[發明專利]一種水泥-石灰-磷石膏固化赤泥道路基層混合料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211263347.6
• 申請日: 2022-10-15
• 公開（公告）號: CN115594478A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 田新濤;余昌運;石名磊;王華進;杜旭陽;張瑞坤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 錢超

本申請公開了一種水泥?石灰?磷石膏固化赤泥道路基層混合料及其制備方法，以水泥、石灰、磷石膏為混合固化劑協同固化赤泥，固化處理得到的赤泥作為公路路面基層材料，根據混合料最大干密度和最佳含水率以及既有道路基層混合料施工工藝，經均勻拌合和壓實整平后可得到路面基層；將固化處理后的赤泥應用于公路路面基層填筑中，使得大宗赤泥固體廢料資源化利用，對于減少工業廢料堆積對緊缺土地資源的占用和降低環境污染危害，節約公路工程建設成本具有重要社會價值和意義，所采用的固化劑摻量較少，具備良好的強度和耐久性能且兼具經濟效益，該道路基層混合料制備工藝簡單，原料易于獲取，便于工程實際中推廣應用。

技術領域

本發明屬于道路基層材料技術領域，特別涉及一種水泥-石灰-磷石膏固化赤泥道路基層混合料及其制備方法。

背景技術

赤泥(Red mud)是工業制備氧化鋁過程中產生的大宗堿性固體廢物。每生產1t氧化鋁，約產生1.5t赤泥，據統計，赤泥僅有4％的綜合利用率。露天堆放處置的赤泥，不僅占據了大量的土地資源，其堿性特征，還存在污染土壤、空氣、地下水等風險。限于技術水平的發展，通過提取稀有金屬、生產建材以及改良特殊土等赤泥利用措施僅能處理少部分赤泥，且并未大規模采用，堆積如山的赤泥對環境的影響依舊嚴峻。

固化赤泥應用于公路工程建設是大規模消納赤泥的新技術途徑。公路路面結構中，基層直接位于面層下，起到承重、擴散路面車輛荷載作用，往往需要較高的強度性能。拜耳法赤泥顆粒細，持水性強，活性低，未經處理的赤泥用于道路填料存在工程風險，往往需要摻入較高的固化劑，才能滿足道路基層強度要求，降低了赤泥綜合利用的經濟效益，使得赤泥大規模消納停滯不前。

水泥、石灰、粒化高爐礦渣(GGBS)作為常見堿性固化劑，在固化赤泥過程中，其堿性激發作用，會進一步增加赤泥固化體浸出液堿性。磷石膏是工業制備磷酸時所產生的副產品，其性質穩定，且具有脫堿效果。磷石膏只有同水泥、石灰、粉煤灰等無機結合料共同固化赤泥時效果才明顯。因此，若能優選出一種適宜固化劑配合比，使得固化處理后赤泥能夠滿足道路基層性能且兼具經濟效益，這樣不僅可以提高工業赤泥廢料的利用率，實現大宗固體廢物的資源化利用，而且還可以替代水泥、砂石等傳統建筑材料，減少自然資源的消耗，具有顯著經濟優勢。因此，有必要開展固化赤泥應用于道路基層填料的應用研究，對于實現大宗固體廢物資源化利用，減少環境污染，生態環境可持續發展具有重要技術價值、經濟效益等意義。

發明內容

解決的技術問題：本發明針對現有赤泥固體廢料綜合利用率較低以及應用于公路工程建設所需經濟成本較高等技術方面的不足，提供了一種水泥-石灰-磷石膏固化赤泥道路基層混合料及其制備方法，用于解決大宗赤泥固體廢物的資源化綜合利用問題。將固化處理后的赤泥作為道路基層混合料，使得堆積如山的大宗固體廢料變廢為寶，實現大規模消納赤泥，進而節約公路工程建設成本，可為赤泥應用于公路工程建設以及赤泥廢棄資源化利用提供依據。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種水泥-石灰-磷石膏固化赤泥道路基層混合料，所述水泥-石灰-磷石膏固化赤泥道路基層混合料的原料按質量份數配比如下：赤泥100份，水泥固化劑8份，石灰固化劑2份，磷石膏固化劑2份。

優選地，所述赤泥為拜耳法工藝生產并用粉土機對赤泥堆場中塊狀風干赤泥做粉碎處理，同時去除雜質得到的粉末狀材料。

優選地，所述赤泥的天然含水率37.4％，液限42.89，塑限24.56，小于0.075mm細粒含量占比75.6％，大于0.075mm砂粒含量占比24.4％，化學成分Fe₂O₃和Al₂O₃含量分別為53.37％和22.88％，上限粒徑控制在2mm。

優選地，所述水泥固化劑為P·O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥中CaO和SiO₂分別占比53％和23.8％，所述的石灰固化劑為白色粉末狀熟石灰，白色粉末狀熟石灰中氧化鈣含量不低于93％。