CN107226678A - 一种利用全废料制备的生态园林环保砖及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保砖的技术领域，公开了一种利用全废料制备的生态园林环保砖及其方法。所述方法为：(1)将废玻璃粉、疏浚泥和水置于球磨机中进行球磨，烘干，得到混合粉料；将混合粉料与废瓷粒以及水混合均匀，得到混合浆料；(2)将混合浆料放入模具内，加压成型，烘干，得到成型样品；(3)将成型样品进行烧成处理，然后冷却，得到透水环保砖即生态园林环保砖。所述环保砖利用废料制备而成，原料来源丰富；所述环保砖具有透水性好、强度高、重量轻、环保、耐老化的优点；并且生产周期短、不需要过长时间的养护期。本发明的全废料制备的环保砖可以缓解城市内涝、热岛效应、具有吸音性能。

Description

一种利用全废料制备的生态园林环保砖及其方法
技术领域
本发明属于环保砖的技术领域，涉及一种利用全废料制备生态园林环保砖的方法以及该方法制备的环保砖，所述生态园林环保砖用于道路的铺砖。
背景技术
随着时间的推移，海水泥、沥青等硬化地面的缺点逐渐暴露，例如：硬化地面阻隔了雨水深入地下，导致城市“内涝”情况屡屡发生；地下水难以及时补足，导致地下水位难以回升而产生城市地面下陷；硬化地面具有反射效应能够吸收和释放太阳能量，导致硬化地面温度一般比自然地面高8℃，使得城市热岛效应加重等等。若是能够制备出一种高气孔率、优异透水性能的环保砖不仅能缓解城市热岛环境和内涝情况的发生，还能及时补充地下水，并且由于环保砖表面粗糙的结构增大了摩擦系数，提高了道路的安全性。
而现有的地砖要么所需原来繁多，制备过程复杂；要么透水性能差，缓解不了热岛环境和内涝情况的发生；要么强度不够，地砖易破坏。本发明利用疏浚泥、废瓷粒、废玻璃粉这三者废弃物，制备生态园林透水环保砖，不仅可以加大对废弃物的利用，符合现在“二次利用”理念；并且这三种废弃物在我国每年的产量都非常大，取料简单。由这三者废弃物制备出来的生态园林透水环保砖透水性能可达到1cm/s，强度可高达300MPa。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种生产成本低、透水性能优良、强度较好的陶瓷环保砖的制备方法即利用全废料制备生态园林环保砖的方法。本发明的环保砖的原料全是通过废弃物进行制备，无需加入其他的化学添加剂。
本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的生态园林环保砖。所述透水环保砖用于道路的铺砖。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用全废料制备生态园林环保砖的方法，包括以下步骤：
(1)将废玻璃粉、疏浚泥和水置于球磨机中进行球磨，烘干，得到混合粉料；将混合粉料与废瓷粒以及水混合均匀，得到混合浆料；
(2)将混合浆料放入模具内，加压成型，烘干，得到成型样品；
(3)将成型样品进行烧成处理，然后冷却，得到透水环保砖即生态园林环保砖；所述烧成处理的条件为：先以2.5～3℃/min的升温速率从常温升至200℃，然后以7～7.5℃/min的升温速率从200℃升至600℃，再在600℃保温20～40min，优选为30min；随后以5.5℃～6℃/min的升温速率从600℃升至950℃，再以5℃～5.5℃/min的升温速率从950℃升至1100℃，最后在1100℃保温20～60min。
步骤(2)中所述加压成型的压力为5～15MPa，所述加压成型的时间为1～2分钟；
所述烘干的温度为100～120℃；所述成型样品的含水量小于1wt％。
