CN110304901A - 一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法，电解锰渣为主要原材料，木屑、糠粉、秸秆作为辅佐材料；了解各种原材料的着火点，秸秆的着火点为100℃、木屑的着火点为210—230℃、糠粉的着火点为200℃左右，将202‑AB型电热恒温干燥箱的温度调至95℃，把原材料电解锰渣、秸秆、糠粉、木屑分别用盘子装着放入烘烤箱中，用95℃的温度烘24小时至无水分，把得到烘干无水分的原材料分别球磨，按照比例配出不同的比例的混合材料，再将配好比例的材料放入球磨机中球磨使其混合均匀，放入烘干箱中烧结得到样品；本发明具有吸水率好、体积密度小、有效防止了重金属对环境的影响、气孔率好、抗折强度高、合理利用资源、制作简单的优点。

Description

一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法
技术领域
本发明涉及透水砖和透气砖技术领域，具体为一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法。
背景技术
21世纪是一个经济、科技高速度发展的世纪，但是环境问题是21世纪最致命的一个问题。各种大型加工厂排放的废弃废渣已经成为全世界的焦点问题。近十几年来，我国锰矿行业迅速发展，年产量近几年虽得到一些控制，但电解废弃锰渣处理也还是一个较大的问题,是一种典型的“三高行业”，属于高能耗、高排放、高污染，而这些废渣的处理也给工厂带去了额外的成本，且浪费了大量的土地资源，锰矿资源虽然给当地带来了很大的经济效益，但随着过度的开采，使得周边的环境收到了严重的影响，目前，电解废弃锰渣的处理方式：大部分锰渣露天堆放、有些锰渣用填埋等方式处理，这些处理方式不仅影响到了周边的环境，并且对周边生活的人们的身体也造成了一定的危害。如果这些电解废弃锰渣合理处理、利用，将会给社会带来很多利益。
发明内容 本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法，具有吸水率好、体积密度小、有效防止了重金属对环境的影响、气孔率好、抗折强度高、合理利用资源、制作简单的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法，电解锰渣为主要原材料，木屑、糠粉、秸秆作为辅佐材料；
制备方法如下：
一、准备仪器设备：TJF8型瓷瓶球磨机、KSY-12D-18A型烧结炉、液压机、202-AB型电热恒温干燥箱、HYB-1型快速球磨机、FA2004分析电子天平、悬重湿重质量测试电子天平、游标卡尺、TXY数显式陶瓷吸水率测定仪、RGM-4100型微机控制电子万能试验机；
二、制备工艺
（1）了解各种原材料的着火点：秸秆的着火点为100℃、木屑的着火点为210—230℃、糠粉的着火点为200℃左右；
（2）将202-AB型电热恒温干燥箱的温度调至95℃，把原材料电解锰渣、秸秆、糠粉、木屑分别用盘子装着放入烘烤箱中，用95℃的温度烘24小时至无水分。
（3）把得到烘干无水分的原材料分别球磨：
a.用TJF8型瓷瓶球磨机将电解锰渣球磨12小时，球磨后将得到的粉末状电解锰渣再用HYB-1型快速球磨机球磨10分钟让电解锰渣磨到更细，装放在带有标签（电解锰渣）的盘子里；
b.秸秆用TJF8型瓷瓶球磨机球磨18小时，球磨后得到的秸秆粉再用HYB-1型快速球磨机球磨20分钟磨至更细，装放在带有标签（秸秆粉）的盘子里；c.木屑用TJF8型瓷瓶球磨机球磨20小时，球磨后将木屑粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟，装放在带有标签（木屑粉）的盘子里；
d.糠用TJF8型瓷瓶球磨机球磨16小时，将球磨得到的糠粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟至更细，装放在带有标签（糠粉）的盘子里
（4）a.把球磨后得到的电解锰渣粉用200目的目筛过筛，过筛后的电解锰渣用贴上标签（电解锰渣粉200目）的自封袋包装起来；
b.把球磨后得到的木屑粉用200目的目筛过筛，将过筛后的木屑粉用贴有标签（木屑粉200目）的自封袋包装；
c.把球磨后得到的秸秆粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（秸秆粉200目）的自封袋包装；
d.把糠粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（糠粉200目）的自封袋包装。
（5）按照比例配出不同的比例的混合材料，共11种配比方案：
A：电解锰渣100%，糠粉0%，木屑粉0%，秸秆粉0%
B：电解锰渣95%，糠粉5%，木屑粉0%，秸秆粉0%
C：电解锰渣95%，糠粉0%，木屑粉5%，秸秆粉0%
D：电解锰渣95%，糠粉0%，木屑粉0%，秸秆粉5%
E：电解锰渣90%，糠粉10%，木屑粉0%，秸秆粉0%
