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一种多元工业废料环保型道路建材及其制备方法

阅读:46发布:2020-05-23

专利汇可以提供一种多元工业废料环保型道路建材及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种多元工业废料环保型道路建材及其制备方法,属于环境保护和道路工程领域。该方法以工业废料黄金 尾矿 、冶 铝 废渣、 粉 煤 灰 、微 硅 粉为主要成分,通过添加微量活性激发剂和离子稳定剂,经物理、化学综合反应而制得环保型道路 建筑材料 。本发明所制备的环保型道路建材具有成本低、路用性能良好、 水 稳定性 高、环保无污染等优点,可用于各等级道路的地基换填、路基和底 基层 填筑、施工便道等工程领域。不仅节约传统筑路所消耗的大量土石资源,同时充分利用多种 工业废弃物 ,具有绿色环保和资源循环利用的技术优势,有很好的推广应用价值。,下面是一种多元工业废料环保型道路建材及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种多元工业废料环保型道路建材,其特征在于:以工业废料黄金尾矿、冶废渣、灰、微粉为主要原材料,通过掺加微量活性激发剂和离子稳定剂制得环保型道路建材,各原材料的重量配比为:
2.根据权利要求1所述的多元工业废料环保型道路建材,其特征在于:
各原材料的重量配比为:
3.根据权利要求1或2所述的多元工业废料环保型道路建材,其特征在于:所述活性激发剂为氟硅酸钠和硅酸钠的粉末混合物,其中氟硅酸钠的质量百分比为8-16%。
4.根据权利要求1或2所述的多元工业废料环保型道路建材,其特征在于:所述离子稳定剂为羟基亚乙基二膦酸,其纯度要求大于99%,粉末细度小于0.2mm。
5.根据权利要求1所述的多元工业废料环保型道路建材,其特征在于:其制备方法包括以下步骤:
(1)将黄金尾矿、冶铝废渣和粉煤灰分别在105±5℃条件下进行烘干,去除粒径2mm以上的团粒或杂质,备用;
(2)将微硅粉、活性激发剂和离子稳定剂按比例匀速搅拌,搅拌叶片转速为300~350r/min,搅拌时间不小于120s,实现活性激发剂和离子稳定剂的一次分散;
(3)将步骤(1)中烘干的黄金尾矿、冶铝废渣、粉煤灰与步骤(2)分散后的微硅粉、活性激发剂和离子稳定剂混合体按比例混合均匀后,经过二次分散得到粉末混合物;
(4)根据重型击实试验得到的最佳量参数,对步骤(3)粉末混合物加水拌和均匀,然后按照控制压实度进行压密,在相对湿度大于90%的条件下进行养护72小时,制得环保型道路建材。
6.多元工业废料环保型道路建材制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将黄金尾矿、冶铝废渣和粉煤灰分别在105±5℃条件下进行烘干,去除粒径2mm以上的团粒或杂质,备用;
(2)将微硅粉、活性激发剂和离子稳定剂按比例匀速搅拌,搅拌叶片转速为300~350r/min,搅拌时间不小于120s,实现活性激发剂和离子稳定剂的一次分散;
(3)将步骤(1)中烘干的黄金尾矿、冶铝废渣、粉煤灰与步骤(2)分散后的微硅粉、活性激发剂和离子稳定剂混合体按比例混合均匀后,经过二次分散得到粉末混合物;
(4)根据重型击实试验得到的最佳含水量参数,对步骤(3)粉末混合物加水拌和均匀,然后按照控制压实度进行压密,在相对湿度大于90%的条件下进行养护72小时,制得环保型道路建材,
各原材料的重量配比为:

说明书全文

一种多元工业废料环保型道路建材及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及环境保护、资源利用及道路工程领域,具体地说是一种多元工业废料环保型道路建材及方法。

