CN106747117A - 专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料，该道路基层混合料的制备材料由93‑98重量份的铝尾矿、2‑7重量份的水泥以及0.01‑0.1重量份的土体稳定剂组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1‑15重量份的表面活性剂，0.1‑10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述制备材料还包括水，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1‑4%，所述道路基层混合料的制备材料还包括0.5‑3重量份的硅溶胶以及0.01‑0.1重量份的硫酸钠。本发明的道路基层混合料具有很好的抗压强度和水稳定性。

Description

专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料

技术领域

本发明涉及一种道路基层混合料，特别地，涉及采用专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合。

背景技术

矿石资源是人类赖以生存的重要物资，矿石的开发利用体现了一个国家的技术和经济实力。矿石资源是不可再生资源，选矿技术和矿石的品位限制了矿石资源的充分利用。选矿厂尾矿是在一定的技术条件下，从精选矿石中选取有用成分后产生的固体废弃物。

铝矿选矿尾矿产生于铝土矿的选矿工艺流程中，铝土矿原矿中含有大量粘土类原生矿、经过选择性磨矿聚团浮选后，粒度相对较粗的一水硬铝石富集体上浮成为精矿，而极易泥化的含桂矿物和部分一水硬铝石连生体成，因此，铝土矿选矿尾矿主要由部分未分离的一水硬铝石和大量的铝硅酸盐累粘土矿物组成。

现有筑路技术，构筑道路基层（上、下基层、底基层）都是以级配碎石（把原生的岩石，经破碎、筛分组成级配碎石）为主体材料，再按配合比掺入石灰，粉煤灰、水泥、制成“二灰碎石”或“水泥稳定级配碎石”，做为构筑道路基层的材料。这种技术的主要缺点，是破坏生态环境（炸山取石或挖河取石），大量消耗原生资源且造价过高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料，所述道路基层混合料的制备材料由93-98重量份的铝尾矿、2-7重量份的水泥以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述制备材料还包括水，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1-4%，所述道路基层混合料的制备材料还包括0.5-3重量份的硅溶胶以及0.01-0.1重量份的硫酸钠。

所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。

所述土体稳定剂的pH值被调整至8-10。

所述表面活性剂选自二辛基琥珀酸磺酸钠、烷基醚羧酸盐、丁基奈磺酸盐中一种或几种。

所述道路基层混合料的制备材料还包括0.01-3重量份的烯烃酸、0.5-3重量份的硅溶胶以及0.01-0.1重量份的硫酸钠。

所述烯烃酸为戊烯二酸。

一种道路基层混合料的制备方法，包括以下步骤：

将2-7重量份的水泥、水与93-98重量份的铝尾矿在第一混料仓中混合3-15分钟，得到水泥铝尾矿混料，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1-4%；

将得到的水泥铝尾矿混料与0.01-0.1重量份的土体稳定剂、0.5-3重量份的硅溶胶在第二混料仓中混合3-15分钟后，加入0.01-0.1重量份的硫酸钠，混合1-10分钟，得到道路基层混合料。

现有筑路技术，构筑道路基层（上、下基层、底基层）都是以级配碎石（把原生的岩石，经破碎、筛分组成级配碎石）为主体材料，再按配合比掺入石灰，粉煤灰、水泥、制成“二灰碎石”或“水泥稳定级配碎石”，做为构筑道路基层的材料。本发明仅采用铝尾矿作为道路基层混合料的主体材料，充分利用了铝尾矿。资源化处置铝尾矿制备得到的道路基层满足国家标准的要求。

参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。

具体实施方式

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

本发明的最佳含水率是指在室内击实试验下，混合料达到最大干密度时所测得的含水量即为最佳含水率，由于有水泥的存在，最佳含水率可以采用填料最佳含水率换算。也可以通过实际试验得到最佳含水率。