步骤(3)中所述冷却的降温速率不大于5℃/min，所述冷却是指以一定的降温速率冷却至室温。
步骤(3)中所述透水环保砖的透水率0.05～1.08cm/s，抗压强度大于25MPa。
根据疏浚泥的热分析确定环保砖的烧制。
步骤(1)中所述废瓷粒、废玻璃粉以及疏浚泥的用量关系为：废瓷粉的含量为三物质总质量的60～80％，废玻璃粉的含量为三物质总质量的10～20％，疏浚泥的含量为三物质总质量的10～20％；所述废玻璃粉、疏浚泥和水置于球磨机中进行球磨时，水的用量为废玻璃粉和疏浚泥总质量的60％～200％，优选为100％；所述球磨的转速为250～300转/分，球磨时间为1～3小时，优选为2小时；所述烘干的温度为80～105℃，优选为100℃；所述混合浆料中水的用量为废瓷粒、废玻璃粉以及疏浚泥总质量的8～10％；
步骤(1)中所述疏浚泥的粒径≤0.546mm；废瓷粒的粒径为1.237～3.53mm；所述玻璃粉的粒径为0.131～0.197mm。
步骤(1)中所述疏浚泥为河道疏浚泥，干疏浚泥，干疏浚泥的含水量低于1％。
所述疏浚泥是将选取的疏浚泥进行烘干，球磨，过筛得到；所述干燥为70～105℃进行烘干，所述球磨的疏浚泥料的粒径≤0.546mm；对选取的疏浚泥进行灰分、含水率、重金属含量等测定即进行热分析。所述球磨的转速为250～300转/分，球磨时间为1～3h。
所述废瓷粒是将废瓷砖进行破碎，球磨，过筛得到。废瓷粒的粒径为1.237～3.53mm。所述破碎转速为500～600转/分，破碎的时间为1～2分钟；所述球磨的转速为250～300转/分，球磨时间为60～90分钟；将废瓷砖放入破碎机里进行破碎，废瓷粒通常是片状，边缘较尖锐；再将得到的废瓷粒放入球磨机内球磨，可以将废瓷粒的边缘磨平整。
所述废玻璃粉是将选取的废玻璃粉进行破碎，球磨，过筛得到。所述球磨的转速为250～300转/分，球磨时间为5～7h。
废瓷是主要陶瓷废料之一，在配料制浆、注浆成型、修坯、干燥、烧成、搬运等生产过程中，任何质量控制不良或工艺操作缺陷等都可能导致废品废瓷的产生。每年的废瓷砖产量巨大，利用废瓷砖作为环保砖的骨料，通过废瓷砖之间的骨料堆积形成大孔。随着我国的经济发展，大量疏浚工程产生的疏浚泥的量巨大，而当前对于疏浚泥的利用主要在垃圾填埋、填方材料、海洋倾倒三个方面。我们应该对它进行资源化地利用。疏浚泥的成分主要是氧化铝、氧化硅、有机物等物质，可作为低温粘结剂，通过制成环保砖还可以降解重金属的污染，疏浚泥内有机物的燃烧可以形成大量的小孔。采用小孔结合大孔的方法形成环保砖内的连通孔结构。同时加入废玻璃粉连接骨料，增强环保砖的强度。利用废瓷砖、废玻璃粉、疏浚泥这三种废弃物，不仅能够二次回收利用这些材料还能够节省黏土等原料，完全符合绿色生态的发展的理念。
所述疏浚泥为河川、海洋或港口疏浚过程中产生的疏浚泥。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明的全废料制备的环保砖其形状、结构和大小可根据实际要求调节，满足不同的应用要求。
(2)本发明的全废料制备的环保砖，相比水泥环保砖的生产周期短、不需要过长时间的养护期，并且烧结出来的环保砖的强度比水泥环保砖的强度大。
(3)本发明的全废料制备的环保砖具有透水性好、强度高、重量轻、环保、耐老化的优点。
(4)本发明的全废料制备的环保砖可以缓解城市内涝、热岛效应、具有吸音性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步地详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中疏浚泥、废瓷粒以及废玻璃粉通过以下方法得到：
