiáng)度可達(dá)49.75MPa；(3)本專利技術(shù)利用混凝土廢渣制備固化劑可實(shí)現(xiàn)混凝土廢渣的資源化再利用，所需原料來(lái)源廣泛，且固化劑的制備過(guò)程簡(jiǎn)單。
附圖說(shuō)明
[0013]圖1是本專利技術(shù)的流程圖。
具體實(shí)施方式
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]需要說(shuō)明的是，混凝土廢渣由江蘇常熟某住宅工業(yè)有限公司提供，主要檢測(cè)成分包括：41.3％SiO2、40.6％CaO、8.03％Al2O3、3.76％Fe2O3、1.56％MgO、1.46％K2O、0.358％Na2O及2.932％雜質(zhì)。
[0016]赤泥由山東淄博某鋁業(yè)公司提供，主要檢測(cè)成分包括：40.1％Fe2O3、26.3％Al2O3、13.5％SiO2、11.5％Na2O、6.42％TiO2、0.546％CaO、0.326％SO3、0.275％ZrO2、0.251％P2O5、0.233％V2O5及1.634％雜質(zhì)。
[0017]重金屬污染土壤：所用重金屬污染土壤樣品采自江蘇某廢棄電鍍廠區(qū)附近區(qū)域土壤。采樣土壤被后置于陰涼處風(fēng)干兩周，再將土壤樣品研磨，過(guò)100目篩，備用。污染土壤中，汞含量為202.04mg/kg、鎘含量為338.62mg/kg、砷含量為357.82mg/kg。
[0018]實(shí)施例1
[0019]腐殖土和混凝土廢渣質(zhì)量比對(duì)所制備固化劑性能影響
[0020]固化劑的制備：如圖1所示，按照腐殖土和混凝土廢渣的質(zhì)量比為1:100、1.5:100、2:100、2.5:100、10:100、17.5:100、18.5:100、19.5:100、20:100分別將二者混合，然后在50℃下烘干，得到有機(jī)摻混凝土廢渣，將有機(jī)摻混凝土廢渣研磨0.5小時(shí)，過(guò)200目篩，得到的過(guò)篩部分為機(jī)械有機(jī)摻粉；按照磷石膏、赤泥和機(jī)械有機(jī)摻粉的質(zhì)量比為2.5:5:100將三者混合，然后置于微波真空氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行活化，活化完冷卻到室溫，取出活化后的混合料
再研磨成粉，過(guò)200目篩，得到的過(guò)篩部分為即為固化劑，其中活化時(shí)間為1小時(shí)，活化溫度為500℃。
[0021]重金屬污染土壤固化試驗(yàn)：按照重金屬污染土壤和上述制備的固化劑質(zhì)量比為0.4:0.6將二者混合，得到混合物，按照液體固體比0.35:1(mL:mg)向混合物中加入水，充分?jǐn)嚢柚列纬删哂辛鲃?dòng)性的漿體，將漿體澆注入40mm
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40mm
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40mm的鋼化模具中，在振動(dòng)臺(tái)上振實(shí)成型，用聚乙烯薄膜將模具密封后，置于標(biāo)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用混凝土廢渣制備固化劑的方法，其特征在于，包括以下步驟：將腐殖土和混凝土廢渣混合烘干，得到有機(jī)摻混凝土廢渣，研磨，過(guò)篩，得到機(jī)械有機(jī)摻粉；將磷石膏、赤泥和機(jī)械有機(jī)摻粉混合，置于微波真空氣氛燒結(jié)爐中活化，取出活化后的混合料研磨，過(guò)篩，得到固化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用混凝土廢渣制備固化劑的方法，其特征在于，所述腐殖土和混凝土廢渣的質(zhì)量比為2.5～17.5:100。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用混凝土廢渣制備固化劑的方法，其特征在于，所述磷石膏、赤泥和機(jī)械有機(jī)摻粉的質(zhì)量比為2.5～12.5...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃濤，張樹(shù)文，宋東平，金俊勛，周璐璐，徐嬌嬌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：常熟理工學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：