[發明專利]一種可循環使用的磷石膏路基材料的制備和使用方法

有效

• 申請號: 201811598964.5
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109553372B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 廖延武
• 申請（專利權）人: 四川綿筑新材料有限公司
• 主分類號: C04B28/16
• 分類號: C04B28/16;C04B11/26;C04B11/024;C04B11/028
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出一種可循環使用的磷石膏路基材料的制備和使用方法，屬于路基材料領域，本發明將自由含水率為7％?20％的磷石膏加入到飽和氫氧化鈣溶液中進行中和反應，得到去除可溶性磷酸根和氟離子的磷石膏；制得的磷石膏在170℃?350℃下進行高溫煅燒，使其中的二水石膏轉變為III型無水石膏；制得的III型無水石膏與水、減水劑和防水劑混合，制得所述磷石膏路基材料。本發明提出的使用方法是先將磷石膏路基材料用于路基建造，路基服役完成后，對磷石膏路基材料再次進行高溫煅燒，并再次用于路基建造。本發明所制得的磷石膏路基材料具有良好的強度、水穩性和體積穩定性，在維持磷石膏路基材料性質純粹性的前提下，實現可循環使用。

技術領域

本發明專利涉及路基材料領域，特別涉及一種可循環使用的磷石膏路基材料的制備和使用方法。

背景技術

磷石膏是磷化工生產過程中的副產物，我國是磷化工大國(磷肥的產量居世界首位)，年排放磷石膏約2000萬噸，年利用率小于20％，當前我國堆存的磷石膏約2.5億噸。磷石膏的主要成為二水石膏(質量分數通常大于85％)，同時含有少量的可溶性雜質，如H⁺，可溶性P₂O₅和F離子。未得以利用的磷石膏在堆存過程中，可溶性雜質可隨著其中的自由水向地下滲透，造成水體污染，危害生態和環境。

如何拓展磷石膏的利用渠道，以緩解空間、環境和生態壓力是當前亟需解決的問題。通過對磷石膏進行水洗或堿中和處理，可將磷石膏制備成水泥調凝劑、磷肥、砌塊、石膏板和墻體抹面砂漿等材料，但制備這些材料產生的磷石膏消納量和磷石膏的年產量不匹配，依然有大量的磷石膏(年產量的80％左右)堆存，需要開辟新的應用途徑。

當前，我國正在進行大規模的交通設施建設，2017年，我國高速公路的總里程為13.7萬公路，位居世界第一位，但相對于人口總量和經濟發展需求，我國的交通設施建設還有待于持續的提升。公路建設過程中，需要消耗大量的路基材料，常規的路基材料包括石頭、砂和土壤等，這些天然資源的大量消耗已造成嚴重的生態和環境危害。如果能使用磷石膏這樣的工業副產物來取代常規的路基材料，則可獲得雙贏的局面。

將磷石膏用作路基材料，已有一些學者進行了初步的研究，吳少鵬等研究了磷石膏-粉煤灰-生石灰體系(質量比為8:8:1)用作路基材料的可行性，研究結果表明在適宜壓實度情況下，該體系可用于公路路基的制備(吳少鵬,沈衛國,周明凱,等.磷石膏粉煤灰石灰固結材料的研究[J].中國公路學報,2001,14(z1):13-15.)；周富濤等研究了磷石膏-粉煤灰-水泥-生石灰體系(質量比為9:10:2:1)用作路基材料的可行性，研究結果表明在磷石膏摻量適宜的條件下，體系可獲得最優的強度(周富濤,石宗利.磷石膏路基材料的實驗研究[J].中國建材科技,2014,23(4):49-52.)。

從上述研究結果可見，已有研究將磷石膏用作路基材料的思路是使用水硬性膠凝材料(如水泥、粉煤灰)的水化反應，通過生成水溶性極低的C-S-H凝膠或鈣礬石晶體來膠結磷石膏顆粒并產生強度。該方法的優點是提升了所研究復合材料體系的強度和水穩性，缺點是鈣礬石的生成使得體系有后期膨脹破壞的風險，同時水泥、粉煤灰和石灰等外部物質的摻入，改變了磷石膏的純粹性，降低了磷石膏再生利用的可行性(譬如：水化硬化后的磷石膏-粉煤灰-水泥-石灰體系難以再生并作為石膏材料來應用)。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種可循環使用的磷石膏路基材料的制備和使用方法，本發明在保持磷石膏材料性質純粹性的前提下，通過技術手段來保障磷石膏作為路基材料的可行性，形成一種綠色環保、可循環使用的磷石膏路基材料。該路基材料在滿足作為一種交通設施的建筑材料所應具有的強度、水穩性和體積穩定性的前提下，還具有綠色環保、可循環使用的特點。其中，強度指路基材料承受外部荷載的能力，水穩性指路基材料在浸水狀態下的抗軟化能力，體積穩定性指路基材料在服役過程中的尺寸保持能力。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：