CN112897977B - 一种含有赤泥的路基填料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及路基填料领域，具体公开了一种含有赤泥的路基填料及其制备方法。一种含有赤泥的路基填料包含以下重量份的组分：拜耳法赤泥80～96份；水泥4～20份；石灰粉6～10份；磷石膏10～16份；水30～40份；由磷酸镁铵包膜的EKS纤维8～15份；其制备方法为：S1、按照配比取拜耳法赤泥、水泥、石灰粉、磷石膏和水混合，并拌和至均匀得到混合料，干燥至混合料的含水率为10%～15%；S2、按照配比取由磷酸镁铵包膜的EKS纤维，加入到S1中干燥后的混合料中，拌和至均匀，得到路基填料。本申请的一种含有赤泥的路基填料具有抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，从而减少危害物质对水体的污染的优点。

Description

一种含有赤泥的路基填料及其制备方法

技术领域

本申请涉及路基填料领域，更具体地说，它涉及一种含有赤泥的路基填料及其制备方法。

背景技术

赤泥是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的固体工业废弃物，因含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，故被称为赤泥。赤泥用于路基填料中，既可以提高赤泥的利用率，又能够减少路基填筑中土地资源的消耗。

由于赤泥中含有大量的碱性物质和氟化物，当赤泥用作路基填料去填筑路基时，尤其是在南方梅雨季节，随着雨水的冲淋，赤泥中大量的危害物质如碱性物质和氟化物被雨水浸出，极易进入周围的水体中，造成水体的污染。

发明内容

为了抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，从而减少危害物质对水体的污染，本申请提供一种含有赤泥的路基填料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种含有赤泥的路基填料，采用如下的技术方案：

一种含有赤泥的路基填料，包含以下重量份的组分：

拜耳法赤泥80～96份；

水泥4～20份；

石灰粉6～10份；

磷石膏10～16份；

水30～40份；

由磷酸镁铵包膜的EKS纤维8～15份。

通过采用上述技术方案，由于采用水、磷石膏、水泥和石灰粉，在拌和初期，上述原料与赤泥混合后，水先将赤泥中的碱性物质和氟化物充分溶出，磷石膏中的酸性离子与碱性物质发生中和反应，降低了赤泥的pH，同时磷石膏中的硫酸钙与氟化物反应形成氟化钙沉淀，石灰粉吸附碱性物质和氟化物，与除赤泥外的各原料充分发生反应，水泥与水发生水化反应得到的水化产物则对反应得到的沉淀进行物理包裹，将其稳定在路基填料拌合形成的骨架结构中，之后加入由磷酸镁铵包裹的EKS纤维，在赤泥填料填筑到路基中后，随着雨水对路基的冲淋，雨水渗入路基填料中，溶解赤泥中残留的氟化物和碱性物质，磷酸镁铵也在雨水的作用下逐渐溶解，暴露出EKS纤维，EKS纤维不断吸收雨水，减少雨水向其他地方流动，使雨水溶解的氟化物和碱性物质也聚集在EKS纤维旁，减少氟化物和碱性物质的迁移，使其与EKS纤维旁磷酸镁铵溶解产生的镁离子、磷酸根离子等反应，降低Ph、生成氟化镁沉淀，同时，EKS纤维吸收雨水产生热量，更促进了上述反应的进行，更加减少了氟化物和碱性物质的迁移性，使其稳定地存留在路基中，因此，获得了抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，减少危害物质对水体的污染的效果。

可选的，由磷酸镁铵包膜的EKS纤维的制备工艺如下：向EKS纤维表面均匀喷涂质量浓度为15％的松香-乙醇溶液，再均匀喷涂磷酸镁铵粉末，直至磷酸镁铵粉末将EKS纤维表面全部包裹。

通过采用上述技术方案，将松香-乙醇溶液作为粘结剂，可以使磷酸镁铵粉末粘附在EKS纤维表面，提高了磷酸镁铵粉末与EKS纤维的结合强度。

可选的，所述路基填料包含以下重量份的组分：

拜耳法赤泥85～93份；

水泥7～15份；

石灰粉8～9份；

磷石膏12～15份；

水32～38份；

由磷酸镁铵包膜的EKS纤维10～14份。

通过采用上述技术方案，当路基填料中采用上述组合及重量份范围内的重量份时，能够更好地抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，从而减少危害物质对水体的污染。

