CN115259710A - 一种基于锂渣的人造集料、其制备方法及沥青混合料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于锂渣的人造集料、其制备方法及沥青混合料，一种基于锂渣的人造集料，包括锂渣、碱激发剂和胶凝材料，其中，所述锂渣与所述胶凝材料的重量比为(1.5～3.0)：1，所述碱激发剂的体积与所述锂渣和所述胶凝材料的总重量比为(0.28～0.32)ml：1g；所述碱激发剂包括‑OH和‑SiO3，其中，所述‑OH的含量为2.0mol/L～3.2mol/L，所述‑SiO3的含量为3.6mol/L～4.7mol/L。本发明能够提高锂渣的利用率，节约沥青混合料中天然集料的使用比例，降低沥青混合料生产过程中的能耗与碳排放，实现社会的可持续发展。
Description
技术领域
本发明属于集料技术领域，具体涉及一种基于锂渣的人造集料、其制备方法及沥青混合料。
背景技术
新能源汽车的发展促进了锂矿的开采与利用，工厂在提取锂盐的过程中会产生大量的锂渣，据实际调查：每生产一吨碳酸锂大概会产生30吨锂渣。传统的锂渣处理方法是露天存储和填埋，既占用土地资源，又会威胁周边环境和地下水资源的安全。
2020年，我国提出了“碳达峰”以及“碳中和”的目标，交通运输领域公路基础设施建设中大量的资源开采利用产生的碳排放受到了行业关注，锂渣作为一种废弃材料在沥青路面中回收利用的可行性得到了论证。然而，受到锂渣直径的限制(<2.36mm)，不同规格的沥青混合料中锂渣常被用于细集料或者填料，使用比例在5％～10％。因此，现阶段虽然可以将锂渣利用在沥青混合料中，但是较低的利用率也难以解决当前工业生产过程中产生的大量锂渣问题。此外，考虑跨地区使用的长距离运输成本问题，导致锂渣的使用受到地区范围限制。为在特定区域内尽量的提高锂渣的利用率，降低其对环境的影响，如何进一步提高其在沥青混合料的使用比例成为当前亟待解决的问题。
通过对沥青混合料的组成特点进行分析，其主要由粗集料、细集料、填料、沥青组成，因此，为提高锂渣在沥青混合料的使用比例，首先提要改变锂渣的使用粒径，使其可以作为部分粗集料用于沥青混合料。人造集料便是通过聚集工业固体废弃物和建筑废弃物粉尘等粉状材料，增加颗粒尺寸形成骨料，再通过后期强化处理使其达到预期强度，从而部分或完全替代天然集料，间接推动了集料的可持续发展。然而，在目前的人造集料的研究中，尚未发现关于锂渣人造集料方面的研究，也尚未发现锂渣制作人造集料用于沥青混合料中的可行性研究。因此，亟待提出一种基于锂渣的人造集料，并论证其用于沥青混合料中代替粗集料应用时的可行性，解决锂渣的高效利用问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于锂渣的人造集料、其制备方法及沥青混合料，能够提高锂渣的利用率，节约沥青混合料中天然集料的使用比例，降低沥青混合料生产过程中的能耗与碳排放，实现社会的可持续发展。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于锂渣的人造集料，包括锂渣、碱激发剂和胶凝材料，其中，所述锂渣与所述胶凝材料的重量比为(1.5～3.0)：1，所述碱激发剂的体积与所述锂渣和所述胶凝材料的总重量比为(0.28～0.32)ml：1g；所述碱激发剂包括-OH和-SiO3，其中，所述-OH的含量为2.0mol/L～3.2mol/L，所述-SiO3的含量为3.6mol/L～4.7mol/L。
进一步地，所述锂渣为锂云母锂渣和锂辉石锂渣中的至少一种。
进一步地，所述碱激发剂为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液与硅酸钠溶液的混合溶液。
进一步地，所述胶凝材料为高岭土、水泥、高炉渣、膨润土和硅藻土的至少一种。
一种基于锂渣的人造集料的制备方法，包括：