所述疏浚泥是将选取的河道疏浚泥于100℃下烘24小时，260转/分球磨2h，过筛得到。
所述废瓷粒是将废瓷砖进行破碎，球磨，过筛得到。所述破碎转速为550转/分，破碎的时间为2分钟；所述球磨的转速为300转/分，球磨时间为60分钟。
所述废玻璃粉是将选取的废玻璃粉进行破碎，球磨，过筛得到。所述球磨的转速为260转/分，球磨时间为6h。
实施例1
1)取60wt％的2.675～3.53mm废瓷粒，20wt％的0.154～0.197mm废玻璃粉，20wt％的河道疏浚泥，小于0.546mm的干疏浚泥；
2)将废玻璃粉以及河道疏浚泥按照配比加入球磨机中，加入蒸馏水(与玻璃粉和疏浚泥混合料相等质量)，球磨1小时，球磨转速为300转/分，后取出在烘箱中100℃烘干，得到混合粉料；将混合粉料、废瓷粒以及蒸馏水(蒸馏水的用量为混合粉料和废瓷粒总质量的8％)搅拌混合均匀(搅拌混合3分钟)，使疏浚泥和玻璃粉能够均匀包裹在废骨料的表面，得到混合浆料；
3)将混合浆料放入模具内，加压到10MPa，保压1min，得到成型的样品；
4)将成型样品于100℃下干燥6小时以上，使样品含水率小于1wt％；
5)将干燥后的样品在高温烧成炉中进行烧成，其中在常温～200℃温度区间，升温速度为3℃/min；200～600℃温度区间，升温速度为7℃/min；在600℃保温30min；600～950℃温度区间，升温速度5.5℃/min；在950℃～1100℃，升温速度5℃/min，在1100℃保温20min，然后进行冷却，冷却降温速度不大于5℃/min，冷却至室温制得环保透水砖即生态园林环保砖。
对本发明实施制成的环保砖，放入电炉中煮沸2～3小时，取出放在电子天平秤称取试样在水中的质量m1，然后擦干环保砖表面水分，称量饱和面干状态时试样的重量m2，再将环保砖放入100℃的烘箱中烘干24小时以上称取环保砖质量m3，再对环保砖进行体积测量V，表面积为A，然后进行性能测试，孔隙率计算公式为P＝1-(m2-m1)/V，得出孔隙率为7.022％，保水性计算公式为&＝(m2-m1)/A，得出保水性为0.072g/cm2，体密度计算公式为ρ＝m3/(m2-m1)，得出体密度为1.965g/cm3。根据上面的操作步骤制备环保砖，将环保砖放入常温水中24小时以上，利用测量透水率仪器，先量取环保砖厚底l，然后将黄油以及保鲜膜将环保砖的边缘细缝填满使得测量出的透水性能更加准确。将环保砖放入仪器中，密封好后，打开水阀使水进入仪器管内，固定同一水位高度h，记录水位差内流出的水量Q，以及所需时间t，根据透水系数计算公式K＝Q*l/(A*h*t)为测量出透水系数为0.052cm/s。将环保砖放入万能试验机中测量样品的抗压强度，测出抗压强度为361.9MPa。
实施例2
1)取70wt％的2.675～3.53mm废瓷粒，15wt％的0.154～0.197mm废玻璃粉，15wt％的河道疏浚泥，小于0.546mm的干疏浚泥；
2)将废玻璃粉以及河道疏浚泥按照配比加入球磨机中，加入蒸馏水(与玻璃粉和疏浚泥混合料相等质量)，球磨1小时，球磨转速为300转/分，后取出在烘箱中100℃烘干，得到混合粉料；将混合粉料、废瓷粒以及蒸馏水(蒸馏水的用量为混合粉料和废瓷粒总质量的8％)搅拌混合均匀(搅拌混合3分钟)，使疏浚泥和玻璃粉能够均匀包裹在废骨料的表面，得到混合浆料；
3)将混合浆料放入模具内，加压到10MPa，保压1min，得到成型的样品；
4)将成型样品于100℃下干燥6小时以上，使样品含水率小于1wt％；
