[发明专利]一种以硅钙渣为主的铁路路基C组填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路填料技术，尤其涉及一种以硅钙渣为主的铁路路基C组填料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

硅钙渣是一种从粉煤灰中提取氧化铝后所产生的二次固废，该工艺源自于上世纪50年代，国外率先从粉煤灰(Al₂O₃＞30％)中成功提取氧化铝。随着我国环保政策日益严格及高品位铝土矿资源短缺危机加剧，近年各地开始采用从高铝粉煤灰中提取氧化铝技术，该技术能一定程度上消纳粉煤灰和缓解我国铝土矿资源短缺危机，对减轻粉煤灰环境污染、扩大粉煤灰资源化利用途径、拓展我国氧化铝工业原料来源具有积极意义。但每生产1吨Al₂O₃的同时，伴随产生2.2～2.5吨的主要成分为C₂S的硅钙渣，并且其含有2～4.5％的可溶性碱(Na₂O)，这就致使其具有很强的污染性，特别是对土壤和地下水的污染及其严重，大量堆存时必须对堆场进行防渗处理，硅钙渣的处理与利用已成为制约煤-电-灰-铝循环产业发展的最大瓶颈问题，因而如何能有效处理掉硅钙渣成为高铝粉煤灰提铝产业亟需解决的问题。

目前，随着我国国民经济的增长，铁路建设得到了前所未有的发展，每年需要大量的铁路建筑材料。当前最常用的铁路路基填料主要有碎石和黏土。因此，最近几年大量碎石和黏土的开采造成了我国部分地区的植被覆盖率大幅下降，生态环境遭到严重破坏。

因此，如何在铁路建设等特大型工程中使硅钙渣规模化消纳，是我国环境领域和建筑领域面临的重要课题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种以硅钙渣为主的铁路路基C组填料及其制备方法，利用硅钙渣取代其他填料修筑铁路路基，既能够为硅钙渣提供广阔的应用领域，降低固废对环境的污染，又可以减少对粘土和碎石的开采，避免对生态环境的过渡破坏。

本发明提供一种以硅钙渣为主的铁路路基C组填料，包括硅钙渣、土和水。

中国铁路部门将铁路路基填料按其适用性分为A、B、C、D四组，本发明主要针对铁路路基的C组填料。

本发明的铁路路基C组填料的主要原料包括粉煤灰提取氧化铝后的硅钙渣，该C组填料不仅不会影响铁路路基性能，还会在一定程度上增强铁路路基的强度，并且降低了铁路路基填料的成本，具有极广泛的应用前景。

硅钙渣是粉煤灰提取氧化铝的固体废弃物，硅钙渣主要矿物成分为β-硅酸二钙(β-2CaO·SiO₂)，与水泥中的四种主要矿物(硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙)的一种主要矿物成分一致，除了β-硅酸二钙外，还包括方解石、钙钛矿、水化石榴石和水化铝酸钙等，其中，水化钙铝榴石(3CaO·Al₂O₃·SiO₂·4H₂O)为15-20％，方解石为10-15％和水合铝酸三钙3CaO·Al₂O₃·nH₂O为5-10％。由于硅钙渣的主要化学成分为氧化钙和二氧化硅，因此硅钙渣能够有效改善充填材料的性能。

具体地，本发明对所采用的原料硅钙渣的来源不作严格限定，例如可以是利用粉煤灰碱石灰烧结法提取氧化铝后得到的硅钙渣。在一实施方式中，采用公开号CN 102249253A的发明专利中形成的硅钙渣；该硅钙渣中各成份的质量含量为：CaO 50～58％，SiO₂ 22～28％，Al₂O₃ 2～7％，Fe₂O₃ 1.52～3％，MgO 1～3％，(Na₂O+0.66K₂O)<2.0％；特别是，该硅钙渣中的矿物成分主要为β-硅酸二钙(β-Ca₂SiO₄，简称β-C₂S)，其质量含量＞70％，此外还含有钙铝榴石(3CaO·Al₂O₃·xSiO₂)、方解石(CaCO₃)、铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃·nH₂O)等其它矿物成分。

进一步地，本发明中的铁路路基C组填料按照重量份包括如下组分：硅钙渣20-70重量份，土30-90重量份，水5-26重量份。

通过分别对硅钙渣、土和水进行比例限定，能够进一步有效增强铁路路基C组填料的强度。