CN116813228A - 一种垃圾飞灰粒料、采用其制备道路工程用材料的工艺及其应用方法 - Google Patents

一种垃圾飞灰粒料、采用其制备道路工程用材料的工艺及其应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种垃圾飞灰粒料及其制备方法以及在道路工程中的应用工艺。该垃圾飞灰粒料的结构包括垃圾飞灰、成核剂、胶结料、弹性体封装材料、表面改性材料及轻组分油性物质等。垃圾飞灰制备道路工程粒料方法包括：按照配合比筛分不同粒径飞灰，并按照一定顺序将垃圾焚烧飞灰进行胶结料处理、弹性体封装材料喷涂、表面改性材料的改性处理及轻组分油性物质等材料浸润处理，并灌注特定模具中；通过压碎值、磨耗值及元素溶渗等检测手段验证飞灰粒料的工程应用性能。本发明提出的垃圾飞灰在道路工程中的应用工艺与方法制作工艺简单、成本低廉，固化体稳定，具有良好的疏水亲油性，可实现对垃圾飞灰材料的可回收资源利用，具有良好的应用和推广价值。

Description

一种垃圾飞灰粒料、采用其制备道路工程用材料的工艺及其 应用方法
技术领域
本发明涉及道路材料领域，具体涉及一种垃圾飞灰在道路工程中的应用工艺和评价方法。
背景技术
现有的垃圾填埋处理方式由于需要长时间的、大量的使用土地资源，已不能满足日益增长的垃圾处理需求。为了有效处理大量堆积的城市生活垃圾，国内外主要采用焚烧发电实现生活垃圾的减量化处置，垃圾焚烧处理量比重由2004年的5.6％提高至2021年的72.6％。但垃圾焚烧技术的普及势必导致垃圾焚烧飞灰的增加。
垃圾飞灰作为一种危险废物，其颗粒表面呈不规则，粒径范围大，本身具有极高的毒性含量，受环境因素影响导致飞灰重金属的释放，对污染地下水资源、周边环境构成潜在的生态风险，导致无害化和资源化处理需要极高的限制要求。针对这种情况，我国出台了《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》用于对控制垃圾飞灰的处置方法进行控制。目前，对于垃圾飞灰的主要处理方式为“固化/稳定化+填埋”，将飞灰重金属包裹在固化体中降低飞灰的毒性，但该种处理技术固化后的垃圾飞灰材料填埋体积随固化材料增大，不适用于填埋处理，易造成水泥资源、土地资源的浪费。国内外研究者针对垃圾飞灰材料在道路工程中的应用进行了相关研究，通过添加地聚合物、无机药剂和有机鳌合剂等各种材料对飞灰进行固化处置，但单一的处理材料往往导致垃圾飞灰材料的技术指标难以达到要求，无法直接在工程中使用。
虽然现有技术中存在资源化利用垃圾飞灰作为建筑材料的例子，例如，在专利CN104446182A，一种轻质节能型混凝土砌块中，虽然其通过将一定量的水泥、粉煤灰、垃圾飞灰、生石灰、石膏、铝粉等按比例均匀混合，最后加水发气成型，形成一种多孔轻质节能墙体材料。然而，由于其是通过将垃圾飞灰与水泥配合使用，制备的产品硬度高、弹力小，且施工过程复杂，难以将其直接拓展应用到道路工程的材料中来，满足道路铺装的技术指标及要求。此外，在专利CN105645815A，发明名称为一种垃圾焚烧飞灰的处理方法及应用的现有技术中，公开了采用硫酸钙、硫酸钠、木质素磺酸钙和粘土等制备成混凝剂，再与硅酸钠、硅藻土等原料混合，加入活性炭等制备出飞灰固化剂，进而将获得的飞灰固化剂与垃圾焚烧飞灰啥子、硅酸盐水泥等混合搅拌，获得飞灰砼，应用于对硬度没有要求但透水性良好的混凝土浇筑中。该方案虽然也一定程度解决了垃圾焚烧飞灰资源化利用的问题，然而，制备的飞灰砼由于硬度差，且透水性强，无法直接应用于道路工程材料中，作为道路铺设原料来应用。
目前，国家基建建设发展如火如荼，而作为道路工程的原料更是使用量巨大。如果将垃圾飞灰作为道路工程材料而加以应用，不仅能解决垃圾飞灰的资源化利用问题，还能降低道路工程材料的成本，促进我国基建产业的发展。然而，目前垃圾飞灰应用到道路施工中存在诸多问题，比如，处理后的垃圾飞灰与道路工程其他材料之间的粘附性差、重金属溢出导致的二次污染，稳定性差等。因此，如何能创造性处理垃圾飞灰，结合各种检测手段对处理后的飞灰粒料的应用性能及重金属元素浸出量进行精准检测和评估，实现垃圾飞灰固化体的在道路施工中的的高效、资源化利用，解决上述存在的粘附性差、金属污染物流出等问题，是摆在本领域技术人员面前亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明提出了一种垃圾飞灰粒料及其制备方法，以及其在道路施工中的应用工艺，用于解决背景技术中提到的各种实际问题。本发明所提供得垃圾飞灰粒料、及其制备方法，以及其在道路工程中的应用工艺，能够满足垃圾飞灰材料作为路基填料或骨料的应用要求，有效固化垃圾飞灰材料中的毒性物质，解决垃圾飞灰在道路填料方向的资源化利用中存在的粘附力不足、毒性物质泄露等的问题，为垃圾飞灰的高效利用提供了条件。
一种垃圾飞灰粒料，该垃圾飞灰粒料经由垃圾飞灰被成核剂包裹而成的结晶飞灰团聚或堆积或聚集而成，在结晶飞灰的颗粒之间的间隙填充有胶结料，且该垃圾飞灰粒料的外表面覆盖有由弹性封装材料的封装及表面改性材料的改性而形成的柔性外壳，在柔性外壳外表面分布有轻组分油性物质。作为对上述方案的进一步改进，其中，垃圾飞灰及所采用的处理剂，其各自的质量份数具体包括：垃圾飞灰3-10份，成核剂0.6-15份，胶结料0.5-2.3份，弹性体封装材料1-8份，表面改性材料1-3份，轻组分油性物质10-25份。
作为对上述方案的进一步改进，所述其中，所述成核剂为二硫代氨基甲酸盐类螯合剂(DTC)、三巯基均三嗪三钠盐(TMT)、乙二胺四乙酸(EDTA)、六硫代胍酸(SGA)、和有机磷酸盐(KOP)中至少之一；
和/或，所述胶结料包括沥青、天然树脂、合成树脂中的至少一种；
和/或，所述弹性体封装材料为TPE弹性体、TPU弹性体和TPR弹性材料中的至少一种，
弹性体封装材料的比重范围为0.8-0.9克/立方厘米，拉伸强度范围为6-15MPa；
和/或，所述表面改性材料为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、硅烷偶联剂KH560、马来酸酐、羟丙基甲基纤维素(HPMC)中的至少一种；
和/或，所述轻组分油性物质为硝基芳香族化合物、氯代芳香化合物、铼杂稠芳香化合物中的至少一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述其中，垃圾飞灰的获取通过如下步骤：垃圾飞灰采用方孔筛进行筛分，方孔筛的粒径分别为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm及2.36mm，筛分后将2.36mm筛上和0.075mm筛下的细料剔除，然后将各档细料分别保留并按如下比例掺配：颗粒粒径为0.075mm-0.15mm的垃圾飞灰10％-15％；颗粒粒径0.15mm-0.3mm垃圾飞灰15％-25％；颗粒粒径0.3mm-0.6mm垃圾飞灰25％；颗粒粒径0.6mm-1.18mm垃圾飞灰15％-20％；1.18mm-2.36mm垃圾飞灰20％-25％。