将烘干的所述锂渣与所述胶凝材料均匀混合，得到粉末体系；
将所述粉末体系放入造粒设备，开启所述造粒设备，向所述粉末体系喷射所述碱激发剂进行造粒，得到颗粒体系；
在设定条件下养护所述颗粒体系，得到人造集料。
进一步地，所述造粒设备为圆盘造粒机；向所述粉末体系喷射所述碱激发剂时，所述圆盘造粒机的圆盘与法线夹角为35°～50°，所述圆盘造粒机的转速为40r/min～60r/min。
进一步地，向所述粉末体系喷射所述碱激发剂时，采用喷雾式喷射方式。
进一步地，造粒时间为15min～20min。
进一步地，所述在设定条件下养护所述颗粒体系，具体包括：
养护温度为20℃～30℃，相对湿度为80％～90％，养护时间为14天～28天。
一种沥青混合料，包括所述的人造集料、天然矿粉、天然集料和沥青，其中，所述人造集料的重量占沥青混合料重量的40％～90％，所述天然矿粉的重量占沥青混合料重量的3％～8％，所述天然集料的重量占沥青混合料重量的0％～50％，所述沥青的重量占沥青混合料重量的4％～6％。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的一种基于锂渣的人造集料，通过将锂渣与胶凝材料混合，在碱激发剂的作用下，制作不同粒径的人造集料，本发明可制作不同粒径的人造集料，实现了对锂渣材料的充分利用，在一定程度上提高了锂渣材料在沥青混合料中的利用率，可改善现状道路建设过程中天然集料不足的问题，体现出绿色可持续发展的环保理念，有利于“双碳”目标的实现。具体地说，在以往研究中，锂渣是一种废料，会对土壤、水资源等造成污染，为有效利用锂渣，常采用直接掺入沥青混合料中的方式使用，受锂渣粒径的影响，沥青混合料中锂渣常当做细集料或填料使用，由于沥青混合料中细集料使用比例有限，导致锂渣在沥青混合料中使用比例在5％～10％，使用的比例较低。为提高锂渣在沥青混合料中的利用率，本发明提出了一种基于锂渣的人造集料，可制作不同粒径的含锂渣人造集料，通过人造集料替代沥青混合料中不同粒径天然集料的使用比例，从而达到提高锂渣在沥青混合料中使用比例的目的。本发明采用胶凝材料与锂渣混合，并添加碱激发剂使胶凝材料与锂渣之间产生水化作用，保障人造集料的强度满足工程中的应用需求。锂渣的主要成分为SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、K2O、Fe2O3和SO3，其Ca与Al、Si成分含量比值小于1，使得锂渣中的SiO2、Al2O3等铝硅相前驱体材料可以在碱激发剂的作用下，被分解成铝硅单体结构单元，再通过聚合反应形成新的铝硅单元。然而，受到其成分含量较低的限制，采用胶凝材料改善锂渣中SiO2、Al2O3等铝硅相前驱体材料含量，使其在碱激发剂的作用下分解成更多的铝硅单体结构单元以及聚合反应形成更多新的铝硅单元，而颗粒内部的铝硅单元不断重组生成新的聚合物凝胶，从而显著改善人造集料的强度。胶凝材料中具有大量活性较强的SiO2、Al2O3等铝硅相材料。本发明简单实用，且造粒的速度较快，粒径可满足沥青混合料使用的各档粒径要求，所制备的人造集料在养护14天～28天即可形成较高的强度。养护后得到强度良好的人造集料后，通过筛分的方法进行分档，便可根据实际掺量需要，进行不同级配类型的沥青混合料配合比设计，之后检验相应沥青混合料性能即可。
本发明采用机械造粒的技术，形成一种含有胶凝材料、锂渣、碱激发剂的人造集料，且该人造集料可通过调整不同造粒参数形成不同粒径。之后，将不同粒径的人造集料进行养护，促进人造集料中胶凝材料、锂渣的水化作用，进一步形成聚合物凝胶，使人造集料达到较高的强度。