F：电解锰渣90%，糠粉0%，木屑粉10%，秸秆粉0%
G：电解锰渣90%，糠粉0%，木屑粉0%，秸秆粉10%
H：电解锰渣80%，糠粉10%，木屑粉5%，秸秆粉5%
I：电解锰渣80%，糠粉5%，木屑粉10%，秸秆粉5%
J：电解锰渣80%，糠粉5%，木屑粉5%，秸秆粉10%
K：电解锰渣80%，糠粉5%，木屑粉5%，秸秆粉5%
（6）再将配好比例的材料放入球磨机中球磨使其混合均匀，在搅拌时材料的损失率为每250g损失3g左右，将所得不同混合材料，每组分别用质量为36g压成10个圆饼状(d=50mm，h=10±1.2mm )、质量为4g压成15个条状(a=37mm，b=7mm，c=7±0.4mm)，压块之后，分别测量出每个圆饼的高和质量，测量出每个条状的质量、宽度和厚度，并依次记录相对应的数据；
（7）记录好数据之后，放入烘干箱中，将其烘烤8—10小时，再次测量其质量后做好相应记录，将所压的块状材料每组分别用1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃的温度烧结两个圆饼状、三个条状的样品，烧结之后测量出圆饼状的质量和其高度并记录与之对应的数据，测量出条状的宽度和厚度、质量记录与之相对应的数据。
（8）烧结之后，待烧结样品冷却之后，用FA2004分析电子天平测出每一个圆饼状的质量做好相应记录，接着将圆饼状样品放入TXY数显式陶瓷吸水率测定仪仪器中，将保真空时间设置为20分钟、进水时间设置为60秒、浸泡时间设置为30分钟，待时间结束后，用悬重湿重质量测试电子天平测量出它们的悬重和湿重并作与之对应的记录，用公式算出其吸水率。
（9）测量好所有数据之后，再把浸湿的样品放入202-AB型电热恒温干燥箱烘干至无水分，把每一组圆饼状的样品取出一个砸破，取最大的两块破碎样品并做好标记，重复以上测试吸水率实验做好相应记录，利用仪器用条状物体测出样品的抗折强度，在实验过程中，需输入样品的高度和宽度，还有下刀口间距，测量出相应数据并做相应记录；
三、结果与分析
（1）样品的外观和烧失率：
随着温度的不断升高，在1020℃--1080℃时同一种比例的混合材料样品随温度的升高颜色逐渐变淡，其中A、H的配方颜色变化最为明显，大小几乎都相同，在1080℃ 时A、J、K样品出现了开裂现象；而将温度升高到1100℃时，每一种比例的混合材料都出现了融化状态，形状也发生了改变，颜色较前几个温度最深（大多数都呈深灰色状），随着温度的升高，烧失率也逐渐升高，掺和的成分比例越高，烧失率也会变得越高，A配方的烧失率在1040℃至1080℃时的变化显著增大的变化，而其他几组的烧失率随温度的增加而增加，但烧失率变化很小。所以，电解锰渣中的成分在烧结过程中掺和辅助材料有利于降低某种成分的汽化温度；
（2）收缩率：
直径收缩率在1020—1080℃的温度时，同种混合材料的收缩率几乎不变。但所用的辅佐材料越多，直径收缩率变化也相对稳定。其中J组配方在1020℃至1080℃时的直径收缩率变化较大，说明J组配方不太合适制作多孔砖。其他几组的厚度收缩率随辅助材料所占的比例增加而增大。而超过1080℃之后，达到1100℃时，每一种混合材料的直径收缩率变化明显变大，所以，当烧结温度超过1080℃时的温度不适合制备多孔砖。
（3）样品的吸水率、气孔率和体积密度：
在未达到混合材料温度之前，气孔率随混合材料所占比例增加而增大、体积密度随混合材料所占比例增大而减小、吸水率随混合材料所占比例而增大；但达到熔点之后，实验结果将与未达到熔点时的结论相反。可见，气孔的多少与混合辅助材料所占的比例增加而增大。
（4）样品的抗折强度：
烧结样品条状的抗折强度用RGM–4100型仪器万能材料试验机进行测定，在1020℃-1080℃时，除比例为100%的锰渣的抗折强度随温度的升高略有升高，其他同一种混合材料在不同温度下烧结后的抗折强度无均明显变化。而在1020℃-1080℃时，混合材料的所占比例越小，抗折强度越大；可见，抗折强度的大小随辅佐材料所占的比例增大而减小。在1100℃时，混合材料的抗折强度达到最大值。但是，在1100℃时，混合材料达到熔点，样品在1100℃时，它的气孔率、体积密度、吸水率都不是最优值，综合考虑，在所有混合材料在不同温度的烧结下，1020℃—1080℃时，是最适合本实验的最佳温度。由于辅佐材料所占的比例不同，它们随辅佐材料的比例增大所对应的吸水率、气孔率、烧失率也随之增大，而体积密度、抗折强度随之减小。在本实验中，在1080℃时，占20%混合材料气孔率高达50%以上、体积密度达1.2g/cm3左右、抗折强度高达19.68MPa。因此，所占比例为20%的混合材料和占比例80%的电解锰渣混合制备多孔砖符合国家标准。
四、结论
（1）锰渣中含大量重金属元素，在1020℃-1100℃温度的烧结过程中，锰渣的烧失率不是很大，有效解决了电解锰渣对环境造成污染；
（2）与国家标准相比，电解锰渣和木屑、糠粉、秸秆粉所混合制作出来的样品耐温高达1080℃。温度在1080℃时，气孔率比国家标准高出7个百分点左右、体积密度在国家范围之内、也有较为良好的吸水率；
