[发明专利]一种地聚合物稳定磷尾矿路面基层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种地聚合物稳定磷尾矿路面基层，其由6～20wt％的电石渣，15～24wt％的磷渣粉和粉煤灰中的一种或两种，60～70wt％的磷尾矿制备得到。本申请还提供了一种地聚合物稳定磷尾矿路面基层的制备方法。本申请路面基层通过电石渣主要成分Ca(OH)₂溶解和电离形成碱性环境，为磷渣粉或粉煤灰中硅‑氧键的断裂提供条件，以及重新组合生成水化硅酸钙(C‑S‑H)和水化铝酸钙(C‑A‑H)等地聚合物凝胶，地聚合物凝胶在磷尾矿颗粒之间胶结，继而固化和相互嵌锁成具有机械强度的刚性基体，筑成路面基层的力学性能和耐久性能。本发明实现了固废物的再利用，减少固化剂的使用，降低了工程成本，施工简单，环境危害小。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物再利用技术领域，尤其涉及一种地聚合物稳定磷尾矿路面基层及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的持续快速增长，工业发展过程中排放了日趋增多的固体废弃物，如水解电石生产乙炔后排放的电石渣、火力发电厂排出的粉煤灰、浮选磷矿产生的磷尾矿以及黄磷厂排出的磷渣等，其大多数以堆放的形式为主。然而固体废弃物的堆放存在一系列的环境污染和安全问题，包括土壤的退化、有害有机物、重金属的浸出，植被的破坏、堆放库溃坝等等。因此，实现对工业固体废弃物的资源化利用具有重要意义。

在磷尾矿综合利用研究中，已有通过煅烧-碳化法、酸浸出法以及氨循环法等回收磷尾矿的有用元素。如在公开号为CN 111302376的中国专利公开了利用盐酸酸解高镁磷尾矿制备阻燃剂的方法，其通过循环酸解磷尾矿使得到氢氧化镁与有机阻燃剂复配，得到优异的复合阻燃剂；但是回收磷尾矿需要进行循环酸多道流程处理，生产成本偏高。另外用于化肥生产在一定程度上缓解了磷尾矿排放的压力，如公开号为CN 102161602 A的中国专利公开了一种利用萃余酸和高镁制备磷镁复合肥料的方法，其消耗了一定量的磷尾矿，并制备出磷镁复合肥，但所制得的肥料养分含量较低，农用施用效果较差，需要更深入的研究。目前，国家发政委等十五部门和单位联合印发了《关于促进砂石行业健康有序发展的指导意见》，其中强调了积极推进砂源替代利用，支持废石尾矿综合利用。

现如今，中国大多数路面基层材料采用的是水泥或石灰作为粘结剂稳定粒料。然而普通硅酸盐水泥和石灰在生产过程会造成资源的消耗和二氧化碳的排放，不符合现在提倡的绿色低碳发展理念。地聚合物被称为碱活化铝硅酸盐材料，能代替水泥和石灰的新型粘合材料，其是在碱性条件下激发具有大量Al₂O₃、SiO₂和CaO的玻璃相物质，产生无序的、具有四面体基质的交联硅酸铝粘结剂凝胶，这种凝胶具备早强高、粘结强度高和耐久性好等优势。

因此，研发代替水泥或石灰稳定粒料的固化剂，使其固化磷尾矿在道路工程中大量运用，既可以实现商业价值意义又达到可持续发展战略要求。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种电石渣、磷渣粉、粉煤灰地聚合物稳定磷尾矿路面基层，该路面基层可实现固废物的再利用，且使路面基层具有较好的力学性能和耐久性能。

有鉴于此，本申请提供了一种地聚合物稳定路面基层，按照质量百分比，由以下原料制备得到：

电石渣 6～20wt％；

磷渣粉和粉煤灰中的一种或两种 15～24wt％；

磷尾矿 60～70wt％。

优选的，所述磷尾矿中包括白云石、石英和氟磷灰石；所述磷尾矿的密度为2.50～3.00g/cm³，磷尾矿的粒径为0.0mm～0.15mm。