一种碱渣经过物理脱水后资源化利用的工法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程技术中的地基处理领域，特别涉及一种碱渣经过物理法脱水，将巨量的废弃碱渣资源化，用作地基处理填充料的施工方法。
【背景技术】
[0002]碱渣是生产纯碱过程中产生的废渣，由于碱渣含有酸不溶物和大量氯离子等介质，亲水性强，含水率高，不易干涸，往往会造成白茫茫膏状物“白海”，使得处理碱渣成为世界性难题。巨量的废液废渣不仅侵占宝贵的土地资源，所造成的环境污染触目惊心，严重制约企业发展的可持续性。在现有技术中，对于废渣处理和处理后的废渣应用方法很多，例如:真空预压法，由于属于被动吸水，不但处理周期长、处理深度不足、费用大、处理效果差；有的加入脱水剂或者固化剂，通过化学方法处理，效果不明显，容易造成“二次污染”等；有的利用机械挤压脱水，工艺流程复杂，设备投资巨大，费效比严重失调。处理后的废渣用途很多，由于存在处理难度大、费用高等客观因素，资源化利用率严重不足。往往治标不治本，“白海”问题没有从根本上得到有效解决。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术存在的缺陷，本发明目的旨在提供一种具有简洁高效的碱渣物理脱水工法，利用发明专利ZL201310030984.3的施工方法，结合发明专利ZL201310178493.3的专用设备，采取设备架在船上行走的施工措施，先用固体物料从下到上整体置换液态碱渣，挤压破坏酸不溶物和氯离子等介质的结构，固体物料慢慢地由干变湿，直至饱和状态，使得液相和气相在被固体物料挤压和荷载自重的双重压力作用下，液相和气相遇到物料间孔隙泄压，直接溢出地表面。经过若干时间脱水，碱渣含水率大幅下降，再通过工程机械清理出碱渣池。经过处理的碱渣，直接运到工地作填充料夯入地下固化地基，消纳巨量碱渣，完全能够到达以废治废、盘活企业的目的。
[0004]为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是:一种碱渣经过物理脱水后资源化利用的工法，用脱水后的碱渣当作地基处理填充料的施工方法，其主要包括以下步骤:
[0005]I)在碱渣池表面铺设若干厚度固体物料，待沉降基本稳定，专用设备架在船上边施工边行走；
[0006]2)设备开始下沉钢管，到达池底上方一定距离时，开始投放固体物料；
[0007]3)提升柱锤边夯击固体物料，边提升钢管；
[0008]4)反复投料夯击，直至钢管出碱渣池表面；
[0009]5)经过设备反复操作，形成碱渣和固体物料的混合体；
[0010]6)在酸不溶物和氯离子等介质结构被固体物料挤压破坏和荷载自重双重压力作用下，地下水通过增强体物料间的孔隙自然溢出碱渣池表面，引向集水井排出；
[0011]7)经过深层整体置换，含水率大幅降低后，用工程机械分片开挖，搬运出碱渣池；
[0012]8)在夯填、开挖、运输和再夯填过程中，相当于起搅拌作用，碱渣混合体形成一定强度和配合比的填充料，应用于软土地基处理等工程中。
[0013]在上述碱渣物理脱水工法实施前，最好在所述步骤I)中，在液态碱渣池上铺设若干厚度固体物料，便于设备行走和确保施工安全。待局部铺设完成，先设试验区，根据试验的数据和结论，通过分析和调整，再实施大面积施工；
[0014]在上述碱渣物理脱水工法实施前，最好在所述步骤I)中，先选择在碱渣池池角施工，该部位脱水后满足一定强度时再开挖，作为临时集水井排水使用；
[0015]在上述碱渣物理脱水工法实施期间，最好在所述步骤I)中，碱渣池应按以下施工顺序执行:沿池短向从池边开始，慢慢沿着纵向一片一片地扩展。
[0016]在上述碱渣物理脱水工法实施期间，最好在所述步骤I)中，一般情况下，碱渣池处于满负荷运行状态，碱渣池的围堰承载能力相对较弱。经过分片施工后，能够防止废液废渣溢出碱渣池，造成不必要的工程事故。经过一段时间排水固结，以处理若干片区，开挖已经完成的第一片区的方式，逐渐卸载，直至清场完毕。