（3）以电解锰渣制备为主要原材料与以木屑、秸秆、糠粉为辅助材料烧结制备多孔砖是可行的。
优选的，所述样品的烧失量和烧成收缩情况可根据以下公式计算：
式中，Mr－烧后质量损失率(%)；
M0－烧前质量(g)；
M1－烧后质量(g)；
Sd－烧成直径收缩率(%)；
d2－烧前直径(mm)；
d3－烧后直径 (mm)；
Sf－烧成厚度收缩率(%)；
f2－烧成前厚度(mm)；
f3－烧成后厚度(mm)。
优选的，所述气孔率(Pa)、吸水率(Wa)和体积密度(D)可根据以下公式计算：
D=M1/(M2-M3)×D 0
式中：M1–干试样质量(g)；干重
M2–饱和试样在空气中质量(g)；湿重
M3–饱和试样在水中质量(g)；悬重
Wa–吸水率(%)；
Pa–显气孔率(%)；
D–体积密度(g/cm3)
D0-水的密度(g/cm3)。
该发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法：本发明采用电解锰渣为主要原材料，木屑、糠粉、秸秆作为辅佐材料，电解锰渣是电解金属锰后产生的一种含有大量的重金属元素和其他有害物质的酸性废渣，这样可以有效降低对环境的污染，以秸秆作为原材料制作的墙板的保温性、装饰性、耐久性都很好，许多发达国家已将其应用于建筑材料当中。稻糠有大量的发热量，在煅烧反应时，不仅可大幅降低配煤量，而且可以迅速参与化学反应生成硅酸盐，可以诱导结晶和提高实验物质强度的双重作用。稻糠价格低廉，由于本次实验需求较少可直接从农村获取。日常生活中人们通常用来当作燃料的木屑，也可以复合成如中纤板一样的人造板，还可以用来造纸，是木材加工时留下的锯末或刨花粉料。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法，电解锰渣为主要原材料，木屑、糠粉、秸秆作为辅佐材料；
制备方法如下：
一、准备仪器设备：TJF8型瓷瓶球磨机、KSY-12D-18A型烧结炉、液压机、202-AB型电热恒温干燥箱、HYB-1型快速球磨机、FA2004分析电子天平、悬重湿重质量测试电子天平、游标卡尺、TXY数显式陶瓷吸水率测定仪、RGM-4100型微机控制电子万能试验机；
二、制备工艺
（1）了解各种原材料的着火点：秸秆的着火点为100℃、木屑的着火点为210—230℃、糠粉的着火点为200℃左右；
（2）将202-AB型电热恒温干燥箱的温度调至90℃，把原材料电解锰渣、秸秆、糠粉、木屑分别用盘子装着放入烘烤箱中，用90℃的温度烘24小时至无水分。
（3）把得到烘干无水分的原材料分别球磨：
a.用TJF8型瓷瓶球磨机将电解锰渣球磨12小时，球磨后将得到的粉末状电解锰渣再用HYB-1型快速球磨机球磨10分钟让电解锰渣磨到更细，装放在带有标签（电解锰渣）的盘子里；
b.秸秆用TJF8型瓷瓶球磨机球磨18小时，球磨后得到的秸秆粉再用HYB-1型快速球磨机球磨20分钟磨至更细，装放在带有标签（秸秆粉）的盘子里；c.木屑用TJF8型瓷瓶球磨机球磨20小时，球磨后将木屑粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟，装放在带有标签（木屑粉）的盘子里；
d.糠用TJF8型瓷瓶球磨机球磨16小时，将球磨得到的糠粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟至更细，装放在带有标签（糠粉）的盘子里
（4）a.把球磨后得到的电解锰渣粉用200目的目筛过筛，过筛后的电解锰渣用贴上标签（电解锰渣粉200目）的自封袋包装起来；
b.把球磨后得到的木屑粉用200目的目筛过筛，将过筛后的木屑粉用贴有标签（木屑粉200目）的自封袋包装；
c.把球磨后得到的秸秆粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（秸秆粉200目）的自封袋包装；
d.把糠粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（糠粉200目）的自封袋包装。
（5）按照比例配出不同的比例的混合材料，混合材料占比5%：
B：电解锰渣95%，糠粉5%，木屑粉0%，秸秆粉0%
C：电解锰渣95%，糠粉0%，木屑粉5%，秸秆粉0%
D：电解锰渣95%，糠粉0%，木屑粉0%，秸秆粉5%
（6）再将配好比例的材料放入球磨机中球磨使其混合均匀，在搅拌时材料的损失率为每250g损失3g左右，将所得不同混合材料，每组分别用质量为36g压成10个圆饼状(d=50mm，h=10±1.2mm )、质量为4g压成15个条状(a=37mm，b=7mm，c=7±0.4mm)，压块之后，分别测量出每个圆饼的高和质量，测量出每个条状的质量、宽度和厚度，并依次记录相对应的数据；
