一種含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及復(fù)合固化材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料及其制備方法；包括：尾礦砂、石灰、礦粉、水泥和激發(fā)劑，其重量百分比為：尾礦砂45%～60%；石灰5%～15%；礦粉15%～25%；水泥5%～25%；激發(fā)劑0.5%～3%；制備方法是將上述配比的淤泥復(fù)合固化材料的各組分充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和150千克～400千克淤泥復(fù)合固化材料并攪拌均勻。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物的再利用，降低了淤泥固化材料的生產(chǎn)成本，提升了淤泥固化土的綜合性能，降低了環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了淤泥固化土在工程建設(shè)方面作為道路地基和路基填料的應(yīng)用。
【專利說明】一種含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合固化材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種利用尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的淤泥固化材料大多采用普通硅酸鹽類膠結(jié)料，比如水泥等，因其具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，原材料資源豐富，經(jīng)久耐用以及抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)而得到普遍的應(yīng)用。但是，隨著用量的增加，對(duì)砂石等天然資源的需用量也越來越大。大量采石、開山，已經(jīng)嚴(yán)重破壞了自然山體的景觀和綠色植被，過度的河砂開采，破壞了河床河道，造成水土流失或河流改道等嚴(yán)重后果，目前全國(guó)許多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)沒有可利用的碎石和砂子。[0003]與此同時(shí)，隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，礦石的開采量不斷增加，選礦廠排出的廢渣也與日俱增。礦山排出的各種廢渣、廢石、尾礦的堆放和儲(chǔ)存，直接破壞和侵占土地，造成環(huán)境破壞。據(jù)國(guó)土資源部的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)年采掘礦石總量估算達(dá)90億噸。截至2015年全國(guó)礦業(yè)開發(fā)占用和損壞的土地面積為180萬公頃，其中尾礦砂堆放100萬公頃。
[0004]僅以江蘇某小型礦業(yè)公司為例，環(huán)境污染十分嚴(yán)重，現(xiàn)用的兩個(gè)尾礦庫中已接近達(dá)到使用年限，且最高壩已達(dá)200多米。廢棄的尾礦砂占地堆放，每年仍以6000萬噸的速度繼續(xù)排放，目前堆積已超過10億噸。磨細(xì)的廢棄物(尾礦砂)與水混合后通過管道輸送到5公里外的尾礦庫，現(xiàn)已堆積近3億噸，目前仍以每年700萬噸的速度排放，已占地近9000畝。
[0005]隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用尾礦砂廢棄物的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益已顯現(xiàn)出來。如何大量高效的利用礦山尾礦砂已成為當(dāng)務(wù)之急；從上世紀(jì)80年代開始，一些科研院所和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行尾礦砂石的開發(fā)與應(yīng)用，將尾礦砂經(jīng)過進(jìn)一步破碎，成為能符合建筑工程需要的粒徑大小的尾礦砂，通過選出其中的細(xì)度模數(shù)穩(wěn)定在213和215之間的中砂粒級(jí)，然后再經(jīng)過與天然河砂等復(fù)配，作為混凝土或砂漿的組分，并初步取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，還可以作為制磚的一種輔助材料。盡管如此，由于應(yīng)用領(lǐng)域狹小、消耗量少、累年堆存量大、土地占用大、對(duì)環(huán)境污染大、利用率低、附加值低等原因，尾礦砂的利用仍有上述問題急需解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料及其制備方法，本發(fā)明以廢棄尾礦砂為主要原料，并輔以礦粉、水泥以及石灰的工業(yè)廢棄物或常見土木建筑材料；實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物的再利用，降低了淤泥固化材料的生產(chǎn)成本，提升了淤泥固化土的綜合性能，降低了環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了淤泥固化土在工程建設(shè)方面作為道路地基和路基填料的應(yīng)用。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料，包括:尾礦砂、石灰、礦粉、水泥和激發(fā)劑，其重量百分比為:尾礦砂45%~60% ;石灰5%~15% ；礦粉15%~25% ;水泥5%~25% ;激發(fā)劑0.5%~3%。
[0008]優(yōu)選的，所述石灰中:Ca0.MgO的重量百分比≥70%，細(xì)度0.125mm ≤ 15%。
[0009]更加優(yōu)選的，所述激發(fā)劑為硅酸鹽或硫酸鹽中的一種。
[0010]更加優(yōu)選的，所述激發(fā)劑為硅酸鈉、硫酸鈉或硫酸鋁鉀中的一種。
