一种利用铸造废型砂制备的道路基层材料制造技术

本发明专利技术公开了一种利用铸造废型砂制备的道路基层材料，包括如下原料：铸造型砂、石灰、粉煤灰和矿渣。本发明专利技术使用铸造型砂作为碱激道路基层材料骨料来源，制备道路基层材料，利用碱激发胶凝体系的高碱环境固化铸造型砂表面中的的重金属；利用铸造型砂表面的钙等离子以及有机物、金属盐辅助激发碱矿渣胶凝材料以及填充作用，促进形成强化型胶结体系，实现变废为宝、变害为宝，大幅简化铸造型砂的处置与利用工艺，减轻金属铸造企业的经济与环境负担，将铸造型砂价值提升至混凝土骨料水平，符合国家环保要求，应用前景巨大。应用前景巨大。应用前景巨大。

【技术实现步骤摘要】
一种利用铸造废型砂制备的道路基层材料


[0001]本专利技术涉及铸造废型砂的资源化利用领域，具体涉及一种利用铸造废型砂制备的道路基层材料。

技术介绍

[0002]铸造业高度依赖铸造砂成型铸件，在金属铸件制造过程中，制造企业往往使用铸造型砂制造在铸造件过程中所需要的模具，在此过程中会产生大量铸造废砂，堆弃在露天环境中或者掩埋在地下，不仅污染环境，而且废水玻璃铸造型砂表面的离子还会渗透进入地下水、侵蚀地基结构，威胁植被以及动物生存环境，使得铸造废砂成为重要的环境污染源，畏寒人民群众生命、财产安全。
[0003]人们越来越担心天然沙子和路基材料中骨料的过度开发。由于城市化和工业化的繁荣，路基材料中的骨料的大量使用使用导致河床上过度采砂。这就造成了一些有害的后果，包括增加河床深度、降低地下水位、桥梁下部结构的暴露、对河流、三角洲和沿海和海洋生态系统的重大影响、通过河流或沿海侵蚀造成的土地损失以及沉积物供应量的减少。此外，由于从河流中提取沙子的限制，导致沙子价格的上涨，建筑业的生活受到了严重影响。因此，寻找天然河沙的替代品已经势在必行。废铸砂是一种很有前途的材料，作为道路基层材料中细骨料的替代品需要广泛研究。它是亚铁和有色金属铸造行业的副产品，由亚铁铸造厂生产最多的沙子。它的特点是亚角度到圆形，具有高导热性，适合于成型、铸造操作。模砂在铸造过程中被多次回收和重复使用。在适当的时候，回收砂降解到在铸造过程中不能再重复使用的状态。然后，旧的沙子作为副产品，新的沙子被引入循环。另外，关于铸造废砂的循环利用的方法包括使用铸造型砂表面金属以及其他混合物合成水玻璃等物质、将铸造废砂当做细骨料掺入建筑材料中等方法。但是上述方法的应用极其有限，主要是因为：一方面，上述方法工艺复杂，成本较高，不仅不能高效处置铸造废砂，还会产生新的废物；另一方面，铸造废砂成本较低，上述方法性价比低，推广应用难度高，且对于对于铸造型砂不能100％利用也是现有技术不足的缺陷之一。
[0004]为克服现有技术不足，本专利技术提出利用无水泥的二灰土胶结体系胶结作为细骨料的铸造型砂制得路基基层材料，二灰土通常是指以石灰、粉煤灰、矿渣粉等组成的路基水稳材料胶结体系。其特点是，利用石灰水化形成Ca(OH)2，与具有火山灰活性的粉煤灰、矿渣反应，进而形成胶结能力。由于该种胶结体系中无熟料，不会存在因硫酸盐促使大量膨胀性水化产物形成，引发体积不稳定。相反，铸造废砂表面释放出的金属离子和有机物还可以作为粉煤灰、矿渣粉等的辅助激发剂，促使硅铝四面体破坏形成更多水化产物，进而实现变害为宝，因此两者具有较好的兼容性。总之，本专利技术提出的一种利用铸造废砂制备的路基基层材料，采用石灰与粉煤灰或者矿渣的二灰土胶结关系，不仅可以变废为宝、还可以变害为宝，大幅度简化铸造废砂资源化利用工艺，显著提高其经济价值，缓解对生态环境的影响，降低铸造废砂的安全问题，应用前景广阔。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是解决现有技术中存在的的问题，利用二灰土材料，使用铸造废型砂作为原料制备道路基层材料，实现变废为宝。同时，利用铸造废砂表面的金属离子以及有机物和金属盐辅助激发粉煤灰与矿渣，形成强化胶结体，进一步实现变害为宝，大幅度简化利用工艺，显著提高其利用价值。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：一种利用铸造废型砂制备的路基基层材料，包括如下原料：铸造废型砂、石灰、粉煤灰。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，还包括矿渣、炉渣灰、城市自来水。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，其重量份组成为：矿渣3～15份，粉煤灰13～246份，铸造型砂为0～100份，石灰为0～10份，城市普通自来水0～35份。
