CN108083842A - 环保型透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种环保型透水砖及其制备方法。环保型透水砖由长石尾矿颗粒、赤泥、长石尾矿细粉、碳酸钙细粉、棕榈碎纤维和辅助粘结剂以20‑30：40‑65：1‑5：0.5‑2：1‑5：5‑10的重量比制成。本发明透水砖具有三个显著的优点：一是大量使用赤泥的情况下，仍具有良好的透水性；二是强度和环境安全性高；三是可大量使用赤泥、长石尾矿固体废弃物，赤泥用量可高达70％，变废为宝，拓展透水砖的原料供应范围，同时减轻环境污染。

Description

环保型透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种环保型透水砖及其制备方法。
背景技术
透水砖因具有较高的强度、良好的透水性一直被看作海绵型城市建设的重要基础材料之一。特别是近年我国启动海绵城市建设规划以来，海绵城市试点城市数量不断增加，各地对透水砖的需求逐年旺盛。目前市场透水砖的原料主要来自陶瓷废料、耐火材料废料、钢渣、尾矿、废玻璃等固体废弃物。透水砖市场需求走旺，使得透水砖行业对废弃陶瓷、废弃耐火材料等废料需求不断增加；但另一方面，近年随着我国环保治理力度不断加大，陶瓷、耐火材料、玻璃生产企业生产规模受到限制，产能急剧下降，产生的废料也急剧减少，透水砖行业的原料受到极大限制，原料缺口巨大，严重制约了透水砖市场的生产能力。因此，寻找新的透水砖原料来源，具有十分重要的意义。
赤泥是工业上从铝土矿中提取氧化铝后排放的废渣，主要成分为Na2O、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，以及少量重金属氧化物，若自然堆放，其中的碱金属、重金属等物质随着雨水溶解后渗入地下水***，对当地的生态环境将产生极大的危害。我国是氧化铝生产大国，目前每年排放的赤泥量近千万吨。除少部分得到利用外，大量的赤泥只能采用自然堆放，占用了大片土地，对环境也造成了严重的污染。可以说，对赤泥进行资源化利用，最大限度地减少赤泥的危害已迫在眉睫。
赤泥虽然具有上述危害，但因为含有Na2O、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等成分，加入合适的含硅铝系物质后，高温条件下，这些物质及各种重金属氧化物之间，可以形成玻璃化的硅酸盐物质，将重金属离子完全包裹固结“惰性化”，从而不会再下渗污染地下水***。赤泥的这一特性使得它完全具备在透水砖行业中作为原料使用的可能。
另外，长石矿也是我国储量十分丰富的矿物资源之一，仅山东省内就有多处储量丰富的矿区。目前这些长石矿区存在大量的钾钠含量较低的低品质长石尾矿，无法利用。这些低品质长石尾矿，硅铝含量均较高，和赤泥有良好的成分互补性，且长石熔点较低一般1000-1200℃左右，与赤泥共烧，具有良好的烧结性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型透水砖，强度高、透水性好、原料易得；本发明同时提供了环保型透水砖的制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的环保型透水砖是由长石尾矿颗粒、赤泥、长石尾矿细粉、碳酸钙细粉、棕榈碎纤维和辅助粘结剂以20-30：40-65：1-5：0.5-2：1-5：5-10的重量比制成。
所述的长石尾矿颗粒的粒度为1-5mm。
所述的赤泥的粒度为100目。
所述的长石尾矿细粉的粒度为200目。
所述的碳酸钙细粉为工业级重钙，粒度为200目。
所述的棕榈碎纤维长度为1-10mm。
所述的辅助粘结剂为水玻璃溶液，水玻璃溶液的质量浓度为25-30％。
本发明所述的环保型透水砖的制备方法，步骤如下：
(1)将长石尾矿颗粒、赤泥、长石尾矿细粉、碳酸钙细粉、棕榈碎纤维和辅助粘结剂混合均匀，得到透水砖混合料；
(2)将透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型；
(3)压制成型后的砖坯烘干后，高温烧成，冷却，即得。
步骤(2)中所述的成型压力为30-50MPa。
步骤(3)中所述的烘干温度为110℃，烘干时间为8-10h，烧成温度为1000-1150℃，烧成时间为1-2h。
本发明主要利用赤泥和长石尾矿为主要原料，添加少量造孔辅料，利用合理造孔原料设计，弥补大量使用赤泥带来的孔隙率降低的不足，采用这样的工艺来生产环保型透水砖，其赤泥用量最高可达近70％，长石尾矿用量可达30％，变废为宝，大量消耗了这两种固体废弃物。
本发明为了满足市政部门建设海绵城市的需要，提供一种用赤泥和长石尾矿为主要原料生产的环保型透水砖。通过添加碳酸钙粉和棕榈碎纤维，以弥补大量使用赤泥导致的孔隙率降低的问题。长石尾矿的熔点在1000-1200℃左右，和赤泥一起混合，因赤泥含有大量Na2O，这将使得二者的混合物的熔点会进一步降低到1000℃左右。这一温度与碳酸盐分解温度相近。此温度下碳酸钙开始分解，产生气体，在熔融的硅酸盐物质里形成气孔。而棕榈碎纤维高温下被燃尽也会留下线型气孔。这些碳酸钙分解产生的气孔、纤维燃尽留下的气孔以及长石尾矿颗粒堆积产生的气孔，交叉互联，互相贯通，大大增加了赤泥长石尾矿为主要原料生产的透水砖的透水性。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明利用赤泥、长石尾矿颗粒和细粉、碳酸钙和棕榈碎纤维，添加少量水玻璃作为辅助粘结剂，来制备高强度、高透水的赤泥长石尾矿透水砖。这种透水砖具有三个显著的优点：一是大量使用赤泥的情况下，仍具有良好的透水性。因为长石尾矿骨料、碳酸钙粉和棕榈碎纤维的配合使用，产生三种不同的空隙形成机制，三种不同气孔交叉互联，互相贯通，弥补大量使用赤泥导致的孔隙率降低的问题；二是强度和环境安全性高。添加适量长石尾矿细粉，充分利用赤泥本身含有的Na2O、SiO2、Al2O3和长石尾矿所含的同类物质，在较低的温度下形成玻璃态的硅酸盐相，这些玻璃态硅酸盐物质，将骨料胶结在一起，保证砖体具有高的强度，同时将赤泥中的重金属离子完全包裹固结“惰性化”，从而不会再下渗污染地下水***，环境安全性大大提高；三是可大量使用赤泥、长石尾矿固体废弃物，赤泥用量可高达70％，变废为宝，拓展透水砖的原料供应范围，同时减轻环境污染。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
1-5mm长石尾矿颗粒、100目赤泥、200目长石尾矿细粉、200目碳酸钙粉、1-10mm棕榈碎纤维、质量浓度为25％的水玻璃溶液分别按照20：65：5：1：4：5的重量比混合均匀，制成透水砖混合料。
将上述透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力30MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干9h后，在1130℃高温烧成，冷却即得到赤泥长石尾矿透水砖。透水砖性能指标见表1。
实施例2
1-5mm长石尾矿颗粒、100目赤泥、200目长石尾矿细粉、200目碳酸钙粉、1-10mm棕榈碎纤维、质量浓度为25％的水玻璃溶液分别按照24：61：5：1.5：3.5：6的重量比混合均匀，制成透水砖混合料。
将上述透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力40MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干8h后，在1000℃高温烧成，冷却即得到赤泥长石尾矿透水砖。透水砖性能指标见表1。
实施例3
1-5mm长石尾矿颗粒、100目赤泥、200目长石尾矿细粉、200目碳酸钙粉、1-10mm棕榈碎纤维、质量浓度为25％的水玻璃溶液分别按照23：62：4：1：4：6的重量比混合均匀，制成透水砖混合料。
将上述透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力50MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干10h后，在1150℃高温烧成，冷却即得到赤泥长石尾矿透水砖。透水砖性能指标见表1。
实施例4
1-5mm长石尾矿颗粒、100目赤泥、200目长石尾矿细粉、200目碳酸钙粉、1-10mm棕榈碎纤维、质量浓度为25％的水玻璃溶液分别按照21：64：5：1：3：6的重量比混合均匀，制成透水砖混合料。
将上述透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力30MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干9h后，在1130℃高温烧成，冷却即得到赤泥长石尾矿透水砖。透水砖性能指标见表1。
表1实施例1-4制备的赤泥长石尾矿透水砖性能指标
案例编号 抗压强度，MPa 透水系数，mm/s
实施例1 105 0.28
实施例2 94 0.32
实施例3 90 0.32
实施例4 97 0.30