综上所述，本发明可以将废弃锂渣资源充分利用，实现循环利用资源、节能减排的目标，同时将锂渣与胶凝材料、碱激发剂混合，通过水化作用以及聚合作用，制备具有较高强度的不同粒径的锂渣用于沥青混合料，降低了沥青混合料中对天然集料的需求，提高的锂渣在沥青混合料中的利用率，且也保证了沥青混合料的使用性能满足工程需要。本发明在节约资源、节省财力的同时有效保障了沥青混合料的质量，对实现“双碳”目标具有重要的推广意义，值得在未来研究与实践中进一步探索，实现100％替代天然集料的目标。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1不同设计方案的沥青混合料稳定度与流值试验结果；
图2为实施例2不同设计方案的沥青混合料稳定度与流值试验结果；
图3为实施例3不同设计方案的沥青混合料稳定度与流值试验结果；
图4为实施例4不同设计方案的沥青混合料稳定度与流值试验结果；
图5为实施例5不同设计方案的沥青混合料稳定度与流值试验结果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种基于锂渣的人造集料，包括锂渣、碱激发剂和胶凝材料，其中，锂渣与胶凝材料的重量比为(1.5～3.0)：1，碱激发剂的体积与锂渣和胶凝材料的总重量比为(0.28～0.32)ml：1g；碱激发剂包括-OH和-SiO3，其中，碱激发剂中的-OH的含量为2.0mol/L～3.2mol/L，-SiO3的含量为3.6mol/L～4.7mol/L。
本发明利用锂渣、胶凝材料与碱激发剂之间发生水化作用对人造集料的性能进行强化，基本原理如下：
AI2O3+3H2O+2OH-→2[AI(OH)4]-
SiO2+H2O+OH-→[Si(OH)3]-
SiO2+2OH-→[SiO2(OH)2]-
优选的，锂渣为锂云母锂渣和锂辉石锂渣中的至少一种。
本实施方式中，试验采用的锂云母锂渣来自于江西省宜春市宝江锂业，锂原矿主要来自于宜春市的锂云母矿石和锂铁云母矿石，其中锂云母主要成分是石英、钠长石、白云母，铁锂云母则为花岗岩的副矿物。干燥状态下的锂云母锂渣为灰白色粉末，吸水能力较强，表观密度为2.317g/cm3～2.600g/cm3。
本实施方式中，试验采用的锂辉石锂渣来自于江西省新余市赣锋锂业，锂原矿来源于澳大利亚西澳耶尔岗地块西南部的格林布什锂辉石矿床，锂辉石与细晶岩、伟晶岩和石英脉伴生。干燥状态下的锂辉石锂渣为淡黄色多孔粉末，吸水能力较强，表观密度为3.226g/cm3～3.237g/cm3。
优选的，碱激发剂为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液与硅酸钠溶液的混合溶液。具体地说，将氢氧化钠溶液与硅酸钠溶液进行混合后得到碱激发剂，或者将氢氧化钾溶液与硅酸钠溶液进行混合后得到碱激发剂，或者将氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液与硅酸钠溶液进行混合后得到碱激发剂，混合后进行搅拌，搅拌时间不低于5min，搅拌完成后静置24h。本实施方式中，氢氧化钠或氢氧化钠溶液中-OH的含量为9mol/L～11mol/L，硅酸钠溶液中的-SiO3的含量为5mol/L～6mol/L。
优选的，胶凝材料为高岭土、水泥、高炉渣、膨润土和硅藻土的至少一种。高岭土、水泥、高炉渣、膨润土、硅藻土均属具有水化活性或潜在火山灰活性的材料，有助于提高人造集料抗压强度，加入胶凝材料能够提升人造集料的强度。
本实施方式中，试验采用的高岭土来自河南省郑州市的卓创化工，干燥状态下为白色粉末。高岭土的D10、D50和D90粒径分别是0.95μm、2.88μm和13.18μm。高岭土化学组成主要成分为：SiO2和Al2O3，占比分别为50.69％和46.04％。
本实施方式中，试验采用的水泥来自诸城市杨春水泥有限公司的PO52.5水泥，干燥状态下为灰蓝色粉末。水泥的D10、D50和D90粒径分别是2.19μm、15.14μm和52.48μm。水泥化学组成主要成分为：CaO、SiO2和Al2O3，占比分别为55.28％、21.24％和7.69％。
