一种路基早强胶凝材料的制备方法技术

本发明专利技术属于路基材料领域，公开了一种路基早强胶凝材料及其制备方法。本发明专利技术首先对磷石膏、磷尾矿进行预处理，然后将预处理后的磷尾矿和粉煤灰混合制备焖料，接着将预处理后磷石膏、焖料进行合理配比，最后添加碱性钙质激发剂、胶粘剂、减水剂和水混合均匀，成型即得路基早强胶凝材料。本发明专利技术不仅操作简便、成本低、环保、增强资源循环利用，而且材料早期强度高、水硬性好，能满足一级公路的路用要求，具有较大社会效益及经济效益，适合推广应用。适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种路基早强胶凝材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及路基材料领域，尤其是一种路基早强胶凝材料的制备方法。

技术介绍

[0002]磷石膏是湿法磷酸生产过程中排出的以二水石膏为主要成分的工业副产品。据国家发改委统计，全国磷石膏产量达8000万吨，但综合利用率不足20％，原因在于磷石膏因含有影响其使用性能的磷、氟、有机物等杂质，使其利用问题成为国际技术难题；此外、随着磷肥产量的增加，磷石膏的堆存量与日俱增，引起了严重的环境污染和生态危害。
[0003]利用磷石膏替代天然石膏制作路基胶凝材料不仅能够大量消耗磷石膏，而且可以大幅降低道路成本。例如，专利CN107265951A公开了在制备路面半刚性基层材料中添加磷石膏。但是该专利技术方案中的磷石膏未经处理，而未经处理过的磷石膏中有机质、P、F含量高，含具有较强的酸性，并且附着水含量高，耐水性差，若直接与其它胶凝材料配合，很难形成强度，并且易对环境产生危害。
[0004]磷尾矿是磷矿石采选过程产生的固体废弃物，主要化学组成为氧化钙、氧化镁、二氧化硅和五氧化二磷等，其中氧化钙含量在32％左右，氧化镁18％左右，五氧化二磷在5
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10％之间。如果不予利用，不仅会造成环境污染，而且也将导致磷、钙、镁、硅等有价资源的流失。专利CN208055787公开磷尾矿、铁尾矿应用于路面基层的案例，同样其磷尾矿也都是未经处理，虽然磷尾矿其几何形状与力学性能与轧制碎石相似，具有代替天然石料的潜能，但是未经处理过的磷石膏中金属氧化物含量低，粒径大，若直接与其它胶凝材料配合，不容易与碱性钙激发剂激发，导致水硬性较差，作为路基材料时其强度、防水性较难达到要求。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种充分利用磷石膏、磷尾矿等废弃产物制备高强度、高防水性的路基材料，能够解决现有技术中路基材料强度不足、防水性差的问题，达到资源循环利用减少污染，且制备所得的路基材料强度等性能指标完全满足一级公路的路用要求的效果。本专利技术具体是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]一种路基早强胶凝材料，主要由浮选磷石膏、煅烧磷尾矿、粉煤灰、碱性钙质激发剂、胶粘剂、减水剂、水经混合成型制备而成，其中浮选磷石膏由磷石膏原料制浆、加入药剂浮选、脱水后得到。
[0007]优选地，浮选磷石膏、煅烧磷尾矿、粉煤灰的重量比为(5
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25)：1：(4
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9)。
[0008]优选地，所述碱性钙激发剂、胶粘剂、减水剂、水添加量分别为浮选磷石膏、煅烧磷尾矿、粉煤灰混合后形成混合物料的5～20％、0.05～0.1％、0～0.5％、10～15％。
[0009]优选地，所述药剂为二号油或樟脑油，和/或所述磷石膏原料中干基二水磷石膏含量≥85％，含水量≥13％，可溶性磷含量≥0.07％，可溶性氟含量≥0.11％，pH值为5～6；和/或所述浮选磷石膏可溶性磷含量≤0.05％，可溶性氟含量≤0.07％，有机质含量≤0.6％，pH值为4～5。
[0010]优选地，所述煅烧磷尾矿中氧化钙含量为20～60％，氧化镁含量为10～30％。
[0011]优选地，述粉煤灰是燃煤电厂锅炉烟道所收集的F类或C类粉煤灰，所述粉煤灰中硅、铝含量比为1:1.5～2。
[0012]优选地，所述碱性钙激发剂为普通硅酸盐水泥、电石渣、生石灰、熟石灰中的一种或多种。
[0013]优选地，所述胶粘剂为水玻璃、硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570中的一种或多种。
[0014]优选地，所述减水剂为萘系减水剂、聚羧酸类减水剂、三聚氰胺类减水剂中的至少一种。
[0015]一种制备上述路基早强胶凝材料的方法，包括以下步骤：
