CN111620582A - 利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料、路面及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料、路面及制备方法,所述的耐磨抗滑路面集料以废高压电瓷为原料,对废高压电瓷进行拣选、破碎、筛分、浸泡及强化处理后得到,所述的废高压电瓷主要成分为Al2O3和SiO2,主要物相为刚玉、莫来石和石英,以质量百分数计,其中,Al2O3含量为35‑60%,SiO2含量为40‑65%。本发明解决土地资源浪费和环境污染问题,提出一种新的固废使用方向;使用该原料实现固废利用、提高废高压电瓷附加值、降低路面施工制备成本;所制备的路面集料耐磨性、抗滑性能均较普通天然集料有所提高,多级破碎改善再生集料针片状含量,强化处理提高与树脂粘附性且制备过程简单。
Description
技术领域
本发明属于资源循环利用与建筑材料领域,特别涉及一种利用废高压电瓷制备的耐磨抗滑路面集料、路面及制备方法。
背景技术
提高路面耐磨抗滑性能,是减少道路交通事故较有效的方法。因此开发高抗滑耐磨路面材料集料适时且必要。路面集料通常以玄武岩、石灰岩、花岗岩等天然原料为主,随着环境保护和资源综合利用政策的执行,寻找天然资源替代品作为集料成为重要任务。
随着电力系统的发展,应用于高电压系统绝缘体陶瓷的需求量大大增加。但对电瓷性能的严格要求使生产中我国废高压电瓷比例达到5-25%。大部分废瓷以填埋为主,造成土地资源浪费和环境污染。当前保护环境、节约资源、提高资源综合利用率是各工企业面临重要问题,对废高压电瓷的回收利用显得尤为重要。
废高压电瓷体量大、硬度高、耐磨性好,有望用于抗滑路面集料。使用废高压电瓷制备路面集料对于发展低成本高性能耐磨抗滑路面、保障公路交通安全、资源循环利用具有重要现实意义。从而达到环保、资源利用、提高企业经济效益和社会效益的高度。目前为止未发现利用废高压电瓷作为抗滑路面集料的专利报导。
发明内容
本发明提出利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料、路面及制备方法。解决上述技术问题,解决资源紧张、环境污染、可持续发展问题,相比于将废瓷应用于其他领域方法简单、成本低。
为了实现上述任务,本发明采取如下技术方案:
利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料,所述的耐磨抗滑路面集料以废高压电瓷为原料,对废高压电瓷进行拣选、破碎、筛分、浸泡及强化处理后得到。
具体的,所述的废高压电瓷主要成分为Al2O3和SiO2,主要物相为刚玉、莫来石和石英,以质量百分数计,其中,Al2O3含量为35-60%,SiO2含量为40-65%。
进一步的,以质量百分数计,所述的废高压电瓷中Al2O3含量为38%,SiO2含量为53%。
进一步的,集料磨光值PSV≥55BPN;洛杉矶磨耗损失≤16%;集料压碎值≤12%;集料维氏硬度HV10≥1100。
本发明所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料的制备方法,其特征在于,所述的拣选、破碎、筛分、浸泡及强化处理具体包括以下步骤:
步骤一:对废高压电瓷进行拣选,拣选过程中通过敲击、铲除、剥落除去高压电瓷上的有机粘结剂杂质,根据废高压电瓷的不同氧化铝含量分类堆放;
步骤二:使用破碎机将分类堆放的废高压电瓷分批进行多级破碎,得到废高压电瓷再生集料;
步骤三:将破碎后的废高压电瓷再生集料使用振动筛进行第一次筛分,将不符合规格要求的集料重新进行破碎,然后经过振动筛进行二级筛分,最终得到不同粒度的废高压电瓷再生集料;
步骤四:对不同粒度的废高压电瓷再生集料进行安定性处理,浸泡、冲洗去碱并除去再生集料表面的淤泥、粉末和细屑,然后将冲洗后再生集料进行干燥;
步骤五:对去泥并干燥后的再生集料进行强化处理。
具体的,以质量百分数计,所述的废高压电瓷中Al2O3含量为38%,SiO2含量为53%。
具体的,所述的不同粒度的废高压电瓷再生集料包括粒度范围0~3mm,3~5mm,5~10mm,10~20mm和20~30mm。
