[發明專利]一種大摻量磷石膏基穩定材料及在道路基層中應用

有效

• 申請號: 202011018545.7
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112125630B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 楊金華;陳潔;文明超;代江鵬;熊海波;劉安然
• 申請（專利權）人: 湖北益通建設股份有限公司
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;E01C3/04
• 代理公司: 武漢維盾知識產權代理事務所(普通合伙) 42244
• 代理人: 彭永念

本發明提供一種大摻量磷石膏基穩定材料，該混合材料包括如下干重量百分數的原料組成：磷石膏，礦渣，水泥，改性劑。所述的改性劑由氯化鈣、石油焦脫硫灰、膨潤土、滑石粉和干酪素組成。大摻量磷石膏基穩定材料制備工藝簡單可行、節能環保、易于推廣；大摻量磷石膏基穩定材料性能較好、毒性低；磷石膏利用率高。

技術領域

本發明專利涉及一種大摻量磷石膏基穩定材料制備方法及在道路基層中應用，屬于道路材料及制備領域。

背景技術

磷石膏是硫酸分解磷礦石萃取磷酸過程中排出的大宗工業固體廢物，，制取1噸磷酸約產生5噸磷石膏，磷石膏主要成分包括硫酸鈣、磷化合物、可溶氟和有機物等，全世界每年約產生2.8億噸磷石膏，我國2018年磷石膏產生量為7 800萬t，但綜合利用率為39.7%，缺乏環保高效大量利用磷石膏的技術，目前主要采取堆存的方式處理，不僅占用大量土地，長期堆存會導致可溶性磷、氟等有害物質浸入土壤、水體、植被，嚴重影響生態環境，同時困擾磷化工企業經濟快速發展和環境保護的瓶頸。

市政道路和公路按其結構形式，在路面和路基之間有50~120cm的道路基層結構，可消消耗大量建筑材料，相關學者也開展磷石膏用于道路基層的研究和應用，但對集中采用碎石、石屑、礦粉、水泥和磷石膏混合，或需要對磷石膏進行濕法粉磨預處理，或添加有機膠粉物理包裹粘結磷石膏。采用原狀磷石膏和水泥、礦粉等亞納米粉體的細粒體系的道路基層研究和應用幾乎沒有。在當前國家對采石、山林等實行嚴格的資源和環境控制政策下，集料資源原來越緊張，價格也越來越高，給工程建設帶來很大壓力。最大限度利用磷石膏，少用碎石、石屑等集料資源，并能滿足道路基層技術要求，可以很大程度緩解這種壓力。

發明內容

本發明的目的在于充分利用磷石膏顆粒級配和潛在活性特點，采用礦渣、水泥、改性劑等對進行活化改性，通過改性劑中核心成分鈍化磷石膏中毒性物質活性、降低毒性物質浸出速率和促進膠凝體系結構形成，主要原料為固體廢棄物，成本低，性能好，不僅消耗磷石膏用量大，而且也能拓展道路基層材料新品種，緩解砂石料缺乏但磷石膏豐富地區的道路基層原料緊張狀況。

本發明是這樣實現上述目的的：

一種大摻量磷石膏基穩定材料，該混合材料包括如下干重量百分數的原料組成：原狀磷石膏為64%~74%，礦渣為13%~20%，水泥7%~13%，改性劑4%-6%，，水占干固體總量10~15%。

所述的磷石膏為的尾礦庫堆積的原狀磷石膏，游離磷含量≤6.0mg/L，游離氟離子≤350mg/L，篩分通過率為50%的粒徑＜50um。

所述的礦渣比表面積≥700 m²/kg，篩分通過率為50%的粒徑＜15 um。所述的水泥比表面積≥330m²/kg，篩分通過率為50%的粒徑＜35um。所述的改性劑由質量分數為25-35%氯化鈣、18-25%石油焦脫硫灰、15-25%膨潤土、18-27%滑石粉和5-15%干酪素通過超聲乳化混合后在50-60℃溫度烘干研磨而成。

作為優選方案所述的改性劑由質量分數為30%氯化鈣、22%石油焦脫硫灰、18%膨潤土、21%滑石粉和9%干酪素通過超聲乳化混合后在60℃溫度烘干研磨而成。

磷石膏、水泥和礦渣的篩分通過率為50%的粒徑不同，主要顆粒粒徑呈現梯度分布，在光輪或振動壓力機的作用下，部分稍大顆粒會破碎，形成不同粒度大小搭配的連續級配，顆粒間互相填充并逐步密實，顆粒之間接觸幾率越來越高，接觸比表面積擴大，改性劑等中干酪素等更是加快了顆粒間接近速率，在存在適量水分情況下，成分中的膠凝活性物質反應加快；由于原狀磷石膏含有少量的酸、磷等有害物質，在反復揉捻和靜壓中被改性劑中氯化鈣、膨潤土、滑石粉等等吸附固定；光輪或振動壓力機產生的研磨力作用下，顆粒之間摩擦作用加劇，可以將活性物質表面包裹層擦傷進而露出膠凝活性物質，顆粒表面越來越粗糙，此外摩擦作用產生的溫升也促進了活性反應進行。這幾種作用的疊加和膠凝活性物質的反應膠凝，提高了混合料密實度、強度和降低了有害物質浸出，從而可形成性能良好的道路基層穩定材料。