利用粒化高爐礦渣粉作固化劑就地固化堿渣場(chǎng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及對(duì)堿渣進(jìn)行處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體為利用粒化高爐礦渣粉作固化劑就地固化堿渣場(chǎng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段，我國(guó)純堿生產(chǎn)多數(shù)采用氨堿法，占純堿總產(chǎn)量的60%以上。我國(guó)是世界上純堿年產(chǎn)量最多的國(guó)家，占世界總量的1/3以上，每年產(chǎn)生堿渣超過(guò)300萬(wàn)噸。國(guó)外通過(guò)淘汰氨堿廠，使用天然堿渣制備純堿，而我國(guó)的天然堿含量稀少，不可能完全淘汰氨堿廠。因而，長(zhǎng)期以來(lái)，堿渣的大量堆積形成大片的堿渣田。如天津港堿渣山總占地面積約169萬(wàn)平方米，堿渣總量約1121.73萬(wàn)立方米。堿渣占地面積大、方量多，常年露天堆放，極易起塵，嚴(yán)重影響了群眾的正常生活及地區(qū)環(huán)境，而且現(xiàn)如今土地資源凸顯緊缺，可供堆放堿渣的灘涂、洼子已不復(fù)存在，因而亟需研宄堿渣田合理處置、再利用方法。
[0003]目前國(guó)內(nèi)對(duì)于堿渣的處理有堿渣回填造地、筑壩填埋、吹填貯放以及作為土壤改良劑等，對(duì)于大規(guī)模堿渣的處理方式多數(shù)是將堿渣作為堿渣固化土來(lái)利用，堿渣固化土是在堿渣土中加入固化劑混合料形成的特殊工程用土，用于填筑工程，這種處理方式雖能大量的處理堿渣，但堿渣的搬運(yùn)過(guò)程遺留下的洼子需要大量的土體回填休整，產(chǎn)生高額的費(fèi)用。
[0004]另外，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)一般土體的固化多數(shù)使用水泥、石灰等，而水泥在生產(chǎn)過(guò)程中存在高能耗、高二氧化碳排放和不可再生資源消耗等環(huán)境問(wèn)題。
[0005]申請(qǐng)內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)公開(kāi)了一種以高含水率堿渣為固化對(duì)象，以GGBS (GGBS的原料是煉鐵過(guò)程中的一種副產(chǎn)品)為主要固化材料，基于滿足填筑要求條件下得到最經(jīng)濟(jì)的配比范圍，對(duì)大面積的堿渣場(chǎng)進(jìn)行就地固化，在廢棄堿渣場(chǎng)上快速形成具有一定表面承載力的地基。
[0006]本申請(qǐng)通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
利用粒化高爐礦渣粉作固化劑就地固化堿渣場(chǎng)的方法，包括以下步驟:
步驟一，準(zhǔn)備固化劑；
步驟二，對(duì)待固化堿渣場(chǎng)表面進(jìn)行排水及整平處理；
步驟三，對(duì)經(jīng)過(guò)步驟二處理的堿渣場(chǎng)進(jìn)行區(qū)塊劃分，分區(qū)塊固化后形成的各區(qū)塊固化堿渣場(chǎng)之間的搭接寬度至少為5cm ；
步驟四，采用攪拌設(shè)備對(duì)分區(qū)塊進(jìn)行攪拌，同時(shí)將固化劑均勻噴射到進(jìn)行攪拌的堿渣場(chǎng)中；
步驟五，對(duì)經(jīng)過(guò)步驟四處理的分區(qū)塊內(nèi)的堿渣土體進(jìn)行整平、預(yù)壓，待固化層強(qiáng)度滿足施工機(jī)械承載要求后，將攪拌設(shè)備置于該分區(qū)塊上方，進(jìn)行下一區(qū)塊的固化。
[0007]所述步驟二中待固化的堿渣為高含水率堿渣，含水率范圍為80%_300%。
[0008]所述步驟四中采用垂直上下攪拌的方式，攪拌設(shè)備直插式對(duì)堿渣場(chǎng)進(jìn)行攪拌，攪拌設(shè)備正向運(yùn)行逐漸深入，直至達(dá)到區(qū)塊固化堿渣場(chǎng)底部，然后攪拌設(shè)備反向運(yùn)行并緩慢提升攪拌并噴固化劑。
