CN114956628A - 一种高强度磷石膏基再生骨料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度磷石膏基再生骨料，其成分包括磷石膏，矿渣粉，水泥熟料，钢渣粉，粉煤灰，硅灰、管桩余浆，其制备方法是将物料混合处理后加水形成的混合物料加入环模造粒机中，采用环模和压辊压制成型，然后进行碳化养护和自然养护。本发明的优点：高强度磷石膏基再生骨料制备工艺简单易行，采用本发明制备出的再生骨料的颗粒粒度为3～28mm，磷石膏掺量小于85％时制备出的再生骨料压碎指标满足建筑用碎石标准，可以广泛应用于海绵城市透水砖制备、墙体砌块制备、道路水稳料制备等领域，磷石膏掺量大于等于85％时制备出的再生骨料可以用于各类矿区的采空区回填领域，高强度磷石膏基再生骨料强度性能好，可以替代天然碎石，有利于节能环保。

Description

一种高强度磷石膏基再生骨料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度磷石膏基再生骨料及其制备方法，属于工程材料及制备领域。
背景技术
磷石膏是生产湿法磷酸的副产物，是化学工业中排放量最大的固体废物之一，每生产1吨磷肥，平均产生3.75吨磷石膏。目前，世界磷石膏年排放量达2.8亿吨，我国也已超过5000万吨，占工业副产石膏的70％以上，而磷石膏综合利用率不足40％。目前，大部分磷石膏采用露天堆放方式处理，而磷石膏中含有大量的有害物质，在占用大量土地资源的同时，还污染了我们的生存环境。利用磷石膏制备建材、路基材料和矿区的采空区填充材料是可以规模化快速消纳磷石膏的主要途径之一，但是把磷石膏以粉状形式进行利用时，存在利用率低，运输困难等问题，将磷石膏造粒制成再生骨料后进行应用的方法可以解决前述问题。高强度磷石膏基再生骨料可以广泛应用于海绵城市透水砖制备、墙体砌块制备、道路水稳料制备、各类矿区的采空区回填等领域，现有的磷石膏基人造骨料制备方法未能考虑成品的密实度及磷石膏中有害物质的低成本固化等问题，难以满足市场需求。
管桩余浆中包含的主要颗粒物质是水泥、矿物掺合料、及少量的细骨料。据统计，在离心法生产管状制品过程中，由于余浆废弃导致的胶凝材料损失达到胶凝材料总量的1％～2％，对于布筋密集的水泥制品，胶凝材料损失的比例更大，达10％以上。以管桩生产为例，典型的管桩企业每万米管桩将产生大约50m3的余浆，极为浪费。现有技术中，处理管桩余浆一般采用如下三种方法：第一种方法是直接排放江河；第二种方法是采用固定容器收集存储管桩余浆待其硬化凝结成块后，使用专门的运送车运到郊外荒地丢弃；第三种方法是循环回收管桩余浆并再次应用到混凝土管桩制作工艺中，但是由于种种原因尚不能大规模工业化生产。这几种方法都存在一定的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种高强度磷石膏基再生骨料及其制备方法，该方法拓宽了磷石膏、矿渣和管桩余浆等工业废渣、废浆的利用途径，有利于节能环保。
本发明通过下述方案实现：一种高强度磷石膏基再生骨料，其特征在于：其成分包括磷石膏，矿渣粉，水泥熟料，钢渣粉，粉煤灰，硅灰、管桩余浆。
所述各成分所占百分比为：磷石膏50％～95％，矿渣粉3％～25％，水泥熟料0.5％～15％，钢渣粉0.5％～10％，粉煤灰0.5％～10％，硅灰0.5％～10％，管桩余浆为磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉、粉煤灰、硅灰混合物的干物料重量的25％～35％。
所述硅灰通过壳聚糖改性，改下步骤如下：将壳聚糖与醋酸溶液混合，制成壳聚糖醋酸溶液，将硅灰、酒石酸钾钠、硅酸钠、茶皂素以及水混合，得到悬浮溶液，向悬浮液中加入碱液调节其pH值为9～10；向调节pH后的悬浮液中滴加壳聚糖醋酸溶液，搅拌、加热，然后经过离心处理后，得到沉淀物，对沉淀物用去离子水洗涤至中性后，干燥得到干燥物，将干燥物粉碎过筛后，得到壳聚糖硅灰吸附剂。
