[发明专利]用于膨胀性重金属污染黏土的固化剂及制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于土木工程或者环境岩土工程中的改良剂，具体来说，涉及用于膨胀性重金属污染黏土的固化剂及制备和使用方法。

背景技术

电石渣是用电石生产重要化工原料乙炔时产生的废渣，主要成分氢氧化钙，还含有碳酸钙、二氧化硫、硫化物、镁和铁等金属的氧化物、氢氧化物等无机物以及少量有机物。有效氧化钙一般在60%以上，满足道路工程中Ⅲ级钙质消石灰的标准，现有研究表明电石渣多应用于道路工程材料，如粉煤灰-电石渣作为路基材料完全合格，具有施工工期短、效率高的特点。电石渣来源广泛，据国家发展与改革委员会统计，2003年国内共生产电石530万吨，按消耗每吨电石产生1.2吨电石渣计，全国产生的电石渣超过600万吨。电石渣浆的含水量大、碱性高，且流量大，是污水管网的重点污染源；而干电石渣的主要成分是氧化钙，是高碱性物质pH值可达12以上。排放及存储电石渣常占用大量的耕地，长期存放的土地严重钙化，复耕非常困难。如果管理不当会对本地生态环境及空气质量造成严重影响。电石渣目前的价格低廉（10元/吨，含运输费），相比同类产品生石灰（280-350元/吨），两者价格相差显著，如果能将电石渣用于特殊土处理（如膨胀性重金属污染黏土）将大大降低工程造价，具有良好的经济效益和社会效益。

废碱渣是采用氨碱法生产化工原料纯碱的过程中产生的废弃物，据统计每生产一顿纯碱，排放大约10m³的废液，其中碱渣约400～600kg。碱渣的任意堆积和排放会对环境和水体造成严重的污染，对其进行回收再利用可以带来经济效益和环境效益。

膨胀性黏土含有大量亲水黏土矿物(主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等)，湿度变化时有较大体积变化，膨胀变形受约束时产生较大内应力的黏性土，在我国广大江河流域分布非常广泛。由于它具有显著的遇水膨胀、失水干缩的特点，常给膨胀地区的工程建设带来意想不到的困难和灾害。当受重金属（如铅、锌和铜）污染后，由于重金属与黏土中的硅氧、铝氧等活性结构结合，其物理力学特性在一定程度上得到改善（如强度增加和变形量减少），使胀缩现象得到缓解。然而，当膨胀性污染黏土经历胀缩变化后，水作用使土体原有组成结构发生较大变化，影响土体吸附能力（包括物理和化学吸附）且加剧土体膨胀。重金属离子（如铅、锌和铜）大量溶出后，随地下水迁移，污染周边土水环境，对周边居民健康及动植物生存产生危害。当采用传统碱性固化剂改良膨胀性重金属污染粘土时，重金属离子的存在会严重阻碍传统碱性固化剂水化反应的进行，进而影响改良效果。

目前针对改良膨胀性重金属污染黏土的研究尚不成熟，对受重金属污染后的物理力学特性及淋滤特性研究尚处在探索阶段，缺乏经济高效的专用固化剂和详细规范的处理设计方法。如采用传统膨胀性黏土的改良方法，如掺生石灰、水泥、粉煤灰、氯化钠、氯化钙和磷酸等，当重金属含量较低时（重金属总含量小于2000mg/kg）改良效果尚能满足要求；但当重金属含量较高（重金属总含量大于2000mg/kg）且重金属种类较多时（两种及两种以上），效果不明显。

发明内容

技术问题：本发明所解决的技术问题是：提供一种用于膨胀性重金属污染黏土的固化剂，该固化剂适用于重金属含量较高（重金属总含量大于2000mg/kg）且重金属种类较多的污染黏土，固化剂对该污染黏土的固化效果佳；同时，还提供了该固化剂的制备方法和使用方法，使得该固化剂能够有效的对膨胀性重金属污染黏土进行固化。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于膨胀性重金属污染黏土的固化剂，所述的固化剂按照重量百分比，由以下组分组成：

改性电石渣：60%～70%；

偏高岭土：10%～20%；

重烧氧化镁：10%～20%。

上述的用于膨胀性重金属污染黏土的固化剂制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤10）：制备改性电石渣；

步骤20）：将偏高岭土、重烧氧化镁和步骤10）制备的改性电石渣混合，其中各组分的重量百分比为：改性电石渣：60%～70%、偏高岭土：10%～20%、重烧氧化镁：10%～20%，然后调节含水率至40%～50%，搅拌10～15min,使偏高岭土、重烧氧化镁和改性电石渣混合混合均匀，烘干过2mm筛，制成固化剂。

进一步，所述的步骤10）包括以下步骤：