CN108947486A - 利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及透水砖制作方法领域，尤其是一种有效回收利用高钛型高炉渣，并高效的实现光催化透水砖生产的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法包括如下步骤：a、首先，将高钛型高炉渣进行破碎、筛分；b、将破碎分级后的高钛型高炉渣进行活化处理，得到骨料；c、在骨料中加入辅助粘合剂、助溶剂和水后，置于球磨中进行制粉，从而得到坯料；d、将步骤c中得到的坯料进行陈化处理，并一次加压成型得到生砖坯；e、将步骤d中得到的生砖坯进行烧结，然后冷却至常温后得到成品的透水砖。本发明充分利用了高钛型高炉渣，从而防止渣料的大量堆积对环境造成的危害，本发明尤其适用于利用高钛型高炉渣生产光催化透水砖之中。

Description

利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法
技术领域
本发明涉及透水砖制作方法领域，尤其是一种利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法。
背景技术
随着我国的快速发展，现代化城市建设的推进，城市大量使用混凝土、沥青、石材等不透水材料，城市硬化地面占据整个城市区域面积相当的比例，以及汽车等高耗燃设备大量的增加，地面无法对大量的热能进行热吸收，使热量停滞在城市内部而形成热岛效应。加之近年来，全球气候的恶劣，我国多个城市在遭遇强降水或连续性降水后，城市出现内涝，而热岛效应的出现，致使暴雨出现的几率增加，降水集中。
为解决这一境况，人们更多的将目光投向了长远的、可持续发展的生态环境建设当中。“海绵型城市”概念进入人们的视野，“海绵型城市”对适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，而透水砖正是“海绵型城市”建设中的一部分。
我国西南攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿，探明的储量超过100亿吨、保有储量约34亿吨，是国内仅次于鞍钢地区的重要铁矿资源。其中攀钢的高炉渣是一种CaO—SiO2—MgO—Al2O3—TiO2五元炉渣，渣中TiO2质量分数约21％左右，是一种典型的高钛型高炉渣。长期以来，高钛型高炉渣作为高炉冶炼的固体废物，其使用价值受其后续制品的局限，一直未能大规模利用，导致炉渣大量堆积，堆渣场占用大量土地，既污染环境又造成巨大经济损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效回收利用高钛型高炉渣，并高效的实现光催化透水砖生产的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，包括如下步骤：
a、首先，将高钛型高炉渣进行破碎、筛分；
b、将破碎分级后的高钛型高炉渣进行活化处理，得到骨料；
c、在骨料中加入辅助粘合剂、助溶剂和水后，置于球磨中进行制粉，从而得到坯料；
d、将步骤c中得到的坯料进行陈化处理，随后填布至压机的金属模具中，并一次加压成型得到生砖坯；
e、将步骤d中得到的生砖坯进行烧结，然后冷却至常温后得到成品的透水砖。
进一步的是，步骤c中，球磨加工后得到的粉粒的粒度范围为0.60mm～2.00mm。
进一步的是，所述透水砖分为上层的透水面层与下层的透水下层，其中步骤d中，上层的透水面层采用20～30目的坯料，下层采用10～20目的坯料，上下两层经过高温烧结形成透水砖整体。
进一步的是，所述透水面层与透水下层均由经活化后的高钛型高炉渣、辅助粘合剂、助溶剂以及水混合制备而成，其中，所述辅助粘合剂为甲基纤维素。
进一步的是，步骤b中，活化处理为：将破碎分级后的高钛型高炉渣置于400kw～700kw的微波辐射场内，反应时间范围为0.1～1.0h。
进一步的是，所述高钛型高炉渣破碎分级后的粒级分布为：10～20目的范围为30％～60％，20～30目的范围为40％～70％。
进一步的是，步骤c中，骨料：辅助粘合剂：助溶剂的比例范围为90～98：1～10：1～10。
