CN109279828B

CN109279828B - 一种镍渣彩色环保砖及其制备方法

Info

Publication number: CN109279828B
Application number: CN201811210809.1A
Authority: CN
Inventors: 陈杰; 陈波; 夏国平; 谢文荣; 秦新轩
Original assignee: Fujian Tonghai Nickel Industry Technology Co ltd
Current assignee: Fujian Tonghai Nickel Industry Technology Co ltd
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2038-10-17
Also published as: CN109279828A

Abstract

本发明涉及工业废料回收技术领域，为解决传统镍渣回收工艺资源利用率低的问题，提供了一种镍渣彩色环保砖及其制备方法，所述镍渣彩色环保砖由以下重量份的组分制成：镍渣粉100～150份，凝固剂15～30份，增强剂0.1～0.5份，响应性智能凝胶0.2～5份，颜料5～10份。本发明选用工业废料镍渣粉为主要原料，通过添加响应性智能凝胶及结构设计，有效增强了镍渣彩色环保砖的透水性，丰富了其功能性，扩展了其应用领域；制备工艺简单，成本低，便于养护，易于实现大规模工业化生产。

Description

一种镍渣彩色环保砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及工业废料回收技术领域，尤其涉及一种镍渣彩色环保砖及其制备方法。

背景技术

镍渣是冶炼镍铁合金产生的固体废渣，镍铁合金主要被用作不锈钢生产，因此镍渣也被称为不锈钢渣或镍铁渣，镍渣是部分熔融物经水淬等一系列物理操作后形成的粒化炉渣。目前，实际生产中，每生产1吨镍约产生冶炼渣6-16吨，其化学成分随冶炼方法而异。大量镍渣的堆放不加治理或治理不当，不仅会占用大量土地，还会对区域水体、大气、生态等环境因素造成安全隐患。

根据镍渣的分类特点，导磁率高的可以选用磁选，导磁率低的可以采用重选。干渣需要破碎研磨，水渣直接磁选或重选。但是，镍渣中铁的形态导致其很难用磁选的方式进行富集回收；镍渣中含有大量的SiO₂，通常采用熔融还原提铁工艺回收，该工艺耗费大量石灰以获得一定的碱度，导致渣量大，能耗高等后果。

中国专利文献上公开了“一种镍渣免烧砖及其制备方法”，其公告号为CN10840928A，该发明以工业废渣为主要原料制造高抗压强度的镍渣免烧砖，制备不存在烧结过程，解决资源和能源。但是，该发明的镍渣免烧砖的功能单一，长期铺设后易松动、发生上翘，雨天易溅水，在对城市排水***高要求的环境下，不能满足对其透水性等功能的需求，大大限制了其应用范围，此外，该镍渣免烧砖并未涉及其表面摩擦性能，具有一定的安全隐患。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种以镍渣为主料、透水性和耐摩擦性能好、具有环境可调节性的功能性镍渣彩色环保砖。

本发明还提供了一种镍渣彩色环保砖的制备方法，该方法工艺简单、能耗小，有利于大规模工业化生产。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种镍渣彩色环保砖，所述镍渣彩色环保砖由以下重量份的组分制成：镍渣粉100～150份，凝固剂15～30份，增强剂0.1～0.5份，响应性智能凝胶0.2～5份，颜料5～10份。

本发明选用工业废渣镍渣粉作为镍渣彩色环保砖的主料，其主要成分为SiO₂47.63％，MgO 26.49％，Al₂O₃ 6.84％，CaO 7.45％，Ni 0.032％，余量为杂质。选用工业废渣镍渣粉既解决了大量镍渣的堆放不加治理或治理不当的问题，又避免大量开采黏土和石料，解决资源，提高工业废料的资源利用率，变废为宝，复合当前的环保理念。

响应性智能凝胶是一种功能性超分子水凝胶，可发生溶液-凝胶可逆相转变，通过引入不同的化学官能团改性所得，该响应性智能凝胶可以在受到外界环境刺激：温度、pH、光照等，发生溶液-凝胶可逆相转变，从而大大增强镍渣彩色环保砖的吸水和透水性，也可以赋予其环境可调节性，根据不同外界环境调节砖体的吸水性。

作为优选，所述响应性智能凝胶选自pH响应性凝胶因子，光响应性凝胶因子和温度响应性凝胶因子中的一种。

作为优选，所述pH响应性凝胶因子为蒽的二烷氧基衍生物，其结构式为：

pH响应性凝胶因子含有酸碱官能团的凝胶因子，其凝胶性质可以通过外加酸碱加以控制，其响应机理为通过改变pH使得分子发生构相或结构的转变。上述pH响应性凝胶因子是有机凝胶，可以使得很多有机溶剂凝胶化。本发明通过在镍渣彩色环保砖内添加pH响应性凝胶因子，可以在日常养护中，可根据不同季节、气候，调节养护液的pH值，达到不同的养护效果，延长镍渣彩色环保砖的使用寿命。

作为优选，所述光响应性凝胶因子的结构式为：

作为优选，所述温度响应性凝胶因子为聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)凝胶，其结构式为：