成分还包括稳定固化剂，所述稳定固化剂的成分为总量的5％，所述稳定固化剂的成分为镧金属改性4A分子筛吸附剂、镁基化合物、硅胶化合物、早强剂，减水剂。
所述磷石膏游离磷含量≤8.0mg/L，游离氟离子≤550mg/L，筛分通过率为50％的粒径＜100μm；所述的矿渣比表面积≥300㎡/kg；所述的水泥熟料比表面积≥300㎡/kg；所述的钢渣粉比表面积≥400㎡/kg。
所述管桩余浆的含水率在40％～50％。
一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、对磷石膏进行预处理；
步骤二、将预处理后的磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉、粉煤灰，硅灰加入搅拌机均混60～120s，然后再加入管桩余浆混合搅拌40～60s；在搅拌过程中加入水，直至物料搅拌均匀，水占干原料总量的25％～40％；
步骤三、将步骤二的混合物料加入环模造粒机中，采用环模和压辊压制成型，环模造粒机的环模压缩比为2.5～6.5；
步骤四、将制备所得骨料进行碳化养护，养护温度：20℃～55℃，CO2气体浓度20％～90％，CO2气体压力0.1MPa～0.6MPa，养护时间1～7天，养护期间养护室的相对湿度40％～80％，碳化养护完后将骨料放置于堆场，定期喷水自然养护21～28天。
所述步骤一中所述磷石膏的预处理方法为：将磷石膏进行烘干处理后，冷却陈化24～48h，所述磷石膏烘干处理的烘干温度为120℃～180℃，烘干时间为4～8h，该烘干处理可以采用磷肥生产过程中的余热进行，以充分利用资源，在保证物料性能的同时做到了“低排放”。
所述环模造粒机包括物料腔、环模和成型物料切割腔，所述物料腔内设有转轴和压辊，所述环模设置在所述成型物料切割腔的外圈，所述物料腔设置在所述环模的外圈，所述环模上开有多个模孔，所述模孔连通所述物料腔和所述成型物料切割腔。
将步骤二的混合物料加入环模造粒机的物料腔中，所述转轴带动所述压辊转动，混合物料落在环模内表面，并在环模的带动下运动，直到压辊接触，被攫取并逐渐压实，最终进入环模的模孔中，在压辊的挤压力、模孔的约束力和模孔内壁对物料的摩擦力的共同作用下，实现对粉状物料的挤压，在模孔中挤压形成成型颗粒，然后进入成型物料切割腔，通过刀片切断，成型颗粒的切断长度可调节。
本发明的有益效果为：
1、本发明对磷石膏基再生骨料进行碳化养护，可以提高再生骨料的初期强度，碳化养护生成的CaCO3可以起到微集料的作用，能有效地填补骨料中的毛细孔，提高密实度，生成的CaCO3和C～S～H凝胶等共同对磷石膏晶体在微观结构中进行包裹，可以提高再生骨料的耐水性，使用碳化养护作为再生骨料的强化手段，除性能上的提高外，还具有明显的环境和经济效益，一方面，碳化养护中对CO2的捕获、固化能够有效地减少碳排放，延缓全球范围内的温室效应；另一方面，碳化养护可以作为蒸汽养护的替代手段，减少养护过程中的能耗；
2、本发明的高强度磷石膏基再生骨料制备工艺简单可行、节能环保、易于推广；
3、本发明高强度磷石膏基再生骨料性能较好、毒性低；
4、本发明的磷石膏利用率高。
5、本发明通过壳聚糖改性硅灰，在作为道路水稳料、各类矿区的采空区回填材料使用的时候，可以对土壤中的有机污染物以及重金属沉淀物进行吸附，从而阻止重金属沉淀物以及有机污染物在环境中的迁移、扩散；
6、本发明通过充分利用磷石膏具有的潜在活性特点，对其进行预处理后，采用矿渣、水泥熟料、钢渣粉、管桩余浆等对磷石膏进行活化改性，通过矿渣、水泥熟料、钢渣粉、管桩余浆中核心成分对磷石膏中毒性物质进行固化，降低再生骨料中毒性物质浸出速率和浸出量，促进胶凝体系结构形成；
