【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体废弃物资源化利用以及建筑材料，特别是涉及一种基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥。
技术介绍
1、铅冶炼渣是火法炼铅过程中产生的具有一定水化活性的废渣，在物理、化学条件激发下可表现出胶凝活性，以此可以作为水泥活性混合材或混凝土掺合料使用。据统计，仅2022年，铅冶炼渣的产量便已超过250万吨。然而，铅冶炼渣的活性远低于矿渣，导致其现有利用率偏低，大量铅冶炼渣被填埋堆存处理，占用了土地资源。此外，铅冶炼渣中富含有锰、锌、铅等重金属元素，易在外界环境侵蚀下逐渐浸出至生态系统中，对环境安全和居民健康造成严重的危害。
2、同时，随着交通事业的不断发展，水泥混凝土路面所占比例正逐渐增大。当前适用于水泥混凝土路面的道路硅酸盐水泥以及硅酸盐水泥的生产成本较高，限制了其应用。普通硅酸盐水泥虽然成本较低，却往往很难满足道路工程要求的高抗折、低收缩的性能要求。
技术实现思路
1、基于上述内容，本专利技术提供一种基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，该水泥具有力学性能优异、干缩小且成本较低的特点，同时缓解了铅冶炼渣大量堆存填埋的利用现状，提升了有色冶金固废的资源化利用水平，对生态保护起到了积极作用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术技术方案之一，一种基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣15～35份，矿渣19～44份，水泥熟料25～40份和石膏4～6份。
4、进一步地，所述铅冶炼渣、矿渣、水泥熟
5、进一步地，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣15～25份，矿渣39～44份，水泥熟料30～40份和石膏6份。
6、进一步地，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣25～35份，矿渣19～44份，水泥熟料25～40份和石膏6份。
7、进一步地，按质量百分数计，所述铅冶炼渣中主要元素的含量为cao 10.0～12.0％、sio212.0％～26.5％％、al2o35.0％～7.0％、fe2o344.0％～46.8％、mgo 3.0％～7.0％、zno≤5.0％；所述铅冶炼渣的比表面积为350～450m2/kg或粒径d50为16.0～29.0μm。
8、本专利技术特别的限定了zno的含量≤5.0％，这是因为zn元素属于在冶炼过程残余的有价金属组分，在水泥熟料水化的碱性氛围中易溶解，并减缓早期水化反应进程，降低胶凝材料早期强度。
9、本专利技术限定铅冶炼渣的比表面积或粒径为上述范围的原因为：铅冶炼渣自身活性较低，若铅冶炼渣的颗粒粒径大于上述记载的范围(比表面积低于上述记载的参数范围)，则很难发挥其二次水化作用，继而降低胶凝材料性能。且铅冶炼渣属于难磨物料，其粉磨功指数大于水泥熟料、矿渣以及钢渣，若要获得粒径更小的铅冶炼渣颗粒，势必会增大其粉磨能耗，不利于其工业化应用。因此综合其二次水化效果以及能耗损耗考虑，限定铅冶炼渣的比表面积或能耗为上述范围。
10、进一步地，所述水泥熟料的比表面积为300～400m2/kg或粒径d50为18.0～30.0μm，28d抗压强度≥50mpa。
11、水泥熟料细度过大(粒径过小)时，水泥水化速度过快，会导致收缩值偏大；且细度过大会增加粉磨能耗；另一方面，水泥熟料细度较小(粒径过大)则会降低胶凝材料早期强度。因此，本专利技术优选的限定水泥熟料的粒径d50为18.0～30.0μm
12、进一步地，所述矿渣的比表面积为400～500m2/kg或粒径d50为8.0～18.0μm，且7d活性指数≥95％，28d活性指数≥105％。
13、限定矿渣比表面积或粒径为上述范围的原因为：矿渣的粒径太小会增加能耗，粒径太大会影响其二次水化作用的发挥，因此，本专利技术优选的限定矿渣的比表面积或粒径为上述范围。
14、进一步地，所述石膏为脱硫石膏，在作为原料掺入前，先在80～110℃下干燥22～24h，之后使用sm-500型球磨机在45±3r/min的转速下粉磨20min。
15、进一步地，按质量份数计，原料还包括三乙醇胺溶液0～0.2份，且不为0。优选的为0.005～0.2份，更优选的为0.1-0.2份。
16、三乙醇胺可以促进水泥中c3a的水化以及与al3+、fe3+等离子生成络合物，缩短水泥水化的潜伏期，进而提高早期强度。本专利技术中，当三乙醇胺溶液的添加量＞0.2份时，三乙醇胺不会起到早强作用，反而会延缓水化，对早期强度起到不利影响。而当三乙醇胺溶液的添加量过低，例如0.005份时，胶凝材料强度又无明显变化。
17、进一步地，所述三乙醇胺溶液的固含量为7-20％。
18、所述三乙醇胺溶液通过将固含量≥70％的三乙醇胺母液稀释5～10倍得到。
19、本专利技术技术方案之二，上述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥在制备重、中、轻载荷等级公路面层中的应用。