可选的，所述EKS纤维表面粘附硫酸镁后再由磷酸镁铵包膜，由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维在路基填料中的重量份为12～20份。

通过采用上述技术方案，当磷酸镁铵逐渐溶解，露出EKS纤维之后，粘附在EKS纤维表面的硫酸镁吸收雨水后迅速溶解，对赤泥中残留的碱性物质和氟化物进行速效处理，既可以降低pH，又能促进氟化镁沉淀的生成，EKS纤维吸收雨水产生的热量则促进了反应的进行，与磷酸镁铵的长期效果配合，因此，获得抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，减少危害物质对水体的污染的效果。

可选的，由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维的制备工艺如下：将硫酸镁放入质量浓度为15％的松香-乙醇溶液中混合均匀，硫酸镁与松香-乙醇溶液的质量份之比为1:2，硫酸镁与EKS纤维的重量份之比为(3～6):10，向EKS纤维表面均匀喷涂含有硫酸镁的松香-乙醇溶液，再向EKS纤维表面均匀喷涂磷酸镁铵粉末，直至磷酸镁铵粉末将EKS纤维表面全部包裹。

通过采用上述技术方案，现将硫酸镁与松香-乙醇溶液均匀混合，再喷涂到EKS纤维表面，既能将硫酸镁粘附到EKS纤维表面，同时，未粘附硫酸镁的EKS纤维表面和硫酸镁的表面均有松香-乙醇溶液，为喷涂磷酸镁铵粉末的过程奠定了基础，提高了硫酸镁、EKS纤维和磷酸镁铵的粘结性。

可选的，所述硫酸镁与EKS纤维的重量份之比为1:2。

通过采用上述技术方案，硫酸镁和EKS纤维的重量份之比为1:2时，可以获得更优异的抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，从而减少危害物质对水体的污染的效果。

第二方面，本申请提供一种含有赤泥的路基填料的制备方法，采用如下的技术方案：一种含有赤泥的路基填料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照配比取拜耳法赤泥、水泥、石灰粉、磷石膏和水混合，并拌和至均匀得到混合料，干燥至混合料的含水率为10％～15％；

S2、按照配比取由磷酸镁铵包膜的EKS纤维，加入到S1中干燥后的混合料中，拌和至均匀，得到路基填料。

通过采用上述技术方案，先将拜耳法赤泥、水泥、石灰粉、磷石膏和水混合，得到混合料，干燥后再加入由磷酸镁铵包膜的EKS纤维，可以有效减少磷酸镁铵与水在各原料混合阶段的接触，延长磷酸镁铵的溶解时间，使得由磷酸镁铵包膜的EKS纤维在路基填料填筑到路基中之后产生长期的作用，获得更优异的抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，从而减少危害物质对水体的污染的效果。

一种含有赤泥的路基填料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照配比取拜耳法赤泥、水泥、石灰粉、磷石膏和水混合，并拌和至均匀得到混合料，干燥至混合料的含水率为10％～15％；

S2、按照配比取由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维，加入到S1中干燥后的混合料中，拌和至均匀，得到路基填料。

通过采用上述技术方案，先将拜耳法赤泥、水泥、石灰粉、磷石膏和水混合，得到混合料，干燥后再加入由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维，可以有效减少磷酸镁铵与水在各原料混合阶段的接触，延长磷酸镁铵的溶解时间，使得由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维在路基填料填筑到路基中之后产生长期的作用，获得更优异的抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，从而减少危害物质对水体的污染的效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用水、磷石膏、水泥、石灰粉和由磷酸镁铵包裹的EKS纤维，既能在拌和初期对赤泥进行改性，降低赤泥中大部分碱性物质和氟化物的浸出量，又能在路基填料填筑到路基中之后，在雨水冲淋时有效稳定被赤泥中雨水溶解的碱性物质和氟化物，获得了抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，减少危害物质对水体的污染的效果。

2、本申请中优选采用硫酸镁，硫酸镁发挥速效作用，磷酸镁铵发生长效作用，二者配合作用，获得了抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，减少危害物质对水体的污染的效果。