（7）记录好数据之后，放入烘干箱中，将其烘烤8—10小时，再次测量其质量后做好相应记录，将所压的块状材料每组分别用1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃的温度烧结两个圆饼状、三个条状的样品，烧结之后测量出圆饼状的质量和其高度并记录与之对应的数据，测量出条状的宽度和厚度、质量记录与之相对应的数据。
（8）烧结之后，待烧结样品冷却之后，用FA2004分析电子天平测出每一个圆饼状的质量做好相应记录，接着将圆饼状样品放入TXY数显式陶瓷吸水率测定仪仪器中，将保真空时间设置为20分钟、进水时间设置为60秒、浸泡时间设置为30分钟，待时间结束后，用悬重湿重质量测试电子天平测量出它们的悬重和湿重并作与之对应的记录，用公式算出其吸水率。
（9）测量好所有数据之后，再把浸湿的样品放入202-AB型电热恒温干燥箱烘干至无水分，把每一组圆饼状的样品取出一个砸破，取最大的两块破碎样品并做好标记，重复以上测试吸水率实验做好相应记录，利用仪器用条状物体测出样品的抗折强度，在实验过程中，需输入样品的高度和宽度，还有下刀口间距，测量出相应数据并做相应记录；
三、结果与分析
（1）样品的外观和烧失率：
随着温度的不断升高，在1020℃--1080℃时同一种比例的混合材料样品随温度的升高颜色逐渐变淡，其中A、H的配方颜色变化最为明显，大小几乎都相同，在1080℃ 时A、J、K样品出现了开裂现象；而将温度升高到1100℃时，每一种比例的混合材料都出现了融化状态，形状也发生了改变，颜色较前几个温度最深（大多数都呈深灰色状），随着温度的升高，烧失率也逐渐升高，掺和的成分比例越高，烧失率也会变得越高，A配方的烧失率在1040℃至1080℃时的变化显著增大的变化，而其他几组的烧失率随温度的增加而增加，但烧失率变化很小。所以，电解锰渣中的成分在烧结过程中掺和辅助材料有利于降低某种成分的汽化温度；
（2）收缩率：
直径收缩率在1020—1080℃的温度时，同种混合材料的收缩率几乎不变。但所用的辅佐材料越多，直径收缩率变化也相对稳定。其中J组配方在1020℃至1080℃时的直径收缩率变化较大，说明J组配方不太合适制作多孔砖。其他几组的厚度收缩率随辅助材料所占的比例增加而增大。而超过1080℃之后，达到1100℃时，每一种混合材料的直径收缩率变化明显变大，所以，当烧结温度超过1080℃时的温度不适合制备多孔砖。
（3）样品的吸水率、气孔率和体积密度：
在未达到混合材料温度之前，气孔率随混合材料所占比例增加而增大、体积密度随混合材料所占比例增大而减小、吸水率随混合材料所占比例而增大；但达到熔点之后，实验结果将与未达到熔点时的结论相反。可见，气孔的多少与混合辅助材料所占的比例增加而增大。
（4）样品的抗折强度：
烧结样品条状的抗折强度用RGM–4100型仪器万能材料试验机进行测定，在1020℃-1080℃时，除比例为100%的锰渣的抗折强度随温度的升高略有升高，其他同一种混合材料在不同温度下烧结后的抗折强度无均明显变化。而在1020℃-1080℃时，混合材料的所占比例越小，抗折强度越大；可见，抗折强度的大小随辅佐材料所占的比例增大而减小。在1100℃时，混合材料的抗折强度达到最大值。但是，在1100℃时，混合材料达到熔点，样品在1100℃时，它的气孔率、体积密度、吸水率都不是最优值，综合考虑，在所有混合材料在不同温度的烧结下，1020℃—1080℃时，是最适合本实验的最佳温度。由于辅佐材料所占的比例不同，它们随辅佐材料的比例增大所对应的吸水率、气孔率、烧失率也随之增大，而体积密度、抗折强度随之减小。在本实验中，在1080℃时，占20%混合材料气孔率高达50%以上、体积密度达1.2g/cm3左右、抗折强度高达19.68MPa。因此，所占比例为20%的混合材料和占比例80%的电解锰渣混合制备多孔砖符合国家标准。
实施例2
一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法，电解锰渣为主要原材料，木屑、糠粉、秸秆作为辅佐材料；
制备方法如下：
一、准备仪器设备：TJF8型瓷瓶球磨机、KSY-12D-18A型烧结炉、液压机、202-AB型电热恒温干燥箱、HYB-1型快速球磨机、FA2004分析电子天平、悬重湿重质量测试电子天平、游标卡尺、TXY数显式陶瓷吸水率测定仪、RGM-4100型微机控制电子万能试验机；
二、制备工艺
（1）了解各种原材料的着火点：秸秆的着火点为100℃、木屑的着火点为210—230℃、糠粉的着火点为200℃左右；
（2）将202-AB型电热恒温干燥箱的温度调至100℃，把原材料电解锰渣、秸秆、糠粉、木屑分别用盘子装着放入烘烤箱中，用100℃的温度烘24小时至无水分。
（3）把得到烘干无水分的原材料分别球磨：
a.用TJF8型瓷瓶球磨机将电解锰渣球磨12小时，球磨后将得到的粉末状电解锰渣再用HYB-1型快速球磨机球磨10分钟让电解锰渣磨到更细，装放在带有标签（电解锰渣）的盘子里；