本实施方式中，试验采用的高炉渣来自新疆维吾尔自治区，干燥状态下为土黄色碎石颗粒。高炉渣的D10、D50和D90粒径分别是5.75μm、30.20μm和89.60μm。高炉渣化学组成主要成分为：CaO、SiO2和Al2O3，占比分别为34.28％、29.97％和34.28％。
本实施方式中，试验采用的膨润土是钙基膨润土，干燥状态下为米黄色粉末。膨润土的D10、D50和D90粒径分别是8.71μm、52.48μm和181.97μm。膨润土化学组成主要成分为：CaO、SiO2和Fe2O3，占比分别为57.92％、19.07％和8.39％。
本实施方式中，试验采用的硅藻土来自河南省郑州市的洁康牌硅藻土，干燥状态下为白色粉末。硅藻土的D10、D50和D90粒径分别是5.75μm、19.55μm和39.81μm。硅藻土化学组成主要成分为SiO2、Na2O和Al2O3，占比分别为90.05％、2.95％和2.81％。
实施例1
一种基于锂渣的人造集料，其制备方法如下：
步骤1：取锂云母锂渣600.0g与水泥材料400.0g，在105℃的烘箱中烘干12h，再将烘干的锂云母锂渣与水泥材料放入搅拌机中搅拌1min，达到均匀混合，得到粉末体系。
步骤2：将搅拌均匀的粉末体系倒入圆盘造粒机中，打开圆盘造粒机开关，同时喷射配置好的碱激发剂进行造粒，得到颗粒体系。碱激发剂采用-OH为10.0mol/L的氢氧化钠溶液与-SiO3为5.5mol/L的Na2SiO3溶液混合液，其中，氢氧化钠溶液为80.0ml，Na2SiO3溶液为240.0ml。配好后的碱激发剂中-OH含量为2.5mol/L，-SiO3为4.1mol/L。碱激发剂采取喷雾式喷射方式，喷射量为320.0ml，造粒时间为20min，圆盘造粒机的圆盘与法线夹角为50°，圆盘造粒机的转速为55r/min。
步骤3：造粒完成后把颗粒体系取出进行养护，养护温度为20℃，相对湿度为80％，养护时间为28天，从而形成人造集料。
对本实施例制得的基于锂渣的人造集料进行抗压强度测试，28d的抗压强度可以达到16.18MPa。
一种沥青混合料，包括天然矿粉、天然集料、沥青以及本实施例制得的基于锂渣的人造集料。选用I-D型SBS改性沥青作为沥青混合料胶结料，天然矿粉为石灰石矿粉，天然集料为石灰岩集料。分别对本实施例制得的人造集料以及天然集料进行筛分，得到粒径为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm、13.2mm、16mm的分档后的颗粒。将上述粒径颗粒的人造集料与相应粒径的天然集料按照设计质量比进行替换。
根据各材料设计比例以及不同材料的用量，分别设计不同人造集料添加量的一种AC-13型沥青混合料，不同材料的使用比例及用量结果见表1。
表1不同材料用量设计比例
按照不同设计比例，分别制备不同设计方案的沥青混合料试件，其步骤如下：各种材料在155℃±5℃温度下搅拌均匀，在20Mpa的压力成型试件，试件的几何尺寸为：高63.5mm、直径101.6mm的圆柱体试件。测试不同方案下试件的稳定度及流值指标，其结果如图1所示。由图1可见，不同设计方案的沥青混合料稳定度、流值试验结果满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的要求，说明本实施例制得的基于锂渣的人造集料可用于沥青混合料设计应用。
实施例2
步骤一：取锂云母锂渣750.0g与高岭土材料250.0g，在115℃的烘箱中烘干18h，再将烘干的锂云母锂渣与硅藻土材料放入搅拌机中搅拌1min，达到均匀混合，得到粉末体系。
步骤二：将搅拌均匀的粉末体系倒入圆盘造粒机中，打开圆盘造粒机开关，同时喷射配置好的碱激发剂进行造粒，得到颗粒体系。碱激发剂采用-OH为7.0mol/L的氢氧化钠溶液与-SiO3为6.58mol/L的Na2SiO3溶液混合液，其中，氢氧化钠溶液为80.0ml，Na2SiO3溶液为200.0ml。配好后的碱激发剂中-OH含量为2.0mol/L，-SiO3为4.7mol/L。碱激发剂采取喷雾式喷射方式，喷射量为280.0ml，造粒时间为15min，圆盘造粒机的圆盘与法线夹角为45°，圆盘造粒机的转速为60r/min。