背景技术

[0002] 黄金尾矿是黄金矿石经选矿工艺所剩余的尾渣,冶废渣是工业提炼化铝所排放的固体废弃物,灰是燃煤电厂烟气中附带的细灰,微粉是冶炼和工业硅收集烟气得到的极细粉末。由于原矿成分差异和生产工艺的影响,冶铝废渣性较高,黄金尾矿和冶铝废渣含有部分重金属元素,粉煤灰、微硅粉颗粒极细易造成扬尘,均严重制约了以上工业废料的消耗与利用。目前,这些工业废弃材料主要依靠堆存的方式进行存放,占用大量的土地,污染破坏环境,造成安全隐患。
[0003] 道路工程建设中地基处置换填、路基和路面底基层填筑、施工便道等施工过程需要消耗大量的土石材料,传统的取土场严重破坏了土地资源。随着道路建设的快速发展和社会环境、资源保护意识的提高,工程建设中土源紧缺现象已非常严峻。因此,将黄金尾矿、冶铝废渣、粉煤灰、微硅粉等大宗工业废弃材料进行经济有效的技术处理,提高物理、学和路用性能,消除污染险,制备环保型道路建材用于道路工程建设领域,不仅可以大规模替代传统土石建材,减少土地资源的浪费与破坏,同时大量利用了工业废弃材料,有利于经济、社会、资源和环境保护协调可持续发展。

发明内容

[0004] 本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足,提供了一种多元工业废料环保型道路建材。
[0005] 本发明进一步的技术任务是提供上述道路建材的制备方法。
[0006] 本发明以工业废料黄金尾矿、冶铝废渣、粉煤灰、微硅粉为主要原材料,通过掺加微量活性激发剂和离子稳定剂制得环保型道路建材,各原材料的重量配比为:
[0007]
[0008]
[0009] 各原材料的重量配比优选为:
[0010]
[0011] 原材料中黄金尾矿与冶铝废渣通过颗粒粒形和粒径的互补,共同提高整体的抗剪能力。粉煤灰中的SiO2和Al2O3玻璃体活性成分在冶铝废渣碱性附液条件下发生化反应,同时也激发与冶铝废渣之间的碱硅反应,形成胶凝体稳定结构。微硅粉具有无定型球状形态,可以有效填充孔隙,并与胶凝产物进一步产生结合作用,提高耐水性能。稳定剂与附液中析出的高价金属离子发生螯合形成稳定络合物,抑制Cu2+、Cr6+等金属离子的浸出,达到环保使用要求。活性激发剂,在碱性条件下可以有效激发冶铝废渣及粉煤灰中大量SiO2、Al2O3和CaO组分,促进硅胶体与附液中Fe3+、Al3+、Si4+等离子及基团之间的相互吸附和链接,从而大幅提高整体密实程度和强度。
[0012] 所述活性激发剂可以是氟硅酸钠和/或硅酸钠混合物,优选为氟硅酸钠和硅酸钠的粉末混合物,粉末混合物中氟硅酸钠的质量百分比为8-16%,优选为10-14%。
[0013] 所述离子稳定剂可以是羟基乙叉二膦酸四钠或羟基亚乙基二膦酸,优选为羟基亚乙基二膦酸,其纯度(有效成分含量)要求大于99%,粉末细度小于0.2mm。
[0014] 上述原材料经混合、加水搅拌、成型养生后即可得到环保型道路建材,但为使得到的道路建材的性能达到最佳,其制备方法优选包括以下步骤:
[0015] (1)将黄金尾矿、冶铝废渣和粉煤灰分别在105±5℃条件下进行烘干,去除粒径2mm以上的团粒或杂质,备用;
[0016] (2)将微硅粉、活性激发剂和离子稳定剂按比例匀速搅拌,搅拌叶片转速为300~350r/min,搅拌时间不小于120s,实现活性激发剂和离子稳定剂的一次分散;
[0017] (3)将步骤(1)中烘干的黄金尾矿、冶铝废渣、粉煤灰与步骤(2)分散后的微硅粉、活性激发剂和离子稳定剂混合体按比例混合均匀后,经过二次分散得到粉末混合物;
[0018] (4)根据重型击实试验得到的最佳含水量参数,对步骤(3)粉末混合物加水拌和均匀,然后按照控制压实度进行压密,在相对湿度大于90%的条件下进行养护72小时,养护期内经化学激发、物理作用等综合反应和固化稳定化效应,最终制得环保型道路建材。
[0019] 本发明所述环保型道路建材成品的性能指标及结果如下:
[0020] pH值7.5~9.0;
[0021] 黏聚力大于150kPa;
[0022] 内摩擦大于35°;
[0023] 7天无侧限抗压强度大于1.8MPa;
[0024] 单轴压缩模量大于1600MPa;
[0025] 加州承载比大于50;
[0026] 软化系数大于0.85。
[0027] 本发明的多元工业废料环保型道路建材及其制备方法,与现有技术相比具有以下突出的有益效果:
[0028] (一)本发明所制备的环保型道路建材是通过多元工业废弃材料相互之间的物理改良及化学激发形成胶结体。同时,在活性激发剂和离子稳定剂的作用下,进一步提高胶结体的密实程度和耐水性,有效螯合稳定高价金属离子,从而实现良好的物理、力学及路用性能和满足环保要求。
[0029] (二)本发明所制备的环保型道路建材以黄金尾矿、冶铝废渣、粉煤灰、微硅粉为主要原材料,工业废料占比95%以上,利用率高,可以有效实现对工业废弃材料的规模化消耗与利用。
[0030] (三)本发明所制备的环保型道路建材及方法,工艺流程简单,充分利用多种工业废料成本低,产品性能优于传统土石材料,不产生环境污染,符合目前道路工程应用现状,具有很高的推广应用价值和发展前景。