7、本发明采用环模造粒技术制备高强度磷石膏基再生骨料，通过调整环模的压缩比，改变再生骨料成型过程中的压力，提高再生骨料的密实度，再生骨料经养护后，强度性能好，可以替代天然碎石，可以广泛应用于海绵城市透水砖制备、墙体砌块制备、道路水稳料制备、各类矿区的采空区回填等领域，该方法拓宽了磷石膏、矿渣和管桩余浆等工业废渣、废浆的利用途径，有利于节能环保；
8、采用本发明制备出的再生骨料的颗粒粒度为3～28mm，磷石膏掺量小于85％时制备出的再生骨料压碎指标满足建筑用碎石标准，可以广泛应用于海绵城市透水砖制备、墙体砌块制备、道路水稳料制备等领域，磷石膏掺量大于等于85％时制备出的再生骨料可以用于各类矿区的采空区回填领域，高强度磷石膏基再生骨料强度性能好；
9、本发明使再生骨料的外表面形成了一层致密结构，水不易进入再生骨料的内部，从而使再生骨料具备了较高的抗压强度和较好的耐水性。
附图说明
图1为实施例1制成的再生骨料磨成粉末状的SEM图。
图2为实施例2制成的再生骨料磨成粉末状的SEM图。
图3为实施例3制成的再生骨料磨成粉末状的SEM图。
图4为实施例4制成的再生骨料磨成粉末状的SEM图。
图5为实施例5制成的再生骨料磨成粉末状的SEM图。
图6为实施例3制成的再生骨料块状的SEM图。
图7为本发明环模造粒机的俯视结构示意图。
图8为本发明环模造粒机的俯视剖面结构示意图。
图中：1为物料腔，2为环模，3为成型物料切割腔，4为转轴，5为压辊，6为模孔，7为成型颗粒。
具体实施方式
下面结合图1～8对本发明进一步说明，但本发明保护范围不局限所述内容。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向，且附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
实施例1：一种高强度磷石膏基再生骨料，其成分包括磷石膏，矿渣粉，水泥熟料，钢渣粉，粉煤灰，硅灰、管桩余浆，各成分所占百分比为：磷石膏50％，矿渣粉5％，水泥熟料15％，钢渣粉10％，粉煤灰10％，硅灰10％，管桩余浆为磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉粉煤灰、硅灰混合物的干物料重量的25％。
硅灰通过壳聚糖改性，改下步骤如下：将壳聚糖与醋酸溶液混合，制成壳聚糖醋酸溶液，将硅灰、酒石酸钾钠、硅酸钠、茶皂素以及水混合，得到悬浮溶液，向悬浮液中加入碱液调节其pH值为10；向调节pH后的悬浮液中滴加壳聚糖醋酸溶液，搅拌、加热，然后经过离心处理后，得到沉淀物，对沉淀物用去离子水洗涤至中性后，干燥得到干燥物，将干燥物粉碎过筛后，得到壳聚糖硅灰吸附剂。
成分还包括稳定固化剂，稳定固化剂的成分为总量的5％，稳定固化剂的成分为镧金属改性4A分子筛吸附剂、镁基化合物、硅胶化合物、早强剂，减水剂。
采用的原状磷石膏中游离磷含量4.9mg/L，游离氟离子317mg/L，筛分通过率为50％的粒径为60.7μm，矿渣比表面积为334㎡/kg；水泥熟料比表面积378㎡/kg；钢渣粉比表面积421㎡/kg。
管桩余浆的含水率在47％。
一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将磷石膏进行烘干处理后，冷却陈化24h，磷石膏烘干处理的烘干温度为120℃，烘干时间为4h；
步骤二、将预处理后的磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉、粉煤灰，硅灰加入搅拌机均混60s，然后再加入管桩余浆混合搅拌40s；在搅拌过程中加入水，直至物料搅拌均匀，水占干原料总量的25％；
步骤三、将步骤二的混合物料加入环模造粒机中，采用环模和压辊压制成型，环模造粒机的环模压缩比为2.5，混合物料加入环模造粒机的物料腔1中，转轴4带动压辊5转动，混合物料落在环模2内表面，并在环模2的带动下运动，直到压辊5接触，被攫取并逐渐压实，最终进入环模2的模孔6中，在模孔6中挤压形成成型颗粒7，然后进入成型物料切割腔3，通过刀片切断，成型颗粒7的切断长度可调节；