[0009]所述步驟五中對(duì)各區(qū)塊固化堿渣場(chǎng)進(jìn)行預(yù)壓的方式有以下三種:
1)鋪設(shè)鋼板或木板后采用行走機(jī)械對(duì)固化后的各區(qū)塊固化堿渣場(chǎng)進(jìn)行預(yù)壓；
2)采用循環(huán)使用的砂石或土包或者水箱對(duì)固化后的土體進(jìn)行預(yù)壓；
3)采用滿足設(shè)計(jì)要求的填土材料對(duì)固化后的土體進(jìn)行預(yù)壓。
[0010]步驟一所述的固化劑的成分包括:GGBS2%-15% ;水泥0%_15% ;粉煤灰0%_15% ;黃砂0%-15%及其他，所述百分比均為重量百分比。
[0011]GGBS需滿足:比表面積彡300 m2 /kg，7天活性指數(shù)彡50%。
[0012]粉煤灰需滿足:邊長(zhǎng)0.045mm方孔篩篩余量彡50% ;燒失量彡20%。
[0013]黃砂需滿足:粒徑彡1.75mm。
[0014]當(dāng)堿渣場(chǎng)厚度大，形成的堆場(chǎng)對(duì)沉降要求高時(shí)，結(jié)合固化層與攪拌粧或預(yù)制粧組合使用。
[0015]本申請(qǐng)采用上述方案具有如下技術(shù)效果:
本申請(qǐng)所述方法不僅能大規(guī)模的處理堿渣，解決堿渣田所帶來(lái)的土體緊缺、環(huán)境污染問(wèn)題，又節(jié)省了堿渣搬運(yùn)回填的費(fèi)用，形成的場(chǎng)地可以用于一般的工程建設(shè)，比如廠房、道路、停車場(chǎng)、游樂(lè)園等。而當(dāng)用于需要滿足一定工后沉降的工程建設(shè)時(shí)，則與攪拌粧、預(yù)制粧等組合使用。
[0016]本申請(qǐng)所述的固化劑主要為高爐礦渣微粉，水泥，粉煤灰，黃沙。高爐礦渣微粉作為一種工業(yè)廢料在固化過(guò)程中的使用，不僅再次解決了工業(yè)廢渣的堆放、污染問(wèn)題，還減少水泥使用對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1顯示了攪拌設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)；
圖2顯示了刀片機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)；
圖中:1-攪拌臂；2_混合滾軸；3_刀片機(jī)構(gòu)；31_刀片一 ；32_刀片二 ；4_固化劑輸料管；5-噴霧裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0018]?；郀t礦渣粉(GGBS)是煉鐵過(guò)程中的一種副產(chǎn)品，用其替代水泥作為固化劑，不僅再次解決了工業(yè)廢料的堆放和污染問(wèn)題，變廢為寶，還減少了水泥的使用量，降低了工程成本。并且研宄發(fā)現(xiàn)堿性條件下能夠激發(fā)GGBS的水化作用。
[0019]常見(jiàn)堿渣含水率一般介于80%-300%，密度1.1-1.3g.，塑限40-60%，液限80-100%。
[0020]本申請(qǐng)所述固化劑的成分包括:GGBS2%-15% ;水泥0%_15% ;粉煤灰0%_15% ;黃砂0%-15%及其他，所述百分比均為重量百分比。
[0021]GGBS需滿足:比表面積彡300 Hl2 /kg，7天活性指數(shù)彡50% ;粉煤灰需滿足:邊長(zhǎng)0.045mm方孔篩篩余量彡50% ;燒失量彡20% ;黃砂需滿足:粒徑彡1.75mm。
[0022]各成分的主要作用:
GGBS的作用:水化作用產(chǎn)生膠凝物質(zhì)。增加顆粒間的膠結(jié)作用。
[0023]水泥的作用:經(jīng)水化反應(yīng)生成水化膠凝物質(zhì)，增加顆粒間的膠結(jié)作用。
[0024]粉煤灰的作用:發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣以及水化鐵酸鈣等不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶，逐漸硬化從而對(duì)堿渣起到加固作用。
[0025]黃砂的作用:改變堿渣的級(jí)配，提高壓實(shí)度。