作为对上述方案的进一步改进，各档细料的掺配比例为可以依次为15％、20％、25％、15％、25％；或，10％、25％、25％、20％、20％；或，15％、15％、25％、20％、25％等。
本发明还提供一种获得如上技术方案所述的垃圾飞灰材料的制备工艺，其特征在于：
S1.选择垃圾飞灰的细集料并进行筛分，按照预定配合比对筛分后的不同粒径飞灰进行重新配制，并对配制好的垃圾飞灰细集料进行水洗和烘干处理，将干燥后的垃圾飞灰细集料进行分散；
S2.将垃圾飞灰细集料与有机类成核剂混合，灌注入直径为1mm-2mm的球状模具中静置12h-24h，将结晶成核的垃圾飞灰细集料填充入预定尺寸的模具中，然后均速灌注胶结料后对混合物进行搅拌，搅拌均匀后静置10min-20min后固化成型较大粒径的垃圾飞灰粒料；
S3.对步骤S2中制备好的垃圾飞灰粒料表面进行粗磨处理，然后对粗磨处理后的飞灰粒料进行密度、孔隙度、压碎值和磨耗值检测；
S4.对步骤S3中粗磨处理后的飞灰粒料表面喷涂弹性体封装材料，控制飞灰粒料表面涂料的厚度和喷涂后粒料的形状，保证粒料表面覆盖均匀，对喷涂弹性体封装材料稳定固化后的飞灰粒料进行压碎值和磨耗值检测；
S5.对步骤S4中喷涂弹性体封装材料后的飞灰粒料表面进行粗磨处理，采用改性剂对弹性体封装后的飞灰粒料进行表面改性处置，增强飞灰粒料表面亲油疏水性；
S6.将表面改性后的飞灰粒料浸入轻组分油性物质进行浸润处理，取出后放置于恒温干燥箱内低温干燥24h-32h，完成飞灰粒料的制备和处理；
S7.对制备好的飞灰粒料进行不同工况条件下的元素溶渗检测，确定其自身的重金属溶渗指标；
S8.针对相同粒径的飞灰粒料采用热熔袋统一包装备用。
作为对上述方案的进一步改进，S2步骤中的结晶成核的垃圾飞灰细集料颗粒的获取还包括：
S2-1.将步骤S1中的垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂按照一定比例混合搅拌，置于120-180℃的剪切仪中搅拌15min-30min；
S2-2.预先准备直径为1mm-2mm且带有橡胶或硅胶薄膜层的球形橡胶或硅胶模具，在120℃-180℃温度下，采用高压注射设备将垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂混合物灌入模具中，常温静置12h-24h，保证垃圾飞灰细集料颗粒的结晶成核；
S2-3.将结晶成核后的垃圾飞灰细集料颗粒进行脱模分散处理，通过提拉橡胶薄膜将飞灰细集料颗粒带出；
S2步骤中垃圾飞灰粒料制备还包括：
S2-4.预先准备直径8.5mm-11.2mm的橡胶类立方体模具，在常温下采用高压注射设备将步骤S2-3中的结晶成核的垃圾飞灰细集料颗粒注入模具中；
S2-5.采用高压注射设备将胶结料注入类立方体模具中，设置温度为20℃-160℃；
S2-6.采用涡轮式搅拌器对混合物进行分散搅拌处理，时间为3min-5min；
S2-7.搅拌均匀后静置10min-20min后固化成型较大粒径飞灰粒料，再将结晶成核后的垃圾飞灰球状粒料进行脱模分散处理，通过提拉橡胶薄膜将飞灰粒料带出。
作为对上述方案的进一步改进，S4步骤中弹性体封装材料的喷涂工艺包括以下步骤：
S4-1.预先准备槽口直径为10.5mm-17.2mm的带盖工作台，将飞灰粒料置于水平工作台上进行弹性体封装材料的喷涂，采用高压喷射装置实现表面喷涂工艺，喷涂厚度为1mm-3mm。
S4-2.将放置有飞灰粒料的水平工作台合盖并翻转，将倒置的水平工作台开盖，对飞灰粒料再次进行弹性体封装材料的喷涂，喷涂厚度为1mm-3mm。
作为对上述方案的进一步改进，S5步骤中，飞灰粒料表面改性处理，具体包括以下步骤：
S5-1.采用滚筒式磨耗仪对步骤S4中均匀喷涂弹性体封装材料的飞灰粒料表面进行5min-8min的轻度磨耗；
S5-2.将改性剂与飞灰粒料置于球磨机内，按照2:1-4:1的球料比进行1h-3h研磨，随后转置于可控温反应罐中，并进行15-30min的混合搅拌。
作为对上述方案的进一步改进，S6步骤中飞灰粒料的浸润处理，包括以下步骤：
S6-1.将飞灰粒料直接浸于轻组分油性物质溶液中3s-10s，然后取出并置于恒温干燥箱中以25℃-220℃加热1min-2min；
S6-2.将步骤S6-1中的飞灰粒料再次浸于轻组分油性物质溶液中3-10s，然后取出并置于超声波或高压环境下浸润1min-2min；
S6-3.将步骤S6-1及S6-2循环进行3-5次，直至飞灰粒料表面轻组分油性物质的单位粒料质量吸附量达到30g/kg-65g/kg；
S6-4.将步骤S6-3中的飞灰粒料放置于恒温干燥箱内低温干燥24h-32h。
本申请还要求保护一种将上述方案所制备的垃圾飞灰粒料应用于道路工程的方法，该方法包括：
第一步，对制备好的飞灰粒料进行道路工程使用模拟性能测试，具体包括：
对制备好的飞灰粒料进行道路工程使用模拟性能测试；
上述的模拟性能测试包括：高温160℃或180℃或压碎测试或剪切破坏或磨耗条件下进行元素溶渗检测，确定其自身的重金属溶渗指标。采用恒温干燥箱进行环境模拟，温度分别设置为160℃及180℃，加热时间为1h；磨耗工况采用洛杉矶磨耗实验机进行模拟，采用直径为4.68mm的钢球，以30rad/min回转10min回转次数为3000rad；剪切破坏工况采用万能试验机进行模拟，通过单剪试验施加预定荷载10kN固定后，施加0.8mm/min的剪切速率进行剪切，直至飞灰粒料完全破坏停止；压碎工况采用压力机进行模拟，总荷载为400kN，压载时间为5s；
第二步，根据工程体量计算飞灰粒料的应用重量，并定量采用热熔袋统一包装；
第三步，在沥青混合料拌和过程中，从混合料拌和楼观测口整袋投入上述包装好的垃圾飞灰粒料，热熔袋受热融化后会释放其内部的垃圾飞灰粒料；
第四步，对掺加垃圾飞灰粒料的热拌沥青混合料的路用性能、重金属溶渗指标进行抽样检测。
有益的技术效果