步骤四、将制备所得骨料进行碳化养护，养护温度：20℃，CO2气体浓度20％，CO2气体压力0.1MPa，养护时间1天，养护期间养护室的相对湿度40％，碳化养护完后将骨料放置于堆场，定期喷水自然养护21天。
再生骨料检测结果显示：压碎指标18.7％，吸水率1.5％，表观密度2685kg/m3，满足《GBT14685～2011建设用碎石卵石标准》和《JTG TF50～2011公路桥涵施工技术规范中》Ⅱ类碎石要求。再生骨料养护完成后按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557～2010)制取浸出液。浸出液中总磷的含量按《固体废物总磷的测定偏钼酸铵分光光度法》(HJ 712～2014)进行检测，氟离子的含量按《固体废物氟化物的测定离子选择性电极法》(GB/T 15555.11～1995)进行检测，其浸出液氟离子浓度0.03mg/L，总磷为0.14mg/L，满足《地表水环境质量标准》(GB 3838～2002)Ⅲ类水体标准要求。
实施例2：一种高强度磷石膏基再生骨料，其成分包括磷石膏，矿渣粉，水泥熟料，钢渣粉，粉煤灰，硅灰、管桩余浆，各成分所占百分比为：磷石膏65％，矿渣粉25％，水泥熟料5％，钢渣粉5％，粉煤灰5％，硅灰5％，管桩余浆为磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉粉煤灰、硅灰混合物的干物料重量的35％。
硅灰通过壳聚糖改性，改下步骤如下：将壳聚糖与醋酸溶液混合，制成壳聚糖醋酸溶液，将硅灰、酒石酸钾钠、硅酸钠、茶皂素以及水混合，得到悬浮溶液，向悬浮液中加入碱液调节其pH值为9；向调节pH后的悬浮液中滴加壳聚糖醋酸溶液，搅拌、加热，然后经过离心处理后，得到沉淀物，对沉淀物用去离子水洗涤至中性后，干燥得到干燥物，将干燥物粉碎过筛后，得到壳聚糖硅灰吸附剂。
成分还包括稳定固化剂，稳定固化剂的成分为总量的5％，稳定固化剂的成分为镧金属改性4A分子筛吸附剂、镁基化合物、硅胶化合物、早强剂，减水剂。
采用的原状磷石膏中游离磷含量4.7mg/L，游离氟离子307mg/L，筛分通过率为50％的粒径为68.5μm，矿渣比表面积为367㎡/kg；水泥熟料比表面积393㎡/kg；钢渣粉比表面积434㎡/kg。
管桩余浆的含水率在42％。
一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将磷石膏进行烘干处理后，冷却陈化48h，磷石膏烘干处理的烘干温度为180℃，烘干时间为8h；
步骤二、将预处理后的磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉、粉煤灰，硅灰加入搅拌机均混120s，然后再加入管桩余浆混合搅拌60s；在搅拌过程中加入水，直至物料搅拌均匀，水占干原料总量的40％；
步骤三、将步骤二的混合物料加入环模造粒机中，采用环模和压辊压制成型，环模造粒机的环模压缩比为6.5，混合物料加入环模造粒机的物料腔1中，转轴4带动压辊5转动，混合物料落在环模2内表面，并在环模2的带动下运动，直到压辊5接触，被攫取并逐渐压实，最终进入环模2的模孔6中，在模孔6中挤压形成成型颗粒7，然后进入成型物料切割腔3，通过刀片切断，成型颗粒7的切断长度可调节；
步骤四、将制备所得骨料进行碳化养护，养护温度：55℃，CO2气体浓度90％，CO2气体压力0.6MPa，养护时间7天，养护期间养护室的相对湿度80％，碳化养护完后将骨料放置于堆场，定期喷水自然养护28天。