步骤三：造粒完成后把颗粒体系取出进行养护，养护温度为25℃，相对湿度为85％，养护时间为28天，从而形成人造集料。
对本实施例制得的基于锂渣的人造集料进行抗压强度测试，28d的抗压强度可以达到14.3MPa。
一种沥青混合料，包括天然矿粉、天然集料、沥青以及本实施例制得的基于锂渣的人造集料。选用I-D型SBS改性沥青作为沥青混合料胶结料，天然矿粉为石灰石矿粉，天然集料为石灰岩集料。分别对本实施例制得的人造集料以及天然集料进行筛分，得到粒径为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm、13.2mm、16mm的分档后的颗粒。将上述粒径颗粒的人造集料与相应粒径的天然集料按照设计质量比进行替换。
根据各材料设计比例以及不同材料的用量，分别设计不同人造集料添加量的一种AC-13型沥青混合料，不同材料的使用比例及用量结果见实施例1中表1。
按照不同设计比例，分别制备不同设计方案的沥青混合料试件，其步骤如下：各种材料在155℃±5℃温度下搅拌均匀，在20Mpa的压力成型试件，试件的几何尺寸为：高63.5mm、直径101.6mm的圆柱体试件。测试不同方案下试件的稳定度及流值指标，其结果如图2所示。由图2可见，不同设计方案的沥青混合料稳定度、流值试验结果满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的要求，说明本实施例制得的基于锂渣的人造集料可用于沥青混合料设计应用。
实施例3
步骤一：取锂辉石锂渣700.0g与高炉渣材料300.0g，在110℃的烘箱中烘干24h，再将烘干的锂辉石锂渣与高岭土材料放入搅拌机中搅拌1min，达到均匀混合，得到粉末体系。
步骤二：将搅拌均匀的粉末体系倒入圆盘造粒机中，打开圆盘造粒机开关，同时喷射配置好的碱激发剂进行造粒，得到颗粒体系。碱激发剂采用-OH为8.0mol/L的氢氧化钠溶液与-SiO3为6.72mol/L的Na2SiO3溶液混合液，其中，氢氧化钠溶液为96.0ml，Na2SiO3溶液为224.0ml。配好后的碱激发剂中-OH含量为2.4mol/L，-SO3为4.7mol/L。碱激发剂采取喷雾式喷射方式，喷射量为320.0ml，造粒时间为18min，圆盘造粒机的圆盘与法线夹角为35°，圆盘造粒机的转速为50r/min。
步骤三：造粒完成后把颗粒体系取出进行养护，养护温度为30℃，相对湿度为80％，养护时间为14天，从而形成人造集料。
对本实施例制得的基于锂渣的人造集料进行抗压强度测试，14d的抗压强度可以达到14.3MPa。
一种沥青混合料，包括天然矿粉、天然集料、沥青以及本实施例制得的基于锂渣的人造集料。选用I-D型SBS改性沥青作为沥青混合料胶结料，天然矿粉为石灰石矿粉，天然集料为石灰岩集料。分别对本实施例制得的人造集料以及天然集料进行筛分，得到粒径为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm、13.2mm、16mm的分档后的颗粒。将上述粒径颗粒的人造集料与相应粒径的天然集料按照设计质量比进行替换。
根据各材料设计比例以及不同材料的用量，分别设计不同人造集料添加量的一种AC-13型沥青混合料，不同材料的使用比例及用量结果见实施例1中表1。
按照不同设计比例，分别制备不同设计方案的沥青混合料试件，其步骤如下：各种材料在155℃±5℃温度下搅拌均匀，在20Mpa的压力成型试件，试件的几何尺寸为：高63.5mm、直径101.6mm的圆柱体试件。测试不同方案下试件的稳定度及流值指标，其结果如图3所示。由图3可见，不同设计方案的沥青混合料稳定度、流值试验结果满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的要求，说明本实施例制得的基于锂渣的人造集料可用于沥青混合料设计应用。