温度响应性凝胶因子的响应机理为：凝胶结构中具有一定比例的疏水和亲水基团，温度的变化可影响这些基团的疏水作用以及大分子间的氢键作用，使得凝胶大分子链的构象因响应温度的刺激而伸展或卷曲，从而使凝胶体积膨胀或收缩。本发明通过在镍渣彩色环保砖中添加温度响应性凝胶因子，能够根据气温发生膨胀和收缩，可以有效调节路面温度，避免夏季高温路面温度过高，导致跌倒灼伤；同时采用此镍渣彩色环保砖作为墙体，可以根据不同季节环境产生保温、散热、透气等功能性。

作为优选，所述凝固剂为水泥强固剂。

作为优选，所述增强剂为三聚氰胺。

作为优选，所述镍渣彩色环保砖包括上层蓄水区和下层透水区，所述上层蓄水区内填充有响应性智能凝胶，所述上层蓄水区表面设有若干漏斗状吸水机构，所述吸水机构嵌入响应性智能凝胶内；所述下层透水区内设有若干导流管；所述导流管的入口呈喇叭口状，所述导流管的间距控制在2～5μm。

本发明的镍渣彩色环保砖为上层实心结构的上层蓄水区，当降水时，砖体通过漏斗状吸水机构吸收水分，进入到响应性智能凝胶中，蓄水区内的水达到蓄水平衡后，通过导流管流入地下，补给地下水。喇叭口的导流管有利于透水，较小的间距，不影响砖体的抗冲击强度。

作为优选，所述下层透水区的两侧设有与下层透水区贯穿的连接板，所述连接板为中空的开口结构；所述上层蓄水区设有与连接板形状适配的连接槽。

本发明的镍渣彩色环保砖在铺设路面的过程中，相邻两块砖体正反面颠倒交错放置，将下层透水区的两侧的连接板***翻转放置的镍渣彩色环保砖的上层蓄水区开设的连接槽内，此种铺设方式可以使得单个镍渣彩色环保砖的下层透水区内的水可以通过中空开口的连接板导流进入相邻镍渣彩色环保砖的上层蓄水区内，使得路面积水得到分散转移，避免汛期城市内涝，有效改善城市排水***。此外，利用本发明镍渣彩色环保砖的异型插接结构能够增强铺设路面砖体之间的紧固性，避免现有的规则的砖体容易松动、上翘，及在雨天容易积水、踩踏后容易溅水的弊端。

一种镍渣彩色环保砖的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照上述配比称料，将镍渣粉，凝固剂、增强剂和响应性智能凝胶加水进行混料，得混合料；

(2)将混合料进行一次砖坯压成、起模，得镍渣彩色环保砖坯体；

(3)对镍渣彩色环保砖坯体上颜料，进行彩色面料加压彩砖，脱模、养护，即得镍渣彩色环保砖。

作为优选，步骤(1)中，所述镍渣粉的粒级及质量百分含量为：10～20μm的镍渣粉占10～25％，30～50μm的镍渣粉占45～55％，50～80μm的镍渣粉占25～35％。

将镍渣粉进行破碎、筛分，得到不同粒级的镍渣粉，使得制备的镍渣彩色环保砖得致密度更高，从而加强了劈裂抗拉强度，延长使用寿命。

作为优选，步骤(1)中，先将响应性智能凝胶与镍渣粉混合复配，使得响应性智能凝胶包覆在镍渣粉表面，然后再加入凝固剂、增强剂进行混料。该混料方式使得响应性智能凝胶在镍渣彩色环保砖中的体系分散度增强，提高相应灵敏度。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)选用工业废料镍渣粉为主要原料，通过添加响应性智能凝胶及结构设计，有效增强了镍渣彩色环保砖的透水性，丰富了其功能性，扩展了其应用领域；

(2)制备工艺简单，成本低，便于养护，易于实现大规模工业化生产。

附图说明

图1是实施例1的镍渣彩色环保砖的剖视图。

图2是实施例1的镍渣彩色环保砖的铺设方法示意图。

图3是实施例1的镍渣彩色环保砖的铺设后的结构示意图。

图中：上层蓄水区1，下层透水区2，响应性智能凝胶3，吸水机构4，导流管5，连接板6，连接槽7。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。

实施例1

(1)将镍渣粉按照以下粒级及质量百分含量进行破碎、筛分：10～20μm的镍渣粉占10％，30～50μm的镍渣粉占55％，50～80μm的镍渣粉占35％，然后按照以下配比称料，将100Kg镍渣粉，15Kg水泥强固剂、0.1Kg增强剂和0.2Kg pH响应性凝胶因子加水进行混料，得混合料；

(3)对镍渣彩色环保砖坯体上5Kg颜料，进行彩色面料加压彩砖，脱模、养护，即得镍渣彩色环保砖。

如图1所示，本实施例制得的镍渣彩色环保砖包括上层蓄水区1和下层透水区2，上层蓄水区内填充有响应性智能凝胶3，上层蓄水区表面设有若干漏斗状吸水机构4，吸水机构嵌入响应性智能凝胶内；下层透水区内设有若干入口呈喇叭口状得导流管5，导流管之间的距离为2μm；下层透水区的两侧设有与下层透水区贯穿的具有中空的开口结构的连接板6，上层蓄水区设有与连接板形状适配的连接槽7。