再生骨料检测结果显示：压碎指标22.6％，吸水率1.6％，表观密度2667kg/m3，满足《GBT14685～2011建设用碎石卵石标准》和《JTG TF50～2011公路桥涵施工技术规范》中Ⅲ类碎石要求。再生骨料养护完成后按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557～2010)制取浸出液。浸出液中总磷的含量按《固体废物总磷的测定偏钼酸铵分光光度法》(HJ 712～2014)进行检测，氟离子的含量按《固体废物氟化物的测定离子选择性电极法》(GB/T 15555.11～1995)进行检测，其浸出液氟离子浓度0.04mg/L，总磷为0.25mg/L，满足《地表水环境质量标准》(GB 3838～2002)Ⅳ类水体标准要求。
实施例3：一种高强度磷石膏基再生骨料，其成分包括磷石膏，矿渣粉，水泥熟料，钢渣粉，粉煤灰，硅灰、管桩余浆，各成分所占百分比为：磷石膏75％，矿渣粉10％，水泥熟料10％，钢渣粉3％，粉煤灰1％，硅灰1％，管桩余浆为磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉粉煤灰、硅灰混合物的干物料重量的30％。
硅灰通过壳聚糖改性，改下步骤如下：将壳聚糖与醋酸溶液混合，制成壳聚糖醋酸溶液，将硅灰、酒石酸钾钠、硅酸钠、茶皂素以及水混合，得到悬浮溶液，向悬浮液中加入碱液调节其pH值为8.5；向调节pH后的悬浮液中滴加壳聚糖醋酸溶液，搅拌、加热，然后经过离心处理后，得到沉淀物，对沉淀物用去离子水洗涤至中性后，干燥得到干燥物，将干燥物粉碎过筛后，得到壳聚糖硅灰吸附剂。
成分还包括稳定固化剂，稳定固化剂的成分为总量的5％，稳定固化剂的成分为镧金属改性4A分子筛吸附剂、镁基化合物、硅胶化合物、早强剂，减水剂。
采用的原状磷石膏中游离磷含量4.2mg/L，游离氟离子294mg/L，筛分通过率为50％的粒径为98.5μm，矿渣比表面积为397㎡/kg；水泥熟料比表面积383㎡/kg；钢渣粉比表面积464㎡/kg。
管桩余浆的含水率在45％。
一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将磷石膏进行烘干处理后，冷却陈化30h，磷石膏烘干处理的烘干温度为160℃，烘干时间为6h；
步骤二、将预处理后的磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉、粉煤灰，硅灰加入搅拌机均混80s，然后再加入管桩余浆混合搅拌55s；在搅拌过程中加入水，直至物料搅拌均匀，水占干原料总量的32％；
步骤三、将步骤二的混合物料加入环模造粒机中，采用环模和压辊压制成型，环模造粒机的环模压缩比为3.5，混合物料加入环模造粒机的物料腔1中，转轴4带动压辊5转动，混合物料落在环模2内表面，并在环模2的带动下运动，直到压辊5接触，被攫取并逐渐压实，最终进入环模2的模孔6中，在模孔6中挤压形成成型颗粒7，然后进入成型物料切割腔3，通过刀片切断，成型颗粒7的切断长度可调节；
步骤四、将制备所得骨料进行碳化养护，养护温度：30℃，CO2气体浓度50％，CO2气体压力0.3MPa，养护时间5天，养护期间养护室的相对湿度50％，碳化养护完后将骨料放置于堆场，定期喷水自然养护26天。
再生骨料检测结果显示：压碎指标23.7％，吸水率1.7％，表观密度2645kg/m3，满足《GBT14685～2011建设用碎石卵石标准》和《JTG TF50～2011公路桥涵施工技术规范》中Ⅲ类碎石要求。再生骨料养护完成后按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557～2010)制取浸出液。浸出液中总磷的含量按《固体废物总磷的测定偏钼酸铵分光光度法》(HJ 712～2014)进行检测，氟离子的含量按《固体废物氟化物的测定离子选择性电极法》(GB/T 15555.11～1995)进行检测，其浸出液氟离子浓度0.07mg/L，总磷为0.27mg/L，满足《地表水环境质量标准》(GB 3838～2002)Ⅳ类水体标准要求。