本发明的一种垃圾飞灰在道路工程中的应用工艺与方法，采用垃圾飞灰进行资源化处置，在飞灰表面形成一层固化稳定结构，作为细骨料用于道路工程应用中。飞灰粒料主要由垃圾飞灰、成核剂、胶结料、弹性体封装材料、表面改性材料等成分组成。其中，成核剂作为固化结晶材料，通过对垃圾飞灰提供所需晶核促进材料的结晶速度，同时实现对飞灰材料的固化处置，形成稳定的结晶体；胶结料将散粒状的结晶体粘结成整体，对飞灰结晶体结构中的孔隙进行填充，从而提升结晶体的整体强度，提高施工材料的力学性能，对成核后的飞灰粒料的密度和孔隙度进行检测，并对其表面进行粗磨处理，增加飞灰粒料的表面粗糙度，提高颗粒与材料的黏附能力；弹性体封装材料在除去外力作用下能够恢复原状的材料，被用于缓解沥青路面碾压施工对于内核的冲击和剪切力，通过弹性体链状结构吸收飞灰粒料在各种工况中的受力；表面改性材料赋予飞灰粒料表面良好的亲油性，提高其与施工材料间的粘附性，改性后的飞灰粒料通过将表面浸润于轻组分油性物质，获得大量轻质组分，促进垃圾飞灰粒料与施工材料的互相融合，提升施工材料对飞灰粒料的裹覆效果，提升飞灰粒料在道路工程施工材料中的稳定性，减少了飞灰毒素的挥发和外露，解决了目前垃圾飞灰利用较少，提升了垃圾飞灰的资源化利用前景。而且，本发明涉及的垃圾飞灰于道路工程中的应用工艺与方法在国内外尚属首次，目前国内外还未见相关报道，因此，具备技术领先和新创优势，具有良好的市场前景。
附图说明
图1为本发明的飞灰粒料制备流程；
图2为本发明的飞灰粒料形成过程；
图3为本发明制备的飞灰粒料内部示意图；
图4(a)为本发明的飞灰粒料模具的类球型模具；
图4(b)本发明的飞灰粒料模具的类立方体模具；
图5为本发明的喷涂弹性封装材料带盖工作台。
附图标记：1-垃圾飞灰细集料颗粒；2-成核剂；3-胶结固化材料；4-弹性材料；5-改性剂；6-轻组分油性物质；7-模具；8-橡胶薄膜；9-灌注口；10-连接绳；11-垃圾飞灰粒料；12-带盖工作台。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提及一种垃圾飞灰粒料，该垃圾飞灰粒料经由垃圾飞灰被成核剂包裹而成的结晶飞灰团聚或堆积或聚集而成，在结晶飞灰的颗粒之间的间隙填充有胶结料，且该垃圾飞灰粒料的外表面覆盖有由弹性封装材料的封装及表面改性材料的改性而形成的柔性外壳，在柔性外壳外表面分布有轻组分油性物质。
其中，垃圾飞灰及所采用的处理剂，其各自的质量份数具体包括：垃圾飞灰3-10份，成核剂0.6-15份，胶结料0.5-2.3份，弹性体封装材料1-8份，表面改性材料1-3份，轻组分油性物质10-25份，更优选的：垃圾飞灰4-8份，成核剂0.9-13份，胶结料0.6-2.1份，弹性体封装材料2-7份，表面改性材料2-3份，轻组分油性物质12-24份。
其中，所述成核剂为二硫代氨基甲酸盐类螯合剂(DTC)、三巯基均三嗪三钠盐(TMT)、乙二胺四乙酸(EDTA)、六硫代胍酸(SGA)、和有机磷酸盐(KOP)等有机类成核剂中的至少一种。
其中，所述胶结料包括沥青、天然树脂、合成树脂中的至少一种。
其中，弹性体封装材料为TPE弹性体、TPU弹性体和TPR弹性材料中的至少一种，弹性体封装材料的比重范围为0.8-0.9，拉伸强度范围为6-15MPa。
其中，表面改性材料为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、硅烷偶联剂KH560、马来酸酐、羟丙基甲基纤维素(HPMC)中的至少一种。
其中，所述轻组分油性物质为硝基芳香族化合物、氯代芳香化合物、铼杂稠芳香化合物中的至少一种。
其中，垃圾飞灰的获取通过如下步骤：选用垃圾飞灰细集料，采用方孔筛进行筛分，方孔筛的粒径分别为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm及2.36mm，筛分后将2.36mm筛上和0.075mm筛下的细料剔除，然后将各档细料分别保留；0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm及2.36mm的各档细料的掺配比例为范围依次为：颗粒粒径为0.075mm-0.15mm的垃圾飞灰10％-15％；颗粒粒径0.15mm-0.3mm垃圾飞灰15％-25％；颗粒粒径为0.075mm-0.15mm的垃圾飞灰10％-15％；颗粒粒径0.15mm-0.3mm垃圾飞灰15％-25％；颗粒粒径0.3mm-0.6mm垃圾飞灰25％；颗粒粒径0.6mm-1.18mm垃圾飞灰15％-20％；1.18mm-2.36mm垃圾飞灰20％-25％。。更具体各档细料的参配比例可以相应地为：15％、20％、25％、15％、25％；或10％、25％、25％、20％、20％；或15％、15％、25％、20％、25％。通过实验发现，采用上述范围的配比能很好提升飞灰粒料的粘附性以及性能稳定性，同时能够提升后续处理效率。
该飞灰粒料能够有效应用于道路工程应用中，作为集料在水泥混凝土和沥青混合料中承担骨架及填充作用，显著改善粒料与道路施工材料间的交互作用，提高混合料的稳定性，同时消耗大量不可利用的焚烧飞灰材料，大幅度减少矿物资源的利用。
本申请所提出的制备上述的垃圾飞灰粒料的具体制备方法，包括以下步骤：
S1.将飞灰细集料颗粒进行筛分，按照预定配合比对筛分后的不同粒径飞灰细集料颗粒进行重新配制，并对配制好的飞灰进行水洗和烘干处理，将干燥后的细集料颗粒进行分散。
S2.将垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂混合，灌注入特定球状模具(直径1mm-2mm)中静置12h-24h，将结晶成核的垃圾飞灰细集料颗粒填充入预定尺寸的模具中，然后均速灌注胶结料后对混合物进行搅拌，搅拌均匀后静置10min-20min后固化成型较大粒径飞灰粒料；
S3.对步骤S2中制备好的飞灰粒料表面进行粗磨处理，然后对处理好的飞灰粒料进行密度、孔隙度、压碎值和磨耗值检测；
S4.对步骤S3中处理好的飞灰粒料表面喷涂弹性体封装材料，控制粒料表面涂料的厚度和喷涂后粒料的形状，保证粒料表面覆盖均匀，对喷涂弹性体封装材料稳定固化后的飞灰粒料进行压碎值和磨耗值检测；
S5.对步骤S4中制备好的飞灰粒料表面进行粗磨处理，采用改性剂对弹性体封装后的飞灰粒料进行表面改性处置，增强粒料表面亲油疏水性；
S6.将表面改性后的飞灰粒料浸入轻组分油性物质进行浸润处理，取出后放置于恒温干燥箱内低温干燥24h-32h，即可完成飞灰粒料的制备和处理。
具体的，S1所述飞灰细集料在筛分后按照预定的配合比重新配制，并对配制好的飞灰进行水洗和烘干处理，将干燥后的细集料进行分散；S1所述飞灰细集料的筛分采用方孔筛，其尺寸包括0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm及2.36mm；S1所述筛分后飞灰的粒径范围选用0.075mm-2.36mm；S1所述的掺配比例为15％、20％、25％、15％、25％；或10％、25％、25％、20％、20％；或15％、15％、25％、20％、25％。
具体的，S1步骤中所述的水洗处理采用纯净水或去离子水，采用1：4液固比，水洗10min；实验表明改种情况下洗涤和回收到飞灰质量均最好，利于更充分利用垃圾飞灰料。
