一种回收铁泥制备土壤粉体固化剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种回收铁泥制备土壤粉体固化剂的方法，属于土壤固化剂领域。
【背景技术】
[0002]土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料。对于需加固的土壤，根据土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的固化剂，经拌匀、压实处理，即可达到需要的性能指标。是路用技术指标优良、工程造价低、施工方便、缩短工期，尤其是有利于生态环境保护。采用土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、烁石等传统筑路材料，节省资源、能源，节约土地，保护植被，大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量，有利于生态环境保护，经济、环境效益特别明显，是公路工程可持续发展的创新型交通技术之一。由于它比传统的水泥、石灰等土壤固化材料具有更好的性能和经济、环境效益。还能解决水泥、石灰、粉煤灰等胶凝材料在土壤加固时难以解决的一些特殊问题，具有独特的土壤固化效果和广泛的实用性，已经被广泛应用于公路的基层及底基层、水利护坡等工程建设当中。
[0003]土壤固化剂应用范围十分广泛，除了用于加固道路基层、底层和面层以外，还可运用于各种建筑物的地基处理、地质灾害防治、水利水电工程防渗堵漏、油田灌浆、沼气池等领域。它生产和使用均无污染，稀释后的固化剂水溶液无毒、无害，属于环境友好型和资源节约型的高科技新材料，可有效解决筑路材料污染问题。目前土壤固化剂有无机结合料类、有机类和生物酶类土壤固化剂，其中应用最广泛的是无机结合料类土壤固化剂。无机结合料类土壤固化剂固化土的性能比较稳定，但此类固化剂早期强度低、影响工程进程，受环境和温度的影响较大，容易产生裂缝，固化后的土壤呈碱性，对生态环境造成危害。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对无机结合料类土壤固化剂的使用早期强度低，受环境和温度的影响较大，固化后的土壤呈碱性，导致工程进程周期长、固化时容易产生裂缝，对生态环境造成危害的弊端，提供了一种回收铁泥制备土壤粉体固化剂的方法，该方法充分利用回收铁泥制备土壤粉体固化剂，通过分散改性使其具有亲油疏水性能，具有较好的固化效果，使用后土体强度高、凝固紧密，收缩及膨胀系数低，不易受环境和温度的变化而产生热胀冷缩现象导致土体龟裂。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)将回收的铁泥和2mol/L的硫酸溶液按质量比1:5比例混合搅拌反应I?2h，搅拌速度为1000?1200r/min，待其搅拌完成后对其抽滤，收集滤液；
(2)取铁粉经液氮冷冻后，置于高压碾磨装置中碾磨10?15min，过100?160目的标准筛，筛选得到的铁粉和上述收集的滤液按质量比1:5进行搅拌混合I?2h，搅拌速度为800?1000r/min，待其搅拌完成得还原溶液后，再加入0.8mol/L的氢氧化钠溶液于上述还原溶液中，调节其pH为9.0?9.8得混合溶液，随后将混合溶液置于25°C恒温水浴加热，并按混合溶液和质量浓度为30 %的过氧化氢溶液体积比6:1，将质量浓度为30 %的过氧化氢溶液加入上述混合溶液中并搅拌I?2h ;
(3)待其搅拌混合完成后，再用1.2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH为9.0?9.5，待其发生沉淀后，将发生沉淀混合液移入油浴加热回流装置中，对其磁力搅拌，并置于130?145°C下回流5?6h，待其回流结束后，将混合溶液通过离心机离心分离3?5h，收集下层沉淀放入90?100°C的烘箱中干燥5?6h，得纳米Fe3O4粉末；
(4)将上述制备的Fe3O4粉末和去离子水按质量比1:5进行混合搅拌，使其分散于去离子水中后，立即将其置于三口烧瓶中，对其升温至40?50°C，搅拌20?30min，搅拌速度为1500?1800r/min，随后按2mL/min的速度将lmol/L的氨水溶液缓慢滴加至三口烧瓶中，待其滴加8?1min后，对其升温加热至80?85°C，并加入和纳米Fe3O4粉末质量相同的油酸，继续反应45?50min ；