具体的,所述的浸泡过程是在循环使用的中水里浸泡48h以上后自然干燥。
具体的,所述的强化处理为使用有机硅树脂溶液对再生集料进行喷洒搅拌,搅拌300s后使树脂溶液均匀地分布在再生集料表面,随后将拌匀的集料在110℃~180℃温度下保温12~24h进行养护,冷却至室温后即得。
本发明所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料铺设的路面,其特征在于,由废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料和沥青堆砌而成,所述的高耐磨抗滑路面集料与沥青的质量比为(6.3~6.5):1。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
(1)本发明提出了利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料,该集料以废高压电瓷作为原料,解决土地资源浪费和环境污染问题,提出一种新的固废使用方向;使用该原料实现固废利用、提高废高压电瓷附加值、降低路面施工制备成本;所制备的路面集料耐磨性、抗滑性能均较普通天然集料有所提高,多级破碎改善再生集料针片状含量,强化处理提高与树脂粘附性且制备过程简单。
(2)本发明以废高压电瓷作为原料,废高压电瓷体量大、硬度高、耐磨性好,相比于将废瓷应用于其他领域方法简单、成本低。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。
图1为本发明的制备方法流程图;
图2为实施例1所用废高压电瓷的XRD物相分析图;
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行说明,但本发明不限于以下的实施例,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,均能制备出符合要求的耐磨抗滑再生集料,都应当视为属于本发明的保护范围。以下如无特殊说明,物质的用量均为质量百分含量。
本发明中的废高压电瓷是高压电瓷企业生产、运输过程中产生的不合格品、损坏品。
本发明的耐磨抗滑路面集料以废高压电瓷为原料,对废高压电瓷进行拣选、破碎、筛分、浸泡及强化处理后得到,包括以下步骤:
步骤一:对废高压电瓷进行拣选,拣选过程中通过敲击、铲除、剥落除去高压电瓷上的有机粘结剂杂质,根据废高压电瓷的不同氧化铝含量分类堆放;
步骤二:使用破碎机将分类堆放的废高压电瓷分批进行多级破碎,得到废高压电瓷再生集料;
步骤三:将破碎后的废高压电瓷再生集料使用振动筛进行第一次筛分,将不符合规格要求的集料重新进行破碎,然后经过振动筛进行二级筛分,最终得到不同粒度的废高压电瓷再生集料并按照不同粒度范围分类堆放;
步骤四:对不同粒度的废高压电瓷再生集料进行安定性处理,浸泡、冲洗去碱并除去再生集料表面的淤泥、粉末和细屑,然后将冲洗后再生集料进行干燥;
步骤五:对去泥并干燥后的再生集料进行强化处理。
具体的,所述的不同粒度的用后耐火材料再生集料包括粒度范围0~3mm,3~5mm,5~10mm,10~20mm和20~30mm。
浸泡过程是在循环使用的中水里浸泡48h以上后自然干燥。
强化处理为使用有机硅树脂溶液对再生集料进行喷洒搅拌,搅拌300s后使树脂溶液均匀地分布在再生集料表面,随后将拌匀的集料在110℃~180℃温度下保温12~24h进行养护,冷却至室温后即得。
实施例1
本实施例给出利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料,耐磨抗滑路面集料包括以废高压电瓷再生集料为原料,对废高压电瓷再生集料进行破碎、筛分、浸泡及强化处理后得到。废高压电瓷主要成分为Al2O3和SiO2,主要物相为刚玉、莫来石和石英。本实施例中,以质量百分数计,使用的废高压电瓷的Al2O3含量38%,SiO2含量53%,其XRD结果如附图2所示。
本实施例还公开了利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:对废高压电瓷进行拣选,拣选过程中通过敲击、铲除、剥落除去高压电瓷上的有机粘结剂杂质,根据废高压电瓷的不同氧化铝含量分类堆放;