本发明采用硼酸或硼酸盐为主体的土体稳定剂，大大提高了铝尾矿非活性成分的交联活性，与少量的水泥配合，制备而成的道路基层混合料满足国家的相关标准。

最为一种优选的技术方案，本发明所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。土体稳定剂的pH值被调整至8-10。所述表面活性剂选自二辛基琥珀酸磺酸钠、烷基醚羧酸盐、丁基奈磺酸盐中一种或几种。

作为一种优选的技术方案，所述道路基层混合料的制备材料还包括0.01-3重量份的烯烃二酸或烯烃酸酐。当铝尾矿的硫元素含量较多时，制作而成的道路基层混合料的水稳定性较差，在20次的干湿循环中，强度和重量损失严重。本发明的道路基层混合料中加入0.01-3重量份的烯烃酸可以有效提高硫元素质量含量高于0.1%的铝尾矿的水稳定性，尤其是高硫铝尾矿。本发明所述的烯烃酸是指具有碳碳双键和羧酸结构的有机物，可以选择的烯烃酸包括丙烯酸、丁烯酸、戊烯酸、甲基丙烯酸、甲基丁烯酸、甲基戊烯酸。我们猜测，碳碳双键和羧酸结构的有机物一方面能够与铝尾矿颗粒表面的金属离子产生吸附作用，另一方面，吸附后的铝尾矿颗粒具有更好的疏水性，同时，由于硫元素在长期的干湿循环过程中逐渐被氧化最终产生硫酸根离子，使得原有的化学交联变弱，道路基层强度降低，但是具有双键的烯烃酸能够与氧气发生反应进一步交联，同时还阻止了硫元素的氧化。

作为一种优选的技术方案，本发明所述烯烃酸为戊烯二酸。戊烯二酸具有2个羧酸基团的烯烃酸具有更好的螯合性能，能够更好地在矿物表面吸附、渗透，提高道路基层的力学强度。但是，当采用具有更多羧酸基团的烯烃酸，则无法获得更好的水稳定性，可能的原因是随着羧酸基团的含量增加，氧气的渗透能力增强，反而无法提高道路基层的水稳定性。

本发明的道路基层混合料的成型方法可以采用其他现有技术常用的那些方法进行成型。本发明采用两阶段混合的方法，采用两阶段混合的方法能够提高免烧砖的力学强度。与一起混合相比，可以提高道路基层10%-25%左右的抗压强度。

在下文中，通过实施例对本发明进行更详细地描述，但应理解，这些实施例仅仅是例示的而非限制性的。如果没有其它说明，所用原料都是市售的。

下面参照几个例子详细描述本发明。

实施例1

本实施例的道路基层混合料的制备包括以下步骤：

将3重量份的水泥、97重量份的铝尾矿加入第一混料仓中，以最佳水含量混合，并再加入2%的水混合15分钟，得到水泥铝尾矿混料；铝尾矿来自山东淄博， SiO2含量21%， Fe2O3含量13%，Al2O3含量55%，TiO含量4%，K2O含量1.5%，烧失量9.9%,硫含量0.01%；

将得到的水泥铝尾矿混料与0.018重量份的土体稳定剂、1重量份的硅溶胶在第二混料仓中混合10分钟后，加入0.05重量份的硫酸钠，混合5分钟，得到道路基层混合料。土体稳定剂由100重量份的水，8重量份的表面活性剂，5重量份的硼酸或硼酸盐组成，pH值调整至8。

将道路基层混合料成型，制成直径与高均为150mm 的试件，测试道路基层混合料硬化体的水稳定性，测试试件在20次的干湿循环（4小时常温浸水，4小时常温晾干）下的强度损失及重量损失。

实施例2

本实施例的道路基层混合料的制备包括以下步骤：

将3重量份的水泥、97重量份的铝尾矿加入第一混料仓中，以最佳水含量混合，并再加入2%的水混合15分钟，得到水泥铝尾矿混料；铝尾矿来自河南某公司，SiO2含量12%， Fe2O3含量5%，Al2O3含量65%，TiO含量3%，K2O含量2%，烧失量11.3%,硫含量1.03%硫含量0.5%;