实施例4
步骤一：取锂辉石锂渣642.9g与膨润土材料357.1g，在100℃的烘箱中烘干12h，再将烘干的锂辉石锂渣与高炉渣材料放入搅拌机中搅拌1min，达到均匀混合，得到粉末体系。
步骤二：将搅拌均匀的粉末体系倒入圆盘造粒机中，打开圆盘造粒机开关，同时喷射配置好的碱激发剂进行造粒，得到颗粒体系。碱激发剂采用-OH为10.0mol/L的氢氧化钠溶液与-SiO3为5.29mol/L的Na2SiO3溶液混合液，其中，氢氧化钠溶液为96.0ml，Na2SiO3溶液为204.0ml。配好后的碱激发剂中-OH含量为3.2mol/L，-SO3为3.6mol/L。碱激发剂采取喷雾式喷射方式，喷射量为300.0ml，造粒时间为20min，圆盘造粒机的圆盘与法线夹角为50°，圆盘造粒机的转速为40r/min。
步骤三：造粒完成后把颗粒体系取出进行养护，养护温度为20℃，相对湿度为90％，养护时间为20天，从而形成人造集料。
对本实施例制得的基于锂渣的人造集料进行抗压强度测试，20d的抗压强度可以达到12.45MPa。
一种沥青混合料，包括天然矿粉、天然集料、沥青以及本实施例制得的基于锂渣的人造集料。选用I-D型SBS改性沥青作为沥青混合料胶结料，天然矿粉为石灰石矿粉，天然集料为石灰岩集料。分别对本实施例制得的人造集料以及天然集料进行筛分，得到粒径为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm、13.2mm、16mm的分档后的颗粒。将上述粒径颗粒的人造集料与相应粒径的天然集料按照设计质量比进行替换。
根据各材料设计比例以及不同材料的用量，分别设计不同人造集料添加量的一种AC-13型沥青混合料，不同材料的使用比例及用量结果见实施例1中表1。
按照不同设计比例，分别制备不同设计方案的沥青混合料试件，其步骤如下：各种材料在155℃±5℃温度下搅拌均匀，在20Mpa的压力成型试件，试件的几何尺寸为：高63.5mm、直径101.6mm的圆柱体试件。测试不同方案下试件的稳定度及流值指标，其结果如图4所示。由图4可见，不同设计方案的沥青混合料稳定度、流值试验结果满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的要求，说明本实施例制得的基于锂渣的人造集料可用于沥青混合料设计应用。
实施例5
步骤一：取锂辉石锂渣300.0g与锂云母锂渣350.0g与硅藻土材料300.0g，在105℃的烘箱中烘干24h，再将烘干的锂辉石锂渣与锂云母锂渣与膨润土材料放入搅拌机中搅拌1min，达到均匀混合，得到粉末体系。
步骤二：将搅拌均匀的粉末体系倒入圆盘造粒机中，打开圆盘造粒机开关，同时喷射配置好的碱激发剂进行造粒，得到颗粒体系。碱激发剂采用-OH为10.0mol/L的氢氧化钠溶液与-SiO3为6.91mol/L的Na2SiO3溶液混合液，其中，氢氧化钠溶液为94.1ml，Na2SiO3溶液为199.9ml。配好后的碱激发剂中-OH含量为3.2mol/L，-SO3为4.7mol/L。碱激发剂采取喷雾式喷射方式，喷射量为294.0ml，造粒时间为15min，圆盘造粒机的圆盘与法线夹角为35°，圆盘造粒机的转速为60r/min。
步骤三：造粒完成后把颗粒体系取出进行养护，养护温度为30℃，相对湿度为90％，养护时间为14天，从而形成人造集料。
对本实施例制得的基于锂渣的人造集料进行抗压强度测试，14d的抗压强度可以达到13.92MPa。