如图2所示，本实施例制得的镍渣彩色环保砖的铺设方法为：将路基夯实，清除杂物，将镍渣彩色环保砖间隔颠倒放置，使得相邻镍渣彩色环保砖的连接板与连接槽位置相对，然后彼此插接固定即可，铺设后的结构如图3所示。

实施例2

(1)将镍渣粉按照以下粒级及质量百分含量进行破碎、筛分：10～20μm的镍渣粉占25％，30～50μm的镍渣粉占45％，50～80μm的镍渣粉占30％，按照以下配比称料，将5Kg光响应性凝胶因子与150Kg镍渣粉混合复配，使得响应性智能凝胶包覆在镍渣粉表面，然后再加入30Kg水泥强固剂、0.5Kg三聚氰胺、加水进行混料，得混合料；

(3)对镍渣彩色环保砖坯体上10Kg颜料，进行彩色面料加压彩砖，脱模、养护，即得镍渣彩色环保砖。

本实施例的镍渣彩色环保砖的结构现有的彩色环保砖相同。

实施例3

(1)将镍渣粉按照以下粒级及质量百分含量进行破碎、筛分：10～20μm的镍渣粉占22％，30～50μm的镍渣粉占53％，50～80μm的镍渣粉占25％，按照以下配比称料，将120Kg镍渣粉，25Kg水泥强固剂、0.4Kg三聚氰胺和4Kg温度响应性凝胶因子加水进行混料，得混合料；

(3)对镍渣彩色环保砖坯体上8Kg颜料，进行彩色面料加压彩砖，脱模、养护，即得镍渣彩色环保砖。

本实施例的镍渣彩色环保砖的结构与实施例1的不同之处在于，导流管的间距为5μm，其余完全相同。

实施例4

(1)按照以下配比称料，将110Kg镍渣粉，22Kg水泥强固剂、0.4Kg三聚氰胺和3Kg温度响应性凝胶因子，加水进行混料，得混合料；

(3)对镍渣彩色环保砖坯体上7Kg颜料，进行彩色面料加压彩砖，脱模、养护，即得镍渣彩色环保砖。

本实施例的镍渣彩色环保砖的结构与实施例1的不同之处在于，未设有连接板与连接槽，其余完全相同。

对实施例1-4制得的镍渣彩色环保砖的性能做检测，检验方法：按照GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》要求进行检验；检测单位：福建博海工程技术有限公司；检测仪器：液压式万能试验机，型号规格为WE-600A；无釉砖耐磨性测定仪，型号规格WM；检测结果如表1所示：

表1.检测结果

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种镍渣彩色环保砖，其特征在于，所述镍渣彩色环保砖由以下重量份的组分制成：镍渣粉100~150份，凝固剂15~30份，增强剂0.1~0.5份，响应性智能凝胶0.2~5份，颜料5~10份；所述镍渣彩色环保砖包括上层蓄水区和下层透水区，所述上层蓄水区内填充有响应性智能凝胶，所述上层蓄水区表面设有若干漏斗状吸水机构，所述吸水机构嵌入响应性智能凝胶内；所述下层透水区内设有若干导流管；所述下层透水区的两侧设有与下层透水区贯穿的连接板，所述连接板为中空的开口结构；所述上层蓄水区设有与连接板形状适配的连接槽。

2.根据权利要求1所述的一种镍渣彩色环保砖，其特征在于，所述响应性智能凝胶选自pH响应性凝胶因子，光响应性凝胶因子和温度响应性凝胶因子中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种镍渣彩色环保砖，其特征在于，所述凝固剂为水泥强固剂。

4.根据权利要求1所述的一种镍渣彩色环保砖，其特征在于，所述增强剂为三聚氰胺。

5.根据权利要求1所述的一种镍渣彩色环保砖，其特征在于，所述导流管的入口呈喇叭口状，所述导流管的间距控制在2~5μm。

6.一种如权利要求1-5任一所述的镍渣彩色环保砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照上述配比称料，将镍渣粉，凝固剂、增强剂和响应性智能凝胶加水进行混料，得混合料；

（2）将混合料进行一次砖坯压成、起模，得镍渣彩色环保砖坯体；

（3）对镍渣彩色环保砖坯体上颜料，进行彩色面料加压彩砖，脱模、养护，即得镍渣彩色环保砖。

7.根据权利要求6所述的镍渣彩色环保砖的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述镍渣粉的粒级及质量百分含量为：10~20μm的镍渣粉占10~25%，30~50μm的镍渣粉占45~55%，50~80μm的镍渣粉占25~35%。

8.根据权利要求6所述的镍渣彩色环保砖的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，先将响应性智能凝胶与镍渣粉混合复配，然后再加入凝固剂、增强剂进行混料。