具体的，S1步骤中所述的烘干处理设备为恒温干燥箱，温度为120℃-180℃，烘干时间为24h-32h；
具体的，S1步骤中所述的分散处理采用超声波分散仪，时间为3-5min，仪器频率为15KHz。实验表明，采用该种分散参数以及上述的干燥参数，均对高效获取垃圾飞灰料，充分利用该飞灰制备飞灰粒料而资源化利用的处理效果、效率均最佳。
具体的，S2步骤所述的垃圾飞灰细料的制备工艺包括以下步骤：
S2-1.将步骤S1中的垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂按照一定比例混合搅拌，置于120℃-180℃的剪切仪中搅拌15min-30min；
S2-2.预先准备直径为1mm-2mm范围的、带有橡胶或硅胶薄膜层的球形橡胶或硅胶模具，采用高压注射设备在120℃-180℃中注入模具，将垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂混合物灌入模具中，常温静置12h-24h，保证垃圾飞灰细集料颗粒结晶成核；
S2-3.将结晶成核后的垃圾飞灰球状细集料颗粒进行脱模分散处理，通过提拉橡胶薄膜将飞灰细集料颗粒带出。
优选的，S2-1所述有机类成核剂可选为二硫代氨基甲酸盐类螯合剂(DTC)、三巯基均三嗪三钠盐(TMT)、乙二胺四乙酸(EDTA)、六硫代胍酸(SGA)、和有机磷酸盐(KOP)等成核剂中的至少一种，也即，成核剂可以为其中具体某一种，或者，其中两种、三种等混合而成，只要保证其结晶温度为110℃-160℃范围即可。
优选的，S2-1所述剪切仪设备包括高速剪切仪，剪切速率为300rad/min；
优选的，S2-2所述模具为带有橡胶薄膜层的球形橡胶模具；
优选的，S2-2所述高压注射设备主要为压力罐装机，灌注口直径为0.5mm-1.5mm，注入速率为0.005ml/s-0.012ml/s，注入1s-3s。
申请人通过实践发现，采用该种的剪切工艺和设备、及压力灌装机及其参数，能够最大程度提升罐装效率，提高垃圾飞灰粒料的制备效率和质量。
所述的垃圾飞灰粒料的制备工艺包括以下步骤：
S2-4.预先准备直径8.5mm-11.2mm的橡胶类立方体模具，在常温下采用高压注射设备将步骤S2中的飞灰细集料颗粒注入模具中；
S2-5.采用高压注射设备将胶结料注入类立方体模具中，设置温度为20℃-160℃；
S2-6.采用涡轮式搅拌器对混合物进行分散搅拌处理，时间为3min-5min；
S2-7.搅拌均匀后静置10min-20min后固化成型较大粒径飞灰粒料，脱膜方式与步骤S2-3细料脱模一致。
具体的，S-4所述胶结料包括沥青、树脂胶结剂、固化剂合成材料等中的至少之一；
其中，S2-4所述树脂胶结剂包括天然或合成树脂等胶凝材料，固化剂包括各种胺类、酸酐类、合成树脂类固化剂等的至少之一。
其中，S2-4所述高压注射设备包括填充机等，其灌注口直径为8mm-10mm，灌注速率为1ml/s-3ml/s，灌注时间为1s-3s；
其中，S2-5所述高压注射设备包括压力罐装机，灌注口直径为8mm-10mm，流速为1ml/s-3ml/s，灌注时间为1.4s-5s；
其中，S2-5所述设置温度20℃-160℃受限于胶结料的种类；
其中，S2-5所述涡轮式搅拌器直径为8mm-10mm。
优选的，S3所述粗磨处理工具采用球磨机、滚筒式磨耗仪和洛杉矶磨耗仪进行。
其中，S3所述粗磨处理工具采用球磨法、滚筒式磨耗仪和洛杉矶磨耗仪，通过滚动、撞击、挤压，实现对物料的磨粗及粉碎；
其中，S3步骤所述粗磨处理采用滚筒式磨耗仪进行，将飞灰粒料倒入滚筒式磨耗仪中密封设置，筒体以36rad/min-38rad/min的转数转36rad-38rad(约1min处理时间)。
具体的，S3所述集料密度、孔隙度测试方法依据《公路工程集料试验规程(JTDE42-2005)》中粒料密度及吸水率试验(容量瓶法)(T0308-12005)进行。
具体的，S3所述磨耗值测试方法依据《公路工程集料试验规程(JTD E42-2005)》中粒料的磨耗实验(洛杉矶法)(T0317-2005)进行。
具体的，S3所述压碎值测试方法依据《公路工程集料试验规程(JTD E42-2005)》中粒料压碎值试验(T0316-2005)进行。
具体的，S4步骤所述弹性体封装材料的喷涂工艺为以下步骤：
S4-1.预先准备槽口直径为10.5mm-17.2mm的带盖工作台，将飞灰粒料置于水平工作台上进行弹性体封装材料的喷涂，采用高压喷射装置实现表面喷涂工艺，喷涂厚度指标为1mm-3mm。
S4-2.将放置有飞灰粒料的水平工作台合盖并翻转，将倒置的水平工作台开盖，对飞灰粒料再次进行弹性体封装材料的喷涂，喷涂厚度指标为1mm-3mm。
具体的，对S3中的飞灰粒料表面喷涂弹性体封装材料，控制粒料表面涂料的厚度和喷涂后粒料的形状，保证粒料表面覆盖均匀；
优选的，S4-1所述弹性体封装材料为TPE弹性体、TPU弹性体和TPR弹性材料中的至少一种，比重范围为0.8-0.9克/立方厘米，拉伸强度范围为6-15MPa。
其中，S4-1所述高压喷射装置可采用高压注射设备实现，包括涂料喷涂机。
其中，S4-1所述带盖工作台以橡胶制成，其中槽口直径为10.5mm-17.2mm，具备翻转的能力。
具体的，S4所述磨耗值测试方法依据《公路工程集料试验规程(JTD E42-2005)》中粒料的磨耗实验(洛杉矶法)(T0317-2005)进行。
具体的，S4所述压碎值测试方法依据《公路工程集料试验规程(JTD E42-2005)》中粒料压碎值试验(T0316-2005)进行。
具体的，S5步骤所述垃圾飞灰粒料的表面改性工艺包括以下步骤：
S5-1.采用滚筒式磨耗仪对步骤S4中均匀喷涂弹性体封装材料的飞灰粒料表面进行5min-8min的轻度磨耗。
S5-2.将改性剂与飞灰粒料置于球磨机内，按照2:1-4:1的球料比进行1h-3h研磨，随后转置于可控温反应罐中，并进行15-30min的混合搅拌。经过实验对比发现，再次粗磨对提高改性效率影响很大。因此，在改性之前再次粗磨，使其表面产生一定的轻度磨耗很关键和必要。
其中，S5-1所述滚筒式磨耗仪对飞灰粒料进行粗磨处理，筒体的转数为36rad/min-38rad/min。
具体的，S6步骤所述飞灰粒料的浸润工艺包括以下步骤：
S6-1.将飞灰粒料直接浸于轻组分油性物质溶液中3s-10s，然后取出置于恒温干燥箱中以25℃-220℃加热1min-2min；
S6-2.将步骤S6-1中的飞灰粒料再次浸于轻组分油性物质溶液中3s-10s，然后取出置于超声波或高压环境下浸润，浸润时间为1min-2min；
