[發(fā)明專利]一種低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料及制備方法

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• 申請日: 2022-11-23
• 公開（公告）號: CN115849843A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 高英;李穎松;張祖剛;歐張文;姚禮軻;王曉明;田剛;李卓然
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/10
• 分類號: C04B28/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李想

本發(fā)明涉及公路路基材料與固體廢棄物治理交叉技術領域，更具體的說是涉及一種低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料及其制備方法。低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料各組分質(zhì)量比為：鐵尾礦：81.4%~88.3%；石灰：1.8%~8.1%；蒸餾水：8.8%~11.4%。本發(fā)明提供的一種低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料的制備方法，原料成本低、制備過程簡單，可重復性強，制備過程能夠?qū)⒃暇鶆蚧旌?，從而得到結(jié)構(gòu)和性能均勻、穩(wěn)定的路基材料；并且，以鐵尾礦為原料，能夠有效解決鐵尾礦堆積帶來的環(huán)境安全的問題；通過原料組成、攪拌混合、靜壓成型的相互配合實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、綠色環(huán)保、社會經(jīng)濟效益顯著的新型路基材料。

技術領域

本發(fā)明涉及公路路基材料與固體廢棄物治理交叉技術領域，更具體的說是涉及一種低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料及其制備方法。

背景技術

近年來，鐵尾礦的尾礦庫作為一種高勢能危險的固體廢棄物堆積堆，愈加引起全世界的廣泛關注，居高不下的鐵尾礦堆存量威脅著人民的生命和財產(chǎn)安全。從經(jīng)濟性上看，鐵尾礦的堆存使得工廠需要進一步支付土地征用費、運費、填埋費等，增加了生產(chǎn)成本；另一方面，對于公共資源配置來說，這種堆填處置方式不僅會占用土地，而且容易引起環(huán)境污染和安全問題，鐵尾礦沉積過程中可能會形成新的污染物。一旦發(fā)生突發(fā)性事故，容易造成水源、土地和植被的長期大面積污染，在我國土地污染問題中，以鐵尾礦為主要污染源的土地面積已達到千萬畝。種種跡象均表明目前的堆填法是一種低效、非環(huán)保且非經(jīng)濟的處理方式。因此尋求一種具有實際應用價值的鐵尾礦的綜合利用途徑是本領域亟待解決的問題。

道路施工過程中，不良土質(zhì)地基的處理效果直接影響著路面質(zhì)量的好壞，整個施工質(zhì)量的好壞，直接關聯(lián)公路的使用壽命。因此，路基的處理是公路工程施工中比較核心的工作。我國南方地區(qū)普遍存在軟土路基，因沉降造成的路基開裂，重荷載作用下的局部剪切或整體破壞、路面沉降失穩(wěn)等是軟土路基的典型破壞方式。對于這種不良土質(zhì)的處理方法，主要采取的方式是換填、擠密和排水固結(jié)，其中，換填法是最可靠的一種方法，即用土質(zhì)良好的土體置換軟土路基，能夠徹底消除因為不良土質(zhì)路基對施工質(zhì)量的影響。其次，若路基或基層結(jié)構(gòu)遭到破壞而引起路面沉降，所采取的道路修補方式就是換填新料并夯實。但是換填土量大，造價高使這種方法實際推廣受到限制。

因此，利用鐵尾礦制備一種強度符合規(guī)定、施工造價低廉的公路路基材料，不僅可以改善鐵尾礦資源化利用少且利用率低的問題，還能緩解道路工程在建設過程中對于土石材料的大量需求，這也是本領域技術人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的一種低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料的制備方法是以鐵尾礦替代傳統(tǒng)的路基土，并輔助搭配低劑量的石灰，實現(xiàn)得到一種新型環(huán)保的公路路基材料。其可以改善鐵尾礦堆積帶來的生態(tài)安全問題，降低道路建設施工成本。

本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明所述的低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料，包括鐵尾礦、石灰與蒸餾水組成，所述低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料各組分質(zhì)量比為：

鐵尾礦：81.4％～88.3％；

石灰：1.8％～8.1％；

蒸餾水：8.8％～11.4％

本發(fā)明所述的低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料，所述鐵尾礦為南京梅山細粒級廢棄固體物料，尾礦性質(zhì)及成分與普遍鐵尾礦有一定程度的差異性，鐵尾礦的粒徑小于2mm，粒徑為0.075mm的鐵尾礦占總質(zhì)量的70％以上，細度模數(shù)小于0.73，塑性指數(shù)范圍15～20，有機質(zhì)含量小于5％。

作為優(yōu)化方案：對鐵尾礦進行預處理，具體方法為將鐵尾礦放入高溫負壓烘箱110℃烘干，干燥時間為24h，并采用滾動式球磨機破碎塊狀鐵尾礦，過2mm篩冷卻備用。

本發(fā)明述的低石灰劑量穩(wěn)定鐵尾礦路基材料，所述鐵尾礦為無較大膨脹系數(shù)硫酸鹽礦物，主要元素摩爾比為Al:Fe:Si:Ca＝1:4～5:2～3:2～3。