[0017]在上述碱渣物理脱水工法实施期间，最好在所述步骤I)中，在一作业点施工完成后，设备行走方式可以选择在围堰上用卷扬机拖拽，或者设备自身安装步履式装置等完成。
[0018]在上述碱渣物理脱水工法实施期间，最好在所述步骤I)中，为了设备行走安全，设备重心必须下移，减少倾覆等安全隐患。为了降低设备高度，在钢管上下运行期间，采取加装移动装置，柱锤及钢缆临时平移离开钢管中心，利于钢管在设备型心向上空延伸，待柱锤起吊前复位。
[0019]在上述碱渣物理脱水工法实施期间，最好在所述步骤I)中，所述固体物料指:粉煤灰、矿渣、砂石、片石、煤矸石、建筑垃圾等。
[0020]在上述碱渣物理脱水工法实施期间，最好在所述步骤I)中，所述固体物料粒径应该控制在300mm以内。
[0021]在上述碱渣物理脱水工法实施期间，最好在所述步骤I)中，选择集水井位置时，为考虑排水方便和及时，尽可能选择在池角。因围堰和脱水后的碱渣强度等因素，抽排水期间，必须考虑对围堰和集水井壁等的安全影响，需要采取阶梯状或者放坡开挖，以防大面积i丹塌。
[0022]在上述碱渣物理脱水工法实施过程中，最好在所述步骤2)中，由于钢管下端呈开口状，管口下方必须留出空间用于投放固体物料。
[0023]在上述碱渣物理脱水工法实施过程中，最好在所述步骤2)中，由于碱渣池长期处于液态或者流塑状态，投料成型困难，可选择增大孔距，减少上下管次数，增加投料量的方法施工，增加体积置换率和增强体的截面面积，增加单孔溢水量，提高施工功效。在上述碱渣物理脱水工法实施过程中，最好在所述步骤3)中，选择由深及浅依次投料反复夯击的方式施工，时刻关注隆起的碱渣对施工和设备产生的影响，采取相应的施工措施。
[0024]在上述碱渣物理脱水工法实施过程中，最好在所述步骤4)中，投料孔间距按试验结果实施，或者按最终含水率要求布孔。
[0025]在上述碱渣物理脱水工法实施过程中，最好在所述步骤5)中，碱渣和固体物料的混合体，固体物料可按就地取材原则，结合下道工序的地质情况和地基承载能力要求选择。
[0026]在上述碱渣物理脱水工法实施过程中，最好在所述步骤6)中，经过双重压力挤压自然排出的地下水和雨水，应该及时采取有组织排水措施，尽快从集水井中排出。
[0027]在上述碱渣物理脱水工法实施过程中，最好在所述步骤7)中，经过脱水后的碱渣，含水率控制在20%上下，该碱渣固结后凝结强度和可塑性最佳。
[0028]在上述碱渣物理脱水工法实施过程中，最好在所述步骤8)中，经过脱水后的碱渣和固体物料的混合体填充料的配合比，应该根据不同的场地地质情况和不同的地基承载力设计值要求，以碱渣混合体作为填充料施工的地基处理工程，应该通过调整不同的施工参数选择合理的配合比，满足设计和施工规范要求。
[0029]在上述碱渣物理脱水工法实施过程中，最好在所述步骤8)中，应用本发明工艺流程施工，将填充料夯入地下。由于置换深度比现有技术深，可控性好，需要消纳巨量的碱渣混合物。将碱渣资源化利用后，不论消纳的速度和消纳的量，现有技术无法比拟。
[0030]在上述碱渣物理脱水工法实施后，碱渣池上部空间可以用于新能源开发利用，充分将巨量宝贵的土地资源化，比如建太阳能发电站等。
[0031]下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
具体实施例
[0032]实施例1
[0033]某碱厂碱渣池占地面积达350公顷，经过几十年的持续排放，基本处于超负荷运行状态，严重影响企业持续发展，企业面对生存和环保双重的压力，面临停产或者倒闭边缘。随着美日等西方国家碱厂因环境污染纷纷停产或者倒闭，纯碱出口形势较好，形成产销背离现象。
[0034]该厂2#碱渣池，原方案选用真空预压法施工，周期长、费用大、效果差，治标不治本的施工措施，难以解决企业的根本问题和燃眉之急，尤其是面对深达18m的碱渣池，现有技术更加束手无策