[0011]更加優(yōu)選的，一種含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料的制備方法，包括:將上述配比的所述淤泥復(fù)合固化材料的各組分充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和150千克~400千克所述淤泥復(fù)合固化材料并攪拌均勻。
[0012]本發(fā)明固化劑中各組分的作用是:
[0013]本發(fā)明中尾礦砂的作用；一:尾礦砂良好的顆粒級(jí)配以及硬度、模量等特性使得它們可以作為淤泥固化土骨架的組成部分；二:尾礦砂中含有的活性Al203、Fe203和SiO2在堿性環(huán)境中生成的硅酸鈣、鋁酸鈣等凝膠產(chǎn)物可以在淤泥質(zhì)土粒間產(chǎn)生膠結(jié)作用。
[0014]水泥組份的作用是經(jīng)水化、水解反應(yīng)生成水化膠凝物質(zhì)，產(chǎn)生土顆粒的膠結(jié)作用。
[0015]石灰的作用；一:具有強(qiáng)吸水性，可以顯著降低淤泥固化初期的含水率；二 ；氧化鈣吸收自由水反應(yīng)生成大量氫氧化鈣，為淤泥的固化反應(yīng)提供了適宜的堿性環(huán)境，有利于固化反應(yīng)的發(fā)生。
[0016]激發(fā)劑的作用是能夠促進(jìn)礦粉中玻璃體結(jié)構(gòu)解體，加速礦粉的分散及活性組分的溶出，形成水化硅酸鈣和 水化鋁酸鈣，同時(shí)還能有效激發(fā)土顆粒中的礦物組分活性，加快水化進(jìn)程。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0018]本發(fā)明提供了一種含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料及其制備方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物的再利用，降低了淤泥固化材料的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)尾礦砂的高附加值大宗利用，使其變廢為寶，實(shí)現(xiàn)尾礦砂廢棄物的資源化利用，降低了環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了淤泥固化土的強(qiáng)度達(dá)到1.5MPa作用而實(shí)現(xiàn)在工程建設(shè)方面作為道路地基和路基填料方面的應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了更好的理解本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、所提供的技術(shù)方案，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明的實(shí)施，但并不用于限定本發(fā)明。
[0020]在優(yōu)選的實(shí)施例中，一種含有尾礦砂的游泥復(fù)合固化材料，包括:尾礦砂、石灰、礦粉、水泥和激發(fā)劑，其重量百分比為:尾礦砂45%~60% ;石灰5%~15% ;礦粉15%~25% ;水泥5%~25% ;激發(fā)劑0.5%~3%。
[0021]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，所述石灰中:Ca0*Mg0的重量百分比≥70%，細(xì)度
0.125mm < 15%。
[0022]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，所述激發(fā)劑為硅酸鹽或硫酸鹽中的一種。
[0023]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，所述激發(fā)劑為硅酸鈉、硫酸鈉或硫酸鋁鉀中的一種。
[0024]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，一種含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料的制備方法，包括:將上述配比的所述淤泥復(fù)合固化材料的各組分充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和150千克~400千克所述淤泥復(fù)合固化材料并攪拌均勻。
[0025]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，所述水泥的標(biāo)號(hào)不低于#325，同時(shí)不得使用早強(qiáng)水泥。[0026]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，與所述淤泥固化材料配合的淤泥為普通清淤淤泥，并且含水率在80%以下。
[0027]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，在淤泥固化后，齡期7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.0MPa以上，14d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.8MPa以上，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)3.3MPa以上。
[0028]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，添加所述淤泥固化材料后，淤泥固化后的滲透系數(shù)小于107cm/s。
[0029]具體實(shí)施例:
[0030]實(shí)施例1:
[0031]本實(shí)施例中各組分的重量百分比為尾礦砂45% ;石灰8% ;礦粉24% ;水泥22% ;激發(fā)劑硅酸鈉1%。其中水泥標(biāo)號(hào)不低于325#，同時(shí)不得使用早強(qiáng)水泥。將以上配比的淤泥固化材料充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和320千克固化材料并攪拌均勻。本實(shí)施例所涉及淤泥為普通清淤淤泥，并且含水率控制在80%以下。淤泥固化后，在齡期7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.5MPa，14d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)3.1MPa, 28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.5MPa，同時(shí)淤泥固化產(chǎn)品的力學(xué)性能基本趨向穩(wěn)定，同時(shí)，淤泥固化后的滲透系數(shù)小于10_7cm/s。 [0032]實(shí)施例2:
[0033]本實(shí)施例中各組分的重量百分比為尾礦砂50% ;石灰7% ;礦粉21% ;水泥20% ;激發(fā)劑硫酸鈉2%。其中水泥標(biāo)號(hào)不低于325#，同時(shí)不得使用早強(qiáng)水泥。將以上配比的淤泥固化材料充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和220千克固化材料并攪拌均勻。本實(shí)施例所涉及淤泥為普通清淤淤泥，并且含水率控制在80%以下。淤泥固化后，在齡期7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.4MPa，14d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)3.1MPa, 28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.7MPa，同時(shí)淤泥固化產(chǎn)品的力學(xué)性能基本趨向穩(wěn)定，同時(shí)，淤泥固化后的滲透系數(shù)小于10_7cm/s。
[0034]實(shí)施例3:
[0035]本實(shí)施例中各組分的重量百分比為尾礦砂55% ;石灰6% ;礦粉18% ;水泥20% ;激發(fā)劑硫酸鋁鉀1%。其中水泥標(biāo)號(hào)不低于325#，同時(shí)不得使用早強(qiáng)水泥。將以上配比的淤泥固化材料充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和280千克固化材料并攪拌均勻。本實(shí)施例所涉及淤泥為普通清淤淤泥，并且含水率控制在80%以下。淤泥固化后，在齡期7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.5MPa，14d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)3.0MPa, 28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.6MPa，同時(shí)淤泥固化產(chǎn)品的力學(xué)性能基本趨向穩(wěn)定，同時(shí)，淤泥固化后的滲透系數(shù)小于10_7cm/s。
[0036]實(shí)施例4:
[0037]本實(shí)施例中各組分的重量百分比為尾礦砂60% ;石灰5% ;礦粉15% ;水泥18% ;激發(fā)劑硫酸鋁鉀2%。其中水泥標(biāo)號(hào)不低于325#，同時(shí)不得使用早強(qiáng)水泥。將以上配比的淤泥固化材料充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和250千克固化材料并攪拌均勻。本實(shí)施例所涉及淤泥為普通清淤淤泥，并且含水率控制在80%以下。淤泥固化后，在齡期7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.4MPa，14d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)3.2MPa，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.8MPa，同時(shí)淤泥固化產(chǎn)品的力學(xué)性能基本趨向穩(wěn)定，同時(shí)，淤泥固化后的滲透系數(shù)小于10_7cm/s。
[0038]實(shí)施例5:
[0039]本實(shí)施例中各組分的重量百分比為尾礦砂45% ;石灰10% ;礦粉20% ;水泥22% ;激發(fā)劑硫酸鋁鉀3%。其中水泥標(biāo)號(hào)不低于325#，同時(shí)不得使用早強(qiáng)水泥。將以上配比的淤泥固化材料充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和400千克固化材料并攪拌均勻。本實(shí)施例所涉及淤泥為普通清淤淤泥，并且含水率控制在80%以下。淤泥固化后，在齡期7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.7MPa，14d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)3.5MPa，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.0MPa,同時(shí)淤泥固化產(chǎn)品的力學(xué)性能基本趨向穩(wěn)定，同時(shí)，淤泥固化后的滲透系數(shù)小于10_7cm/s。
[0040]實(shí)施例6:
[0041]本實(shí)施例中各組分的重量百分比為尾礦砂48% ;石灰15% ;礦粉16% ;水泥19% ;激發(fā)劑硫酸鋁鉀2%。其中水泥標(biāo)號(hào)不低于325#，同時(shí)不得使用早強(qiáng)水泥。將以上配比的淤泥固化材料充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和190千克固化材料并攪拌均勻。本實(shí)施例所涉及淤泥為普通清淤淤泥，并且含水率控制在80%以下。淤泥固化后，在齡期7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.4MPa，14d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.9MPa，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.3MPa，同時(shí)淤泥固化產(chǎn)品的力學(xué)性能基本趨向穩(wěn)定，同時(shí)，淤泥固化后的滲透系數(shù)小于10_7cm/s。
[0042]實(shí)施例7:[0043]本實(shí)施例中各組分的重量百分比為尾礦砂59% ;石灰15% ;礦粉20.5% ;水泥5% ;激發(fā)劑硫酸鈉0.5%。其中水泥標(biāo)號(hào)不低于325#，同時(shí)不得使用早強(qiáng)水泥。將以上配比的淤泥固化材料充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和360千克固化材料并攪拌均勻。本實(shí)施例所涉及淤泥為普通清淤淤泥，并且含水率控制在80%以下。淤泥固化后，在齡期7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.6MPa，14d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)3.5MPa，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.2MPa，同時(shí)淤泥固化產(chǎn)品的力學(xué)性能基本趨向穩(wěn)定，同時(shí)，淤泥固化后的滲透系數(shù)小于10_7cm/s。
[0044]實(shí)施例8:
[0045]本實(shí)施例中各組分的重量百分比為尾礦砂54% ;石灰12% ;礦粉23% ;水泥10% ;激發(fā)劑硅酸鈉1%。其中水泥標(biāo)號(hào)不低于325#，同時(shí)不得使用早強(qiáng)水泥。將以上配比的淤泥固化材料充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和150千克固化材料并攪拌均勻。本實(shí)施例所涉及淤泥為普通清淤淤泥，并且含水率控制在80%以下。淤泥固化后，在齡期7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.13MPa，14d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.8MPa，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.4MPa，同時(shí)淤泥固化產(chǎn)品的力學(xué)性能基本趨向穩(wěn)定，同時(shí)，淤泥固化后的滲透系數(shù)小于10_7cm/s。
[0046]其中，所述水泥標(biāo)號(hào)是水泥“強(qiáng)度”的指標(biāo)。水泥的強(qiáng)度是表示單位面積受力的大小，是指水泥加水拌和后，經(jīng)凝結(jié)、硬化后的堅(jiān)實(shí)程度(水泥的強(qiáng)度與組成水泥的礦物成分、顆粒細(xì)度、硬化時(shí)的溫度、濕度、以及水泥中加水的比例等因素有關(guān))。水泥的強(qiáng)度是確定水泥標(biāo)號(hào)的指標(biāo)，也是選用水泥的主要依據(jù)。
[0047]其中，所述早強(qiáng)水泥是相對(duì)普通水泥而言，普通水泥在28天后強(qiáng)度才可以達(dá)到要求，而早強(qiáng)水泥在三天就能達(dá)到要求強(qiáng)度的百分之八十以上。早強(qiáng)水泥施工后的早期強(qiáng)度上升快，強(qiáng)度高；普通水泥的早期強(qiáng)度低；通常用早強(qiáng)水泥施工的圈梁一天就可以拆除模板，用普通水泥施工的圈梁需要3天才行。
[0048]以上通過具體的和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)的描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實(shí)施例，凡在本發(fā)明的基本原理之內(nèi)，所作的任何修改、組合及等同替換等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料，其特征在于，包括:尾礦砂、石灰、礦粉、水泥和激發(fā)劑，其重量百分比為:尾礦砂45%~60% ;石灰5%~15% ;礦粉15%~25% ;水泥5%~25% ;激發(fā)劑0.5%~3%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料，其特征在于，所述石灰中:Ca0.MgO的重量百分比≥70%，細(xì)度0.125mm ( 15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料，其特征在于，所述激發(fā)劑為硅酸鹽或硫酸鹽中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料，其特征在于，所述激發(fā)劑為硅酸鈉、硫酸鈉或硫酸鋁鉀中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述的含有尾礦砂的淤泥復(fù)合固化材料的制備方法，其特征在于，包括:將上述配比的所述淤泥復(fù)合固化材料的各組分充分混合均勻后，向每立方米淤泥中摻和150千克~400千克所述淤泥復(fù)合固化材料并攪拌均勻。
【文檔編號(hào)】C04B18/30GK103833280SQ201410055673
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】鐘天雪, 倪志才 申請(qǐng)人:江蘇坤澤科技股份有限公司