[发明专利]一种利用铜渣协同多种固废制备路基水稳层的方法

说明书

本发明公开了一种利用铜渣协同多种固废制备路基水稳层的方法，包括以下步骤：将磷石膏与粉煤灰混合均匀后进行粉磨制成混合材料；将铜渣与废土石混合破碎筛分，制成级配碎石；将上述原料与水泥混合，加入3‑6％水搅拌均匀，制成水稳材料；将匀化后的水稳材料匀速摊铺在平整好的场地上，铺平碾压并养生。本发明铜渣中含有的活性成分SiO₂能够与水泥水化产物Ca(OH)₂发生弱火山灰反应，生成具有一定强度的胶凝性物质，使水稳材料内部结构更加密实，提高水稳材料压实后的强度；铜渣粒径较小，可以优化粉体的粒径分布，分散粉体颗粒，填充碎石之间的空隙，形成致密的网状结构，从而提高水稳层的力学性能；铜渣、磷石膏、粉煤灰等多种固废的资源化利用。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种利用铜渣协同多种固废制备路基水稳层的方法。

背景技术

铜渣是火法炼铜过程中产生的渣料，我国作为世界主要铜生产国, 每年铜渣排放量约2000多万t,渣中含有Fe、Cu、Zn、Pb、Co和Ni 等多种有价金属和Au、Ag等少量贵金属。一方面铜冶炼渣的粉尘容易污染大气，毒害人类和动植物，另一方面铜渣的堆积占用了大量的土地，堆放过程中有害物质会渗入土壤及流入江河，对生态系统造成损害。

路基水稳层是采用水泥、碎石、砂、石粉、水混合搅拌，通过压实，养护完成的路基结构，水稳成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料。但目前的方法原料成本高，粉磨能耗较大，且制作步骤复杂，水稳层强度没有很大的提升。

由于铜渣的特性，目前大规模资源化利用途径主要集中在建筑材料技术领域。例如Zhang Zengqi等将铜渣加入磷酸镁钾水泥(MPC) 以增强其早期性能，结果表明40％铜渣的加入可以让MPC砂浆1d抗压强度增长30％以上。MPC与铜渣中的结晶相,特别是铁橄榄石(Fe₂SiO₄)能够发生反应,增加MPC体系中水合物的含量。MPC中铜渣的反应产物为硅酸镁水合物(MSH)、堇青石(Fe₃(PO₄)₂·8H₂O)和铁水滑石(Mg₄Fe₂(OH)₁₄·3H₂O)的混合物，极大的增强了MPC的力学性能。

但使用该方法增强磷酸镁钾水泥存在着市场容量有限，经济效益低的问题。另外，由于铜渣与硅酸盐微晶玻璃化学成分相近，张翔等通过铜渣碳热还原提铁-熔融尾渣制备微晶玻璃实验，将铜渣中的Fe 回收率提高至98.93％，并将熔融渣制备成物化性能优良、成本低廉的硅酸盐微晶玻璃。与建筑材料相比，装饰用品微晶玻璃存在着更低的市场容量，而且不能够实现铜渣的大规模消纳。

除此之外，专利CN114349406A公开了碱激发铜渣基透水混凝土的制备方法及该碱激发铜渣基透水混凝土，其主要特征包括以下步骤 (1)分别将铜渣、电石渣用滚筒干磨机干磨，得到铜渣粉、电石渣粉；将赤泥用破碎机破碎，再用滚筒干磨机干磨，得到赤泥粉；(2)取 195-205重量份所述铜渣粉、95-105重量份水，加入0.1-0.2重量份减水剂，用立式球磨机湿磨15-25min，得到铜渣浆料，记作浆料A；取80-83重量份所述赤泥粉，160-165重量份水，湿磨20-40min，得到赤泥浆料，记作浆料B；(3)将酒石酸铵、硫酸钠、木质磺酸盐、羟丙基甲基纤维素以及木质纤维按照1:2:3:1:1的比例混合，制备增强剂；(4)分别取步骤(1)中制得的电石渣粉20-40重量份、步骤(2) 中制得的所述A浆料50-60重量份和所述B浆料30-40重量份、碳酸钠2-8重量份、水5-15重量份、步骤(3)中制得的所述增强剂2-3重量份、减水剂1-2重量份、作为细骨料的河沙120-160重量份和铜渣粉40-80重量份、作为粗骨料的煤矸石250-350重量份，搅拌均匀，得到碱激发铜渣透水混凝土，其中河沙和铜渣粉的总量为200重量份。

该方法通过将矿物掺和料与赤泥混合后静置进行碱激发，然后再与其他粗细骨料混合，虽然所获得的透水混凝土强度得到提高，但工艺流程复杂且成本较高，不能实现铜渣大规模消纳。