CN107352853A - 一种镍渣沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

一种镍渣沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍渣沥青混合料，属于道路工程沥青混合料技术领域，包括下述质量百分比的成分：粒状镍渣92％～95％、石油沥青4.0％～6.0％和矿粉1～2％。本发明还公开了一种镍渣沥青混合料的制备方法，首先将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度10℃以上；然后依次加入加热的粒状镍渣、石油沥青和矿粉，拌和，所得的混合料出缸，即得镍渣沥青混合料。本发明的一种镍渣沥青混合料，大量使用工业废渣—镍渣，制备的沥青混合料，具有耐磨性能好、抗车辙性能好、水稳定性好、生产成本低等特点，为沥青混合料制备及镍渣的资源化利用开辟了新的途径，具备很好的实用性。

Description

一种镍渣沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程沥青混合料技术领域，具体涉及一种镍渣沥青混合料及其制备方法。
背景技术
镍渣是金属镍和镍合金冶炼过程中产生的一种固体工业废渣，主要成分为硅、铁、镁、钙、铝，并含有少量的铜、镍、硫等元素，随着我国不锈钢产业的发展，对金属镍的需求越来越大，镍渣的排放量也日益增多，工业上每生产一吨金属镍(采用闪速炉熔炼法生产)将会产生6～16吨的镍渣，如不很好地加以利用，不仅占用大量的土地，而且还会对周围环境造成严重污染，因此有效地利用镍渣既能带来良好的经济效益，又起到保护环境的双重作用。
沥青混合料是由矿料(粗集料、细集料、矿粉)与沥青结合料拌和而成的混合料的总称，工程上常用的矿石集料有碎石、砾石、机制砂、石屑、砂等。由于天然矿石集料开采时能耗高，产生的粉尘大，再加上对周围的生态环境造成的破坏严重，因而其市场价格越来越高。
镍渣是一种固体工业废渣(粒状)，该废渣具有传统矿石集料所具备的抗压强度高、耐磨性好、收缩膨胀率低、吸水率低等特点，特别是耐磨性高于一般碎石、砾石和石英砂，因而用镍渣代替传统矿石集料制备沥青混合料，该沥青混合料具有耐磨性能好、抗车辙性能好、稳定性好、生产成本低等特点，为镍渣的资源化利用开辟新途径。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种镍渣沥青混合料，利用粒状镍渣在沥青混合料中的应用，取代传统沥青混合料中的矿石集料(如：碎石、砾石、机制砂、石屑、砂等)，既可提高沥青混合料的性能，降低沥青混合料的生产成本，又可缓解镍渣堆积造成环境污染的压力；本发明还公开了镍渣沥青混合料的制备方法，为镍渣的资源化利用开辟新的途径。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种镍渣沥青混合料，包括下述质量百分比的成分：粒状镍渣92％～95％、石油沥青4.0％～6.0％和矿粉1～2％。
所述的粒状镍渣为金属镍和镍合金冶炼过程中排出的熔渣，经过破碎和筛分即得要求粒径。
所述的沥青为90#或70#道路石油沥青。
所述的矿粉为石灰岩磨细得到的矿粉，其0.075mm方孔筛通过率≥75％，亲水系数＜1。
所述的一种镍渣沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度(沥青混合料拌和温度：165℃)10℃以上；
2)将加热到175℃～180℃的92～95份粒状镍渣到入拌和缸内；
3)按加热到160℃～165℃的4～6份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
4)将加热到175℃～180℃的1～2份矿粉填料加入拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min，得到混合料；
5)将步骤4)所得的混合料出缸，即得镍渣沥青混合料。
有益效果：与现有技术相比，本发明的一种镍渣沥青混合料，大量使用工业废渣—镍渣，制备的沥青混合料，具有耐磨性能好、抗车辙性能好、水稳定性好、生产成本低等特点，为沥青混合料制备及镍渣的资源化利用开辟了新的途径，具备很好的实用性。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
一种镍渣沥青混合料，包括下述质量百分比的成分：粒状镍渣92％～95％、石油沥青4.0％～6.0％、矿粉1～2％。
其中，粒状镍渣，为金属镍和镍合金冶炼过程中排出的熔渣，经过破碎和筛分即得要求粒径。沥青为90#或70#道路石油沥青。矿粉为石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石磨细得到的矿粉，其0.075mm方孔筛通过率≥75％，亲水系数＜1。
一种镍渣沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度(沥青混合料拌和温度：165℃)10℃以上；
2)将加热到175℃～180℃的92～95份粒状镍渣到入拌和缸内；
3)按加热到160℃～165℃的4～6份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
4)将加热到175℃～180℃的1～2份矿粉填料加入拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min，得到混合料；
5)将步骤4)所得的混合料出缸，即得镍渣沥青混合料。
另外，本发明的实施例中所使用的石油沥青及矿粉其质量要求均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求；实施例中的集料采用粒状镍渣，由各种粒径的镍渣经过破碎、筛分、搭配，其合成的级配如表1所求，沥青混凝土混合料级配采用密级配AC－13；为了进一步说明实施例的效果，在对比例中的碎石采用与粒状镍渣相同的级配，其合成级配如表1所示。对比试例及实施例中沥青混合料的拌和、成型、稳定度、流值、空隙率、饱和度、冻融劈裂抗拉强度比及车辙动稳定度等试验和测试方法均采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)所规定的标准。
表1粒状镍渣、碎石及矿粉筛分试验结果
实施例1
(1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度(混合料拌和温度：165℃)10℃以上；
(2)将加已热到175℃～180℃的95份级配粒状镍渣到入拌和缸内；
(3)按已加热到160℃～165℃的4份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(4)将已加热到175℃～180℃的1份矿分加入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(5)将步骤4所得的混合料出缸，即得镍渣沥青混合料。
所得镍渣沥青混合料的具体性能指标如表2所示。
实施例2
(1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度(混合料拌和温度：165℃)10℃以上；
(2)将已加热到175℃～180℃的94.2份级配粒状镍渣到入拌和缸内；
(3)按已加热到160℃～165℃的4.5份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(4)将已加热到175℃～180℃的1.3份矿分加入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(5)将步骤4所得的混合料出缸，即得镍渣沥青混合料。
所得镍渣沥青混合料的具体性能指标如表2所示。
实施例3
(1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度(混合料拌和温度：165℃)10℃以上；
(2)将已加热到175℃～180℃的93.5份级配粒状镍渣到入拌和缸内；
(3)按已加热到160℃～165℃的5.0份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(4)将已加热到175℃～180℃的1.5份矿分加入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(5)将步骤4所得的混合料出缸，即得镍渣沥青混合料。
所得镍渣沥青混合料的具体性能指标如表2所示。
实施例4
(1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度(混合料拌和温度：165℃)10℃以上；
(2)将已加热到175℃～180℃的92.8份级配粒状镍渣到入拌和缸内；
(3)按已加热到160℃～165℃的5.5份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(4)将已加热到175℃～180℃的1.7份矿分加入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(5)将步骤4所得的混合料出缸，即得镍渣沥青混合料。
所得镍渣沥青混合料的具体性能指标如表2所示。
实施例5
(1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度(混合料拌和温度：165℃)10℃以上；
(2)将已加热到175℃～180℃的92.0份级配粒状镍渣到入拌和缸内。
(3)按已加热到160℃～165℃的6.0份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(4)将已加热到175℃～180℃的2.0份矿分加入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(5)将步骤4所得的混合料出缸，即得镍渣沥青混合料。
所得镍渣沥青混合料的具体性能指标如表2所示。
对比例1
(1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度(混合料拌和温度：165℃)10℃以上；
(2)将加已热到175℃～180℃的95份级配碎石到入拌和缸内；
(3)按已加热到160℃～165℃的4份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(4)将已加热到175℃～180℃的1份矿分加入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(5)将步骤4所得的混合料出缸，即得碎石沥青混合料。
所得碎石沥青混合料的具体性能指标如表2所示。
对比例2
(1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度(混合料拌和温度：165℃)10℃以上；
(2)将已加热到175℃～180℃的92.0份级配碎石到入拌和缸内；
(3)按已加热到160℃～165℃的6.0份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(4)将已加热到175℃～180℃的2.0份矿分加入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
(5)将步骤4所得的混合料出缸，即得碎石沥青混合料。
所得碎石沥青混合料的具体性能指标如表2所示。
表2实施例、对比例沥青混合料性能及其密级配沥青混凝土混合料技术标准要求
由表2实施例1～5可以看出，由粒状镍渣、沥青及矿粉制备的镍渣沥青混合料其各项性能指标均达到《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)密级配沥青混凝土混合料所规定的技术标准要求。由实施例1与对比例1及实施例5与对比例2的比较可知，在相同的混合料配比情况下，由粒状镍渣制备的沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度、动稳定度等性能明显高于由常规碎石制备的沥青混合料。
结论：由粒状镍渣制备的沥青混合料其各项性能完全达到《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)所规定的密级配沥青混凝土混合料技术标准要求，由粒状镍渣制备的镍渣沥青混合料与普通沥青混合料(即常规碎石制备的沥青混合料)相比不仅具有水稳定性好、抗冻融、高温抗车辙性能，而且具有生产成本低，保护环境等效果。

