一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法

本发明属于环境岩土-固废处理，具体涉及一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法。

背景技术：

1、疏浚淤泥是江河湖泊生态环境治理过程中的废弃物，颜色发黑、气味恶臭，有些还含有重金属污染物。长期以来，近海抛填和陆地堆放是处理淤泥的主要方法，堆放和填埋等方法大量占用土地资源，且存在污染环境的潜在风险。为遏制水环境日益恶化，提升排涝储蓄能力，科学处置疏浚淤泥，淤泥资源化利用是亟待解决的关键问题。目前，固化淤泥的两大举措：①通过真空预压等方法实现泥水分离；②通过有机（无机）胶凝材料固化淤泥。

2、其中固化淤泥通常采用的是水泥固化的方法，但是国内经常采用水力疏浚的方式，产生的淤泥在疏浚施工结束后的含水量高达原泥液限的2-3倍，甚至更高，因此采用水泥固化处理高含水量的疏浚淤泥成本太高，严重限制了水泥固化方法的推广应用。

3、中国专利cn102173695a公开了高含水率疏浚淤泥复合固化材料新型添加剂，其以水泥、生石灰、聚丙烯酸钠组成复合添加剂，解决了高含水率疏浚淤泥快速固化处置的问题，并且能够使土体强度显著提高。中国专利cn114149202a公开了一种高含水率疏浚淤泥固化剂及其制备方法与应用，将垃圾焚烧底渣与垃圾焚烧底渣磨细粉混合获得垃圾焚烧底渣混合物，将秸秆灰和工业钢渣混合球磨获得秸秆灰磨细粉和工业钢渣磨细粉的混合物，最后将各原料按配比混合制得固化剂，能有效固化疏浚淤泥、降低疏浚淤泥的含水量，改善疏浚淤泥的低强度特性，疏浚淤泥经固化处理后可以用作填土材料，实现以废治废、保护环境的目的。

4、磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙。磷石膏的组成比较复杂，除硫酸钙以外，还有未完全分解的磷矿、残余的磷酸、氟化物、酸不溶物、有机质等，其中氟和有机质的存在对磷石膏的资源化利用影响最大。磷石膏的随意排放堆积严重破坏了生态环境，不仅污染地下水资源，还造成土地资源的浪费。磷石膏的任意堆积排放制约了湿法磷酸、磷肥等行业的可持续发展，因此磷石膏的处理与回收利用已经成了迫在眉睫的问题。磷石膏主要应用于农业、工业、建筑领域等多方面。但是截至目前我国的磷石膏堆存量仍然较高，且综合利用不足。

5、中国专利cn106478012a公开了一种淤泥固化剂及其制备方法，利用磷石膏、水泥、生石灰、石灰石、粉煤灰、羟丙基甲基纤维素、铸石粉、陶瓷微粉等物质混合得到淤泥固化剂，可显著降低淤泥的含水量，减小固化后淤泥的内部应变、防止开裂。丁建文等在传统水泥固化处理淤泥的基础上，提出了用水泥-磷石膏双掺固化处理高含水量疏浚淤泥的方法（丁建文、张帅、洪振舜等，水泥-磷石膏双掺固化处理高含水率疏浚淤泥试验研究。岩土力学，2010，31（9）：2817-2822。）。

6、但是疏浚淤泥具有高含水率，常规的固化剂并不能起到很好的固化效果，因此往往需要搭配干化技术，如自然晾晒、机械脱水、真空预压脱水等，但是现有的干化技术见效慢、需要大型的脱水设备或较复杂的施工，难以满足大量疏浚淤泥的干化，且干化过程中疏浚淤泥中含有的重金属污染物有二次环境污染的风险。因此有必要开发一种既能降低疏浚淤泥含水率，提高固化效果，又能消纳大量磷石膏的方法。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，利用磷石膏基固化剂强度增长规律（“先慢后快”），巧妙地将磷石膏基固化剂的缺点变为优点，为“藕节”结构吸收自由水提供充裕的时间，实现磷石膏基粉“先吸水后固化”的模式，避免高含水率影响固化剂对淤泥的固化效果，从而提升固化淤泥的强度，实现高效低能耗原位固化淤泥。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，包括以下步骤：

