CN109456010A - 利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂及使用方法，其特点是：盾构施工废弃泥浆固化剂由组分A和组分B混合而成，A组份为主料，包括石油焦脱硫灰渣和水泥，石油焦脱硫灰渣占总重的55%‑80%，水泥占总重的5%‑26%。B组分为辅料，包括水玻璃、聚丙烯酰胺及聚合硫酸铁，水玻璃占总重的0‑16%，聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁之和占总量的1%‑3%。使用时将袋中的盾构施工废弃泥浆固化剂撒入需固化的盾构施工废弃泥浆中进行搅拌，使盾构施工废弃泥浆转化为固化体，静置一段时间后得到干燥成型的浆块。固化剂对地铁盾构施工废弃泥浆进行固化处理，能够以废治废，达到废弃淤泥和炼油业固废双重资源化利用的目的。
Description
技术领域
本发明属于土木工程、固体废弃物资源化再生利用技术领域，涉及建筑材料及其的制备方法，具体说是一种利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂及使用方法。
背景技术
地铁工程是投资巨大的城市基础设施和重要的生命线工程，随着我国大规模基础设施，尤其是地下工程的建设，盾构作业施工已得到大规模的使用，现已成为许多大型隧道工程之必需。盾构具有无需特殊土体改良、地质适应性强、开挖面稳定性高等优点。然而，盾构施工过程中，通常需要采用泥浆来稳定泥水盾构开挖面，同时将土渣携带出地面。因此，盾构施工产生大量的废弃泥浆，废弃泥浆现已成为土木工程中量大、污染环境严重和难以处理的建筑垃圾之一。废弃泥浆中无机物含量大，含水率较低，比重较市政污泥大，难以快速沉淀。并且它的固体颗粒粒径较小，级配差，相对稠度较大，容易形成黏稠流体状态的胶体，难以自然沉降分离。废弃泥浆的化学成分与土壤相似，造浆粘土通常为高岭土或膨润土,固相颗粒粒度级配差,可在水中分散成极细的微粒,部分粘土颗粒形成胶体，若处理不当形成的溶胶悬浮体混合液就会对环境造成威胁。
据统计我国建筑泥浆每年约３亿立方，而且还以10％的速度递增。由于缺少相关部口的监管，很大一部分被偷偷排入江河胡泊甚至城市排水管道，污染环境、阻塞管道的现象在国内时有发生。另外，由于泥浆自然沉淀固化周期长，随着城市人口増加、土地资源匿乏，可供泥浆干化和填埋的地方有限，很难巧到合适的场地。目前，国内建筑泥浆的常规处理方式是用罐装泥浆车外运和泥浆现场沉淀干燥，但这两种处理方式均存在较严重的局限性。泥浆外运方式，由于泥浆产生量大，含水率高且呈流动状，实际运出的75％左右是水，极大增加了处理成本，还会在运输过程中造成环境污染，外运泥浆弃置也需要占用大量止地，造成土壤板结和浪费；而且，大吨位的泥浆车对市政道路及桥梁是一种严重的安全隐患，占据本己拥挤的城市道路资源。另一方面，为了提高市容市貌，多数城市的多处路段禁止泥浆车、渣±车等大型工程车辆的通行，对工程进度造成比较大的影响，例如，某些城市在特殊时期，市区内多数路段禁止泥浆车和渣土车通行，会引起严重的泥浆外运问题，使地铁等工地处于停工状态。现场沉淀干燥，沉淀泥浆所需泥浆池占地面积较大，而施工现场场地资源有限，大面积泥浆处理会污染施工现场环境，易对施工现场和消纳区域造成环境影响。因此，泥浆的处理已逐渐成为许多城市发展中的突出问题。
以上两种传统处理方式均未能从根本上解决泥浆的减量化问题，反而促使一些施工方为了节约成本，牟取工程利润，利用监管漏洞，偷排滥排废弃泥浆，致使水体和土壤污染，市政管道堵塞。废弃泥浆的处理问题成为制约盾构工程施工高效化、绿色化的瓶颈。
与此同时，山东省沿海地区大型炼油厂的原油主要从中东地区进口，其重质和劣质原油中的硫、氮和金属元素含量不断增加，导致石油焦只能作为燃料。目前，常用循环流化床锅炉燃烧技术处理高硫石油焦，主要通过添加石灰石高温分解出的CaO与石油焦燃烧出的硫反应生成CaSO4，从而达到石油焦脱硫的目的，这些脱硫焦渣与其他燃烧产物的混合物形成石油焦脱硫灰渣。以青岛炼油厂为例，其石油焦脱硫灰渣排放在50万吨/年以上，目前只能露天堆放，尚无合适的途径开展大规模处理，造成了严重的环境污染。石油焦渣是燃料中存在的水分与燃料中的氢元素燃烧后形成的水分一起呈气态在锅炉受热面所结灰垢。矿物杂质成为灰分，基本上以金属和非金属氧化物的形式存在，如硅、铝、铁、钙、钾、钠、镁等氧化物。石油焦脱硫灰渣的资源化利用技术一直是国内外研究的热点和难点，虽然成果多，但实际推广应用的少，资源化利用的水平亟待提高。