b.秸秆用TJF8型瓷瓶球磨机球磨18小时，球磨后得到的秸秆粉再用HYB-1型快速球磨机球磨20分钟磨至更细，装放在带有标签（秸秆粉）的盘子里；c.木屑用TJF8型瓷瓶球磨机球磨20小时，球磨后将木屑粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟，装放在带有标签（木屑粉）的盘子里；
d.糠用TJF8型瓷瓶球磨机球磨16小时，将球磨得到的糠粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟至更细，装放在带有标签（糠粉）的盘子里
（4）a.把球磨后得到的电解锰渣粉用200目的目筛过筛，过筛后的电解锰渣用贴上标签（电解锰渣粉200目）的自封袋包装起来；
b.把球磨后得到的木屑粉用200目的目筛过筛，将过筛后的木屑粉用贴有标签（木屑粉200目）的自封袋包装；
c.把球磨后得到的秸秆粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（秸秆粉200目）的自封袋包装；
d.把糠粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（糠粉200目）的自封袋包装。
（5）按照比例配出不同的比例的混合材料，混合材料占比10%：
E：电解锰渣90%，糠粉10%，木屑粉0%，秸秆粉0%
F：电解锰渣90%，糠粉0%，木屑粉10%，秸秆粉0%
G：电解锰渣90%，糠粉0%，木屑粉0%，秸秆粉10%
（6）再将配好比例的材料放入球磨机中球磨使其混合均匀，在搅拌时材料的损失率为每250g损失3g左右，将所得不同混合材料，每组分别用质量为36g压成10个圆饼状(d=50mm，h=10±1.2mm )、质量为4g压成15个条状(a=37mm，b=7mm，c=7±0.4mm)，压块之后，分别测量出每个圆饼的高和质量，测量出每个条状的质量、宽度和厚度，并依次记录相对应的数据；
（7）记录好数据之后，放入烘干箱中，将其烘烤8—10小时，再次测量其质量后做好相应记录，将所压的块状材料每组分别用1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃的温度烧结两个圆饼状、三个条状的样品，烧结之后测量出圆饼状的质量和其高度并记录与之对应的数据，测量出条状的宽度和厚度、质量记录与之相对应的数据；
（8）烧结之后，待烧结样品冷却之后，用FA2004分析电子天平测出每一个圆饼状的质量做好相应记录，接着将圆饼状样品放入TXY数显式陶瓷吸水率测定仪仪器中，将保真空时间设置为20分钟、进水时间设置为60秒、浸泡时间设置为30分钟，待时间结束后，用悬重湿重质量测试电子天平测量出它们的悬重和湿重并作与之对应的记录，用公式算出其吸水率；
（9）测量好所有数据之后，再把浸湿的样品放入202-AB型电热恒温干燥箱烘干至无水分，把每一组圆饼状的样品取出一个砸破，取最大的两块破碎样品并做好标记，重复以上测试吸水率实验做好相应记录，利用仪器用条状物体测出样品的抗折强度，在实验过程中，需输入样品的高度和宽度，还有下刀口间距，测量出相应数据并做相应记录。
三、结果与分析
（1）样品的外观和烧失率：
随着温度的不断升高，在1020℃--1080℃时同一种比例的混合材料样品随温度的升高颜色逐渐变淡，其中A、H的配方颜色变化最为明显，大小几乎都相同，在1080℃ 时A、J、K样品出现了开裂现象；而将温度升高到1100℃时，每一种比例的混合材料都出现了融化状态，形状也发生了改变，颜色较前几个温度最深（大多数都呈深灰色状），随着温度的升高，烧失率也逐渐升高，掺和的成分比例越高，烧失率也会变得越高，A配方的烧失率在1040℃至1080℃时的变化显著增大的变化，而其他几组的烧失率随温度的增加而增加，但烧失率变化很小。所以，电解锰渣中的成分在烧结过程中掺和辅助材料有利于降低某种成分的汽化温度；
（2）收缩率：
直径收缩率在1020—1080℃的温度时，同种混合材料的收缩率几乎不变。但所用的辅佐材料越多，直径收缩率变化也相对稳定。其中J组配方在1020℃至1080℃时的直径收缩率变化较大，说明J组配方不太合适制作多孔砖。其他几组的厚度收缩率随辅助材料所占的比例增加而增大。而超过1080℃之后，达到1100℃时，每一种混合材料的直径收缩率变化明显变大，所以，当烧结温度超过1080℃时的温度不适合制备多孔砖。
（3）样品的吸水率、气孔率和体积密度：
在未达到混合材料温度之前，气孔率随混合材料所占比例增加而增大、体积密度随混合材料所占比例增大而减小、吸水率随混合材料所占比例而增大；但达到熔点之后，实验结果将与未达到熔点时的结论相反。可见，气孔的多少与混合辅助材料所占的比例增加而增大。
（4）样品的抗折强度：