[0009]作为本专利技术进一步改进，所述的铸造废砂细度小于40目。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述的石灰为市售工业级石灰，细度大于100目，纯度高于70％。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述粉煤灰为市售粉煤灰，优选地，粉煤灰为二级以上粉煤灰，细度为200目占90％以上。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述矿渣为市售高炉矿渣，优选地，高炉矿渣为S95级以上高炉矿渣，细度为200目占90％以上。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述炉渣灰为电厂产生的燃烧废料，细度为100目占90％以上。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]在金属造过程过程中制造出大量铸造废型砂，这与水泥不兼容，资源化利用提高，其经年累月堆积与掩埋形成体量巨大的铸造废型砂，对生态环境以及周边人民百姓安全形成了严重威胁，还影响着铸造企业的正常作业生产。本专利技术提出的一种利用铸造废型砂制备的路基基层材料，针对铸造废型砂与水泥不兼容问题，采用石灰、粉煤灰、矿渣等租场胶结体系胶结铸造废型砂，制成路基稳定材料，不仅有效的解决了铸造废型砂的胶结难题，而且还可以利用铸造废型砂表面的重金属离子、有机物和金属盐促使粉煤灰、矿渣等分解，形成更多地水化产物，实现变害为宝。因此，本专利技术所提出的一种利用铸造废型砂的路基材料，采用石灰与粉煤灰或矿渣的二灰土胶结体系，不仅可变废为宝、还可变害为宝，大幅简化铸造废型砂的资源化利用工艺，显著提高其经济价值，缓解其对生态环境的影响，降低尾矿库的安全风险，具有突出的经济、社会、环保效益，应用前景巨大。
附图说明：
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例1中铸造型砂SEM图
[0018]图2是本专利技术实施例1中铸造废型砂XRD图
[0019]图3是本专利技术实施例1的试块7天无侧限抗压强度
[0020]图4是本专利技术实施例2的试块7天无侧限抗压强度
[0021]图5是本专利技术实施例3的试块7天无侧限抗压强度
[0022]图6是本专利技术实施例4的试块7天无侧限抗压强度
具体实施方式：
[0023]为使本专利技术更加容易理解以及技术方案、优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未提及的具体实验方法，通常按常规实验方法进行。
[0024]实施例1：
[0025]本专利技术提供的一种利用利用废型砂制备的道路基层稳定材料，包括矿渣，砂，NaOH，城市普通自来水，有色金属选矿废水。具体重量份(kg)配比如表1所示，
[0026]表1
[0027]材料基准组1基准组2基准组3基准组4石灰5555粉煤灰9876矿渣1234城市普通自来水5.15.15.15.1铸造型砂85858585
[0028]其中：矿渣为S105级高炉矿渣，表观密度2800kg/m3，BET比表面积，425m2/kg；石灰为普通白色工业级粉末颗粒；粉煤灰为市售普通二级灰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用铸造废型砂制备的碱激发型道路基层材料，其特征包括如下原料：铸造型砂、石灰、矿渣和粉煤灰。2.根据权利要求1所述的一种利用铸造废型砂制备的碱激发型道路基层材料，其特征包括城市普通自来水、铸造型砂、石灰、矿渣和粉煤灰。3.根据权利要求2所述的一种利用铸造废型砂制备的碱激发型道路基层材料，其特征是其重量组成为：矿渣3～15份，粉煤灰13～246份，铸造型砂为0～100份，石灰为0～10份，城市普通自来水0～35份。4.根据权利要求2所述的一种利用铸造废型砂制备的道路基层材料，其特征是用铸造型砂制成的道路基层材料，粉煤灰与矿渣质量比为9：1～6：4。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佩圆，王成，谢建凯，徐雅洁，王永辉，谭伟博，李进，方嘉思，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：