3、本申请的方法，通过先将拜耳法赤泥、水泥、石灰粉、磷石膏和水混合，得到混合料，干燥后再加入由磷酸镁铵包膜的EKS纤维，可以有效减少磷酸镁铵与水在各原料混合阶段的接触，延长磷酸镁铵的溶解时间，使得由磷酸镁铵包膜的EKS纤维在路基填料填筑到路基中之后产生长期的作用，获得更优异的抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，从而减少危害物质对水体的污染的效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。予以特殊说明的是：以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。其中，水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5；石灰粉为磨细的消石灰，0.15mm方孔筛的筛余为10％；磷石膏的粒径为5～8μm；水为符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)的饮用水；磷酸镁铵采用济南金邦环保科技有限公司生产的六水合磷酸镁铵；EKS纤维采用日本东洋纺公司生产的EKS纤维；硫酸镁采用山东今朝化工有限公司生产的硫酸镁，粒度200目。

原料的制备例

制备例1

取200kgEKS纤维，向其表面喷涂质量浓度为15％的松香-乙醇溶液，待EKS纤维表面全部覆有松香-乙醇溶液后，向EKS纤维表面再均匀喷涂磷酸镁铵粉末，直至EKS纤维表面全部包裹有磷酸镁铵粉末，即可制得由磷酸镁铵包膜的EKS纤维，静置干燥2h后备用。

制备例2

取200kgEKS纤维和60kg硫酸镁，取120kg质量浓度为15％的松香-乙醇溶液，向松香-乙醇溶液中加入硫酸镁，搅拌至均匀，然后向EKS纤维表面均匀喷涂含有硫酸镁的松香-乙醇溶液，再向EKS纤维表面均匀喷涂磷酸镁铵粉末，直至磷酸镁铵粉末将EKS纤维表面全部包裹，即可制得由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维，静置干燥2h后备用。

制备例3

本制备例与制备例2的区别在于：硫酸镁的重量为100kg，质量浓度为15％的松香-乙醇溶液的质量为200kg。

制备例4

本制备例与制备例2的区别在于：硫酸镁的重量为120kg，质量浓度为15％的松香-乙醇溶液的质量为240kg。

实施例

实施例1

一种含有赤泥的路基填料的制备方法，包括以下步骤：

S1、取80kg拜耳法赤泥、20kg水泥、6kg石灰粉、10kg磷石膏和30kg水混合，并拌和至均匀，得到混合料，对混合料进行压滤脱水，干燥至混合料的含水率为10％；

S2、取8kg制备例1制得的由磷酸镁铵包膜的EKS纤维，加入到S1中干燥后的混合料中，拌和至均匀，得到一种含有赤泥的路基填料。

实施例2～实施例5

以下实施例与实施例1的区别在于：实施例中各原料的重量不同，S1中混合料干燥后的含水率不同，详见表1。

实施例6

一种含有赤泥的路基填料的制备方法，包括以下步骤：

S1、取85kg拜耳法赤泥、15kg水泥、8kg石灰粉、12kg磷石膏和32kg水混合，并拌和至均匀，得到混合料，对混合料进行压滤脱水，干燥至混合料的含水率为13％；

S2、取12kg制备例2制得的由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维，加入到S1中干燥后的混合料中，拌和至均匀，得到一种含有赤泥的路基填料。

实施例7

本实施例与实施例6的区别在于：本实施例中的S1中各原料的重量不同，详见表1，混合料的含水率为14％；本实施例中S2中采用了16kg制备例3制得的由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维。

实施例8

本实施例与实施例6的区别在于：本实施例中的S1中各原料的重量不同，详见表1，混合料的含水率为14％；本实施例中S2中采用了20kg制备例4制得的由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维。

对比例

对比例1

取100kg拜耳法赤泥，进行压滤脱水，直至干燥至拜耳法赤泥的含水率为14％，得到一种含有赤泥的路基填料。

对比例2

本对比例与实施例3的区别在于：本对比例中的路基填料中无水泥。

对比例3

本对比例与实施例3的区别在于：本对比例中的路基填料中无石灰粉。

对比例4

本对比例与实施例3的区别在于：本对比例中的路基填料中无磷石膏。

对比例5

本对比例与实施例3的区别在于：本对比例中的路基填料中无水。

对比例6

本对比例与实施例3的区别在于：本对比例中的路基填料中无由磷酸镁铵包膜的EKS纤维。

表1

性能检测试验

检测方法

1、分别取各实施例和对比例中制得的路基填料，按照GB/T15555.11-1995《固体废物氟化物的测定离子选择性电极法》对路基填料的浸出液中氟化物的浓度进行检测，检测结果详见表2。