Claims (10)

1.一种环保型透水砖，其特征在于由长石尾矿颗粒、赤泥、长石尾矿细粉、碳酸钙细粉、棕榈碎纤维和辅助粘结剂以20-30：40-65：1-5：0.5-2：1-5：5-10的重量比制成。
2.根据权利要求1所述的环保型透水砖，其特征在于所述的长石尾矿颗粒的粒度为1-5mm。
3.根据权利要求1所述的环保型透水砖，其特征在于所述的赤泥的粒度为100目。
4.根据权利要求1所述的环保型透水砖，其特征在于所述的长石尾矿细粉的粒度为200目。
5.根据权利要求1所述的环保型透水砖，其特征在于所述的碳酸钙细粉为工业级重钙，粒度为200目。
6.根据权利要求1所述的环保型透水砖，其特征在于所述的棕榈碎纤维长度为1-10mm。
7.根据权利要求1所述的环保型透水砖，其特征在于所述的辅助粘结剂为水玻璃溶液，水玻璃溶液的质量浓度为25-30％。
8.一种权利要求1-7任一所述的环保型透水砖的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)将长石尾矿颗粒、赤泥、长石尾矿细粉、碳酸钙细粉、棕榈碎纤维和辅助粘结剂混合均匀，得到透水砖混合料；
(2)将透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型；
(3)压制成型后的砖坯烘干后，高温烧成，冷却，即得。
9.根据权利要求8所述的环保型透水砖的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的成型压力为30-50MPa。
10.根据权利要求8所述的环保型透水砖的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的烘干温度为110℃，烘干时间为8-10h，烧成温度为1000-1150℃，烧成时间为1-2h。
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