步骤二:依次使用颚式破碎机、圆锥式破碎机、反击式破碎机将分类堆放的废高压电瓷分批进行多级破碎,得到再生集料;多级破碎可控制集料针片状含量,最后得到0-3mm,3-5mm,5-10mm,10-20mm,20-30mm不同粒度的用后耐火材料再生集料。
步骤三:将破碎后的废高压电瓷使用振动筛进行第一次筛分,将不符合规格要求的集料重新进行破碎,然后经过振动筛进行二级筛分,最终得到不同粒度的废高压电瓷再生集料并按照不同粒度范围分类堆放;
步骤四:对不同粒度的废高压电瓷再生集料进行安定性处理,浸泡、冲洗去碱并除去再生集料表面的淤泥、粉末和细屑,然后将冲洗后再生集料堆放自然干燥一个月以上;
步骤五:对去泥并干燥后的再生集料进行强化处理。以提高其在路面施工应用时和沥青的结合强度;
其中,浸泡过程为在循环使用的中水里浸泡48h,捞出后用循环使用中水进行高压冲洗,并将使用后的水继续循环利用;
其中,强化处理为使用有机硅树脂溶液对再生集料进行喷洒搅拌,搅拌300s后使树脂溶液均匀地分布在再生集料表面,随后将拌匀的集料在110℃温度下保温12h进行养护,冷却至室温后得到可用于路面施工的耐磨抗滑再生集料;
进一步地,本实施例对所得的耐磨抗滑集料性能检测,所制备耐磨抗滑集料,集料磨光值为51BPN;洛杉矶磨耗损失为15%;集料压碎值为11%;集料维氏硬度为1157.69HV10。
实施例2:
同实施例1,但与实施例1不同的是,本实施例所用的废高压电瓷中Al2O3含量为58%,SiO2含量34%;集料在120℃温度下保温16h进行养护。
本实施例对所得的高耐磨抗滑集料性能检测,所制备的高耐磨抗滑集料,集料磨光值为65BPN;洛杉矶磨耗损失为8.8%;集料压碎值为7.6%;集料维氏硬度为1586.64HV10。
实施例3
同实施例1,但与实施例1不同的是,本实施例所用的废高压电瓷中Al2O3含量为46%,SiO2含量45%;集料在150℃温度下保温12h进行养护。
本实施例对所得的高耐磨抗滑集料性能检测,所制备的高耐磨抗滑集料,集料磨光值为60BPN;洛杉矶磨耗损失为9.7%;集料压碎值为8%;集料维氏硬度为1386.71HV10。
实施例4
同实施例1,但与实施例1不同的是,本实施例所用的废高压电瓷中Al2O3含量为42%,SiO2含量51%;集料在160℃温度下保温20h进行养护。
本实施例对所得的高耐磨抗滑集料性能检测,所制备的高耐磨抗滑集料,集料磨光值为56BPN;洛杉矶磨耗损失为11.5%;集料压碎值为8.7%;集料维氏硬度为1252.71HV10。
实施例5
本实施例给出了一种耐磨抗滑路面,采用本发明的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料和沥青堆砌而成,其中,利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料和沥青的质量比为(6.3~6.5):1,最优可选择6.35:1。
本发明的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料主要应用于路面的磨耗层,可采用DB33/T2113-2018公路沥青路面超薄磨耗层施工技术规范进行施工,模拟路面使用时检测的集料磨光值PSV≥55BPN;洛杉矶磨耗损失≤16%;集料压碎值≤12%;集料维氏硬度HV10≥1100,满足技术要求。
本发明对再生集料进行强化处理,可以提高其在路面施工应用时和沥青的结合强度,而且使用该原料实现了废物利用,降低制备成本;路面的耐磨性、抗滑性能均较由普通天然集料铺设的路面有所提高,制备方法成本也低。
对比例1
本实施例选用的常规的天然集料石灰岩,并用现有的制备方法通过破碎、筛分制得普通天然集料。
对石灰岩集料性能检测,所制备的高耐磨抗滑集料,集料磨光值为40.5BPN;洛杉矶磨耗损失为21.16%;集料压碎值为22.58%;集料维氏硬度为428.79HV10。
与实施例1对比,实施例1集料的磨光值相对于对比例提高了43.21%;实施例1集料的洛杉矶磨耗损失相对于对比例减少了38.56%;实施例1集料的压碎值相对于对比例减少了55.71%、实施例1集料的维氏硬度相对于对比例提高了193.31%。
Claims (10)