2、分别取各实施例和对比例中制得的路基填料，按照GB/T15555.12-1995《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》对路基填料的浸出液的pH进行检测，检测结果详见表2。

表2

结合实施例3和对比例1并结合表2可以看出，由于实施例3采用了本申请制得的路基填料，对其浸出液进行相关检测，与对比例1中仅采用赤泥制得的路基填料的浸出液相比，实施例3中添加了水泥、石灰粉、磷石膏、水和由磷酸镁铵包膜的EKS纤维，制得了路基填料，其浸出液的氟化物浓度比对比例1制得的路基填料的浸出液的氟化物浓度减少了86％，并且实施例3制得的路基填料的浸出液的pH比对比例1制得的路基填料的浸出液的pH降低了5.2，因此，可以得出，采用本申请的路基填料具有抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，减少危害物质对水体的污染的效果。

分析原因在于：在拌和过程中，水先溶解赤泥中的碱性物质和氟化物，将碱性物质和氟化物充分溶出，之后磷石膏溶于水产生的酸性离子中和碱性物质，降低赤泥的pH，同时磷石膏中的硫酸钙与氟化物反应形成氟化钙沉淀，石灰粉提高了各原料在混合物中的分散作用，并产生吸附作用，使各原料、碱性物质和氟化物充分反应，水泥与水发生水化反应得到的水化产物对氟化钙沉淀进行物理包裹，使氟化钙沉淀进入路基填料中的骨架结构中进行稳定，对赤泥进行初步的改性，减少了碱性物质和氟化物的浸出量。干燥后再加入由磷酸镁铵包裹的EKS纤维，磷酸镁铵包裹着EKS纤维，发挥缓释作用，当路基填筑之后，随着雨水对路基的冲淋，雨水渗入路基填料中时，赤泥中残留的氟化物和碱性物质随雨水的溶解释放出来，雨水也逐渐溶解磷酸镁铵，磷酸镁铵溶解后既降低了pH，又可以与氟化物反应生成氟化镁沉淀，降低了氟化物的迁移性。同时，磷酸镁铵逐渐溶解，EKS纤维露出来，并迅速吸收雨水、释放热量，促进了磷酸镁铵的溶解过程，也促进了上述反应的进行。另外，EKS纤维不断吸收雨水，使雨水携带碱性物质和氟化物向EKS纤维处流动，与磷酸镁铵反应，从而减少了碱性物质和氟化物随雨水迁移到其他部位的情况，从而抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，减少危害物质对水体的污染。

结合实施例3、对比例1～6并结合表2可以看出，与对比例1中仅采用赤泥制得的路基填料相比，实施例3中还添加了水泥、石灰粉、磷石膏、水和由磷酸镁铵包膜的EKS纤维，制得了路基填料。与实施例3制得的路基填料相比，对比例2制得的路基填料中无水泥，对比例3制得的路基填料中无石灰粉，对比例4制得的路基填料中无磷石膏，对比例5制得的路基填料中无水，对比例6制得的路基填料中无由磷酸镁铵包膜的EKS纤维。由检测结果来看，与对比例1制得的路基填料的浸出液的pH相比，对比例2制得的路基填料的浸出液的pH降低了2.9，对比例3制得的路基填料的浸出液的pH降低了3.2，对比例4制得的路基填料的浸出液的pH降低了2.2，对比例5制得的路基填料的浸出液的pH降低了3.1，对比例6制得的路基填料的浸出液的pH降低了1.1，pH降低量均少于实施例3制得的路基填料的浸出液的pH的降低量5.2。与对比例1制得的路基填料的浸出液的氟化物的浸出量相比，对比例2制得的路基填料的浸出液的氟化物的浸出量减少了51％，对比例3制得的路基填料的浸出液的氟化物的浸出量减少了54％，对比例4制得的路基填料的浸出液的氟化物的浸出量减少了48％，对比例5制得的路基填料的浸出液的氟化物的浸出量减少了52％，对比例6制得的路基填料的浸出液的氟化物的浸出量减少了28％，而实施例3制得的路基填料的浸出液的氟化物的浸出量减少的最多，为86％。因此，可以看出，当水泥、石灰粉、磷石膏、水和由磷酸镁铵包膜的EKS纤维发挥协同作用，对赤泥进行处理时，才能有较好的抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，减少危害物质对水体的污染的效果。

