CN112094066A - 一种沥青混合料用磷石膏基骨料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种沥青混合料用磷石膏基骨料制备方法，该混合材料包括如下干重量百分数的原料组成：磷石膏、改性硅铝活性粉料、固化剂。所述的改性硅铝活性粉料由偏高岭土、硅灰和硅铝粉混合后经过超微气流磨研磨而成。沥青混合料用磷石膏基骨料制备工艺自动化程度高、节能环保、易于推广，沥青混合料用磷石膏基骨料性能较好，符合《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40‑2004）》中沥青混合料用集料质量技术要求，可以广泛应用于广泛应用于各种等级的公路、市政用沥青路面用混合料的骨料。

Description

一种沥青混合料用磷石膏基骨料及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及一种沥青混合料用磷石膏基骨料及其制备方法，属于工程材料及制备领域。
背景技术
磷石膏是以化肥厂在湿法生产磷酸过程中产生的工业废渣。磷石膏主要成分是CaSO4·2H2O，但还会含有可溶磷、可溶氟和残留游离酸等，堆存会对水和土壤造成环境污染。当前我国磷石膏历史堆存量超过5亿吨，每年新生量在7000吨左右，综合利用率不足40%。另一方面，限于国家对碎石矿山环保和矿山资源控制要求，碎石资源越来越紧张，价格也越来越高，极大制约了各种基础建设，尤其是市政、公路建设的开展，沥青路面是我国市政道路和公路主要路面形式，对碎石需求量大、质量要求高，给建设带来很大的困扰。通过降低毒性和提高磷石膏耐磨等能力，将磷石膏加工成沥青路面用磷石膏基人造骨料是磷石膏综合利用的新方法，制备的骨料可以广泛应用于各种等级的公路、市政用沥青路面用混合料的骨料。
发明内容
本发明的目的在于充分利用磷石膏颗粒粒径和潜在活性特点，采用偏高岭土、硅灰和硅铝粉、固化剂等对磷石膏进行活化改性，并固定磷石膏中污染物和促进胶凝体系结构形成。通过改性、骨料成型、养护等工艺制备出可以广泛应用于广泛应用于各种等级的公路、市政用沥青路面用混合料的骨料。
本发明是这样实现上述目的的：
一种沥青混合料用磷石膏基骨料，所述混合物原料所占百分比为：磷石膏70-85%、改性硅铝活性粉料10-16%、固化剂4-8%，水固比为0.15-0.30。
所述的磷石膏游离磷含量≤6.0mg/L，游离氟离子≤350mg/L，筛分通过率为50%的粒径＜50μm；所述的改性硅铝活性粉料比表面积≥600m2/kg，筛分通过率为50%的粒径＜35μm；所述的固化剂比表面积≥700 m2/kg，筛分通过率为50%的粒径＜15 μm。
改性硅铝活性粉料由35-45%偏高岭土、22-35%硅灰和28-40%硅铝粉研磨混合而成。作为优选方案，所述的改性硅铝活性粉料由40%上海昊弗化工有限公司产偏高岭土、27%山东六福硅材料有限公司产硅灰和33%贵州海天铁合金磨料有限责任公司产硅铝粉等研磨混合而成。
所述的固化剂由泡花碱粉末、生石灰粉、硝酸钙、硬硼钙石的一种和几种混合经行星磨磨细15min而成。
骨料制备***为骨料高效成型制备***，包含磷石膏均化仓、混料均化仓、骨料成型机、中央控制室及蒸养窑。改性硅铝活性粉料仓和固化剂仓均通过输送装置与混料均化仓相连，所述磷石膏均化仓、混料均化仓、骨料成型机均与中央控制室相连接，所述骨料成型机顶部有洒水喷雾装置，洒水喷雾装置与水泵连接，所述骨料成型机通过缓冲传送带连接养护间，所述缓冲传送带起始50cm处有布料器。
通过在中央控制***输入最佳配方，原状磷石膏进入转速为20rpm的骨料成型机混合1~3min，混料均化仓中的改性硅铝活性粉料、固化剂通过输送装置输送至骨料成型机，和磷石膏在雾化喷头下接触快速混合成骨料，成骨料时间为6~12min，制备的湿骨料经带有缓冲装置的传送带输送到养护间进行蒸汽养护至28天，即得到沥青混合料用磷石膏基骨料，符合《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）》中沥青混合料用集料质量技术要求。
本发明的优点：（1）制备工艺自动化程度高、节能环保、易于推广；（2）沥青混合料用磷石膏基骨料性能较好；（3）磷石膏消耗量高，经济环保效益好。
具体实施方式
实施例1
采用的原状磷石膏中游离磷含量4.9mg/L，游离氟离子312mg/L，筛分通过率为50%的粒径为42.8μm，改性硅铝活性粉料和固化剂筛分通过率分别为50%的粒径分布为21.3um和11.2μm。干基配比：原状磷石膏为75kg，改性硅铝活性粉料为16kg，固化剂9kg，水30.0kg。改性硅铝活性粉料由由5.6kg偏高岭土、3.52kg硅灰和6.88kg硅铝粉混合后经过超微气流磨研磨而成，所述的改性硅铝活性粉料比表面积为640m2/kg。所述的固化剂由硬硼钙石经行星研磨而成，所述的固化剂比表面积为800m2/kg。
沥青混合料用磷石膏基骨料采用骨料高效成型制备***生产：通过在中央控制***输入最佳配方，原状磷石膏进入转速为20rpm的骨料成型机混合1min，混料均化仓中的改性硅铝活性粉料、固化剂通过输送装置输送至骨料成型机，和磷石膏在雾化喷头下接触快速混合成骨料，成骨料时间为6min，制备的湿骨料经带有缓冲装置的传送带输送到养护间进行蒸汽养护至28天，即得到沥青混合料用磷石膏基骨料，测试显示压碎值21.1%，洛杉矶磨耗损失22.5%，表观相对密度2.44，吸水率1.67%，针片状颗粒含量1.0%，符合《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）》中沥青混合料用集料质量技术要求。
