CN109369119B - 基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料的制备与应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料的制备与应用方法，将硫铝酸盐水泥20‑60份以及电石渣10‑25份添加到铝冶废渣20‑35份中，充分混合均匀，得到混合料备用；常温下，将聚合硫酸铝铁1‑5份添加到步骤一中的混合料中，充分混合均匀，即得到固化剂成品，所述步骤一中的铝冶废渣在100‑110℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛，将固化剂添加到磷石膏中，混合均匀后得到路基混合料，用路基混合料进行路基铺设即可，固化剂占路基混合料质量百分比为5％‑10％，它解决了如何有效降低磷石膏的污染性，提升磷石膏路基的长期稳定性，满足磷石膏大规模应用到公路建设中，变废为宝，节省不可再生的土地资源的问题。

Description

基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料的制备与应用方法
技术领域
本发明涉及废渣利用技术领域，尤其涉及一种基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料的制备与应用方法。
背景技术
磷石膏作为一种工业废渣对环境存在严重影响早在上世纪初德国道尔公司发明萃取法生产磷酸时起，人们就在不断从技术上研究治理磷石膏的途径。国内的磷石膏综合治理利用研究从60年代就己开始，尤其是改革开放后，随着人们的生活水平的提高，对环境保护更越来越重视，政府和企业都投入了大量的人力和物力。磷石膏在农业、建筑等行业的合理利用取得了很大的突破，并且在理论上和实践上都取得了不少成果。对于磷石膏的资源化，除上述的主要利用途径外，可利用磷石膏回收稀土元素、生产陶瓷装饰材料、制硫酸钱、制饲料级磷酸氢钙、制过磷酸钙、制造用于建筑装饰材料的各色高钙乳浊破璃、生产元素硫.以及生产活性硅酸钙等。此外、工程上可以利用磷石膏加固软土地基，也可利用磷石膏作为公路的路基填料或路面材料。
近年来我国公路建设发展迅速，将磷石膏应用于公路工程不仅能提高道路使用品质，而且降低工程造价，解决环境问题。随着道路建设的发展，磷石膏在道路工程中有越来越多的应用。磷石膏在道路工程中的应用主要有以下几类，一可以当作路基填料，另外用于公路路面改善公路基层、低基层的路用性能。磷石膏流变性比粘土更低，使路基遇水比纯粘土路基更稳定，更不易变形。可以在取土困难的地区用作路基填料。
磷石膏作筑路材料的研究在美国广为开展，美国佛罗里达大学和迈阿密大学在研究中发现，含粘土砂和磷石膏的混合物是良好的筑路材料。经过改性固化之后磷石膏膨胀量很小，水稳定性好，强度满足JTJ033-95《公路路基施工技术规范》上路床对路基填料的要求。另外，他们还进行了磷石膏路基野外模拟试验，所得的当量回弹模量、弯沉值也表明磷石膏是一种品质优良的路基填料。
磷石膏不能单独作为结合料使用，因为其不具有结合料的性质。未经处理的磷石膏可以用作矿质填充料，例如用作密实砂砾料的颗粒添加料，磷石膏还可以用作复合结合料的组分。磷石膏同石灰、水泥、煤灰渣等结合料共同稳定土时效果才明显。这时，稳定上的硬化是以形成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等水化物为前提。
故如何能够有效降低磷石膏的污染性，提升磷石膏路基与基层的长期稳定性，满足磷石膏大规模应用到公路建设中，变废为宝，节省不可再生的土地资源是目前现有技术中存在的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的问题，本发明提供一种基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料的制备与应用方法，它解决了如何有效降低磷石膏的污染性，提升磷石膏路基的长期稳定性，满足磷石膏大规模应用到公路建设中，变废为宝，节省不可再生的土地资源的问题。
本发明的技术方案是：提供一种基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其包括以下重量配比的原料混合成的固化剂：
Figure GDA0002850396600000021
包括以下重量配比的原料混合成的固化剂：
Figure GDA0002850396600000031
包括以下重量配比的原料混合成的固化剂：
Figure GDA0002850396600000032
进一步的，包括采用如下方法制备的固化剂：
步骤一：将硫铝酸盐水泥20-60份以及电石渣10-25份添加到铝冶废渣20-35份中，充分混合均匀，得到混合料备用；
步骤二：常温下，将聚合硫酸铝铁1-5份添加到步骤一中的混合料中，充分混合均匀，即得到固化剂成品。
进一步的，所述步骤一中的铝冶废渣在100-110℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛。
进一步的，固化剂的使用方法具体为：将固化剂添加到磷石膏中，混合均匀后得到路基混合料，用路基混合料进行路基铺设即可，固化剂占路基混合料质量百分比为5％-10％。
进一步的，所述磷石膏的含水量为最佳含水量以上3个百分点，其中，最佳含水量参照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)击实试验T0131-2007确定。
进一步的，所述铝冶废渣是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨铝冶废渣。
本发明的有益效果是：固化剂的有效成分与磷石膏中的重金属物质形成不溶物质，从而实现降低磷石膏污染性、固化磷石膏中的重金属离子的目的；固化剂中的电石渣和聚合硫酸铝铁共同作用，还可以激发磷石膏中的活性物质，生成凝胶能够提高磷石膏的强度，从而使污染性物质被包裹、吸附而失去迁移特性；故可以将本发明固化剂应用于磷石膏路基的铺设过程中；本发明有效利用了工业固体废弃物和磷石膏，解决了磷石膏长期堆放，占用土地，损害景观、破坏土壤、危害生物、淤塞河道，污染大气的问题，有效避免了二次污染，且本发明的固化剂具有成本低廉、制备方法简单、资源利用率高的优点，故便于推广应用。
具体实施方式
