一种沥青混凝土用矿粉及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种沥青混凝土用矿粉及其制备方法和应用 (Mineral powder for asphalt concrete and preparation method and application thereof ) 是由 刘明旺 陆平 庄永卿 李挺 沙马什布 岳新露 于 2019-06-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及混凝土的技术领域,具体涉及一种沥青混凝土用矿粉及其制备方法和应用。一种沥青混凝土用矿粉,包括以下组分：绿泥或白泥中的至少一种物质、粉煤灰、炉渣和废矿石粉末,所述绿泥或白泥中至少一种的重量占比为50～80％,其余为所述粉煤灰、炉渣和废矿石粉末的混合物。所述沥青混凝土用矿粉的制备方法,包括：S101、将绿泥或白泥中的至少一种物质干燥至含水率低于3％；S102、向S101干燥后的物质中加入粉煤灰、炉渣和废矿石粉末,并将其混合,混合后将混合物倒入磨粉机中进行碾磨制得矿粉。采用本技术方案克服了现有的绿泥和白泥在处理过程中对环境造成污染的问题,可将绿泥和白泥变废为宝,用于制备沥青混凝土用矿粉。(The invention relates to the technical field of concrete, in particular to mineral powder for asphalt concrete and a preparation method and application thereof. The mineral powder for the asphalt concrete comprises the following components: the green mud and the white mud comprise at least one of green mud or white mud, fly ash, furnace slag and waste ore powder, wherein the weight percentage of at least one of the green mud or the white mud is 50-80%, and the balance is a mixture of the fly ash, the furnace slag and the waste ore powder. The preparation method of the mineral powder for the asphalt concrete comprises the following steps: s101, drying at least one of green mud or white mud until the water content is lower than 3%; and S102, adding the fly ash, the slag and the waste ore powder into the dried substance obtained in the step S101, mixing the fly ash, the slag and the waste ore powder, and pouring the mixture into a pulverizer to mill the mixture to obtain the mineral powder. The technical scheme solves the problem that the existing green mud and white mud cause pollution to the environment in the treatment process, can change the green mud and the white mud into valuable, and is used for preparing the mineral powder for the asphalt concrete.)