实施例2
采用的原状磷石膏中游离磷含量5.5mg/L，游离氟离子327mg/L，筛分通过率为50%的粒径为44.2μm，改性硅铝活性粉料和固化剂筛分通过率分别为50%的粒径分布为24.3um和13.1μm。干基配比：原状磷石膏为85kg，改性硅铝活性粉料为10kg，固化剂5kg，水15.0kg。改性硅铝活性粉料由由4.5kg偏高岭土、2.7kg硅灰和2.8kg硅铝粉混合后经过超微气流磨研磨而成，所述的改性硅铝活性粉料比表面积为750m2/kg。所述的固化剂由生石灰粉、硬硼钙石以质量比1：5的比例混后经行星研磨而成，所述的固化剂比表面积为830 m2/kg。
沥青混合料用磷石膏基骨料采用骨料高效成型制备***生产：通过在中央控制***输入最佳配方，原状磷石膏进入转速为20rpm的骨料成型机混合3min，混料均化仓中的改性硅铝活性粉料、固化剂通过输送装置输送至骨料成型机，和磷石膏在雾化喷头下接触快速混合成骨料，成骨料时间为12min，制备的湿骨料经带有缓冲装置的传送带输送到养护间进行蒸汽养护至28天，即得到沥青混合料用磷石膏基骨料，测试显示压碎值22.4%，洛杉矶磨耗损失24.5%，表观相对密度2.16，吸水率1.87%，针片状颗粒含量1.1%，符合《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）》中沥青混合料用集料质量技术要求。
实施例3
采用的原状磷石膏中游离磷含量5.1mg/L，游离氟离子302mg/L，筛分通过率为50%的粒径为37.2μm，改性硅铝活性粉料和固化剂筛分通过率分别为50%的粒径分布为27.7um和14.2μm。干基配比：原状磷石膏为80kg，改性硅铝活性粉料为16kg，固化剂4kg，水15.0kg。改性硅铝活性粉料由由5.76kg偏高岭土、5.6kg硅灰和4.64kg硅铝粉混合后经过超微气流磨研磨而成，所述的改性硅铝活性粉料比表面积为720m2/kg。所述的固化剂由硝酸钙、硬硼钙石以质量比1：3混合后经行星研磨而成，所述的固化剂比表面积为850 m2/kg。
沥青混合料用磷石膏基骨料采用骨料高效成型制备***生产：通过在中央控制***输入最佳配方，原状磷石膏进入转速为20rpm的骨料成型机混合1.8min，混料均化仓中的改性硅铝活性粉料、固化剂通过输送装置输送至骨料成型机，和磷石膏在雾化喷头下接触快速混合成骨料，成骨料时间为8min，制备的湿骨料经带有缓冲装置的传送带输送到养护间进行蒸汽养护至28天，即得到沥青混合料用磷石膏基骨料，测试显示压碎值22.7%，洛杉矶磨耗损失23.8%，表观相对密度2.21，吸水率1.71%，针片状颗粒含量1.0%，符合《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）》中沥青混合料用集料质量技术要求。
实施例4
采用的原状磷石膏中游离磷含量5.1mg/L，游离氟离子302mg/L，筛分通过率为50%的粒径为37.2um，改性硅铝活性粉料筛分通过率分别为50%的粒径分布为27.7μm。干基配比：原状磷石膏为84kg，改性硅铝活性粉料为16kg，水15.0kg。改性硅铝活性粉料由由5.76kg偏高岭土、5.6kg硅灰和4.64kg硅铝粉混合后经过研磨而成，所述的改性硅铝活性粉料比表面积为550m2/kg。
沥青混合料用磷石膏基骨料采用骨料高效成型制备***生产：通过在中央控制***输入最佳配方，原状磷石膏进入转速为20rpm的骨料成型机混合1.8min，混料均化仓中的改性硅铝活性粉料通过输送装置输送至骨料成型机，和磷石膏在雾化喷头下接触快速混合成骨料，成骨料时间为8min，制备的湿骨料经带有缓冲装置的传送带输送到养护间进行蒸汽养护至28天，即得到沥青混合料用磷石膏基骨料，测试显示压碎值27.3%，洛杉矶磨耗损失30.2%，表观相对密度2.73，吸水率2.5%，针片状颗粒含量14%，不符合《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）》中沥青混合料用集料质量技术要求。
实施例5
采用的原状磷石膏中游离磷含量5.5mg/L，游离氟离子327mg/L，筛分通过率为50%的粒径为44.2μm，固化剂筛分通过率分别为50%的粒径分布为14.2um。干基配比：原状磷石膏为96kg，固化剂4kg，水15.0kg。所述的固化剂由硬硼钙石经行星研磨而成，所述的固化剂比表面积为630 m2/kg。
沥青混合料用磷石膏基骨料采用骨料高效成型制备***生产：通过在中央控制***输入最佳配方，原状磷石膏进入转速为20rpm的骨料成型机混合1.8min，混料均化仓中的固化剂通过输送装置输送至骨料成型机，和磷石膏在雾化喷头下接触快速混合成骨料，成骨料时间为8min，制备的湿骨料经带有缓冲装置的传送带输送到养护间进行蒸汽养护至28天，即得到沥青混合料用磷石膏基骨料，测试显示压碎值28.4%，洛杉矶磨耗损失33.4%，表观相对密度2.88，吸水率3.15%，针片状颗粒含量14.4%，不符合《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）》中沥青混合料用集料质量技术要求。