实施例4：一种高强度磷石膏基再生骨料，其成分包括磷石膏，矿渣粉，水泥熟料，钢渣粉，粉煤灰，硅灰、管桩余浆，各成分所占百分比为：磷石膏87％，矿渣粉2％，水泥熟料5％，钢渣粉1％，粉煤灰2％，硅灰3％，管桩余浆为磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉粉煤灰、硅灰混合物的干物料重量的28％。
硅灰通过壳聚糖改性，改下步骤如下：将壳聚糖与醋酸溶液混合，制成壳聚糖醋酸溶液，将硅灰、酒石酸钾钠、硅酸钠、茶皂素以及水混合，得到悬浮溶液，向悬浮液中加入碱液调节其pH值为9；向调节pH后的悬浮液中滴加壳聚糖醋酸溶液，搅拌、加热，然后经过离心处理后，得到沉淀物，对沉淀物用去离子水洗涤至中性后，干燥得到干燥物，将干燥物粉碎过筛后，得到壳聚糖硅灰吸附剂。
成分还包括稳定固化剂，稳定固化剂的成分为总量的5％，稳定固化剂的成分为镧金属改性4A分子筛吸附剂、镁基化合物、硅胶化合物、早强剂，减水剂。
磷石膏游离磷含量8.0mg/L，游离氟离子550mg/L，筛分通过率为50％的粒径99μm；的矿渣比表面积300㎡/kg；水泥熟料比表面积300㎡/kg；钢渣粉比表面积400㎡/kg。
管桩余浆的含水率在40％。
一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将磷石膏进行烘干处理后，冷却陈化36h，磷石膏烘干处理的烘干温度为140℃，烘干时间为7h；
步骤二、将预处理后的磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉、粉煤灰，硅灰加入搅拌机均混100s，然后再加入管桩余浆混合搅拌50s；在搅拌过程中加入水，直至物料搅拌均匀，水占干原料总量的34％；
步骤三、将步骤二的混合物料加入环模造粒机中，采用环模和压辊压制成型，环模造粒机的环模压缩比为4.5，混合物料加入环模造粒机的物料腔1中，转轴4带动压辊5转动，混合物料落在环模2内表面，并在环模2的带动下运动，直到压辊5接触，被攫取并逐渐压实，最终进入环模2的模孔6中，在模孔6中挤压形成成型颗粒7，然后进入成型物料切割腔3，通过刀片切断，成型颗粒7的切断长度可调节；
步骤四、将制备所得骨料进行碳化养护，养护温度：40℃，CO2气体浓度60％，CO2气体压力0.4MPa，养护时间5天，养护期间养护室的相对湿度40％～80％，碳化养护完后将骨料放置于堆场，定期喷水自然养护24天。
再生骨料检测结果显示：压碎指标32.5％，吸水率2.3％，表观密度2545kg/m3，不满足《GBT14685～2011建设用碎石卵石标准》和《JTG TF50～2011公路桥涵施工技术规范》中Ⅲ类碎石要求，但可以用于各类矿区的采空区回填。再生骨料养护完成后按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ 557～2010)制取浸出液。浸出液中总磷的含量按《固体废物总磷的测定偏钼酸铵分光光度法》(HJ 712～2014)进行检测，氟离子的含量按《固体废物氟化物的测定离子选择性电极法》(GB/T 15555.11～1995)进行检测，其浸出液氟离子浓度0.12mg/L，总磷为0.32mg/L，满足《地表水环境质量标准》(GB 3838～2002)Ⅴ类水体标准要求。
实施例5：一种高强度磷石膏基再生骨料，其成分包括磷石膏，矿渣粉，水泥熟料，钢渣粉，粉煤灰，硅灰、管桩余浆，各成分所占百分比为：磷石膏95％，矿渣粉3％，水泥熟料0.5％，钢渣粉0.5％，粉煤灰0.5％，硅灰0.5％，管桩余浆为磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉粉煤灰、硅灰混合物的干物料重量的32％。
硅灰通过壳聚糖改性，改下步骤如下：将壳聚糖与醋酸溶液混合，制成壳聚糖醋酸溶液，将硅灰、酒石酸钾钠、硅酸钠、茶皂素以及水混合，得到悬浮溶液，向悬浮液中加入碱液调节其pH值为10；向调节pH后的悬浮液中滴加壳聚糖醋酸溶液，搅拌、加热，然后经过离心处理后，得到沉淀物，对沉淀物用去离子水洗涤至中性后，干燥得到干燥物，将干燥物粉碎过筛后，得到壳聚糖硅灰吸附剂。