本发明是申请日为2019年06月26日、申请号为201910557879.2、发明名称为《一种沥青混凝土用矿粉及其制备方法》的分案申请。
技术领域
本发明涉及混凝土的技术领域，特别涉及一种沥青混凝土用矿粉及其制备方法和应用。
背景技术
沥青混凝土俗称沥青砼，沥青混凝土是指人工选配具有一定级配组成的矿料，碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。在沥青混凝土搅拌时掺入磨细的矿物材料-矿粉，能够改善沥青混凝土的性能。现有的沥青混凝土矿粉多采用石灰石制得，该方法会消耗大量的石灰石。
目前，造纸黑液燃烧后的溶融物溶于温水或稀白液中，形成绿液。苛化反应就是把绿液与石灰进行反应，对蒸煮不起活性作用的碳酸钠转变成氢氧化钠，反应后生产的浓白液送化浆车间作为蒸煮药液，稀白液送燃烧工段，反应生成的碳酸钙沉渣-白泥，经过过滤澄清，去除残碱后与苛化生成的残渣-绿泥一同运至固体废物处理厂，白泥和绿泥的主要成分均是碳酸钙，而绿泥中因含有少量的铁离子而呈现为绿色。
造纸行业的污染物排放量居全国第二，仅次于化工业。绿泥和白泥作为苛化阶段的副产物，生成量非常大，每年可达4500万吨。目前处理绿泥和白泥的方式仍然是以堆放或填埋为主，对环境造成巨大压力。由于大量的绿泥和白泥长期占用大量土地，造成土地碱化，地下水受到污染，危害人类健康。
因此如何提高绿泥和白泥的附加价值、并降低石灰石资源的消耗是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明意在提供一种沥青混凝土用矿粉及其制备方法，用以提高绿泥和白泥的附加价值，并降低石灰石资源的大量消耗。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种沥青混凝土用矿粉，包括如下的组分：绿泥和白泥中的至少一种物质、粉煤灰、炉渣和废矿石粉末，所述绿泥、或者白泥、或者绿泥和白泥的混合物的重量占比为50-80％，其余为所述粉煤灰、炉渣和废矿石粉末中的至少一种物质；
所述沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：绿泥占比为70％、粉煤灰占比为10％、炉渣占比为5％、废矿石粉末占比为15％；
或，所述沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：绿泥占比为70％、粉煤灰占比为10％、炉渣占比为5％、废矿石粉末占比为15％；
或，所述沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：白泥占比为50％、粉煤灰占比为30％、废矿石粉末占比为20％；
或，所述沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：绿泥占比为50％、白泥占比为20％、炉渣占比为30％；
或，所述沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：绿泥占比为40％、粉煤灰占比为10％、炉渣占比为5％、废矿石粉末占比为5％；
或，所述沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：绿泥占比为90％、炉渣占比为5％、废矿石粉末占比为5％。
优选地，所述粉煤灰满足GB/T5596-2017中Ⅲ级规定。
优选地，所述白泥中的含水率小于45％，氧化钙的质量分数大于40％，氧化镁的质量分数小于23％，氧化钠和氧化钾的质量分数合计大于2％。
优选地，所述绿泥中氧化镁的质量分数小于23％，氧化钠和氧化钾的质量分数合计大于2％。
本发明还提供了一种所述沥青混凝土用矿粉的制备方法，包括如下步骤：
S101、将权利要求1中的绿泥和白泥中的至少一种物质干燥至含水率低于3％；
S102、向S101干燥后的物质中加入粉煤灰、炉渣和废矿石粉末，并将其混合，最后对混合后的混合物进行碾磨制得矿粉。
优选地，所述矿粉采用150um的筛网过筛，且每次筛选的所述矿粉粒径大于150um的重量占比小于本次过筛矿粉总重量的10％。
优选地，将采用150um的筛网过筛后的所述矿粉再采用75um的筛网过筛，每次筛选的所述矿粉中粒径大于75um的矿粉重量占比小于本次筛选的矿粉总重量的25％。