进一步的是，步骤d中陈化方式为真空仓拌料方式，拌料时间范围为1～3h。
进一步的是，步骤e中的烧结方式为：将所述生砖坯置于辊道窑内，在1100℃～1190℃的温度下，保温时间范围为5～7h。
本发明的有益效果是：原料使用含钛高炉渣，在有效实现固废利用的基础上，还具有如下的技术优势：一、本发明中的高钛型高炉渣的使用量占比达到了90～98％，充分利用了高钛型高炉渣，从而防止渣料的大量堆积对环境造成的危害。另外，本发明还可以实现“上层粒径＜下层粒径”的骨料结构，从而可保障透水砖在具有良好透水性的基础上，也具有良好的保水性，由于采用合理的粒径分配，可极大减缓透水砖的堵塞现象；二、由于高钛型高炉渣自身含有钒，能使炉渣中的TiO2有更宽的吸收带；铁离子的存在使TiO2的光催化活性增强了，而高炉渣中其他物质由于具有闭壳层电子结构，基本不会对TiO2的光催化作用产生影响；三、高钛型高炉渣通过破碎后借助微波活化、球磨粉化，可以根据物料之间热应力的不同，从而达到增加物料比表面积、提升表面张力的作用，再通过高温烧结形成TiO2的光催化膜，负载于这些具有较高比表面积的物料上，增加了光催化膜与降解物接触面积，增大了光催化的活性。经过本发明得到的透水砖，具有透水砖光催化特性，有效的降低了材料以及生产成本，生产出的透水砖功能多样化，很好的满足了“海绵城市”的需求。本发明尤其适用于利用高钛型高炉渣生产光催化透水砖之中。
附图说明
图1是本发明的透水砖的结构简图。
图中标记为：透水面层1、透水下层2。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，包括如下步骤：a、首先，将高钛型高炉渣进行破碎、筛分；b、将破碎分级后的高钛型高炉渣进行活化处理，得到骨料；c、在骨料中加入辅助粘合剂、助溶剂和水后，置于球磨中进行制粉，从而得到坯料；d、将步骤c中得到的坯料进行陈化处理，随后填布至压机的金属模具中，并一次加压成型得到生砖坯；e、将步骤d中得到的生砖坯进行烧结，然后冷却至常温后得到成品的透水砖。
目前，以攀钢为代表的高炉渣是一种CaO—SiO2—MgO—Al2O3—TiO2五元炉渣，渣中TiO2质量分数约21％左右，是一种典型的高钛型高炉渣。长期以来，高钛型高炉渣作为高炉冶炼的固体废物，其使用价值受其后续制品的局限，一直未能大规模利用，导致炉渣大量堆积，堆渣场占用大量土地，既污染环境又造成巨大经济损失。与此同时，光催化技术是上世纪70年代发现的一种高效、清洁、彻底的污染物处理技术，目前研究的较多的纳米TiO2可在光辐射条件下，将水体中一些难以降解的化合物降解为H2O和CO2，因此纳米晶TiO2光催化降解法是一种极具应用前景的水处理新技术。但纳米晶TiO2的负载基体的选择与制备一直是阻碍TiO2光催化方法推广使用的瓶颈。由于TiO2光催化膜进行降解反应的前提是需要将周围介质中的污染物分子进行大量的捕获，这就需要光催化膜与污水具有较大的接触面积，其前提是负载基体材料具有较高的比表面积。本发明十分巧妙的找到了上述技术的结合点，创造性的设计了本发明的光催化透水砖的制备方法，最终在实现有效利用高钛型高炉渣的同时，又高效的实现了光催化透水砖的生产。本发明中的高温烧结形成TiO2的光催化膜，负载于这些具有较高比表面积的物料上，增加了光催化膜与降解物接触面积，增大了光催化的活性。经过本发明得到的透水砖，具有透水砖光催化特性，有效的降低了材料以及生产成本，生产出的透水砖功能多样化，很好的满足了“海绵城市”的需求，市场推广前景十分明朗。
为了进一步的优化制备得到的产品品质，有如下的优化方案：在步骤c中，球磨加工后得到的粉粒的粒度范围优选为0.60mm～2.00mm。通过对粉粒的粒度范围的优选，可以让透水砖的透水性和保水性实现完美的平衡，从而更好的适用于“海绵城市”的建设中。基于同样的构思，也可以选择如下方案：所述透水砖分为上层的透水面层1与下层的透水下层2，其中步骤d中，上层的透水面层1采用20～30目的坯料，下层采用10～20目的坯料，上下两层经过高温烧结形成透水砖整体。这样的方案也可以优化最终的透水砖的上下层的结构关系，保证透水性和保水性。另外，优选所述高钛型高炉渣破碎分级后的粒级分布为：10～20目的范围为30％～60％，20～30目的范围为40％～70％，或者在步骤c中，将骨料：辅助粘合剂：助溶剂的比例范围选择为90～98：1～10：1～10，也可以进一步优化产品品质。