5)将干燥后的样品在高温烧成炉中进行烧成，其中在常温～200℃温度区间，升温速度3℃/min；200～600℃温度区间，升温速度7℃/min；在600℃保温30min；600～950℃温度区间，升温速度5.5℃/min；在950℃～1100℃，升温速度5℃/min，在1100℃保温20min，然后进行冷却，冷却降温速度不大于5℃/min，冷却至室温制得环保透水砖即生态园林环保砖。
对本发明实施制成的环保砖，放入电炉中煮沸2～3小时，取出放在电子天平秤称取环保砖在水中的质量m1,然后擦干环保砖表面水分，称量饱和面干状态时环保砖的重量m2,再将样品放入100℃的烘箱中烘干24小时以上称取环保砖质量m3。再对环保砖进行体积测量V，表面积为A，然后进行性能测试，孔隙率计算公式为P＝1-(m2-m1)/V，得出孔隙率为10.243％，保水性计算公式为&＝(m2-m1)/A,保水性为0.063g/cm2,体密度计算公式为ρ＝m3/(m2-m1)，体密度为1.9g/cm3。根据上面的操作步骤制备环保砖样品将环保砖放入常温水中24小时以上，利用测量透水率仪器，先量取环保砖厚底l，然后将黄油以及保鲜膜将环保砖的边缘细缝填满使得测量出的透水性能更加准确。将环保砖放入仪器中，密封好后，打开水阀使水进入仪器管内，固定同一水位高度h，记录水位差内流出的水量Q，以及所需时间t，根据透水系数计算公式K＝Q*l/(A*h*t)，测量出透水系数为0.378cm/s。将环保砖放入万能试验机中测量样品的抗压强度，测出抗压强度为215.9MPa。
实施例3
1)取80wt％的2.675～3.53mm废瓷粒，10wt％的0.154～0.197mm废玻璃粉，10wt％的河道疏浚泥，小于0.546mm的干疏浚泥；
2)将废玻璃粉以及河道疏浚泥按照配比加入球磨机中，加入蒸馏水(与玻璃粉和疏浚泥混合料相等质量)，球磨1小时，球磨转速为300转/分，后取出在烘箱中100℃烘干，得到混合粉料；将混合粉料、废瓷粒以及蒸馏水(蒸馏水的用量为混合粉料和废瓷粒总质量的8％)搅拌混合均匀(搅拌混合3分钟)，使疏浚泥和玻璃粉能够均匀包裹在废骨料的表面，得到混合浆料；
3)将混合浆料放入模具内，加压到10MPa，保压1min，得到成型的样品；
4)将成型样品于100℃下干燥6小时以上，使样品含水率小于1wt％；
5)将干燥后的样品在高温烧成炉中进行烧成，其中在常温～200℃温度区间，升温速度为3℃/min；200～600℃温度区间，升温速度为7℃/min；在600℃保温30min；600～950℃温度区间，升温速度5.5℃/min；在950℃～1100℃，升温速度5℃/min，在1100℃保温20min，然后进行冷却，冷却降温速度不大于5℃/min，冷却至室温制得环保透水砖即生态园林环保砖。
对本发明实施制成的φ50mm*10mm环保砖，放入电炉中煮沸2～3小时，取出放在电子天平秤称取环保砖在水中的质量m1,然后擦干环保砖表面水分，称量饱和面干状态时试样的重量m2,再将环保砖放入100℃的烘箱中烘干24小时以上称取样品质量m3。然后进行性能测试，再对环保砖进行体积测量V，表面积为A，然后进行性能测试，孔隙率计算公式为P＝1-(m2-m1)/V，孔隙率为10.33％，保水性计算公式为&＝(m2-m1)/A，保水性为0.054g/cm2,体密度计算公式为ρ＝m3/(m2-m1)，体密度为1.898g/cm3。根据上面的操作步骤制备φ100mm*70mm环保砖，将环保砖放入常温水中24小时以上，利用测量透水率仪器，先量取环保砖厚底l，然后将黄油以及保鲜膜将环保砖的边缘细缝填满使得测量出的透水性能更加准确。将环保砖放入仪器中，密封好后，打开水阀使水进入仪器管内，固定同一水位高度h，记录水位差内流出的水量Q，以及所需时间t，根据透水系数计算公式K＝Q*l/(A*h*t)。测量出透水系数为1.087cm/s。将环保砖放入万能试验机中测量样品的抗压强度，测出抗压强度为29.6MPa。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但是本发明的实施方式不受上述实例限制，其他的任何未背离本发明精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均为等效。