一种沥青混合料，包括天然矿粉、天然集料、沥青以及本实施例制得的基于锂渣的人造集料。选用I-D型SBS改性沥青作为沥青混合料胶结料，天然矿粉为石灰石矿粉，天然集料为石灰岩集料。分别对本实施例制得的人造集料以及天然集料进行筛分，得到粒径为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm、13.2mm、16mm的分档后的颗粒。将上述粒径颗粒的人造集料与相应粒径的天然集料按照设计质量比进行替换。
根据各材料设计比例以及不同材料的用量，分别设计不同人造集料添加量的一种AC-13型沥青混合料，不同材料的使用比例及用量结果见实施例1中表1。
按照不同设计比例，分别制备不同设计方案的沥青混合料试件，其步骤如下：各种材料在155℃±5℃温度下搅拌均匀，在20Mpa的压力成型试件，试件的几何尺寸为：高63.5mm、直径101.6mm的圆柱体试件。测试不同方案下试件的稳定度及流值指标，其结果如图5所示。由图5可见，不同设计方案的沥青混合料稳定度、流值试验结果满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的要求，说明本实施例制得的基于锂渣的人造集料可用于沥青混合料设计应用。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于锂渣的人造集料，其特征在于，包括锂渣、碱激发剂和胶凝材料，其中，所述锂渣与所述胶凝材料的重量比为(1.5～3.0)：1，所述碱激发剂的体积与所述锂渣和所述胶凝材料的总重量比为(0.28～0.32)ml：1g；所述碱激发剂包括-OH和-SiO3，其中，所述-OH的含量为2.0mol/L～3.2mol/L，所述-SiO3的含量为3.6mol/L～4.7mol/L。
2.根据权利要求1所述的一种基于锂渣的人造集料，其特征在于，所述锂渣为锂云母锂渣和锂辉石锂渣中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于锂渣的人造集料，其特征在于，所述碱激发剂为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液与硅酸钠溶液的混合溶液。
4.根据权利要求1所述的一种基于锂渣的人造集料，其特征在于，所述胶凝材料为高岭土、水泥、高炉渣、膨润土和硅藻土的至少一种。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于锂渣的人造集料的制备方法，其特征在于，包括：
将烘干的所述锂渣与所述胶凝材料均匀混合，得到粉末体系；
将所述粉末体系放入造粒设备，开启所述造粒设备，向所述粉末体系喷射所述碱激发剂进行造粒，得到颗粒体系；
在设定条件下养护所述颗粒体系，得到人造集料。
6.根据权利要求5所述的一种基于锂渣的人造集料的制备方法，其特征在于，所述造粒设备为圆盘造粒机；向所述粉末体系喷射所述碱激发剂时，所述圆盘造粒机的圆盘与法线夹角为35°～50°，所述圆盘造粒机的转速为40r/min～60r/min。
7.根据权利要求5所述的一种基于锂渣的人造集料的制备方法，其特征在于，向所述粉末体系喷射所述碱激发剂时，采用喷雾式喷射方式。
8.根据权利要求5所述的一种基于锂渣的人造集料的制备方法，其特征在于，造粒时间为15min～20min。
9.根据权利要求5所述的一种基于锂渣的人造集料的制备方法，其特征在于，所述在设定条件下养护所述颗粒体系，具体包括：
养护温度为20℃～30℃，相对湿度为80％～90％，养护时间为14天～28天。
10.一种沥青混合料，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的人造集料、天然矿粉、天然集料和沥青，其中，所述人造集料的重量占沥青混合料重量的40％～90％，所述天然矿粉的重量占沥青混合料重量的3％～8％，所述天然集料的重量占沥青混合料重量的0％～50％，所述沥青的重量占沥青混合料重量的4％～6％。
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