(5)待其反应完成后，停止加热并对其过滤，取其滤渣分别用去离子水和乙醇溶液各洗涤3?5次，随后置于90?94°C烘箱中干燥2?3h，即可制得一种土壤粉体固化剂。
[0006]本发明的应用方法:选一处场地，测量放样，对场地杂物进行清理平整，洒水润湿，取场地土壤加入水混合搅拌，测其土壤含水量为20?28%时停止加水，得土浆，在土浆中添加制得的土壤粉体固化剂，添加量为200?300 kg/t，翻拌均匀后从一个方向铺设一遍，待基体凝固后，再从另个方向铺设一遍，凝固后用平碾碾压2?3遍，用塑料布覆盖2?4日，洒水养护处理即可。经检测，加入该固化剂的土体第一天强度为3.51MPa，第5天为3.752MPa, 5天后强度基本无变化，可降低工程造价成本40?50%，可缩短工期2/5，有较好的固化效果。
[0007]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明的土壤粉体固化剂固化效果好，使用后土体强度高、凝固紧密，收缩及膨胀系数低，不易受环境和温度的变化而产生热胀冷缩现象导致土体龟裂，与其他方法相比，工期缩短了 2/5 ;
(2)充分回收铁泥制备土壤粉体固化剂，变废为宝，实现了资源的可持续利用，制备方法简单，成本低。
【具体实施方式】
[0008]首先将回收的铁泥和2mol/L的硫酸溶液按质量比1:5比例混合搅拌反应I?2h，搅拌速度为1000?1200r/min，待其搅拌完成后对其抽滤，收集滤液；然后取铁粉经液氮冷冻后，置于高压碾磨装置中碾磨10?15min，过100?160目的标准筛，筛选得到的铁粉和上述收集的滤液按质量比1:5进行搅拌混合I?2h，搅拌速度为800?1000r/min，待其搅拌完成得还原溶液后，再加入0.8mol/L的氢氧化钠溶液于上述还原溶液中，调节其pH为9.0?9.8得混合溶液，随后将混合溶液置于25°C恒温水浴加热，并按混合溶液和质量浓度为30 %的过氧化氢溶液体积比6:1，将质量浓度为30 %的过氧化氢溶液加入上述混合溶液中并搅拌I?2h ;待其搅拌混合完成后，再用1.2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH为9.0?9.5，待其发生沉淀后，将发生沉淀混合液移入油浴加热回流装置中，对其磁力搅拌，并置于130?145°C下回流5?6h，待其回流结束后，将混合溶液通过离心机离心分离3?5h，收集下层沉淀放入90?100°C的烘箱中干燥5?6h，得纳米Fe3O4粉末；再将上述制备的Fe3O4粉末和去离子水按质量比1:5进行混合搅拌，使其分散于去离子水中后，立即将其置于三口烧瓶中，对其升温至40?50 °C，搅拌20?30min，搅拌速度为1500?1800r/min，随后按2mL/min的速度将lmol/L的氨水溶液缓慢滴加至三口烧瓶中，待其滴加8?1min后，对其升温加热至80?85°C，并加入和纳米Fe3O4粉末质量相同的油酸，继续反应45?50min;最后待其反应完成后，停止加热并对其过滤，取其滤渣分别用去离子水和乙醇溶液各洗涤3?5次，随后置于90?94°C烘箱中干燥2?3h，即可制得一种土壤粉体固化剂。
[0009]实例I
首先将回收的铁泥和2mol/L的硫酸溶液按质量比1:5比例混合搅拌反应lh，搅拌速度为1000r/min，待其搅拌完成后对其抽滤，收集滤液；然后取铁粉经液氮冷冻后，置于高压碾磨装置中碾磨lOmin，过100目的标准筛，筛选得到的铁粉和上述收集的滤液按质量比I: 5进行搅拌混合lh，搅拌速度为800r/min，待其搅拌完成得还原溶液后，再加入0.Smol/L的氢氧化钠溶液于上述还原溶液中，调节其pH为9.0得混合溶液，随后将混合溶液置于25°C恒温水浴加热，并按混合溶液和质量浓度为30%的过氧化氢溶液体积比6:1，将质量浓度为30%的过氧化氢溶液加入上述混合溶液中并搅拌Ih ;待其搅拌混合完成后，再用1.2mol/L的氢氧化钠溶液调节其pH为9.0，待其发生沉淀后，将发生沉淀混合液移入油浴加热回流装置中，对其磁力搅拌，并置于130°C下回流5h，待其回流结束后，将混合溶液通过离心机离心分离3h，收集下层沉淀放入90°C的烘箱中干燥5h，得纳米Fe3O4粉末；再将上述制备的Fe3O4粉末和去离子水按质量比1:5进行混合搅拌，使其分散于去离子水中后，立即将其置于三口烧瓶中，对其升温至40 °C，搅拌20min，搅拌速度为1500r/min，随后按2mL/min的速度将lmol