CN103319134A - 一种含烧结脱硫灰的粉煤灰三渣路基材料 - Google Patents

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陈健
顾文飞
徐兵
陈晰宇
唐欧靖
沈新峰
周维
李红红
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Abstract

一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其组成及配比为：烧结脱硫灰2wt％-8wt％，粉煤灰10wt％-12wt％，石灰4wt％-10wt％，碎石70wt％-80wt％。与现有传统的粉煤灰三渣路基料相比，本发明具有如下优点：(1)烧结脱硫灰三渣路基材料7d、28d饱水无侧限抗压强度分别提高15％和80％以上；(2)烧结脱硫灰能有效改善三渣路基材料施工性能并提高抗压强度；7d抗压强度可满足高速、一级公路要求。

Description

一种含烧结脱硫灰的粉煤灰三渣路基材料
技术领域
本发明涉及固体废弃物综合利用领域，具体地，本发明涉及一种含烧结脱硫灰的粉煤灰三渣路基材料。
背景技术
近年来，随着我国钢铁企业烧结烟气脱硫的加快推进，大量烧结脱硫副产物的产生，已成为急需处置的工业固体废弃物。
由于干法烧结脱硫灰中部分成分，如亚硫酸钙、氯离子等对诸如路基等建材的质量有不利的影响，虽然有研究机构有这方面的研究，但最终并未能产生实际成果供工业化应用，目前烧结干法脱硫灰基本上采取填埋或堆置方式处理。
这样，既影响环境，又占用土地资源。
另外，从整个行业来看，随着干法脱硫工艺在钢铁烧结机成功应用，干法脱硫副产物的综合利用业已成为每个拥有干法脱硫工艺用户所要推进的工作。国内外专家已经就干法脱硫副产物在水泥添加剂领域、制备硫铝酸盐水泥领域、高速公路路基等多个领域开展了相关实验室研究和工程实践。但到目前为止，还没有烧结机干法脱硫渣实现工业化成功应用的先例。
在欧美国家，已经开展多年的干法脱硫副产物的综合利用研究，主要的利用途径及技术有：
(1)干法脱硫副产物用于矿井回填和土地复垦，
(2)干法脱硫副产物用于路基建设，
(3)作为水泥及混凝土添加剂，
(4)利用干法脱硫副产物制备免烧轻集料。
但上述干法脱硫副产物的综合利用途径及技术主要针对电厂产生的干法脱硫灰。由于烧结干法脱硫灰的成分与电厂存在差异，电厂干法脱硫灰含有脱硫相(亚硫酸钙和碳酸钙)和粉煤灰，具有火山灰活性特征，而烧结干法脱硫灰主要是脱硫相(亚硫酸钙和碳酸钙)和少量成分复杂的含铁粉尘，不具有火山灰活性特征。因此电厂的应用技术并不能直接为烧结厂应用。
发明内容
本发明的目的是将目前无法利用的干法脱硫副产物(一种固体废弃物)通过采用本发明技术实现资源化、产业化的综合利用，消除固废的污染，取得较好的环境效益；同时，由于减少了固废的处置量，将固废作为一种生产资源加以利用，也能取得一定的经济效益。
技术方案
本发明通过以下技术方案来实现。
一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其组成及配比为：烧结脱硫灰2wt％-8wt％，粉煤灰10wt％-12wt％，石灰4wt％-10wt％，碎石70wt％-80wt％。
根据本发明所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，所述烧结脱硫灰为钢铁企业烧结工序烟气以石灰为脱硫剂的干法脱硫工艺产生的含硫酸盐物质的脱硫副产物，其含水量小于2％，比表面积≥400m2/kg。
根据本发明所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，所述脱硫副产物主要成分为：亚硫酸钙含量在25％-65％，碳酸钙含量在30％-65％，余为不可避免的少量的金属氧化物。
根据本发明所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，采用干排方式的烧结脱硫灰含水量在0.5～1％。
根据本发明所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，所述烧结脱硫灰采用调湿加工处理，采用调湿加工处理的烧结脱硫灰含水量在15～20％。
根据本发明所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，在所述的粉煤灰中含有二氧化硅、三氧化铝及氧化铁，所述二氧化硅、三氧化铝和氧化铁的总含量大于粉煤灰总量的70％。
根据本发明所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，所述的石灰为消石灰，所述消石灰含有活性氧化钙和氧化镁，其中，活性氧化钙和氧化镁的总含量大于所述消石灰总量的55％。
根据上述本发明的技术方案，对烧结脱硫灰的主要成分有所限定，对配入比例进行限制，最终符合产品标准。
与现有传统的粉煤灰三渣路基料相比，本发明具有如下优点：
(1)烧结脱硫灰三渣路基材料7d、28d(土工强度指标按规定方法检测)饱水无侧限抗压强度分别提高15％和80％以上。
(2)烧结脱硫灰能有效改善三渣路基材料施工性能并提高抗压强度；7d抗压强度可满足高速、一级公路要求。
具体实施方式
以下，以实施例具体说明本发明一种烧结脱硫灰三渣路基材料。
实施例1：
烧结脱硫灰2wt％；
粉煤灰12wt％；
石灰10wt％；
碎石76wt％；
将以上四组份经机械搅拌混合均匀后制成，依据JTGE51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中T0804-1994《无机结合料稳定材料击实试验方法》制备试块并测定其最佳含水量和最大干密度，测试结果见表1。试块按T0845-209《无机结合料稳定材料养生试验方法》养护，依据《无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法》测定相应龄期无侧限抗压强度，测试结果见表2、3。
实施例2：
烧结脱硫灰5wt％；
粉煤灰10wt％；
石灰5wt％；
碎石80wt％；
将以上四组份经机械搅拌混合均匀后制成，依据JTGE51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中T0804-1994《无机结合料稳定材料击实试验方法》制备试块并测定其最佳含水量和最大干密度，测试结果见表1。试块按T0845-209《无机结合料稳定材料养生试验方法》养护，依据《无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法》测定相应龄期无侧限抗压强度，测试结果见表2、3。
注：对比样组成为：
粉煤灰14wt％；
石灰6wt％；
碎石80wt％。
表1烧结脱硫灰三渣路基材料不同含水率下干密度(g/cm3)
 含水量   6.0％   6.5％   7.0％   7.5％   8.0％   8.5％
 实施例1   2.17   2.20   2.21   2.23   2.30   2.25
 实施例2   2.09   2.13   2.14   2.16   2.18   2.155
由表1可知，实施例1最佳含水率为8.0％，对应最大干密度为2.30g/cm3；实施例2最佳含水率为8.0％，对应最大干密度为2.18g/cm3。
表2烧结脱硫灰三渣路基材料饱水无侧限抗压强度(Mpa)
  7d   28d   60d   90d
  对比样   1.68   3.88   8.4   11.7
  实施例1   2.07   7.08   13.6   14.6
  实施例2   1.94   8.40   12.8   13.4
表3烧结脱硫灰三渣路基材料饱水无侧限抗压强度对比(％)
  7d   28d   60d   90d
  对比样   100   100   100   100
  实施例1   123   182   162   125
  实施例2   115   216   152   115
与现有传统的粉煤灰三渣路基料相比，本发明将干法烧结脱硫灰工业化应用于诸如路基等建材，且具有如下优点：烧结脱硫灰三渣路基材料7d、28d饱水无侧限抗压强度分别提高15％和80％以上；烧结脱硫灰能有效改善三渣路基材料施工性能并提高抗压强度；7d抗压强度可满足高速、一级公路要求。

