[发明专利]一种掺尾矿砂的沥青混合料生产方法

说明书

本发明提供一种掺尾矿砂的沥青混合料生产方法，其中粗集料采用骨架结构级配以提高其高温性能，通过混合料构成机理及组成状态分析，构建粗集料、细集料、尾矿砂、油石比之间关系，并考虑混合料成型时粗集料压碎状况，提出一种掺尾矿砂沥青混合料级配设计理论。本方法生产的混合料性能，可通过体积参数对其控制，油石比的确定整合沥青成膜特性及混合料体积构成原理，确保混合料油石比精准控制。本方法在混合料生产过程中，通过控制各个环节的温度、拌合时间及添加顺序，使掺尾矿砂沥青混合料性能稳定。本方法将工业废料尾矿砂进行循环利用，添加到沥青混合料中代替部分细集料及矿粉，促进资源循环高效利用，使废物资源化、资源高效化、成果环保化。

技术领域

本发明涉及沥青混合料及其制备方法领域，尤其涉及一种掺尾矿砂的沥青混合料生产方法。

背景技术

在公路快速建造的过程中，带来的生态破坏、资源消耗也日益严重。党的十八大明确提出包含“绿色发展”在内的五大发展理念，要求加快高排放和高能耗行业供给侧改革，实现生态环境保护与经济增长的协调发展。确保公路基础设施本身固有交通功能的同时，统筹资源利用，实现集约节约，减少环境破坏，推行基础设施与自然生态的和谐共生，已成为目前亟待解决的问题。

尾矿是选矿厂将矿石中有用成分提取后排出的固体废弃物。据不完全统计，全国堆存的尾矿总量超过100亿吨，且每年仍以10％左右的速度增长，而尾矿综合利用率却仅有10％左右。目前我国大量没有得到综合利用的尾矿主要处理方式就是堆放，这不仅占用宝贵土地资源，同时污染周围环境。因此，推广合理的尾矿大宗利用途径显得尤为迫切。

另一方面，中国公路建设正经历快速发展阶段，对优质的道路工程材料的需求也在日益增长，在我国，最为常见的无论是路基填料还是半刚性基层、沥青混合料面层的路面结构，都对天然石料的消耗都巨大。而尾矿砂其几何形状与力学性能与轧制碎石相似，具有代替天然石料的潜能，能有效解决筑路材料短缺的问题。

尾矿砂粒径均不超过4.75mm，颗粒比较均匀，其中0.075mm以下含量达到60～80％，用作沥青混合料中可代替部分细集料及矿粉。目前，将尾矿砂掺入沥青混合料研究与应用，尾矿砂的掺入量一般较低，掺入比例也比较随意，只能通过调整级配曲线进行控制，没有精确的控制方法，混合料油石比确定仅依据马歇尔试验以及相关经验获得，缺少相关理论依据，导致沥青混合料性能变异性较大，且缺少工厂化沥青混合料生产制备控制工艺，大规模生产受限。因此，寻求一种尾矿砂掺入比例可控、性能稳定的掺尾矿砂沥青混合料的制备方法，将尾矿砂有效的用作沥青面层，实现工业废料的资源化利用，将产生明显的经济效益要社会效益。

发明内容

本发明针对已有的铁尾矿砂在沥青混合料中的应用缺陷，旨在提供一种掺尾矿砂沥青混合料生产制备方法，该方法通过将尾矿砂代替沥青混合料中的部分矿粉及细集料，并结合混合料构成机理及成膜性能研究，提出掺尾矿砂沥青混合料生产过程中级配、油石比确定方法及混合料生产控制工艺，以生产出性能高且稳定的混合料。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种掺尾矿砂的沥青混合料生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)掺入尾矿砂的沥青混合料中包括粗集料、细集料和尾矿砂三部分，对各档集料及尾矿砂进行筛分，确定各档集料及尾矿砂的级配组成；

(2)尾矿砂及细集料用来填充粗集料嵌挤状态下形成的空隙，代替矿粉和部分细集料；结合混合料构成机理及体积参数确定粗集料、细集料及尾矿砂掺入比例，考虑粗集料击实过程中破碎状况，根据各档集料及尾矿砂的筛分结果，合成掺尾矿砂的沥青混合料级配曲线；

(3)根据混合料的成膜性能，添加到混合料中的沥青裹附集料表面，沥青被不同集料吸附到表面形成沥青膜，填充到集料形成的空隙中，通过平均沥青膜厚度及矿料比表面积确定混合料的最佳油石比；