Claims (5)

1.一种沥青混合料用磷石膏基骨料，其特征在于，所述混合物原料所占百分比为：磷石膏70-85%、改性硅铝活性粉料10-16%、固化剂4-8%，水固比为0.15-0.30。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料用磷石膏基骨料，其特征在于，所述的磷石膏游离磷含量≤6.0mg/L，游离氟离子≤350mg/L，筛分通过率为50%的粒径＜50μm；所述的改性硅铝活性粉料比表面积≥600m2/kg，筛分通过率为50%的粒径＜35μm；所述的固化剂比表面积≥700 m2/kg，筛分通过率为50%的粒径＜15 μm。
3.根据权利要求2所述的沥青混合料用磷石膏基骨料，其特征在于，所述改性硅铝活性粉料由质量分数为35-45%偏高岭土、质量分数为22-35%硅灰和质量分数为28-40%硅铝粉混合后经过超微气流磨研磨而成。
4.根据权利要求2所述的沥青混合料用磷石膏基骨料，其特征在于，所述的固化剂由泡花碱粉末、生石灰粉、硝酸钙、硬硼钙石的一种和几种混合经行星研磨而成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的沥青混合料用磷石膏基骨料的制备方法，其特征在于，将磷石膏加入到骨料成型机中，在转速为20-40rpm下混料1~3min；
将改性硅铝活性粉料、固化剂混合均匀后输送至骨料成型机中，持续搅拌过程中喷入雾化水，搅拌6-12min后制备得到湿骨料，将该湿骨料经蒸汽氧化28-30天即可制备得到沥青混合料用磷石膏基骨料。
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C.P.POON等: ""Compressive strength, chloride diffusivity and pore structure of high performance metakaolin and silica fume concrete"", 《CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS》, 15 August 2005 (2005-08-15), pages 858 - 865 *
RAMZI TAHA等: ""The Use of Phosphogypsum-Based Slag Aggregate in Hot Mix Asphaltic Concrete"", 《AMERICAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS》 *
RAMZI TAHA等: ""The Use of Phosphogypsum-Based Slag Aggregate in Hot Mix Asphaltic Concrete"", 《AMERICAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS》, 9 July 2013 (2013-07-09), pages 2 - 3 *
徐峰译: ""用废磷石膏作混凝土骨料"", 《建材工业信息》 *
徐峰译: ""用废磷石膏作混凝土骨料"", 《建材工业信息》, no. 21, 12 November 1989 (1989-11-12), pages 7 *

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113526928A (zh) * 2021-07-29 2021-10-22 湖北城涛建材有限公司 一种绿色环保型轻骨料混凝土及其制备工艺

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