优选地，在所述S102中采用磨粉机进行碾磨，并在碾磨时向所述磨粉机中通入热风，使碾磨后的矿粉含水率不超过1％。
本发明还提供了一种沥青混凝土，以重量百分含量计，所述沥青混凝土的制备原料包括：
沥青混凝土用矿粉 6％；
碎石 94％；
以重量百分含量计，所述碎石包括：
碎石10～20mm 38％
碎石5～10mm 24％
碎石0～5mm 32％。
所述沥青油的重量为所述沥青混凝土用矿粉和碎石混合物重量的4.6％；
所述沥青混凝土用矿粉为上述制备方案所述的沥青混凝土用矿粉。
本发明中的粉煤灰是指燃煤电厂排出的主要固体废物；
炉渣是指所述炉渣是工业和民用锅炉及其它设备燃煤排出的废渣；
废矿石粉末是指石场开采建筑用石排出的废弃石粉。
本发明技术方案的原理及效果：通过绿泥或白泥中的至少一种物质与粉煤灰、炉渣和废矿石粉末中的至少一种物质通过不同的比例进行混合制成沥青混凝土用矿粉，从而大量的消耗能污染环境且不便回收处理的绿泥或白泥，从而达到了变废为宝的目的，同时也对环境污染进行了治理；并且还减少了沥青矿粉生产过程中对石灰石的资源消耗，降低了沥青的成本。
进一步的，所述粉煤灰满足GB/T5596-2017中Ⅲ级规定。本发明通过控制粉煤灰的成分，提高了沥青矿粉和后续通过沥青矿粉生产的沥青混凝土的质量。
进一步的，所述白泥的含水率小于45％，氧化钙的质量分数大于40％，氧化镁的质量分数小于23％，氧化钠和氧化钾的质量分数合计大于2％。使得制成的矿粉能提高沥青混凝土的粘结力，稳定其防水性能，有效地提高沥青混凝土的质量。
进一步的，所述绿泥中氧化镁的质量分数小于23％，氧化钠和氧化钾的质量分数合计大于2％。使得制成的矿粉保持偏碱性，提高沥青混凝土中沥青与矿粉的粘结力，使沥青很好的粘附在石头外表，从而提高石头和石头之间胶结力，以及提高矿粉制成的沥青混凝土的强度和抗车辙能力。
进一步的，所述矿粉采用150μm的筛网过筛，且每次筛选的所述矿粉粒径大于150μm的重量占比小于本次过筛矿粉总重量的10％。将采用150μm的筛网过筛后的所述矿粉再采用75μm的筛网过筛，每次筛选的所述矿粉中粒径大于75μm的矿粉重量占比小于本次筛选的矿粉总重量的25％。本发明通过上述设置，确保了矿粉颗粒级配合理，而该矿粉生产的沥青混凝土骨料堆砌密实，还减少了沥青生产过程中对沥青油的用量，并且能提高沥青混凝土质量。
进一步的，在所述S102中采用磨粉机进行碾磨，并在碾磨时向所述磨粉机中通入热风，使碾磨后的矿粉含水率不超过1％。本发明通过上述设置，防止过多水分在生产沥青混凝土的过程中带入沥青混凝土，进一步提高了生产出的沥青混凝土的质量。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，且以下用到的绿泥或白泥均来至造纸厂碱回收工艺过程中产生的碳酸钙残渣。
实施例1
一种沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：绿泥占比为70％、粉煤灰占比为10％、炉渣占比为5％、废矿石粉末占比为15％。
一种沥青混凝土用矿粉的制备方法，包括如下步骤：
S101、将上述中的绿泥通过烘干机干燥至其含水率小于3％；
S102、向S101干燥后的绿泥中加入粉煤灰(重量占比10％)、炉渣(重量占比5％)和废矿石粉末(重量占比15％)并进行混合，然后将得到的混合物倒入磨粉机中进行碾磨制得矿粉；在磨粉机工作时持续通入热风，使得矿粉经过碾磨后的含水率不超过1％。
经过上述加工的矿粉性能指标如下表1：
表1本发明实施例1得到的矿粉的性能指标
目前混凝土用的矿粉质量要求以及利用石灰石采用相同生产工艺制得的矿粉性能如下表2：
表2：混凝土用矿粉的质量要求和石灰石制得的矿粉性能
结论：
与现有的利用石灰石采用相同生产工艺制得的矿粉相比，本发明实现了对固体废物绿泥的重复利用，提升了绿泥的附加价值，并且通过绿泥制得的矿粉达到了采用石灰石制得沥青混凝土用的矿粉质量要求，从而减少了对石灰石资源的消耗，节约了资源。
采用实施例1制备的矿粉配制的沥青混凝土，包含重量占比如下的组分：
在上述混合物中加入重量占比为混合物总重量4.6％的沥青油，制得的沥青混凝土性能如下表3：
表3：本发明实施例1制备的沥青混凝土的性能
利用石灰石制得的矿粉采用与本实施例相同组分制得的沥青混凝土性能如下表4：
表4：石灰石制得的矿粉制备沥青混凝土的性能
