[发明专利]一种高耐久性铁尾砂水硬性道路基层材料及其制备方法

说明书

本发明属于工业废弃物资源化技术领域，具体涉及一种高耐久性铁尾砂水硬性道路基层材料及其制备方法，该材料包括按质量份数计的如下组分：铁尾砂80～100份，固化剂5～15份；其中所述固化剂包括按质量份数计的如下组分：磷石膏18～27份，电石渣18～27份，矿渣55份。本发明提供的高耐久性铁尾砂水硬性道路基层材料配方设计科学，各材料配比设计合理，利用磷石膏、电石渣、矿渣和铁尾砂混合使用时，在水的作用下发生水化反应，水化反应使路基发生固化和硬化的同时，反应产物还可以填充至路基路面的缝隙中，增加路基的结构强度。

技术领域

本发明属于工业废弃物资源化技术领域，具体涉及一种高耐久性铁尾砂水硬性道路基层材料及其制备方法。

背景技术

伴随着我国工业化进程的加快，矿产资源开采过程中产生了大量的废石和尾矿。大量排放且回收率极低的尾矿一般通过尾矿坝进行填埋处理，尾矿的长期堆积和丢弃会造成严重的环境污染和生态破坏，极大的影响了我国建设资源节约型和环境友好型社会的战略目标。

铁尾砂是铁矿石经破碎、筛选、粉碎、分级重选和浮选之后，有用金属含量极低的固体矿物废弃物。近几十年来我国在尾矿的综合利用方面进行了不断的探索，在利用铁尾砂制备建筑材料、微晶玻璃和陶瓷材料等方面取得了一定的进展。其中在建筑材料方面的应用已经成为铁尾砂的主要利用途径。但铁尾砂由于粒径小、比表面积大等原因，存在工程性质差的特点，故铁尾砂的固化和综合利用研究亟待推进。

公开号为CN109761516B的专利文献公布了一种铁尾砂的固化方式，其以工业废渣为固化剂，添加一定量的化学催化剂在预设温度中固化铁尾砂。其中所述工业废渣中包括如下配合比的材料：淤泥0.1-5.0份、碱渣0.1-15份、粉煤灰0-50份、高炉矿渣微粉0-80份以及水泥熟料0-5份。催化剂选自硅酸钠、石膏、阳离子表面活性剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、石灰、硅粉以及乳胶中的一种或几种。固化试样的28d抗压强度可达7.90MPa，实现了铁尾砂的废物利用。但存在着催化剂成本高、工艺复杂等问题。

公开号为CN110002808A的专利文献公布了一种碱激发材料固化铁尾砂的方法，其以工业废渣为固化剂。其中工业废渣中包括如下配比的材料：电石渣1.2～1.6％，高炉粒化矿渣3.6～4.8％，粉煤灰0.6～0.8％，赤泥0.6～0.8％。固化试样的28d强度可以达到5.1MPa，实现了以废治废的目的，但未涉及道路基层材料的耐久性问题。

公开号为CN110423079A的专利文献公布了一种铁尾砂水硬性道路基层材料，其以固化剂和废石来固化铁尾砂。其中所述固化剂中包括如下配比的材料：矿粉72～81份，碱性激发剂12～22份，表面活性剂1～3份。所述碱性激发剂由Na₂CO₃、NaOH、Na₂SO₄、KAl(SO₄)₂·6H₂O、KNO₂、NaF、K₂CO₃的一种或多种复合，所述表面活性剂由三乙醇胺、亚硫酸盐纸浆废液、醋酸钠、木质磺酸钠、木质磺酸钙的一种或多种复合。固化试样的28d强度可以达到6.4MPa，满足了基层的强度性能指标要求。但所使用的碱性激发剂和活性激发剂成本较高。此外，该文献也未研究铁尾砂水硬性道路基层材料的耐久性。

在公路建设中，较强刚性的基层承担着传输负载的作用。但由于我国部分地区气候多变，对基层形成了严峻的挑战。霜冻、雨水浸泡等原因造成了基层部分出现较大应力以及变形，使得路面基层发生塌陷、裂缝等问题，严重缩短了道路的使用寿命。如公开号为CN106116395A的专利文献公布了一种作为道路底基层填料的无机结合料稳定土及其配制方法，以电石渣和铁尾砂为无机结合料，对土体进行改良，作为道路底基层填料满足道路底基层材料的强度要求。但在浸水后抗压强度下降明显，存在着可能发生反复载荷下应力变形等隐患。

综上所述，有必要针对铁尾砂提出一种新的固化方式，使其在满足道路基层材料强度要求的基础上，具有较好的应对霜降、雨水等自然灾害的能力。