成分还包括稳定固化剂，稳定固化剂的成分为总量的5％，稳定固化剂的成分为镧金属改性4A分子筛吸附剂、镁基化合物、硅胶化合物、早强剂，减水剂。
磷石膏游离磷含量4mg/L，游离氟离子400mg/L，筛分通过率为50％的粒径70μm；的矿渣比表面积350㎡/kg；水泥熟料比表面积350㎡/kg；钢渣粉比表面积450㎡/kg。
管桩余浆的含水率在50％。
一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将磷石膏进行烘干处理后，冷却陈化40h，磷石膏烘干处理的烘干温度为130℃，烘干时间为5h；
步骤二、将预处理后的磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉、粉煤灰，硅灰加入搅拌机均混70s，然后再加入管桩余浆混合搅拌45s；在搅拌过程中加入水，直至物料搅拌均匀，水占干原料总量的30％；
步骤三、将步骤二的混合物料加入环模造粒机中，采用环模和压辊压制成型，环模造粒机的环模压缩比为5.5，混合物料加入环模造粒机的物料腔1中，转轴4带动压辊5转动，混合物料落在环模2内表面，并在环模2的带动下运动，直到压辊5接触，被攫取并逐渐压实，最终进入环模2的模孔6中，在模孔6中挤压形成成型颗粒7，然后进入成型物料切割腔3，通过刀片切断，成型颗粒7的切断长度可调节；
步骤四、将制备所得骨料进行碳化养护，养护温度：26℃，CO2气体浓度50％，CO2气体压力0.5MPa，养护时间3天，养护期间养护室的相对湿度70％，碳化养护完后将骨料放置于堆场，定期喷水自然养护25天。
再生骨料检测结果显示：压碎指标34.3％，吸水率2.5％，表观密度2515kg/m3，不满足《GBT14685～2011建设用碎石卵石标准》和《JTG TF50～2011公路桥涵施工技术规范》中Ⅲ类碎石要求，但可以用于各类矿区的采空区回填。再生骨料养护完成后按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ 557～2010)制取浸出液。浸出液中总磷的含量按《固体废物总磷的测定偏钼酸铵分光光度法》(HJ 712～2014)进行检测，氟离子的含量按《固体废物氟化物的测定离子选择性电极法》(GB/T 15555.11～1995)进行检测，其浸出液氟离子浓度0.15mg/L，总磷为0.35mg/L，满足《地表水环境质量标准》(GB 3838～2002)Ⅴ类水体标准要求。
表1，各实施例成分在碳化养护加自然养护的条件下7、14、28的抗压性能
序号 7天抗压(MPa) 14天抗压(MPa) 28天抗压(MPa)
实施例1 22.8 31.8 49.5
实施例2 21.1 30.7 48.1
实施例3 20.8 28.9 46.9
实施例4 17.9 24.3 38.2
实施例5 15.6 22.7 31.5
图1-5为实施例1-5制成的再生骨料磨成粉末的SEM图，为再生骨料的内部电镜图，图中板状晶体为磷石膏晶体。
图6为实施例3制成的再生骨料块状的SEM图，为再生骨料表面电镜图。
从图6再生骨料的表面SEM图可以看出，板状的磷石膏晶体在压力的作用下有序的排列在一起，在水化硅酸钙凝胶对磷石膏晶体的胶结作用下(水化硅酸钙凝胶对磷石膏晶体进行包裹)，使再生骨料的外表面形成了一层致密结构，水不易进入再生骨料的内部，从而使再生骨料具备了较高的抗压强度和较好的耐水性。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种高强度磷石膏基再生骨料，其特征在于：其成分包括磷石膏，矿渣粉，水泥熟料，钢渣粉，粉煤灰，硅灰、管桩余浆。