基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其包括以下重量配比的原料混合成的固化剂：
Figure GDA0002850396600000041
包括以下重量配比的原料混合成的固化剂：
Figure GDA0002850396600000042
包括以下重量配比的原料混合成的固化剂：
Figure GDA0002850396600000043
Figure GDA0002850396600000051
进一步的，包括采用如下方法制备的固化剂：
步骤一：将硫铝酸盐水泥20-60份以及电石渣10-25份添加到铝冶废渣20-35份中，充分混合均匀，得到混合料备用；
步骤二：常温下，将聚合硫酸铝铁1-5份添加到步骤一中的混合料中，充分混合均匀，即得到固化剂成品。
进一步的，所述步骤一中的铝冶废渣在100-110℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛。
进一步的，固化剂的使用方法具体为：将固化剂添加到磷石膏中，混合均匀后得到路基混合料，用路基混合料进行路基铺设即可，固化剂占路基混合料质量百分比为5％-10％。
进一步的，所述磷石膏的含水量为最佳含水量以上3个百分点，其中，最佳含水量参照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)击实试验T0131-2007确定。
进一步的，所述铝冶废渣是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨铝冶废渣。
其中，称取配方量的硫铝酸盐水泥、铝冶废渣、电石渣及聚合硫酸铝铁，混合均匀即可得到本发明固化剂成品，但为了达到更好的技术效果，采用下述的制备方法能到达更好的技术效果。
实施例1
本发明的固化剂制备方法包括如下步骤：
(1)、取铝冶废渣，在100-110℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛备用；
(2)、将硫铝酸盐水泥以及电石渣添加到步骤(1)中的铝冶废渣中，充分混合均匀，得到混合料备用；
(3)、常温下，将聚合硫酸铝铁添加到步骤(2)中的混合料中，充分混合均匀，即得到改性磷石膏路用材料成品；
其中，各原料的重量配比如下表所示：
Figure GDA0002850396600000061
实施例2
本发明固化剂的应用方法：将上述制备好的固化剂与最佳含水量以上3个百分点磷石膏掺拌混合均匀，并制样养护；
其中，固化剂与磷石膏质量百分比如下表所示：
Figure GDA0002850396600000062
对比例
检测对象：制备传统的路基铺设材料，并制样养护，即对照组。
实施例3
测试效果：7天后，测试结果如下表所示：
Figure GDA0002850396600000071
本发明的固化剂采用工业固体废弃物铝冶废渣为原材料，利用固体废渣之间互补的化学特性，通过对活性物质的激发实现对磷石膏的固化，从而将磷石膏用于公路路基填筑工程；
本发明有效利用了工业固体废弃物和磷石膏，解决了磷石膏长期堆放，占用土地，损害景观、破坏土壤、危害生物、淤塞河道，污染大气的问题，有效避免了二次污染，且本发明的固化剂具有成本低廉、制备方法简单、资源利用率高的优点，故便于推广应用；
本发明固化剂的有效成分与磷石膏中的重金属物质形成不溶物质，从而实现降低磷石膏污染性、固化磷石膏中的重金属离子的目的；固化剂中的电石渣和聚合硫酸铝铁共同作用，还可以激发磷石膏中的活性物质，生成凝胶能够提高磷石膏的强度，从而使污染性物质被包裹、吸附而失去迁移特性；故可以将本发明固化剂应用于磷石膏路基的铺设过程中。
以上所述为本发明的实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种改进和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等均应含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其特征在于：包括以下重量配比的原料混合成的固化剂：
Figure FDA0002850396590000011
2.根据权利要求1所述基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其特征在于：包括以下重量配比的原料混合成的固化剂：
Figure FDA0002850396590000012
3.根据权利要求1所述基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其特征在于：包括以下重量配比的原料混合成的固化剂：
Figure FDA0002850396590000013
4.根据权利要求1所述基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其特征在于：包括采用如下方法制备的固化剂：
步骤一：将硫铝酸盐水泥20-60份以及电石渣10-25份添加到铝冶废渣20-35份中，充分混合均匀，得到混合料备用；
步骤二：常温下，将聚合硫酸铝铁1-5份添加到步骤一 中的混合料中，充分混合均匀，即得到固化剂成品。
5.根据权利要求4所述基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其特征在于：所述步骤一中的铝冶废渣在100-110℃条件下烘干后，经过粉碎研磨，过100目筛。
6.根据权利要求4所述基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其特征在于：固化剂的使用方法具体为：将固化剂添加到磷石膏中，混合均匀后得到路基混合料，用路基混合料进行路基铺设即可，固化剂占路基混合料质量百分比为5％-10％。
7.根据权利要求6所述基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其特征在于：所述磷石膏的含水量为最佳含水量以上3个百分点，其中，最佳含水量参照《公路土工试验规程》(JTGE40-2007)击实试验T0131-2007确定。
8.根据权利要求1所述基于铝冶废渣的改性磷石膏路用材料，其特征在于：所述铝冶废渣是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨铝冶废渣。
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