Claims (9)

1.一种利用全废料制备生态园林环保砖的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将废玻璃粉、疏浚泥和水置于球磨机中进行球磨，烘干，得到混合粉料；将混合粉料与废瓷粒以及水混合均匀，得到混合浆料；
(2)将混合浆料放入模具内，加压成型，烘干，得到成型样品；
(3)将成型样品进行烧成处理，然后冷却，得到透水环保砖即生态园林环保砖；所述烧成处理的条件为：先以2.5～3℃/min的升温速率从常温升至200℃，然后以7～7.5℃/min的升温速率从200℃升至600℃，再在600℃保温20～40min，优选为30min；随后以5.5℃～6℃/min的升温速率从600℃升至950℃，再以5℃～5.5℃/min的升温速率从950℃升至1100℃，最后在1100℃保温20～60min。
2.根据权利要求1所述利用全废料制备生态园林环保砖的方法，其特征在于：步骤(1)中所述废瓷粒、废玻璃粉以及疏浚泥的用量关系为：废瓷粉的含量为三物质总质量的60～80％，废玻璃粉的含量为三物质总质量的10～20％，疏浚泥的含量为三物质总质量的10～20％；
所述废玻璃粉、疏浚泥和水置于球磨机中进行球磨时，水的用量为废玻璃粉和疏浚泥总质量的60％～200％。
3.根据权利要求1所述利用全废料制备生态园林环保砖的方法，其特征在于：所述混合浆料中水的用量为废瓷粒、废玻璃粉以及疏浚泥总质量的8～10％。
4.根据权利要求1所述利用全废料制备生态园林环保砖的方法，其特征在于：步骤(1)中所述疏浚泥的粒径≤0.546mm；废瓷粒的粒径为1.237～3.53mm；所述玻璃粉的粒径为0.131～0.197mm。
5.根据权利要求1所述利用全废料制备生态园林环保砖的方法，其特征在于：步骤(1)中所述球磨的转速为250～300转/分，球磨时间为1～3小时；所述烘干的温度为80～105℃。
6.根据权利要求1所述利用全废料制备生态园林环保砖的方法，其特征在于：步骤(2)中所述加压成型的压力为5～15MPa，所述加压成型的时间为1～2分钟；
步骤(2)中所述烘干的温度为100～120℃；所述成型样品的含水量小于1wt％；步骤(3)中所述冷却的降温速率不大于5℃/min。
7.根据权利要求1所述利用全废料制备生态园林环保砖的方法，其特征在于：
所述疏浚泥是将选取的疏浚泥进行烘干，球磨，过筛得到；
所述废瓷粒是将废瓷砖进行破碎，球磨，过筛得到；
所述废玻璃粉是将选取的废玻璃粉进行破碎，球磨，过筛得到。
8.根据权利要求7所述利用全废料制备生态园林环保砖的方法，其特征在于：所述干燥为70～105℃进行烘干；所述球磨的转速为250～300转/分，球磨时间为1～3h；
废瓷粒中所述破碎转速为500～600转/分，破碎的时间为1～2分钟；所述球磨的转速为250～300转/分，球磨时间为60～90分钟；
废玻璃粉中所述球磨的转速为250～300转/分，球磨时间为5～7h。
9.一种由权利要求1～8任一项所述的方法得到的生态园林环保砖。
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