结论：采用实施例1中的矿粉制得沥青混凝土的性能与利用石灰石制得的矿粉生产出的沥青混凝土相比，达到了近似的效果。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于：原料占比不同，本实施例中的一种沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：白泥占比为80％、粉煤灰占比为20％。
经过上述加工的矿粉性能指标如下表5：
表5：本发明实施例2得到的矿粉的性能指标
结论：与现有的利用石灰石采用相同生产工艺制得的矿粉相比，本发明实现了对固体废物绿泥的重复利用，提升了绿泥的附加价值，并且通过绿泥制得的矿粉达到了采用石灰石制得沥青混凝土用的矿粉质量要求，从而减少了对石灰石资源的消耗，节约了资源。
采用本实施例制备的矿粉配置沥青混凝土还包含重量比如下的组分：
在上述混合物中加入重量占比为混合物总重量4.6％的沥青油，其制得的沥青混凝土性能如下表6：
表6实施例2制备的沥青混凝土的性能
结论：采用该实施例中的矿粉制得沥青混凝土的性能与利用石灰石制得的矿粉生产出的沥青混凝土相比，达到了相同的效果。
实施例3
与实施例1相比，本实施例仅在于矿粉的组分不同，一种沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：白泥占比为50％、粉煤灰占比为30％、废矿石粉末占比为20％。
经过上述加工的矿粉性能指标如下表7：
表7：本发明实施例3得到的矿粉的性能指标
结论：
与现有的利用石灰石采用相同生产工艺制得的矿粉相比，本发明实现了对固体废物绿泥的重复利用，提升了绿泥的附加价值，并且通过绿泥制得的矿粉达到了采用石灰石制得沥青混凝土用的矿粉质量要求，从而减少了对石灰石资源的消耗，节约了资源。
采用上述矿粉配制的沥青混凝土还包含重量比如下的组分：
在上述混合物中加入重量占比为混合物总重量4.6％的沥青油，其制得的沥青混凝土性能如下表8：
表8：本发明实施例3得到的沥青混凝土的性能
结论：采用该实施例中的矿粉制得沥青混凝土的性能与利用石灰石制得的矿粉生产出的沥青混凝土相比，达到了相同的效果。
实施例4
与实施例1相比，本实施例仅在于矿粉的组分不同，一种沥青混凝土用矿粉，包括重量占比如下的组分：绿泥占比为50％、白泥占比为20％、炉渣占比为30％。
经过上述加工的矿粉性能指标如下表9。
表9本发明实施例4得到的矿粉的性能指标
结论：
与现有的利用石灰石采用相同生产工艺制得的矿粉相比，本发明实现了对固体废物绿泥的重复利用，提升了绿泥的附加价值，并且通过绿泥制得的矿粉达到了采用石灰石制得沥青混凝土用的矿粉质量要求，从而减少了对石灰石资源的消耗，节约了资源。
采用上述矿粉配制的沥青混凝土还包含重量比如下的组分：
在上述混合物中加入重量占比为混合物总重量4.6％的沥青油，其制得的沥青混凝土性能如下表10：
表10：本发明实施例4得到的沥青混凝土的性能
结论：采用该实施例中的矿粉制得沥青混凝土的性能与利用石灰石制得的矿粉生产出的沥青混凝土相比，达到了相同的效果。
本发明还提供实施例5和实施例6，两个实施例与实施例1的矿粉组分对比如下表11：
表11：实施例1、实施例5和实施例6得到的矿粉的组分对比
绿泥占比
粉煤灰占比
炉渣占比
废矿石粉末占比
实施例1
70％
10％
5％
15％
实施例5
40％
10％
5％
45％
实施例6
90％
0
5％
5％
通过上述组分分别制得的矿粉性能如下表12：
表12：实施例1、实施例5和实施例6得到的矿粉的性能对比
从表12可看出，实施例5中150μm方孔筛通过率和75μm方孔筛通过率小于实施例1，实施例6中亲水系数偏大，含水率偏大，并且有团粒。
采用上述各实施例的矿粉制备沥青混凝土还包含如下的组分：
在上述混合物中加入重量占比为混合物总重量4.6％的沥青油，通过上述组分制得的各组沥青混凝土性能如下表13：
表13：实施例1、实施例5和实施例6沥青混凝土的性能对比
通过表13可看出实施例5和实施例6中制得的沥青混凝土的稳定性变差，从而导致沥青混凝土的性能变差。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
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