[0026]本申請(qǐng)公開(kāi)的利用?；郀t礦渣粉作固化劑就地固化堿渣場(chǎng)的方法，其施工工序采用邊固化邊推進(jìn)的措施，攪拌設(shè)備預(yù)先在堿渣土周圍較硬的地基走動(dòng)和停放，操作時(shí)利用攪拌設(shè)備的攪拌臂對(duì)待處理堿渣場(chǎng)劃區(qū)部分進(jìn)行攪拌和固化，待該分區(qū)固化強(qiáng)度足以支撐攪拌設(shè)備及施工機(jī)械，繼續(xù)向前推進(jìn)，進(jìn)行下一個(gè)分區(qū)的固化處理，這樣層層推進(jìn)可對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行固化。
[0027]本申請(qǐng)公開(kāi)的處理對(duì)象是針對(duì)高含水率堿渣，含水率范圍:80%-300%。
[0028]本申請(qǐng)的公開(kāi)的處理高含水率堿渣的配比是以高爐礦渣微粉為主要固化劑，水泥、黃沙、粉煤灰交叉使用。
[0029]作為一種優(yōu)選，攪拌設(shè)備使用ALLU強(qiáng)力攪拌機(jī)械或一種攪拌設(shè)備，包括攪拌臂1，攪拌臂I底部?jī)蓚?cè)具有向內(nèi)傾斜的兩斜面，在每個(gè)斜面上分別設(shè)置有至少一個(gè)混合滾軸2，混合滾軸2由驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，混合滾軸2呈截頂圓錐形；所述混合滾軸2上分布有刀片機(jī)構(gòu)3 ;所述攪拌臂I內(nèi)部安裝有可伸縮式的固化劑輸料管4。
[0030]優(yōu)選地，所述固化劑輸料管4的末端設(shè)置有噴霧裝置5。當(dāng)攪拌設(shè)備處理表層位置采用固化劑為粉劑時(shí)，為了避免環(huán)境污染，適時(shí)的開(kāi)始噴霧裝置5。噴霧裝置5使用時(shí)，將不與固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)液體加入噴霧裝置5中，所述液體的含量一般是固體的4-8%左右。
[0031]混合滾軸2設(shè)計(jì)成呈截頂圓錐形是為了減小攪拌過(guò)程中與土體之間的摩阻力。固化劑輸料管4設(shè)計(jì)成可伸縮式的，可以降低表面攪拌時(shí)固化劑的污染。
[0032]優(yōu)選地，刀片機(jī)構(gòu)3呈單向螺旋型分布在混合滾軸2上，混合滾軸2轉(zhuǎn)動(dòng)一周后轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)的土體均能接觸和擾動(dòng)，可連續(xù)無(wú)盲點(diǎn)立體攪拌，提高攪拌后混合體的均勻性，并且一次性處理深度達(dá)到3m。
[0033]如圖2所示，所述刀片機(jī)構(gòu)3包括設(shè)置于混合滾軸2上的固定板和設(shè)置于固定板上的兩個(gè)相互垂直的刀片一 31和刀片二 32。刀片二 32是為了破壞地基土結(jié)構(gòu)，刀片一 31用于攪拌，使用過(guò)程中，利用刀片二 32對(duì)原位土進(jìn)行切割，之后利用刀片一 31和混合滾軸2對(duì)已破壞的原位土進(jìn)行攪拌，刀片機(jī)構(gòu)3呈螺旋型分布在混合滾軸2上，可以實(shí)現(xiàn)將土體立體攪拌。
[0034]實(shí)施例一
利用?；郀t礦渣粉作固化劑就地固化堿渣場(chǎng)的方法，包括以下步驟:
步驟一，準(zhǔn)備固化劑；
步驟二，對(duì)待固化堿渣場(chǎng)表面進(jìn)行排水及整平處理；
步驟三，對(duì)經(jīng)過(guò)步驟二處理的堿渣場(chǎng)進(jìn)行區(qū)塊劃分，分區(qū)塊固化后各區(qū)塊之間的搭接寬度至少為5cm ;將堿渣施工場(chǎng)劃分成若干個(gè)2.5mX 2.5m的小區(qū)塊。
[0035]步驟四，采用攪拌設(shè)備對(duì)分區(qū)塊進(jìn)行攪拌，同時(shí)將固化劑均勻噴射到進(jìn)行攪拌的堿渣場(chǎng)中；使用攪拌設(shè)備采用原位豎直上下固化方式逐步攪拌伸入到加固深度，邊伸入邊攪拌邊噴固化劑，直至設(shè)計(jì)深度后緩慢上提繼續(xù)攪拌并噴固化劑，直至攪拌均勻。避免漏攪各區(qū)塊之間搭接至少5cm寬度。每塊區(qū)塊處理完后，需用攪拌設(shè)備將表層的土進(jìn)行再次攪拌