烧结样品条状的抗折强度用RGM–4100型仪器万能材料试验机进行测定，在1020℃-1080℃时，除比例为100%的锰渣的抗折强度随温度的升高略有升高，其他同一种混合材料在不同温度下烧结后的抗折强度无均明显变化。而在1020℃-1080℃时，混合材料的所占比例越小，抗折强度越大；可见，抗折强度的大小随辅佐材料所占的比例增大而减小。在1100℃时，混合材料的抗折强度达到最大值。但是，在1100℃时，混合材料达到熔点，样品在1100℃时，它的气孔率、体积密度、吸水率都不是最优值，综合考虑，在所有混合材料在不同温度的烧结下，1020℃—1080℃时，是最适合本实验的最佳温度。由于辅佐材料所占的比例不同，它们随辅佐材料的比例增大所对应的吸水率、气孔率、烧失率也随之增大，而体积密度、抗折强度随之减小。在本实验中，在1080℃时，占20%混合材料气孔率高达50%以上、体积密度达1.2g/cm3左右、抗折强度高达19.68MPa。因此，所占比例为20%的混合材料和占比例80%的电解锰渣混合制备多孔砖符合国家标准。
实施例3
一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法，电解锰渣为主要原材料，木屑、糠粉、秸秆作为辅佐材料；
制备方法如下：
一、准备仪器设备：TJF8型瓷瓶球磨机、KSY-12D-18A型烧结炉、液压机、202-AB型电热恒温干燥箱、HYB-1型快速球磨机、FA2004分析电子天平、悬重湿重质量测试电子天平、游标卡尺、TXY数显式陶瓷吸水率测定仪、RGM-4100型微机控制电子万能试验机；
二、制备工艺
（1）了解各种原材料的着火点：秸秆的着火点为100℃、木屑的着火点为210—230℃、糠粉的着火点为200℃左右；
（2）将202-AB型电热恒温干燥箱的温度调至95℃，把原材料电解锰渣、秸秆、糠粉、木屑分别用盘子装着放入烘烤箱中，用95℃的温度烘24小时至无水分。
（3）把得到烘干无水分的原材料分别球磨：
a.用TJF8型瓷瓶球磨机将电解锰渣球磨12小时，球磨后将得到的粉末状电解锰渣再用HYB-1型快速球磨机球磨10分钟让电解锰渣磨到更细，装放在带有标签（电解锰渣）的盘子里；
b.秸秆用TJF8型瓷瓶球磨机球磨18小时，球磨后得到的秸秆粉再用HYB-1型快速球磨机球磨20分钟磨至更细，装放在带有标签（秸秆粉）的盘子里；c.木屑用TJF8型瓷瓶球磨机球磨20小时，球磨后将木屑粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟，装放在带有标签（木屑粉）的盘子里；
d.糠用TJF8型瓷瓶球磨机球磨16小时，将球磨得到的糠粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟至更细，装放在带有标签（糠粉）的盘子里
（4）a.把球磨后得到的电解锰渣粉用200目的目筛过筛，过筛后的电解锰渣用贴上标签（电解锰渣粉200目）的自封袋包装起来；
b.把球磨后得到的木屑粉用200目的目筛过筛，将过筛后的木屑粉用贴有标签（木屑粉200目）的自封袋包装；
c.把球磨后得到的秸秆粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（秸秆粉200目）的自封袋包装；
d.把糠粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（糠粉200目）的自封袋包装。
（5）按照比例配出不同的比例的混合材料，混合材料占比20%：
H：电解锰渣80%，糠粉10%，木屑粉5%，秸秆粉5%
I：电解锰渣80%，糠粉5%，木屑粉10%，秸秆粉5%
J：电解锰渣80%，糠粉5%，木屑粉5%，秸秆粉10%
K：电解锰渣80%，糠粉5%，木屑粉5%，秸秆粉5%
（6）再将配好比例的材料放入球磨机中球磨使其混合均匀，在搅拌时材料的损失率为每250g损失3g左右，将所得不同混合材料，每组分别用质量为36g压成10个圆饼状(d=50mm，h=10±1.2mm )、质量为4g压成15个条状(a=37mm，b=7mm，c=7±0.4mm)，压块之后，分别测量出每个圆饼的高和质量，测量出每个条状的质量、宽度和厚度，并依次记录相对应的数据；
（7）记录好数据之后，放入烘干箱中，将其烘烤8—10小时，再次测量其质量后做好相应记录，将所压的块状材料每组分别用1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃的温度烧结两个圆饼状、三个条状的样品，烧结之后测量出圆饼状的质量和其高度并记录与之对应的数据，测量出条状的宽度和厚度、质量记录与之相对应的数据。
（8）烧结之后，待烧结样品冷却之后，用FA2004分析电子天平测出每一个圆饼状的质量做好相应记录，接着将圆饼状样品放入TXY数显式陶瓷吸水率测定仪仪器中，将保真空时间设置为20分钟、进水时间设置为60秒、浸泡时间设置为30分钟，待时间结束后，用悬重湿重质量测试电子天平测量出它们的悬重和湿重并作与之对应的记录，用公式算出其吸水率。
（9）测量好所有数据之后，再把浸湿的样品放入202-AB型电热恒温干燥箱烘干至无水分，把每一组圆饼状的样品取出一个砸破，取最大的两块破碎样品并做好标记，重复以上测试吸水率实验做好相应记录，利用仪器用条状物体测出样品的抗折强度，在实验过程中，需输入样品的高度和宽度，还有下刀口间距，测量出相应数据并做相应记录；