2.根据权利要求1所述的一种高强度磷石膏基再生骨料，其特征在于：所述各成分所占百分比为：磷石膏50％～95％，矿渣粉3％～25％，水泥熟料0.5％～15％，钢渣粉0.5％～10％，粉煤灰0.5％～10％，硅灰0.5％～10％，管桩余浆为磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉粉煤灰、硅灰混合物的干物料重量的25％～35％。
3.根据权利要求1所述的一种高强度磷石膏基再生骨料，其特征在于：所述硅灰通过壳聚糖改性，改下步骤如下：将壳聚糖与醋酸溶液混合，制成壳聚糖醋酸溶液，将硅灰、酒石酸钾钠、硅酸钠、茶皂素以及水混合，得到悬浮溶液，向悬浮液中加入碱液调节其pH值为9～10；向调节pH后的悬浮液中滴加壳聚糖醋酸溶液，搅拌、加热，然后经过离心处理后，得到沉淀物，对沉淀物用去离子水洗涤至中性后，干燥得到干燥物，将干燥物粉碎过筛后，得到壳聚糖硅灰吸附剂。
4.根据权利要求1所述的一种高强度磷石膏基再生骨料，其特征在于：成分还包括稳定固化剂，所述稳定固化剂的成分为总量的5％，所述稳定固化剂的成分为镧金属改性4A分子筛吸附剂、镁基化合物、硅胶化合物、早强剂，减水剂。
5.根据权利要求1所述的一种高强度磷石膏基再生骨料，其特征在于：所述磷石膏游离磷含量≤8.0mg/L，游离氟离子≤550mg/L，筛分通过率为50％的粒径＜100μm；所述的矿渣比表面积≥300㎡/kg；所述的水泥熟料比表面积≥300㎡/kg；所述的钢渣粉比表面积≥400㎡/kg。
6.根据权利要求1所述的一种高强度磷石膏基再生骨料，其特征在于：所述管桩余浆的含水率在40％～50％。
7.一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、对磷石膏进行预处理；
步骤二、将预处理后的磷石膏、矿渣粉、水泥熟料、钢渣粉、粉煤灰，硅灰加入搅拌机均混60～120s，然后再加入管桩余浆混合搅拌40～60s；在搅拌过程中加入水，直至物料搅拌均匀，水占干原料总量的25％～40％；
步骤三、将步骤二的混合物料加入环模造粒机中，采用环模和压辊压制成型，环模造粒机的环模压缩比为2.5～6.5；
步骤四、将制备所得骨料进行碳化养护，养护温度：20℃～55℃，CO2气体浓度20％～90％，CO2气体压力0.1MPa～0.6MPa，养护时间1～7天，养护期间养护室的相对湿度40％～80％，碳化养护完后将骨料放置于堆场，定期喷水自然养护21～28天。
8.根据权利要求7所述一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中所述磷石膏的预处理方法为：将磷石膏进行烘干处理后，冷却陈化24～48h，所述磷石膏烘干处理的烘干温度为120℃～180℃，烘干时间为4～8h。
9.根据权利要求7所述一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，其特征在于：所述环模造粒机包括物料腔(1)、环模(2)和成型物料切割腔(3)，所述物料腔(1)内设有转轴(4)和压辊(5)，所述环模(2)设置在所述成型物料切割腔(3)的外圈，所述物料腔(1)设置在所述环模(2)的外圈，所述环模(2)上开有多个模孔(6)，所述模孔(6)连通所述物料腔(1)和所述成型物料切割腔(3)。
10.根据权利要求9所述一种高强度磷石膏基再生骨料的制备方法，其特征在于：将步骤二的混合物料加入环模造粒机的物料腔(1)中，所述转轴(4)带动所述压辊(5)转动，混合物料落在环模(2)内表面，并在环模(2)的带动下运动，直到与压辊(5)接触，被攫取并逐渐压实，最终进入环模(2)的模孔(6)中，在模孔(6)中挤压形成成型颗粒(7)，然后进入成型物料切割腔(3)，通过刀片切断，成型颗粒(7)的切断长度可调节。
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