如青岛地区盾构施工产生的泥浆有机质含量少，成分和性能相对稳定，经脱水和改良后可作为填充或绿化用土等。因此，寻找更为绿色、环保、节能、经济的废弃泥浆处理方法成为当前盾构施工技术发展亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂及使用方法，能够以废治废、降低成本，利用大掺量石油焦脱硫灰渣与其他辅料对地铁盾构施工废弃泥浆进行固化处理，达到废弃淤泥和炼油业固废双重资源化利用的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂，其特征在于，所述盾构施工废弃泥浆固化剂由组分A和组分B混合而成，所述A组份为主料，包括石油焦脱硫灰渣和水泥，所述石油焦脱硫灰渣占总重的55%-80%，所述水泥占总重的5%-26%；所述的B组分为辅料，包括水玻璃、聚丙烯酰胺及聚合硫酸铁，所述水玻璃占总重的0-16%，所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁之和占总量的1%-3%。
对上述技术方案的改进：所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁按重量1：1配制。
对上述技术方案的进一步改进：所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述水泥的标号为P.O42.5级以上。
对上述技术方案的进一步改进：所述石油焦脱硫灰渣占总重的75%-80%，所述水泥占总重的5%-18%；所述水玻璃占总重的3-5%。
本发明一种上述的盾构施工废弃泥浆固化剂的使用方法，其特征在于，将组分A与组分B均匀混合而成的盾构施工废弃泥浆固化剂装袋密封；使用时将袋中的盾构施工废弃泥浆固化剂撒入需固化的盾构施工废弃泥浆中进行搅拌，使盾构施工废弃泥浆转化为固化体，静置一段时间后得到干燥成型的浆块。
对上述技术方案的改进：所述盾构施工废弃泥浆固化剂占所述盾构施工废弃泥浆重量的6%-10%，将盾构施工废弃泥浆固化剂加入需固化的盾构施工废弃泥浆的过程中持续地进行搅拌。
对上述技术方案的进一步改进：将盾构施工废弃泥浆固化剂加入需固化的盾构施工废弃泥浆中后，持续搅拌1-3分钟；所述静置的时间为1-3小时。
本发明与现有技术相比均有具有如下优点和积极效果：
1、本发明利用大掺量石油焦脱硫灰渣与其他辅料对地铁盾构施工废弃泥浆进行固化处理，能够以废治废、降低成本，达到废弃淤泥和炼油业固废双重资源化利用的目的。
2、本发明使盾构施工废弃泥浆转化为固化体，静置一段时间后得到干燥成型的浆块，具有一定强度便于运输，可以良好的解决河道淤泥堵塞、污染以及盾构工程废弃泥浆拖延工期等问题。
3、本发明盾构施工废弃泥浆固化剂的使用方法简单，盾构施工泥浆固化剂可直接用于地铁施工现场，与泥浆直接混合，不需要进行额外的工序，且作用效果显著，一小时内开始固化，三小时即可运输，与目前地铁盾构施工所采用泥浆沉淀法需要的3-5天相比，能够明显地缩短工期，降低加工成本。
4、本发明不仅可得到泥浆合理的处理方法，而且可为地铁工程施工中废弃泥浆的减量化与资源化提供必要的理论依据和技术支持。从而降低泥浆处理成本及其对周边环境的污染程度，变度为宝，减少资源浪费，具有巨大的经济价值、社会价值及环保价值。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述：
本发明一种利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂的具体实施方式，盾构施工废弃泥浆固化剂由组分A和组分B混合而成，所述A组份为主料，包括石油焦脱硫灰渣和水泥，所述石油焦脱硫灰渣占总重的55%-80%，所述水泥占总重的5%-26%；所述的B组分为辅料，包括水玻璃、聚丙烯酰胺及聚合硫酸铁，所述水玻璃占总重的0-16%，所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁之和占总量的1%-3%。
优选地，所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁按重量1：1配制。所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述水泥的标号为P.O42.5级以上。
以下为本发明利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂的具体实施例：
实施例1：一种利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂，由组分A和组分B混合而成，所述A组份为主料，包括石油焦脱硫灰渣和水泥，所述石油焦脱硫灰渣占总重的80%，所述水泥占总重的18%；所述的B组分为辅料，包括水玻璃、聚丙烯酰胺及聚合硫酸铁，所述水玻璃占总重的0%，所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁之和占总量的2%。所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁按重量1：1配制。