S6-3.将步骤S6-1及S6-2循环进行3-5次，飞灰粒料表面轻组分油性物质的单位粒料质量吸附量达到30g/kg-65g/kg；
S6-4.将步骤S6-3中的飞灰粒料放置于恒温干燥箱内低温干燥24h-32h，即可完成飞灰粒料的制备和处理。
优选的，S6-1所述轻组分油性物质为硝基芳香族化合物、氯代芳香化合物、铼杂稠芳香化合物中的至少一种，沸点范围为30℃-220℃。
优选的，S6-2所述置于超声波或高压环境下浸润的方法主要在超声波环境中进行。
其中，S6-2所述超声波环境的模拟通过超声波分散仪实现，时间为1min-2min，仪器频率为15KHz。申请人在实践中发现，采用上述的轻组分油性物质，以及配合的具体处理条件，能够最优的提升所制备垃圾飞灰粒料的疏水性，进而很好提升了飞灰粒料的应用稳定性，以及减少重金属的逸出导致的环境污染和人体伤害。
飞灰粒料在道路工程上的应用工艺方法包括如下步骤：
第一步，对制备好的飞灰粒料进行不同工况条件下的元素溶渗检测，确定其自身的重金属溶渗指标；
第二步，根据工程体量计算飞灰粒料的应用重量，并定量采用热熔袋统一包装；
第三步，在沥青混合料拌和过程中，从混合料拌合楼观测口整袋投入，热熔袋受热融化后会释放其内部的飞灰粒料；
第四步，对掺加飞灰粒料的热拌沥青混合料的路用性能、重金属溶渗指标进行抽样检测。
具体的，第一步中测试涉及不同工况为160℃-180℃高温工况、磨耗工况、剪切破坏工况、压碎工况；
其中，所述的高温工况采用恒温干燥箱进行环境模拟，温度设置为160℃-180℃，加热时间为30min-60min；
其中，所述磨耗工况采用洛杉矶磨耗实验机进行模拟，采用4.68mm的钢球，回转速率为30rad/min，回转时间为5-15min；
其中，所述剪切破坏工况采用万能试验机进行模拟，基于直接单剪试验施加预定荷载固定后，施加0.8mm/min的剪切速率进行剪切，直至飞灰粒料完全破坏停止；
其中，所述压碎工况采用压力机进行模拟，总荷载为400kN，压载时间为3s-5s。
测试所依据的方法：
所述磨耗值测试方法依据《公路工程集料试验规程(JTD E42-2005)》中粒料的磨耗实验(洛杉矶法)(T0317-2005)进行；
所述剪切破坏工况测试方法依据《岩土室内直接剪切强度的测定(MT/T 797-1998)》进行；
所述压碎值测试方法依据《公路工程集料试验规程(JTD E42-2005)》中粒料压碎值试验(T0316-2005)进行。
实施例1
本实施例的一种垃圾飞灰粒料，该垃圾飞灰粒料经由垃圾飞灰被成核剂包裹而成的结晶飞灰团聚或堆积或聚集而成，在结晶飞灰的颗粒之间的间隙填充有胶结料，且该垃圾飞灰粒料的外表面覆盖有由弹性封装材料的封装及表面改性材料的改性而形成的柔性外壳，在柔性外壳外表面分布有轻组分油性物质。
其中，垃圾飞灰及所采用的处理剂，其各自的质量份数具体包括：垃圾飞灰5份，成核剂1份，胶结料1份，弹性体封装材料4份，表面改性材料1份及轻质组分油性物质15份。
上述垃圾飞灰粒料制备方法主要包括以下步骤：
S1.采用粒径为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm及2.36mm的六种方孔筛，将飞灰细集料进行筛分。选用0.075mm-2.36mm粒径范围内的飞灰，按照15％、20％、25％、15％及25％的掺配比例制备垃圾飞灰细集料颗粒。将垃圾飞灰细集料颗粒置于纯净水、按照1：4液固比进行10min水洗处理，将垃圾飞灰细集料颗粒置于恒温干燥箱在180℃中烘干24h，然后采用超声波分散仪将干燥的垃圾飞灰细集料颗粒进行分散处理。
S2.将干燥、分散的垃圾焚烧垃圾飞灰细集料颗粒与成核剂二硫代氨基甲酸盐类螯合剂(DTC)混合搅拌，在180℃、300rad/min条件下搅拌15min；然后采用灌注口直径为0.5mm的压力罐装机，在180℃中以0.005ml/s、注入时间为1s的灌注条件下，将垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂混合物灌入直径为1mm范围的、带有橡胶薄膜层的球形橡胶模具，常温静置12h；待飞灰完成固化结晶后，采用提拉橡胶薄膜的方式对结晶成核后的垃圾飞灰球状细集料进行脱模处理。将结晶后的飞灰细料，采用灌注口直径为8mm的填充机，以灌注速率1ml/s、灌注时间为1s的条件下，将飞灰细料灌入直径为8.5mm、常温条件下的橡胶类立方体模具中；然后采用灌注口直径为8mm的压力罐装机，将沥青灌入类立方体模具中，设置温度为160℃，流速为1ml/s，时间为1.6s；对模具中的飞灰粒料与沥青混合物采用直径为8mm的涡轮式搅拌器搅拌3min，然后静置10min后固化成型较大粒径飞灰粒料，通过提拉橡胶薄膜的方式将飞灰粒料进行脱膜。
S3.采用洛杉矶磨耗的方法，将飞灰粒料倒入洛杉矶磨耗试验机中，放置直径约4.68mm的钢球，密封设置，以36rad/min对步骤S2的飞灰粒料表面回旋36rad(约1min处理时间)的粗磨处理，对成核后的集料进行密度、孔隙度、压碎值和磨耗值检测。
S4.对步骤S3中处理好的飞灰粒料表面喷涂1mm的TPE弹性体封装材料。预先准备槽口直径为10.5mm的带盖工作台，将飞灰粒料置于水平工作台上，采用涂料喷涂机喷涂1mm的TPE弹性体封装材料；将放置有飞灰粒料的水平工作台盒盖并180°翻转，将倒置的水平工作台开盖，对飞灰粒料再次喷涂1mm的TPE弹性体封装材料。对喷涂弹性体封装材料稳定固化后的飞灰粒料进行压碎值和磨耗值检测。
S5.对步骤S4中的类立方体飞灰粒料进行表面改性。采用滚筒式磨耗仪以36rad/min对S4中弹性体封装后的飞灰粒料表面进行5min的轻度磨耗；将磨耗后的飞灰粒料与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)混合搅拌，配置成混合料；采用球磨仪以4:1的球料比进行表面改性，研磨时间为1h；将改性剂与飞灰粒料置于装有甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)有机溶液的可控温反应罐中混合搅拌15min，获得改性后的飞灰粒料。
S6.对步骤S5中改性后的飞灰粒料进行浸润处理。将表面改性后的飞灰粒料浸入硝基芳香族化合物溶液中5s，然后取出飞灰粒料置于恒温干燥箱中以100℃加热1min；将加热后的飞灰粒料再次浸于硝基芳香族化合物溶液中5s，然后利用超声波分散仪对浸润环境进行超声波处理，浸润时间为1min，仪器频率为15KHz；将以上浸润步骤循环进行3次，待飞灰粒料表面轻组分油性物质的单位粒料质量吸附量达到30g/kg，取出浸润后的飞灰粒料，进行24h干燥，即可完成飞灰粒料的制备和处理。
飞灰粒料的道路工程应用方法主要如下：