三、结果与分析
（1）样品的外观和烧失率：
随着温度的不断升高，在1020℃--1080℃时同一种比例的混合材料样品随温度的升高颜色逐渐变淡，其中A、H的配方颜色变化最为明显，大小几乎都相同，在1080℃ 时A、J、K样品出现了开裂现象；而将温度升高到1100℃时，每一种比例的混合材料都出现了融化状态，形状也发生了改变，颜色较前几个温度最深（大多数都呈深灰色状），随着温度的升高，烧失率也逐渐升高，掺和的成分比例越高，烧失率也会变得越高，A配方的烧失率在1040℃至1080℃时的变化显著增大的变化，而其他几组的烧失率随温度的增加而增加，但烧失率变化很小。所以，电解锰渣中的成分在烧结过程中掺和辅助材料有利于降低某种成分的汽化温度；
（2）收缩率：
直径收缩率在1020—1080℃的温度时，同种混合材料的收缩率几乎不变。但所用的辅佐材料越多，直径收缩率变化也相对稳定。其中J组配方在1020℃至1080℃时的直径收缩率变化较大，说明J组配方不太合适制作多孔砖。其他几组的厚度收缩率随辅助材料所占的比例增加而增大。而超过1080℃之后，达到1100℃时，每一种混合材料的直径收缩率变化明显变大，所以，当烧结温度超过1080℃时的温度不适合制备多孔砖。
（3）样品的吸水率、气孔率和体积密度：
在未达到混合材料温度之前，气孔率随混合材料所占比例增加而增大、体积密度随混合材料所占比例增大而减小、吸水率随混合材料所占比例而增大；但达到熔点之后，实验结果将与未达到熔点时的结论相反。可见，气孔的多少与混合辅助材料所占的比例增加而增大。
（4）样品的抗折强度：
烧结样品条状的抗折强度用RGM–4100型仪器万能材料试验机进行测定，在1020℃-1080℃时，除比例为100%的锰渣的抗折强度随温度的升高略有升高，其他同一种混合材料在不同温度下烧结后的抗折强度无均明显变化。而在1020℃-1080℃时，混合材料的所占比例越小，抗折强度越大；可见，抗折强度的大小随辅佐材料所占的比例增大而减小。在1100℃时，混合材料的抗折强度达到最大值。但是，在1100℃时，混合材料达到熔点，样品在1100℃时，它的气孔率、体积密度、吸水率都不是最优值，综合考虑，在所有混合材料在不同温度的烧结下，1020℃—1080℃时，是最适合本实验的最佳温度。由于辅佐材料所占的比例不同，它们随辅佐材料的比例增大所对应的吸水率、气孔率、烧失率也随之增大，而体积密度、抗折强度随之减小。在本实验中，在1080℃时，占20%混合材料气孔率高达50%以上、体积密度达1.2g/cm3左右、抗折强度高达19.68MPa。因此，所占比例为20%的混合材料和占比例80%的电解锰渣混合制备多孔砖符合国家标准。
本发明采用电解锰渣为主要原材料，木屑、糠粉、秸秆作为辅佐材料，电解锰渣是电解金属锰后产生的一种含有大量的重金属元素和其他有害物质的酸性废渣，这样可以有效降低对环境的污染，以秸秆作为原材料制作的墙板的保温性、装饰性、耐久性都很好，许多发达国家已将其应用于建筑材料当中。稻糠有大量的发热量，在煅烧反应时，不仅可大幅降低配煤量，而且可以迅速参与化学反应生成硅酸盐，可以诱导结晶和提高实验物质强度的双重作用。稻糠价格低廉，由于本次实验需求较少可直接从农村获取。日常生活中人们通常用来当作燃料的木屑，也可以复合成如中纤板一样的人造板，还可以用来造纸，是木材加工时留下的锯末或刨花粉料；实施例1、实施例2、实施例3中干燥箱温度、混合材料占比、以及烧结温度不同，得到的透水砖和透气砖的综合性能也不同，实验结果显示，实施例3得到的透水砖和透气砖比实施例1、实施例2的透水砖和透气砖气孔率高、抗折强度高、体积密度大，实施例2得到的透水砖和透气砖比实施例1的透水砖和透气砖气孔率高、抗折强度高、体积密度大。因此得出结论：在1080℃时，占20%混合材料气孔率高达50%以上、体积密度达1.2g/cm3左右、抗折强度高达19.68MPa。所以，占比为20%的混合材料和占比80%的电解锰渣混合制备多孔砖符合国家标准。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法，其特征在于：电解锰渣为主要原材料，木屑、糠粉、秸秆作为辅佐材料;
制备方法如下：
一、准备仪器设备：TJF8型瓷瓶球磨机、KSY-12D-18A型烧结炉、液压机、202-AB型电热恒温干燥箱、HYB-1型快速球磨机、FA2004分析电子天平、悬重湿重质量测试电子天平、游标卡尺、TXY数显式陶瓷吸水率测定仪、RGM-4100型微机控制电子万能试验机；
二、制备工艺
（1）了解各种原材料的着火点：秸秆的着火点为100℃、木屑的着火点为210—230℃、糠粉的着火点为200℃左右；
（2）将202-AB型电热恒温干燥箱的温度调至95℃，把原材料电解锰渣、秸秆、糠粉、木屑分别用盘子装着放入烘烤箱中，用95℃的温度烘24小时至无水分；
（3）把得到烘干无水分的原材料分别球磨：
a.用TJF8型瓷瓶球磨机将电解锰渣球磨12小时，球磨后将得到的粉末状电解锰渣再用HYB-1型快速球磨机球磨10分钟让电解锰渣磨到更细，装放在带有标签（电解锰渣）的盘子里；