Claims (5)

1.一种镍渣沥青混合料，其特征在于，包括下述质量百分比的成分：粒状镍渣92％～95％、石油沥青4.0％～6.0％和矿粉1～2％。
2.根据权利要求1所述的一种镍渣沥青混合料，其特征在于：所述的粒状镍渣为金属镍和镍合金冶炼过程中排出的熔渣，经过破碎和筛分即得要求粒径。
3.根据权利要求1所述的一种镍渣沥青混合料，其特征在于：所述的沥青为90#或70#道路石油沥青。
4.根据权利要求1所述的一种镍渣沥青混合料，其特征在于：所述的矿粉为石灰岩磨细得到的矿粉，其0.075mm方孔筛通过率≥75％，亲水系数＜1。
5.权利要求1-4中任意一项所述的一种镍渣沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将沥青混合料拌和缸预先加热到沥青混合料拌和温度10℃以上；
2)将加热到175℃～180℃的92～95份粒状镍渣到入拌和缸内；
3)按加热到160℃～165℃的4～6份沥青到入所述拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min；
4)将加热到175℃～180℃的1～2份矿粉填料加入拌和缸内进行机械拌和，拌和时间为1.5min，得到混合料；
5)将步骤4)所得的混合料出缸，即得镍渣沥青混合料。
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