将得到的水泥铝尾矿混料与0.018重量份的土体稳定剂、1重量份的硅溶胶在第二混料仓中混合10分钟后，加入0.05重量份的硫酸钠，混合5分钟，得到道路基层混合料。土体稳定剂由100重量份的水，8重量份的表面活性剂，5重量份的硼酸或硼酸盐组成，pH值调整至8。

将道路基层混合料成型，制成直径与高均为150mm 的试件，测试道路基层混合料硬化体的水稳定性，测试试件在20次的干湿循环（4小时常温浸水，4小时常温晾干）下的强度损失及重量损失。

实施例3

本实施例的道路基层混合料的制备包括以下步骤：

将3重量份的水泥、97重量份的铝尾矿加入第一混料仓中，以最佳水含量混合，并再加入2%的水混合15分钟，得到水泥铝尾矿混料；铝尾矿来自河南某公司，SiO2含量12%， Fe2O3含量5%，Al2O3含量65%，TiO含量3%，K2O含量2%，烧失量11.3%,硫含量1.43%

将得到的水泥铝尾矿混料与0.018重量份的土体稳定剂、1重量份的硅溶胶在第二混料仓中混合10分钟后，加入0.05重量份的硫酸钠，混合5分钟，得到道路基层混合料。土体稳定剂由100重量份的水，8重量份的表面活性剂，5重量份的硼酸或硼酸盐组成，pH值调整至8。

将道路基层混合料成型，制成直径与高均为150mm 的试件，测试道路基层混合料硬化体的水稳定性，测试试件在20次的干湿循环（4小时常温浸水，4小时常温晾干）下的强度损失及重量损失。

实施例4-5

实施例4-5分别与前述实施例2-3相同，不同的是在混合第二阶段加入0.2重量份的2-丁烯酸。

实施例6-7

实施例6-7分别与前述实施例2-3相同，不同的是在混合第二阶段加入0.2重量份的戊烯二酸。

实施例8-9

实施例8-9分别与前述实施例2-3相同，不同的是在混合第二阶段加入0.2重量份的缩苹果酸。

通过上述的数据可以看出，采用了本发明的土体稳定剂可以大大提高铝尾矿的水稳定性，与实施例1相同而不采用本发明的土体稳定剂制备得到的道路基层在20次的干湿循环（4小时常温浸水，4小时常温晾干）下的强度损失达到12.41%，制作成的道理基层也满足国家相关的标准。但是在硫含量较高的铝尾矿方面水稳定性稍差。可以看出，采用本发明的烯烃酸可以有效提高高硫含量铝尾矿的水稳定性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (7)

1.一种专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料，其特征在于，所述道路基层混合料的制备材料由93-98重量份的铝尾矿、2-7重量份的水泥以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述制备材料还包括水，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1-4%，所述道路基层混合料的制备材料还包括0.5-3重量份的硅溶胶以及0.01-0.1重量份的硫酸钠。

2.根据权利要求1所述的一种专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料，其特征在于，所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。

3.一种专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料，其特征在于，所述土体稳定剂的pH值被调整至8-10。

4.一种专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料，其特征在于，所述表面活性剂选自二辛基琥珀酸磺酸钠、烷基醚羧酸盐、丁基奈磺酸盐中一种或几种。

5.一种专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料，其特征在于，所述道路基层混合料的制备材料还包括0.01-3重量份的烯烃酸。

6.一种专用土体稳定剂资源化处理铝尾矿制造的道路基层混合料，其特征在于，所述烯烃酸为戊烯二酸。

7.一种道路基层混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将2-7重量份的水泥、水与93-98重量份的铝尾矿在第一混料仓中混合3-15分钟，得到水泥铝尾矿混料，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1-4%；

将得到的水泥铝尾矿混料与0.01-0.1重量份的土体稳定剂、0.5-3重量份的硅溶胶在第二混料仓中混合3-15分钟后，加入0.01-0.1重量份的硫酸钠，混合1-10分钟，得到道路基层混合料。