实施例2：一种利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂，由组分A和组分B混合而成，所述A组份为主料，包括石油焦脱硫灰渣和水泥，所述石油焦脱硫灰渣占总重的65%，所述水泥占总重的22%；所述的B组分为辅料，包括水玻璃、聚丙烯酰胺及聚合硫酸铁，所述水玻璃占总重的10%，所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁之和占总量的3%。所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁按重量1：1配制。
本发明一种上述的盾构施工废弃泥浆固化剂的使用方法的具体实施例：
实施例3：将组分A与组分B均匀混合而成的盾构施工废弃泥浆固化剂装袋密封；使用时将袋中的盾构施工废弃泥浆固化剂撒入需固化的盾构施工废弃泥浆中进行搅拌，所述盾构施工废弃泥浆固化剂占所述盾构施工废弃泥浆重量的10%。将盾构施工废弃泥浆固化剂加入盾构施工废弃泥浆中后，持续搅拌3分钟，使盾构施工废弃泥浆转化为固化体，静置2小时后得到干燥成型的浆块。
实施例4：将组分A与组分B均匀混合而成的盾构施工废弃泥浆固化剂装袋密封；使用时将袋中的盾构施工废弃泥浆固化剂撒入需固化的盾构施工废弃泥浆中进行搅拌，所述盾构施工废弃泥浆固化剂占所述盾构施工废弃泥浆重量的7%。将盾构施工废弃泥浆固化剂加入盾构施工废弃泥浆中后，持续搅拌2分钟，使盾构施工废弃泥浆转化为固化体，静置3小时后得到干燥成型的浆块。
在本发明得到干燥成型的浆块中，石油焦渣固化泥浆、普通硅酸盐水泥进一步增加泥浆的强度，水玻璃等辅助材料起黏合剂的作用保证泥浆块成型。
上述各组分占总重的百分比，其中，所述的总重均是指利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂组分A与组分B之和的总重量。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂，其特征在于，所述盾构施工废弃泥浆固化剂由组分A和组分B混合而成，所述A组份为主料，包括石油焦脱硫灰渣和水泥，所述石油焦脱硫灰渣占总重的55%-80%，所述水泥占总重的5%-26%；所述的B组分为辅料，包括水玻璃、聚丙烯酰胺及聚合硫酸铁，所述水玻璃占总重的0-16%，所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁之和占总量的1%-3%。
2.按照权利要求1所述的利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺与聚合硫酸铁按重量1：1配制。
3.按照权利要求1或2所述的利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述水泥的标号为P.O 42.5级以上。
4.按照权利要求1或2所述的利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂，其特征在于，所述石油焦脱硫灰渣占总重的75%-80%，所述水泥占总重的5%-18%；所述水玻璃占总重的3-5%。
5.按照权利要求3所述的利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂，其特征在于，所述石油焦脱硫灰渣占总重的75%-80%，所述水泥占总重的5%-18%；所述水玻璃占总重的3-5%。
6.一种如权利要求1-5任一项所述利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂的使用方法，其特征在于，将组分A与组分B均匀混合而成的盾构施工废弃泥浆固化剂装袋密封；使用时将袋中的盾构施工废弃泥浆固化剂撒入需固化的盾构施工废弃泥浆中进行搅拌，使盾构施工废弃泥浆转化为固化体，静置一段时间后得到干燥成型的浆块。
7.按照权利要求6所述利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂的使用方法，其特征在于，所述盾构施工废弃泥浆固化剂占所述盾构施工废弃泥浆重量的6%-10%，将盾构施工废弃泥浆固化剂加入需固化的盾构施工废弃泥浆的过程中持续地进行搅拌。
8.按照权利要求7所述利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂的使用方法，其特征在于，将盾构施工废弃泥浆固化剂加入需固化的盾构施工废弃泥浆中后，持续搅拌1-3分钟；所述静置的时间为1-3小时。
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