Claims (7)

1.一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其组成及配比为：烧结脱硫灰2wt％-8wt％，粉煤灰10wt％-12wt％，石灰4wt％-10wt％，碎石70wt％-80wt％。
2.如权利要求1所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，所述烧结脱硫灰为钢铁企业烧结工序烟气以石灰为脱硫剂的干法脱硫工艺产生的含硫酸盐物质的脱硫副产物，其含水量小于2％，比表面积≥400m2/kg。
3.如权利要求1所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，所述脱硫副产物主要成分为：亚硫酸钙含量在25％-65％，碳酸钙含量在30％-65％，余为不可避免的少量的金属氧化物。
4.如权利要求2所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，采用干排方式的烧结脱硫灰含水量在0.5～1％。
5.如权利要求1所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，所述烧结脱硫灰采用调湿加工处理，采用调湿加工处理的烧结脱硫灰含水量在15～20％。
6.如权利要求1所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，在所述的粉煤灰中含有二氧化硅、三氧化铝及氧化铁，所述二氧化硅、三氧化铝和氧化铁的总含量大于粉煤灰总量的70％。
7.如权利要求1所述的一种烧结脱硫灰三渣路基材料，其特征在于，所述的石灰为消石灰，所述消石灰含有活性氧化钙和氧化镁，其中，活性氧化钙和氧化镁的总含量大于所述消石灰总量的55％。
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