本發明涉及磷化工固廢處理、公路路基材料制備，特別是一種基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法。
背景技術：
1、磷化工是一種重要的化學工業，其主要產品包括黃磷、磷酸、磷肥、精細磷酸鹽等。其中，黃磷生產過程中會產生大量黃磷爐渣固體廢渣，濕法磷酸生產過程中會產生大量的磷石膏副產物。這些固體廢棄物的堆存不僅占用大量土地，而且會對環境造成污染。因此，如何有效利用這些磷化工固廢，實現廢物資源化，是當前磷化工行業亟待解決的問題。現有的解決方案主要是通過物理或化學方法對磷化工固廢進行處理，然后將其應用于其他領域。例如，可以將磷化工固廢用于制備水泥、混凝土等建筑材料。此外，也有一些研究嘗試將磷化工固廢用于制備公路路基材料，公路路基材料是公路建設的重要組成部分，其質量直接影響到公路的使用性能和壽命。傳統的公路路基材料主要以天然砂石為主，對天然資源的依賴性太強，但隨著環保要求的提高和資源的日益緊張，利用工業固廢制備公路路基材料的研究越來越受到關注。
2、例如中國公開專利cn114751708a中，將磷石膏作為主原料，配合礦物摻合料和堿性激發劑制備路堤填料。現有以磷化工固體廢渣為原料制備公路的技術中，大多是以磷石膏為主要材料，但是磷石膏作為粉料不利于提高路基填料的抗壓強度；同時，磷石膏用量過大，會影響地下水的酸堿度，不利于周圍地下水資源保護。
3、而目前，黃磷爐渣在現有建筑材料配方中的添加量都比較少，這主要是受限于黃磷爐渣表面棱角多、顆粒上孔隙多、含游離氟等特性。應用黃磷爐渣時，現有工藝都需要將黃磷爐渣全部研磨成細粉，也使得其應用成本較高，造成黃磷爐渣固廢的應用量難以提高。對于一個想要固廢資源再利用的企業來說，可能一個生產年度內，產生的黃磷爐渣總量遠高于當年度黃磷爐渣再利用的總量，消耗量和產生量不能達到一個動態平衡，對黃磷生產性企業來說，需要浪費土地空間去堆放過剩的黃磷爐渣，管理尚未處理的黃磷爐渣也需要成本，長期堆放還會影響土壤環境，因此企業對黃磷爐渣再利用效率較低。
4、因此，需要一種以黃磷爐渣為主要原料的路基填料制備方法，利于黃磷生產性企業通過低成本的方式改善黃磷爐渣的缺陷，擴大黃磷爐渣在路基填料中的用量，提高黃磷爐渣的再利用效率。
技術實現思路
1、本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料及其制備方法。
2、本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法，包括如下步驟：
3、1)破碎黃磷爐渣，得到顆粒狀黃磷爐渣；本步驟中，黃磷爐渣進行破碎整形，以改變其物理性質，減少爐渣顆粒表面棱角，形狀規則，表面光滑，在后續的混合料中的分布均勻，能夠更好地填充混合料中的空隙，增加混合料的密實度和耐久性，同時減少了混合料的龜裂程度，提高了混合料的強度和耐久性，延長了混凝土結構的使用壽命，這一步驟不需要將黃磷爐渣進行全部研磨，能耗低，有利于降低加工成本；
4、2)篩分顆粒狀黃磷爐渣，粗粒作為黃磷爐渣骨料備用，細粒研磨成粉末狀黃磷爐渣；本步驟中，僅僅對細粒作研磨處理，能耗低，有利于降低加工成本，而對于粗粒的黃磷爐渣，其表面仍存在孔洞，將其直接作為骨料使用，不利于增加路基填料的結構強度，因此需要下面步驟3)、4)進行進一步改性；
5、3)將粉末狀黃磷爐渣與磷石膏、粉煤灰、高爐礦渣、生石灰混合，得到膠凝材料；本步驟中，通過粉末狀黃磷爐渣、磷石膏、粉煤灰、高爐礦渣、生石灰的組合，其中的堿性氧化物，能夠在后續加水拌合后與黃磷爐渣中的氟化物反應，將游離氟固化生產氟化鈣，并結合在骨料上，不僅提升了結構強度，還降低了浸出物的氟含量，極大地改善了黃磷爐渣的應用缺陷；
6、4)將黃磷爐渣骨料與膠凝材料加水拌合，膠凝材料粉末填充至黃磷爐渣骨料的孔洞中并膠凝固化；本步驟中，粉末狀黃磷爐渣、磷石膏、粉煤灰、高爐礦渣、生石灰等粉料填充到黃磷爐渣骨料的孔洞中，加水拌合過程中激發固化，起到緊密填充孔洞的效果，使得結構強度大大提升，改善了黃磷爐渣的應用缺陷，提高黃磷爐渣在路基填料等建筑材料配方中的用量而不影響抗壓強度；
7、步驟2)中，篩分顆粒狀黃磷爐渣，篩孔目數為30目，粗粒作為黃磷爐渣骨料備用，細粒再進行研磨后過200目篩網得到粉末狀黃磷爐渣；