首先，对制备好的飞灰粒料进行为高温160℃或180℃或压碎测试或剪切破坏或磨耗条件下的元素溶渗检测，确定其自身的重金属溶渗指标。采用恒温干燥箱进行环境模拟，温度分别设置为160℃及180℃，加热时间为1h；磨耗工况采用洛杉矶磨耗实验机进行模拟，采用直径为4.68mm的钢球，以30rad/min回转10min回转次数为3000rad；剪切破坏工况采用万能试验机进行模拟，通过单剪试验施加预定荷载10kN固定后，施加0.8mm/min的剪切速率进行剪切，直至飞灰粒料完全破坏停止；压碎工况采用压力机进行模拟，总荷载为400kN，压载时间为5s。
其次，根据工程体量计算飞灰粒料的应用重量，并定量采用热熔袋统一包装；
第三，在沥青混合料拌和过程中，从混合料拌合楼观测口整袋投入，热熔袋受热融化后会释放其内部的飞灰粒料；
第四，对掺加飞灰粒料的热拌沥青混合料的路用性能、重金属溶渗指标进行抽样检测。
各原料技术指标如下：制备采用垃圾飞灰密度为1.47g/cm3；成核后的飞灰粒料的密度为2.34g/cm3，孔隙率为6.20％；选用成核剂为二硫代氨基甲酸盐类螯合剂(DTC)；成核后的飞灰集料压碎值为10.95％及磨耗值为17.4％；胶结料选用70#基质沥青；TPE弹性体拉伸强度为6MPa，弹性体包裹的集料压碎值为9.5％及磨耗值为12.4％；表面改性材料采用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)密度为1.095g/cm3；轻质组分油性物质采用硝基芳香族化合物。
将实施例1制备的飞灰粒料进行密度、孔隙率、压碎值、磨耗值及重金属元素溶渗等试验，其各项性能测试结果见下表1、表2所示：
表1实施例1各个阶段飞灰粒料的物理指标
步骤 物理指标 测试结果
(S1) 垃圾飞灰的密度 1.47g/cm3
(S3) 成核后飞灰粒料的密度 2.34g/cm3
(S3) 成核后飞灰粒料的孔隙率 6.20％
(S3) 成核后飞灰的集料压碎值 10.95％
(S3) 成核后飞灰粒料的集料磨耗值 17.4％
(S4) 弹性体包裹飞灰的集料压碎值 9.5％
(S4) 弹性体包裹飞灰的集料磨耗值 12.4％
表2实施例1飞灰粒料在不同工况中的重金属元素溶渗检测
元素 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
Cr 342 0.17 0.09 0.14 0.003 0.003 0.12 4.5
Zn 1621 1.96 5.30 2.70 0.21 0.21 3.54 100
Cu 1918 0.04 0.27 0.16 0.003 0.003 0.12 40
Cd 3.35 0.02 0.15 0.08 0.001 0.001 0.01 0.15
Pd 687 0.11 0.38 0.14 0.03 0.03 0.25 0.25
Ni 81.0 0.16 0.34 0.22 0.001 0.001 0.25 0.5
注：试验所采用沥青为70#基质沥青，①垃圾飞灰的重金属溶渗(单位：mg·kg-1)；②步骤S7中飞灰粒料的重金属溶渗(单位：mg·kg-1)；③步骤S7中飞灰粒料经过压碎值试验后的重金属溶渗(单位：mg·kg-1)；④步骤S7中飞灰粒料经过磨耗试验后的重金属溶渗(单位：mg·kg-1)；⑤步骤S7中飞灰粒料经过160℃高温处置后的重金属溶渗(单位：mg·kg-1)；⑥步骤S7中飞灰粒料经过180℃高温处置后的重金属溶渗(单位：mg·kg-1)；⑦步骤S7中飞灰粒料经过剪切破坏处置后的重金属溶渗(单位：mg·kg-1)；⑧《生活垃圾填埋场污染物控制标准》(GB 16889-2008)中重金属溶渗浓度(单位：mg·kg-1)。
根据表1-2数据分析可知，利用本发明涉及的飞灰粒料具有良好的工程应用性能，通过实施例的试验数据分析可知，本发明中的飞灰粒料被用于替代道路工程中的骨料材料，具备良好的抗磨耗度和抗压强度。飞灰粒料的制备过程兼具固化稳定重金属的作用，飞灰重金属渗出值在不同工况影响下均表现出较低的溶渗量，满足《生活垃圾填埋场污染物控制标准》(GB 16889-2008)中重金属溶渗浓度，这表明本发明通过合理的技术手段的配合协作达到了改善重金属浸出浓度，实现了飞灰作为路基填料的各项性能的使用要求，具有明显的创新性。
实施例2
本实施例的飞灰粒料，该垃圾飞灰粒料经由垃圾飞灰被成核剂包裹而成的结晶飞灰团聚或堆积或聚集而成，在结晶飞灰的颗粒之间的间隙填充有胶结料，且该垃圾飞灰粒料的外表面覆盖有由弹性封装材料的封装及表面改性材料的改性而形成的柔性外壳，在柔性外壳外表面分布有轻组分油性物质。
其中，垃圾飞灰及所采用的处理剂，其各自的质量份数具体包括：垃圾飞灰3份，成核剂0.6份，胶结料0.5份，弹性体封装材料1份，表面改性材料1份及轻质组分油性物质10份。
上述垃圾飞灰粒料制备方法主要包括以下步骤：
S1.采用粒径为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm及2.36mm的六种方孔筛，将飞灰细集料进行筛分。选用0.075mm-2.36mm粒径范围内的飞灰，按照15％、25％、25％、15％、20％的掺配比例制备垃圾飞灰细集料颗粒。将垃圾飞灰细集料颗粒置于纯净水、按照1：4液固比进行10min水洗处理，将垃圾飞灰细集料颗粒置于恒温干燥箱在120℃中烘干32h，然后采用超声波分散仪将干燥的垃圾飞灰细集料颗粒进行分散处理。
S2.将干燥、分散的垃圾焚烧垃圾飞灰细集料颗粒与成核剂三巯基均三嗪三钠盐混合搅拌，在120℃、300rad/min条件下搅拌30min；然后采用灌注口直径为0.5mm的压力罐装机，在120℃中以0.012ml/s、注入时间为2s的灌注条件下，将垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂混合物灌入直径为1mm范围的、带有橡胶薄膜层的球形橡胶模具，常温静置24h；待飞灰完成固化结晶后，采用提拉橡胶薄膜的方式对结晶成核后的垃圾飞灰球状细集料进行脱模处理。将结晶后的飞灰细料，采用灌注口直径为8mm的填充机，以灌注速率1ml/s、灌注时间为1s的条件下，将飞灰细料灌入直径为8.5mm、常温条件下的橡胶类立方体模具中；然后采用灌注口直径为8mm的压力罐装机，将有机树脂灌入类立方体模具中，设置温度为160℃，流速为3ml/s，时间为1.4s；对模具中的飞灰粒料与沥青混合物采用直径为8mm的涡轮式搅拌器搅拌3min，然后静置10min后固化成型较大粒径飞灰粒料，通过提拉橡胶薄膜的方式将飞灰粒料进行脱膜。
S3.采用洛杉矶磨耗的方法，将飞灰粒料倒入洛杉矶磨耗试验机中，放置直径约4.68mm的钢球，密封设置，以36rad/min对步骤S2的飞灰粒料表面回旋36rad(约1min处理时间)的粗磨处理，对成核后的集料进行密度、孔隙度、压碎值和磨耗值检测。