在实际生产时，为了实现最优的产品品质，可以选择所述透水面层1与透水下层2均由经活化后的高钛型高炉渣、辅助粘合剂、助溶剂以及水混合制备而成，其中，所述辅助粘合剂为甲基纤维素。甲基纤维素具有较为理想的粘合剂功能，且在生产成本上易于控制，适用于大批量的生产之中。
就高钛型高炉渣的活化处理而言，优选所述活化处理为：将破碎分级后的高钛型高炉渣置于400kw～700kw的微波辐射场内，反应时间范围为0.1～1.0h。就高钛型高炉渣的陈化方式而言，陈化方式优选为真空仓拌料方式，拌料时间范围为1～3h。其中的陈化，指将坯料放置或静置一段时间，让坯料实现物料的反应后再进行下一步的加工。
在实际烧结时，优选步骤e中的烧结方式为：将所述生砖坯置于辊道窑内，在1100℃～1190℃的温度下，保温时间范围为5～7h。从而在保证产品品质前提下，提高生产效率。
本发明很好的结合了工业资源回收再利用、“海绵城市”以及光催化技术等领域，将原本作为高炉冶炼的固体废物的高钛型高炉渣，巧妙的转化为了目前市场十分畅销的透水砖产品，同时，该透水砖产品还由于高钛型高炉渣而具有了TiO2光催化膜的分解效果，又比普通的透水砖具有更优的技术价值，具有十分广阔的市场推广前景。

Claims (9)

1.利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、首先，将高钛型高炉渣进行破碎、筛分；
b、将破碎分级后的高钛型高炉渣进行活化处理，得到骨料；
c、在骨料中加入辅助粘合剂、助溶剂和水后，置于球磨中进行制粉，从而得到坯料；
d、将步骤c中得到的坯料进行陈化处理，随后填布至压机的金属模具中，并一次加压成型得到生砖坯；
e、将步骤d中得到的生砖坯进行烧结，然后冷却至常温后得到成品的透水砖。
2.如权利要求1所述的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，其特征在于：步骤c中，球磨加工后得到的粉粒的粒度范围为0.60mm～2.00mm。
3.如权利要求1所述的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，其特征在于：所述透水砖分为上层的透水面层(1)与下层的透水下层(2)，其中步骤d中，上层的透水面层(1)采用20～30目的坯料，下层采用10～20目的坯料，上下两层经过高温烧结形成透水砖整体。
4.如权利要求3所述的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，其特征在于：所述透水面层(1)与透水下层(2)均由经活化后的高钛型高炉渣、辅助粘合剂、助溶剂以及水混合制备而成，其中，所述辅助粘合剂为甲基纤维素。
5.如权利要求1所述的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，其特征在于：步骤b中，活化处理为：将破碎分级后的高钛型高炉渣置于400kw～700kw的微波辐射场内，反应时间范围为0.1～1.0h。
6.如权利要求1所述的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，其特征在于：所述高钛型高炉渣破碎分级后的粒级分布为：10～20目的范围为30％～60％，20～30目的范围为40％～70％。
7.如权利要求1所述的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，其特征在于：步骤c中，骨料：辅助粘合剂：助溶剂的比例范围为90～98：1～10：1～10。
8.如权利要求1所述的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，其特征在于：步骤d中陈化方式为真空仓拌料方式，拌料时间范围为1～3h。
9.如权利要求1所述的利用高钛型高炉渣制备光催化透水砖的方法，其特征在于：步骤e中的烧结方式为：将所述生砖坯置于辊道窑内，在1100℃～1190℃的温度下，保温时间范围为5～7h。
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