8、步驟2)中，粉末狀黃磷爐渣粒徑小于0.075mm；粉末狀黃磷爐渣的粒徑需要進行控制，如果黃磷爐渣粉末的粒徑太大不能有效填充進黃磷爐渣骨料的孔洞中去，而粒徑太小了研磨耗能太大成本太高，不利于提高黃磷爐渣在路基填料中的應用效率；
9、步驟3)中，粉末狀黃磷爐渣、磷石膏、粉煤灰、高爐礦渣、生石灰的質量比為1:(1～10):(0.01～0.2):(1～10):(0.01～0.05)；在這個比例下，有利于合理協調各種組分最大化發揮作用，使得最終制備的路基填料抗壓強度最優，浸出物中氟含量最低；
10、步驟4)中，膠凝材料和黃磷爐渣骨料質量比為1:(2～10)；這個比例下，有利于使得膠凝材料均勻填充到黃磷爐渣骨料的孔洞中去并固化實現緊密填充，克服黃磷爐渣骨料的結構缺陷，使得最終制備的路基填料抗壓強度最優；
11、步驟4)中，拌合時加水量為膠凝材料和黃磷爐渣骨料總質量的15％～20％；
12、所述步驟4)中，拌合停留時間為1～10min，攪拌轉速為10～30r/min；只有達到一定的攪拌時間和攪拌轉速，才有利于膠凝材料和黃磷爐渣骨料的充分混合，并有利于膠凝材料在黃磷爐渣骨料孔洞中的充分填充固化。
13、本發明還提供一種基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料，采用上述的基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法制備得到。
14、本發明具有以下優點：
15、1、本發明通過較低的加工成本，克服了黃磷爐渣自身存在的表面棱角多、顆粒上孔隙多、含游離氟等缺陷，使得黃磷爐渣能夠大規模應用于路基填料，提高黃磷爐渣的資源再利用效率；對于像黃磷爐渣這樣結構存在多孔的顆粒，常規技術手段難以想到作為粗骨料大量使用，而通過將其于特殊組分的膠凝材料配合，膠凝材料既能夠填充到孔洞中，加水拌合后在孔洞中產生激發反應，固化后更加緊密地填充、支撐孔洞，從而提高路基填料的抗壓強度，同時這種特殊組分的膠凝材料，又能夠在水的作用下，使得黃磷爐渣上的游離氟得以固化生成氟化鈣，降低路基填料浸出物的氟含量。
16、2、本發明在擴大黃磷爐渣在路基填料中用量的同時，利于黃磷生產性企業通過低成本的方式改善黃磷爐渣的缺陷，提高黃磷爐渣的利用效率。
1.一種基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法，其特征在于：步驟2)中，篩分顆粒狀黃磷爐渣，篩孔目數為30目，粗粒作為黃磷爐渣骨料備用，細粒再進行研磨后過200目篩網得到粉末狀黃磷爐渣。
3.根據權利要求1所述的基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法，其特征在于：步驟2)中，粉末狀黃磷爐渣粒徑小于0.075mm。
4.根據權利要求1所述的基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法，其特征在于：步驟3)中，粉末狀黃磷爐渣、磷石膏、粉煤灰、高爐礦渣、生石灰的質量比為1:(1～10):(0.01～0.2):(1～10):(0.01～0.05)。
5.根據權利要求1所述的基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法，其特征在于：步驟4)中，膠凝材料和黃磷爐渣骨料質量比為1:(2～10)。
6.根據權利要求1所述的基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法，其特征在于：步驟4)中，拌合時加水量為膠凝材料和黃磷爐渣骨料總質量的15％～20％。
7.根據權利要求1所述的基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法，其特征在于：所述步驟4)中，拌合停留時間為1～10min，攪拌轉速為10～30r/min。
8.一種基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料，其特征在于：采用上述權利要求1-7任一項所述的基于黃磷爐渣與磷石膏制備公路路基材料的方法制備得到。