3、（1）配制磷石膏基粉，并分节包装，制成条状构件；

4、（2）将磷石膏、矿渣和水泥混合配制固化剂；

5、（3）将固化剂与淤泥混匀，得到固化淤泥；

6、（4）将条状构件植入固化淤泥，养护固化。

7、优选的，步骤（1）所述的磷石膏基粉由磷石膏、矿渣、和水泥按照质量比为50-80：45-15:5，优选为70：25：5。

8、优选的，步骤（1）所述的条状构件为经无纺布分节包装而成，每节为近球形。

9、进一步优选的，所述无纺布的单位面积质量为15-25g/m2，每节的半径为1-3cm。

10、更进一步的，所述每节的间距为0-13cm，每节的质量为30-100g；优选的每节间距为8-13cm，每节的质量为50g。

11、优选的，步骤（2）所述的磷石膏、矿渣和水泥的质量比为15-35：65-80：5。

12、优选的，步骤（3）所述的固化剂的用量为淤泥质量的20%-40%。

13、进一步优选的，所述的淤泥含水率为120%-200%。

14、优选的，步骤（4）所述的条状构件之间的距离为8-13cm。

15、进一步优选，所述每个条状构件之间的距离为9.6cm。

16、本发明的有益效果在于：

17、1、将固化剂与流塑状淤泥进行混合，在固化前期将含有磷石膏基粉的类似“藕节”的条状构件植入固化淤泥中，利用磷石膏基固化剂“先慢后快”的强度增长规律，对固化淤泥中的自由水进行吸收、使淤泥干化后再进行固化，解决了由于淤泥含水率高，导致淤泥固化强度不足的问题，降低了淤泥高含水率的负面效益。

18、2、将磷石膏基粉利用无纺布包装成类似“藕节”的条状构件，磷石膏基粉吸收自由水后形成固化体，待淤泥整体固化后提升抗拔性，从而起到提升淤泥整体强度的作用；同时磷石膏基粉吸收的淤泥中的自由水，可以固定淤泥中重金属污染物和磷石膏中的磷、氟等污染物，避免污染物随水流出对环境造成二次污染。

19、3、利用较低含量的磷石膏配置得到固化剂，较高含量的磷石膏配置磷石膏基粉，使流塑状淤泥固化过程中消纳了大量的磷石膏，降低了固化成本，拓展了磷石膏的应用场景，实现了“以废治废”。

20、4、条状构件的利用无纺布进行包装，为淤泥中的自由水提供了向外表面渗出的通道，有利于自由水的加速蒸发。

技术特征：

1.一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，其特征在于：步骤（1）所述的磷石膏基粉由磷石膏、矿渣、和水泥按照质量比为50-80：45-15：5混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，其特征在于：步骤（1）所述的条状构件为经无纺布分节包装而成，每节为近球形。

4.根据权利要求3所述的一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，其特征在于：所述无纺布的单位面积质量为15-25g/m2，每节的半径为1-3cm。

5.根据权利要求4所述的一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，其特征在于：所述每节的间距为0-13cm，每节的质量为30-100g。

6.根据权利要求1所述的一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，其特征在于：步骤（2）所述的固化剂中磷石膏、矿渣和水泥的质量比为15-35：65-80：5。

7.根据权利要求1所述的一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，其特征在于：步骤（3）所述的固化剂的用量为流塑状淤泥质量的20%-40%。

8.根据权利要求7所述的一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，其特征在于：所述的流塑状淤泥含水率为120%-200%。

9.根据权利要求1所述的一种磷石膏基粉干化-固化流塑状淤泥的方法，其特征在于：步骤（4）所述的相邻条状构件的间距为8-13cm。

技术总结
本发明公开了一种磷石膏基粉干化‑固化流塑状淤泥的方法，分别利用磷石膏、矿渣和水泥配制固化剂和磷石膏基粉，并将磷石膏基粉定量灌装至无纺布内，分节包装成类似“藕节”的条状构件；将流塑状淤泥与固化剂混合均匀，得到固化淤泥，然后将含有磷石膏基粉的条状构件植入固化淤泥中，养护固化。本发明将流塑状淤泥的干化过程和固化过程相对分开，将流塑状淤泥首先与固化剂混合，利用固化剂“先慢后快”的强度增长规律，在混合后立即植入含有磷石膏基粉的条状构件，吸收自由水，先干化再固化。本发明降低了淤泥高含水率的负面效应，消纳了大量磷石膏，实现了低能耗原位固化淤泥，提升了淤泥整体强度，达到了“以废治废”的目的。

技术研发人员：谈云志,王明威,明华军,吴军,王东星,孙文静,黄绪泉,杨舒涵
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17