20、进一步地，当所述基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥用于重载荷等级公路面层时，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣15～25份，矿渣39～44份，水泥熟料30～40份和石膏6份。
21、进一步地，当所述基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥用于中、轻载荷等级公路面层时，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣25～35份，矿渣19～44份，水泥熟料25～40份和石膏6份。
22、本专利技术公开了以下技术效果：
23、本专利技术提供一种基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，通过水泥熟料和石膏的协同激发作用，提高了铅冶炼渣和矿渣的水化活性，水泥熟料水化后产生的oh-逐渐溶解冶金废渣颗粒表面，释放其中的活性al2o3和活性sio2，活性硅铝组分与熟料水化产生的氢氧化钙发生二次水化反应生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、钙矾石等产物，形成胶凝强度。
24、本专利技术通过原料的合理复配，制备出了力学性能优异、干缩小且成本较低的公路工程水泥，这缓解了铅冶炼渣大量堆存填埋的利用现状，提升了有色冶金固废的资源化利用水平，对生态保护起到了积极作用。
25、本专利技术中铅冶炼渣和矿渣的利用率高，熟料掺量小，既提高了工业固废的资源化利用水平，又降低了公路水泥的生产成本，具有良好的环保和经济效益。
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1.一种基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣15～35份，矿渣19～44份，水泥熟料25～40份和石膏4～6份。
2.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣15～25份，矿渣39～44份，水泥熟料30～40份和石膏6份。
3.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣25～35份，矿渣19～44份，水泥熟料25～40份和石膏6份。
4.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，所述铅冶炼渣的比表面积为350～450m2/kg或粒径D50为16.0～29.0μm。
5.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，所述水泥熟料的比表面积为300～400m2/kg或粒径D50为18.0～30.0μm，28d抗压强度≥50MPa。
6.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，所述矿渣的比表面积为400～500m2/
7.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，所述石膏为脱硫石膏，在作为原料掺入前，先在80～110℃下干燥22～24h，之后采用球磨机粉磨20min。
8.根据权利要求1～7任一项所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，按质量份数计，原料还包括三乙醇胺溶液0～0.2份，且不为0。
9.根据权利要求8所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，所述三乙醇胺溶液的固含量为7-20％。
10.如权利要求1～9任一项所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥在制备重、中、轻载荷等级公路面层中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣15～35份，矿渣19～44份，水泥熟料25～40份和石膏4～6份。
2.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣15～25份，矿渣39～44份，水泥熟料30～40份和石膏6份。
3.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，按质量份数计，原料包括：铅冶炼渣25～35份，矿渣19～44份，水泥熟料25～40份和石膏6份。
4.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，所述铅冶炼渣的比表面积为350～450m2/kg或粒径d50为16.0～29.0μm。
5.根据权利要求1所述的基于铅冶炼渣制备的公路工程水泥，其特征在于，所述水泥熟料的比表面积为300～400m2/kg或粒径d50为18.0～3...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文欢，雷繁，万永峰，王思莹，李辉，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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