S4.对步骤S3中处理好的飞灰粒料表面喷涂1mm的TPU弹性体封装材料。预先准备槽口直径为10.5mm的带盖工作台，将飞灰粒料置于水平工作台上，采用涂料喷涂机喷涂1mm的TPU弹性体封装材料；将放置有飞灰粒料的水平工作台盒盖并180°翻转，将倒置的水平工作台开盖，对飞灰粒料再次喷涂1mm的TPU弹性体封装材料。对喷涂弹性体封装材料稳定固化后的飞灰粒料进行压碎值和磨耗值检测。
S5.对步骤S4中的类立方体飞灰粒料进行表面改性。采用滚筒式磨耗仪以36rad/min对S4中弹性体封装后的飞灰粒料表面进行5min的轻度磨耗；将磨耗后的飞灰粒料与硅烷偶联剂KH560混合搅拌，配置成混合料；采用球磨仪以4:1的球料比进行表面改性，研磨时间为1h；将改性剂与飞灰粒料置于装有硅烷偶联剂KH560有机溶液的可控温反应罐中混合搅拌15min，获得改性后的飞灰粒料。
S6.对步骤S5中改性后的飞灰粒料进行浸润处理。将表面改性后的飞灰粒料浸入氯代芳香化合物溶液中5s，然后取出飞灰粒料置于恒温干燥箱中以100℃加热1min；将加热后的飞灰粒料再次浸于硝基芳香族化合物溶液中5s，然后利用超声波分散仪对浸润环境进行超声波处理，浸润时间为1min，仪器频率为15KHz；将以上浸润步骤循环进行3次，待飞灰粒料表面轻组分油性物质的单位粒料质量吸附量达到30g/kg，取出浸润后的飞灰粒料，进行24h干燥，即可完成飞灰粒料的制备和处理。
该实施例其余原料、制备方法及应用方法参考实施例1。
实施例3
本实施例的飞灰粒料，垃圾飞灰粒料由处理剂处理垃圾飞灰而获得，其中，垃圾飞灰及所采用的处理剂，其各自的质量份数具体包括：垃圾飞灰10份，成核剂15份，胶结料2.3份，弹性体封装材料8份，表面改性材料3份及轻质组分油性物质25份。
上述垃圾飞灰粒料制备方法主要包括以下步骤：
S1.采用粒径为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm及2.36mm的六种方孔筛，将飞灰细集料进行筛分。选用0.075mm-2.36mm粒径范围内的飞灰，按照10％、15％、25％、25％及25％的掺配比例制备垃圾飞灰细集料颗粒。将垃圾飞灰细集料颗粒置于纯净水、按照1：4液固比进行10min水洗处理，将垃圾飞灰细集料颗粒置于恒温干燥箱在150℃中烘干28h，然后采用超声波分散仪将干燥的垃圾飞灰细集料颗粒进行分散处理。
S2.将干燥、分散的垃圾焚烧垃圾飞灰细集料颗粒与成核剂六硫代胍酸(SGA)混合搅拌，在150℃、300rad/min条件下搅拌24min；然后采用灌注口直径为0.5mm的压力罐装机，在150℃中以0.008ml/s、注入时间为3s的灌注条件下，将垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂混合物灌入直径为1mm范围的、带有橡胶薄膜层的球形橡胶模具，常温静置18h；待飞灰完成固化结晶后，采用提拉橡胶薄膜的方式对结晶成核后的垃圾飞灰球状细集料进行脱模处理。将结晶后的飞灰细料，采用灌注口直径为8mm的填充机，以灌注速率1ml/s、灌注时间为1s的条件下，将飞灰细料灌入直径为8.5mm、常温条件下的橡胶类立方体模具中；然后采用灌注口直径为8mm的压力罐装机，将合成树脂灌入类立方体模具中，设置温度为160℃，流速为1.2ml/s，时间为5s；对模具中的飞灰粒料与合成树脂混合物采用直径为8mm的涡轮式搅拌器搅拌3min，然后静置10min后固化成型较大粒径飞灰粒料，通过提拉橡胶薄膜的方式将飞灰粒料进行脱膜。
S3.采用洛杉矶磨耗的方法，将飞灰粒料倒入洛杉矶磨耗试验机中，放置直径约4.68mm的钢球，密封设置，以36rad/min对步骤S2的飞灰粒料表面回旋36rad(约1min处理时间)的粗磨处理，对成核后的集料进行密度、孔隙度、压碎值和磨耗值检测。
S4.对步骤S3中处理好的飞灰粒料表面喷涂1mm的TPR弹性体封装材料。预先准备槽口直径为10.5mm的带盖工作台，将飞灰粒料置于水平工作台上，采用涂料喷涂机喷涂1mm的TPR弹性体封装材料；将放置有飞灰粒料的水平工作台盒盖并180°翻转，将倒置的水平工作台开盖，对飞灰粒料再次喷涂1mm的TPR弹性体封装材料。对喷涂弹性体封装材料稳定固化后的飞灰粒料进行压碎值和磨耗值检测。
S5.对步骤S4中的类立方体飞灰粒料进行表面改性。采用滚筒式磨耗仪以36rad/min对S4中弹性体封装后的飞灰粒料表面进行5min的轻度磨耗；将磨耗后的飞灰粒料与羟丙基甲基纤维素混合搅拌，配置成混合料；采用球磨仪以4:1的球料比进行表面改性，研磨时间为1h；将改性剂与飞灰粒料置于装有羟丙基甲基纤维素有机溶液的可控温反应罐中混合搅拌15min，获得改性后的飞灰粒料。
S6.对步骤S5中改性后的飞灰粒料进行浸润处理。将表面改性后的飞灰粒料浸入铼杂稠芳香化合物溶液中5s，然后取出飞灰粒料置于恒温干燥箱中以100℃加热1min；将加热后的飞灰粒料再次浸于硝基芳香族化合物溶液中5s，然后利用超声波分散仪对浸润环境进行超声波处理，浸润时间为1min，仪器频率为15KHz；将以上浸润步骤循环进行3次，待飞灰粒料表面轻组分油性物质的单位粒料质量吸附量达到30g/kg，取出浸润后的飞灰粒料，进行24h干燥，即可完成飞灰粒料的制备和处理。
该实施例其余原料、制备方法及应用方法参考实施例1。
以上所述实施例仅表达了本发明的两种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种垃圾飞灰粒料，其特征在于：该垃圾飞灰粒料经由垃圾飞灰被成核剂包裹而成的垃圾飞灰细集料颗粒结晶飞灰团聚或堆积或聚集而成，在结晶飞灰的颗粒之间的间隙填充有胶结料，且该垃圾飞灰粒料的外表面覆盖有由弹性封装材料的封装及表面改性材料的改性而形成的柔性外壳，在柔性外壳外表面分布有轻组分油性物质。
2.根据权利要求1所述的垃圾飞灰粒料，其特征在于：垃圾飞灰及所采用的处理剂，其各自的质量份数具体包括：垃圾飞灰3-10份，成核剂0.6-15份，胶结料0.5-2.3份，弹性体封装材料1-8份，表面改性材料1-3份，轻组分油性物质10-25份。
3.如权利要求1所述的垃圾飞灰粒料，其特征在于：其中，
所述成核剂包括二硫代氨基甲酸盐类螯合剂、三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸、六硫代胍酸、和有机磷酸盐中至少之一；
和/或，所述胶结料包括沥青、天然树脂、合成树脂中的至少之一，
和/或，所述弹性体封装材料为TPE弹性体、TPU弹性体和TPR弹性材料中的至少之一，弹性体封装材料的比重范围为0.8-0.9克/立方厘米，拉伸强度范围为6-15MPa；