具体实施方式

[0031] 以具体实施例对本发明的多元工业废料环保型道路建材及方法作以下详细地说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0032] 【实施例】
[0033] 制备方法:
[0034] (1)将黄金尾矿、冶铝废渣和粉煤灰分别在105±5℃条件下进行烘干,去除粒径2mm以上的团粒或杂质,进行备用。
[0035] (2)将微硅粉、活性激发剂和离子稳定剂按比例投入立式干粉搅拌机中进行匀速搅拌,叶片转速为330r/min,搅拌时间120s,实现活性激发剂和离子稳定剂的一次分散。
[0036] (3)将步骤(1)中制备的黄金尾矿、冶铝废渣、粉煤灰与步骤(2)分散后的微硅粉、活性激发剂和离子稳定剂混合体按比例混合均匀后,经过二次分散得到粉末混合物。
[0037] (4)按照《土工试验方法标准》(GB/T50123)或《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中的重型击实方法进行试验,得到最大干密度和最佳含水量指标。
[0038] (5)按最佳含水量向混合物中加水后充分拌和均匀,根据工程应用压实控制标准进行静压成型,在相对湿度大于90%的条件下进行养护,养护期大于72小时,养护期内经化学激发、物理作用等综合反应和固化稳定化效应,最终制得环保型道路建材。
[0039] 其中,各原材料的重量配比如下表所示:
[0040]
[0041] 【对比例】
[0042] 制备方法与实施例1相同。
[0043] 其中,各原料的重量配比如下表所示:
[0044]
[0045] 【性能测定】
[0046] 按照国家及行业标准,对实施例、对比例所得建筑材料进行pH值、黏聚力、内摩擦角大、7天无侧限抗压强度、单轴压缩模量、加州承载比(CBR值)和软化系数指标的测试,测试结果如下表所示:
[0047]
[0048]
[0049] 由测定数据可看出,本发明建筑材料的黏聚力、抗压强度、承载比、水稳定性等方面性能优异,具有很高的推广应用价值。
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