[0016]S1、用水混合磷石膏原料制浆，加入药剂浮选，脱水后得到浮选磷石膏；
[0017]S2、磷尾矿原料在600℃～900℃下煅烧，冷却至室温后过筛，得到煅烧磷尾矿；
[0018]S3、将步骤S2所得到的煅烧磷尾矿和粉煤灰按照比例混合均匀，装袋密封制成焖料，时间为3～5h；
[0019]S4、将步骤S1所得到的浮选磷石膏和步骤S3所得到的焖料按比例混合形成混合料，外加碱性钙质激发剂、胶粘剂、减水剂、水，混合均匀，成型即得到所述路基早强胶凝材料。
[0020]与现有技术相比，本专利技术创造的技术效果体现在：
[0021](1)通过低成本的药剂浮选除去磷石膏中的有机质与P、F等有害物质，再与其它物料配合制备的路基胶凝材料早期强度高、防水性能优良。
[0022](2)煅烧后磷尾矿中的CaO水化形成Ca(OH)2提供碱性，对粉煤灰有激活效果，其中大量的Ca(OH)2与水泥、粉煤灰中的SiO2反应形成硅酸钙凝胶，与磷石膏中残留的P、F反应形成生成磷酸钙、氟化钙沉淀胶凝材料，同时较强的碱性环境下，硫酸盐对SiO2、Al2O3有不错的激发作用，可以迅速形成水硬性的钙矾石。
[0023](3)制备的路基材料中磷石膏与粉煤灰掺量高，主要采用工业固体废弃物，能够达到以废治废的效果，路面成本可将降30％左右，浮选后的磷石膏中P、F等有害元素含量完全满足路面标准，胶凝材料反应还可以将P、F固化在材料中，具有很高的社会效益和经济效益。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本专利技术。
[0025]实施例1
[0026]一种路基早强胶凝材料的制备方法，它包括以下工艺过程：
[0027]1)浮选磷石膏：原石膏中二水硫酸钙含量为85％，P含量为0.081％，F含量为0.122％，有机质含量为1.3％，pH为5.1，含水量为17.2％，经过二号油药剂浮选后，石膏中二水硫酸钙含量为91％，P含量为0.045％，F含量为0.07％，有机质含量为0.55％，pH为4.9，含水量为19.3％。在温度50℃下烘干。
[0028]2)煅烧磷尾矿：原磷尾矿中CaCO3含量为61％,MgCO3含量为19％，在温度700℃下煅烧3h，冷却至室温后过60目筛，煅烧磷尾矿中CaO含量为39％，MgO含量为14％，
[0029]3)将步骤2)中的煅烧磷尾矿与粉煤灰1:5混合，室温装袋密封焖料3h，粉煤灰是F类。
[0030]4)将步骤1)中的浮选磷石膏与步骤3)中焖料按5:2.5混合制成混合料，外加普通硅酸盐水泥，其占比为混合料的10％；外加水玻璃，其占比为混合料的0.1％；外加羧酸类减水剂，其占比为混合料的0.1％，外加水，其占比为混合料的10％，将以上物料混合均匀，即可得到路基早强胶凝材料，在养护箱中养护至龄期，测得7天无侧限抗压强度9.3MPa，软化系数是0.89。
[0031]对比例2
[0032]此实施例为未浮选的磷石膏在与案例1同等条件下做的胶凝材料的制备方法，它包括以下工艺过程：
[0033]1)原磷石膏：原石膏中二水硫酸钙含量为85％，P含量为0.081％，F含量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路基早强胶凝材料，其特征在于，主要由浮选磷石膏、煅烧磷尾矿、粉煤灰、碱性钙质激发剂、胶粘剂、减水剂、水经混合成型工艺制备而成，其中浮选磷石膏由磷石膏原料制浆、加入药剂浮选、脱水后得到。2.根据权利要求1所述的路基早强胶凝材料，其特征在于，浮选磷石膏、煅烧磷尾矿、粉煤灰的重量比为(5
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25)：1：(4
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9)。3.根据权利要求2所述的路基早强胶凝材料，其特征在于，所述碱性钙激发剂、胶粘剂、减水剂、水添加量分别为浮选磷石膏、煅烧磷尾矿、粉煤灰混合后形成混合物料的5～20％、0.05～0.1％、0～0.5％、10～15％。4.根据权利要求1至3任一项所述的路基早强胶凝材料，其特征在于，所述药剂为二号油或樟脑油；和/或所述磷石膏原料中干基二水磷石膏含量≥85％，含水量≥13％，可溶性磷含量≥0.07％，可溶性氟含量≥0.11％，pH值为5～6；和/或所述浮选磷石膏可溶性磷含量≤0.05％，可溶性氟含量≤0.07％，有机质含量≤0.6％，pH值为4～5。5.根据权利要求1至3任一项所述的路基早强胶凝材料，其特征在于，所述煅烧磷尾矿中氧化钙含量为20～60％，氧化镁含量为10～30％。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志权，汪洋，李谋玉，樊晨阳，荣喜才，
申请(专利权)人：湖北省长江资源循环利用及装备创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：