和/或，所述表面改性材料为甲基丙烯酸缩水甘油酯、硅烷偶联剂KH560、马来酸酐、羟丙基甲基纤维素中的至少一种；
和/或，所述轻组分油性物质为硝基芳香族化合物、氯代芳香化合物、铼杂稠芳香化合物中的至少一种。
4.如权利要求1所述的垃圾飞灰粒料，其特征在于：其中，垃圾飞灰的获取通过如下步骤：垃圾飞灰采用方孔筛进行筛分，方孔筛的粒径分别为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm及2.36mm，筛分后将2.36mm筛上和0.075mm筛下的细料剔除，然后将各档细料分别保留并按如下比例掺配：颗粒粒径为0.075mm-0.15mm的垃圾飞灰10％-15％；颗粒粒径0.15mm-0.3mm垃圾飞灰15％-25％；颗粒粒径0.3mm-0.6mm垃圾飞灰25％；颗粒粒径0.6mm-1.18mm垃圾飞灰15％-20％；1.18mm-2.36mm垃圾飞灰20％-25％。
5.一种获得如权利要求1-4任一项所述的垃圾飞灰粒料的制备工艺，其特征在于：
S1.选择垃圾飞灰的细集料并进行筛分，按照预定配合比对筛分后的不同粒径飞灰进行重新配制，并对配制好的垃圾飞灰细集料进行水洗和烘干处理，将干燥后的垃圾飞灰细集料进行分散；
S2.将垃圾飞灰细集料与有机类成核剂混合，灌注入直径为1mm-2mm的球状模具中静置12h-24h，将结晶成核的垃圾飞灰细集料填充入预定尺寸的模具中，然后均速灌注胶结料后对混合物进行搅拌，搅拌均匀后静置10min-20min后固化成型较大粒径的垃圾飞灰粒料；
S3.对步骤S2中制备好的垃圾飞灰粒料表面进行粗磨处理，然后对粗磨处理后的飞灰粒料进行密度、孔隙度、压碎值和磨耗值检测；
S4.对步骤S3中粗磨处理后的飞灰粒料表面喷涂弹性体封装材料，控制飞灰粒料表面涂料的厚度和喷涂后粒料的形状，保证粒料表面覆盖均匀，对喷涂弹性体封装材料稳定固化后的飞灰粒料进行压碎值和磨耗值检测；
S5.对步骤S4中喷涂弹性体封装材料后的飞灰粒料表面进行粗磨处理，采用改性剂对弹性体封装后的飞灰粒料进行表面改性处置，增强飞灰粒料表面亲油疏水性；
S6.将表面改性后的飞灰粒料浸入轻组分油性物质进行浸润处理，取出后放置于恒温干燥箱内低温干燥24h-32h，完成飞灰粒料的制备和处理；
S7.对制备好的飞灰粒料进行不同工况条件下的元素溶渗检测，确定其自身的重金属溶渗指标；
S8.针对相同粒径的飞灰粒料采用热熔袋统一包装备用。
6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，S2步骤中的结晶成核的垃圾飞灰细集料的获取还包括：
S2-1.将步骤S1中的垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂按照一定比例混合搅拌，置于120-180℃的剪切仪中搅拌15min-30min；
S2-2.预先准备直径为1mm-2mm且带有橡胶或硅胶薄膜层的球形橡胶或硅胶模具，在120℃-180℃温度下，采用高压注射设备将垃圾飞灰细集料颗粒与有机类成核剂混合物灌入模具中，常温静置12h-24h，保证垃圾飞灰细集料颗粒结晶成核；
S2-3.将结晶成核后的垃圾飞灰细集料颗粒进行脱模分散处理，通过提拉橡胶薄膜将飞灰细集料颗粒带出；
S2步骤中垃圾飞灰粒料制备还包括：
S2-4.预先准备直径8.5mm-11.2mm的橡胶类立方体模具，在常温下采用高压注射设备将步骤S2-3中的结晶成核的垃圾飞灰细集料颗粒注入模具中；
S2-5.采用高压注射设备将胶结料注入类立方体模具中，设置温度为20℃-160℃；
S2-6.采用涡轮式搅拌器对混合物进行分散搅拌处理，时间为3min-5min；
S2-7.搅拌均匀后静置10min-20min后固化成型较大粒径飞灰粒料，再将结晶成核后的垃圾飞灰球状粒料进行脱模分散处理，通过提拉橡胶薄膜将飞灰粒料带出。
7.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，S4步骤中弹性体封装材料的喷涂工艺包括以下步骤：
S4-1.预先准备槽口直径为10.5mm-17.2mm的带盖工作台，将飞灰粒料置于水平工作台上进行弹性体封装材料的喷涂，采用高压喷射装置实现表面喷涂工艺，喷涂厚度为1mm-3mm；
S4-2.将放置有飞灰粒料的水平工作台合盖并翻转，将倒置的水平工作台开盖，对飞灰粒料再次进行弹性体封装材料的喷涂，喷涂厚度为1mm-3mm。
8.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，S5步骤中，飞灰粒料表面改性处理，具体包括以下步骤：
S5-1.采用滚筒式磨耗仪对步骤S4中均匀喷涂弹性体封装材料的飞灰粒料表面进行5min-8min的轻度磨耗；
S5-2.将改性剂与飞灰粒料置于球磨机内，按照2:1-4:1的球料比进行1h-3h研磨，随后转置于可控温反应罐中，并进行15-30min的混合搅拌。
9.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，S6步骤中飞灰粒料的浸润处理，包括以下步骤：
S6-1.将飞灰粒料直接浸于轻组分油性物质溶液中3s-10s，然后取出并置于恒温干燥箱中以25℃-220℃加热1min-2min；
S6-2.将步骤S6-1中的飞灰粒料再次浸于轻组分油性物质溶液中3-10s，然后取出并置于超声波或高压环境下浸润1min-2min；
S6-3.将步骤S6-1及S6-2循环进行3-5次，直至飞灰粒料表面轻组分油性物质的单位粒料质量吸附量达到30g/kg-65g/kg；
S6-4.将步骤S6-3中的飞灰粒料放置于恒温干燥箱内低温干燥24h-32h。
10.一种将权利要求1-4任一项的垃圾飞灰粒料应用于道路工程的方法，其特征在于，该方法包括：
第一步，对制备好的垃圾飞灰粒料进行道路工程使用模拟性能测试；
第二步，根据工程体量计算垃圾飞灰粒料的应用重量，并定量采用热熔袋统一包装；
第三步，在沥青混合料拌和过程中，从混合料拌和楼观测口整袋投入上述包装好的垃圾飞灰粒料，热熔袋受热融化后会释放其内部的垃圾飞灰粒料；
第四步，对掺加垃圾飞灰粒料的热拌沥青混合料的路用性能、重金属溶渗指标进行抽样检测。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117210024A (zh) * 2023-10-18 2023-12-12 山东金山橡塑装备科技有限公司 一种利用危险废物生产橡胶复合材料的方法

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