1.利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料,其特征在于,所述的耐磨抗滑路面集料以废高压电瓷为原料,对废高压电瓷进行拣选、破碎、筛分、浸泡及强化处理后得到。
2.根据权利要求1所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料,其特征在于,所述的废高压电瓷主要成分为Al2O3和SiO2,主要物相为刚玉、莫来石和石英,以质量百分数计,其中,Al2O3含量为35-60%,SiO2含量为40-65%。
3.根据权利要求1所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料,其特征在于,以质量百分数计,所述的废高压电瓷中Al2O3含量为38%,SiO2含量为53%。
4.根据权利要求1所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料,其特征在于,集料磨光值PSV≥55BPN;洛杉矶磨耗损失≤16%;集料压碎值≤12%;集料维氏硬度HV10≥1100。
5.权利要求1~4任一所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料的制备方法,其特征在于,所述的拣选、破碎、筛分、浸泡及强化处理具体包括以下步骤:
步骤一:对废高压电瓷进行拣选,拣选过程中通过敲击、铲除、剥落除去高压电瓷上的有机粘结剂杂质,根据废高压电瓷的不同氧化铝含量分类堆放;
步骤二:使用破碎机将分类堆放的废高压电瓷分批进行多级破碎,得到废高压电瓷再生集料;
步骤三:将破碎后的废高压电瓷再生集料使用振动筛进行第一次筛分,将不符合规格要求的集料重新进行破碎,然后经过振动筛进行二级筛分,最终得到不同粒度的废高压电瓷再生集料;
步骤四:对不同粒度的废高压电瓷再生集料进行安定性处理,浸泡、冲洗去碱并除去再生集料表面的淤泥、粉末和细屑,然后将冲洗后再生集料进行干燥;
步骤五:对去泥并干燥后的再生集料进行强化处理。
6.权利要求5所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料的制备方法,其特征在于,以质量百分数计,所述的废高压电瓷中Al2O3含量为38%,SiO2含量为53%。
7.权利要求5所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料的制备方法,其特征在于,所述的不同粒度的废高压电瓷再生集料包括粒度范围0~3mm,3~5mm,5~10mm,10~20mm和20~30mm。
8.权利要求5所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料的制备方法,其特征在于,所述的浸泡过程是在循环使用的中水里浸泡48h以上后自然干燥。
9.权利要求5所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料的制备方法,其特征在于,所述的强化处理为使用有机硅树脂溶液对再生集料进行喷洒搅拌,搅拌300s后使树脂溶液均匀地分布在再生集料表面,随后将拌匀的集料在110℃~180℃温度下保温12~24h进行养护,冷却至室温后即得。
10.权利要求1~5任一所述的利用废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料铺设的路面,其特征在于,由废高压电瓷制备耐磨抗滑路面集料和沥青堆砌而成,所述的高耐磨抗滑路面集料与沥青的质量比为(6.3~6.5):1。
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RATNASAMY MUNIANDY.ET.AL: "《Journal of material cycles and waste management》", 13 July 2017 * |
高坤: "掺陶瓷再生集料的沥青路面表面层性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
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