结合实施例3和实施例7并结合表2可以看出，与实施例3相比，实施例7制得的路基填料采用了由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维，由检测结果来看，与实施例3制得的路基填料的浸出液的pH相比，实施例7制得的路基填料的浸出液的pH降低了0.6，实施例7制得的路基填料的浸出液更接近于中性。与实施例3制得的路基填料的浸出液的氟化物的浸出量相比，实施例7制得的路基填料的氟化物的浸出量减少了47％，体现了硫酸镁的添加对抑制赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，从而减少危害物质对水体的污染所带来的效果。

分析原因在于：随着雨水对路基的冲淋，磷酸镁铵被雨水逐渐溶解，露出EKS纤维的同时，粘附在EKS纤维表面的硫酸镁迅速被雨水溶解，并与赤泥中被雨水溶出的碱性物质和氟化物反应，降低pH，生成氟化镁沉淀，EKS纤维吸收雨水产生的热量促进了上述反应的进行。硫酸镁发挥的速效作用与磷酸镁铵的长期作用效果配合进行，进一步抑制了赤泥中碱性物质和氟化物的浸出量，从而减少危害物质对水体的污染。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种含有赤泥的路基填料，其特征在于，包含以下重量份的组分：

拜耳法赤泥80～96份；

水泥4～20份；

石灰粉6～10份；

磷石膏10～16份；

水30～40份；

由磷酸镁铵包膜的EKS纤维8～15份；

由磷酸镁铵包膜的EKS纤维的制备工艺如下：向EKS纤维表面均匀喷涂质量浓度为15%的松香-乙醇溶液，再均匀喷涂磷酸镁铵粉末，直至磷酸镁铵粉末将EKS纤维表面全部包裹。

2.根据权利要求1所述的一种含有赤泥的路基填料，其特征在于，所述路基填料包含以下重量份的组分：

拜耳法赤泥85～93份；

水泥7～15份；

石灰粉8～9份；

磷石膏12～15份；

水32～38份；

由磷酸镁铵包膜的EKS纤维10～14份。

3.根据权利要求1所述的一种含有赤泥的路基填料，其特征在于，所述EKS纤维表面粘附硫酸镁后再由磷酸镁铵包膜，由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维在路基填料中的重量份为12～20份。

4.根据权利要求3所述的一种含有赤泥的路基填料，其特征在于，由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维的制备工艺如下：将硫酸镁放入质量浓度为15%的松香-乙醇溶液中混合均匀，硫酸镁与松香-乙醇溶液的质量份之比为1:2，硫酸镁与EKS纤维的重量份之比为（3～6）:10，向EKS纤维表面均匀喷涂含有硫酸镁的松香-乙醇溶液，再向EKS纤维表面均匀喷涂磷酸镁铵粉末，直至磷酸镁铵粉末将EKS纤维表面全部包裹。

5.根据权利要求3所述的一种含有赤泥的路基填料，其特征在于，所述硫酸镁与EKS纤维的重量份之比为1:2。

6.权利要求1或2任一所述的一种含有赤泥的路基填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照配比取拜耳法赤泥、水泥、石灰粉、磷石膏和水混合，并拌和至均匀得到混合料，干燥至混合料的含水率为10%～15%；

S2、按照配比取由磷酸镁铵包膜的EKS纤维，加入到S1中干燥后的混合料中，拌和至均匀，得到路基填料。

7.权利要求3～5任一所述的一种含有赤泥的路基填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照配比取拜耳法赤泥、水泥、石灰粉、磷石膏和水混合，并拌和至均匀得到混合料，干燥至混合料的含水率为10%～15%；

S2、按照配比取由磷酸镁铵包膜的粘附有硫酸镁的EKS纤维，加入到S1中干燥后的混合料中，拌和至均匀，得到路基填料。