b.秸秆用TJF8型瓷瓶球磨机球磨18小时，球磨后得到的秸秆粉再用HYB-1型快速球磨机球磨20分钟磨至更细，装放在带有标签（秸秆粉）的盘子里；c.木屑用TJF8型瓷瓶球磨机球磨20小时，球磨后将木屑粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟，装放在带有标签（木屑粉）的盘子里；
d.糠用TJF8型瓷瓶球磨机球磨16小时，将球磨得到的糠粉用HYB-1型快速球磨机球磨30分钟至更细，装放在带有标签（糠粉）的盘子里；
（4）a.把球磨后得到的电解锰渣粉用200目的目筛过筛，过筛后的电解锰渣用贴上标签（电解锰渣粉200目）的自封袋包装起来；
b.把球磨后得到的木屑粉用200目的目筛过筛，将过筛后的木屑粉用贴有标签（木屑粉200目）的自封袋包装；
c.把球磨后得到的秸秆粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（秸秆粉200目）的自封袋包装；
d.把糠粉用200目的目筛过筛，用贴有标签（糠粉200目）的自封袋包装；
（5）按照比例配出不同的比例的混合材料，共11种配比方案：
A：电解锰渣100%，糠粉0%，木屑粉0%，秸秆粉0%
B：电解锰渣95%，糠粉5%，木屑粉0%，秸秆粉0%
C：电解锰渣95%，糠粉0%，木屑粉5%，秸秆粉0%
D：电解锰渣95%，糠粉0%，木屑粉0%，秸秆粉5%
E：电解锰渣90%，糠粉10%，木屑粉0%，秸秆粉0%
F：电解锰渣90%，糠粉0%，木屑粉10%，秸秆粉0%
G：电解锰渣90%，糠粉0%，木屑粉0%，秸秆粉10%
H：电解锰渣80%，糠粉10%，木屑粉5%，秸秆粉5%
I：电解锰渣80%，糠粉5%，木屑粉10%，秸秆粉5%
J：电解锰渣80%，糠粉5%，木屑粉5%，秸秆粉10%
K：电解锰渣80%，糠粉5%，木屑粉5%，秸秆粉5%
（6）再将配好比例的材料放入球磨机中球磨使其混合均匀，在搅拌时材料的损失率为每250g损失3g左右，将所得不同混合材料，每组分别用质量为36g压成10个圆饼状(d=50mm，h=10±1.2mm )、质量为4g压成15个条状(a=37mm，b=7mm，c=7±0.4mm)，压块之后，分别测量出每个圆饼的高和质量，测量出每个条状的质量、宽度和厚度，并依次记录相对应的数据；
（7）记录好数据之后，放入烘干箱中，将其烘烤8—10小时，再次测量其质量后做好相应记录，将所压的块状材料每组分别用1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃的温度烧结两个圆饼状、三个条状的样品，烧结之后测量出圆饼状的质量和其高度并记录与之对应的数据，测量出条状的宽度和厚度、质量记录与之相对应的数据；
（8）烧结之后，待烧结样品冷却之后，用FA2004分析电子天平测出每一个圆饼状的质量做好相应记录，接着将圆饼状样品放入TXY数显式陶瓷吸水率测定仪仪器中，将保真空时间设置为20分钟、进水时间设置为60秒、浸泡时间设置为30分钟，待时间结束后，用悬重湿重质量测试电子天平测量出它们的悬重和湿重并作与之对应的记录，用公式算出其吸水率；
（9）测量好所有数据之后，再把浸湿的样品放入202-AB型电热恒温干燥箱烘干至无水分，把每一组圆饼状的样品取出一个砸破，取最大的两块破碎样品并做好标记，重复以上测试吸水率实验做好相应记录，利用仪器用条状物体测出样品的抗折强度，在实验过程中，需输入样品的高度和宽度，还有下刀口间距，测量出相应数据并做相应记录；
三、结果与分析
（1）样品的外观和烧失率：
随着温度的不断升高，在1020℃--1080℃时同一种比例的混合材料样品随温度的升高颜色逐渐变淡，其中A、H的配方颜色变化最为明显，大小几乎都相同，在1080℃ 时A、J、K样品出现了开裂现象；而将温度升高到1100℃时，每一种比例的混合材料都出现了融化状态，形状也发生了改变，颜色较前几个温度最深（大多数都呈深灰色状），随着温度的升高，烧失率也逐渐升高，掺和的成分比例越高，烧失率也会变得越高，A配方的烧失率在1040℃至1080℃时的变化显著增大的变化，而其他几组的烧失率随温度的增加而增加，但烧失率变化很小；所以，电解锰渣中的成分在烧结过程中掺和辅助材料有利于降低某种成分的汽化温度；
（2）收缩率：
直径收缩率在1020—1080℃的温度时，同种混合材料的收缩率几乎不变，但所用的辅佐材料越多，直径收缩率变化也相对稳定，其中J组配方在1020℃至1080℃时的直径收缩率变化较大，说明J组配方不太合适制作多孔砖，其他几组的厚度收缩率随辅助材料所占的比例增加而增大，而超过1080℃之后，达到1100℃时，每一种混合材料的直径收缩率变化明显变大，所以，当烧结温度超过1080℃时的温度不适合制备多孔砖；
（3）样品的吸水率、气孔率和体积密度：
在未达到混合材料温度之前，气孔率随混合材料所占比例增加而增大、体积密度随混合材料所占比例增大而减小、吸水率随混合材料所占比例而增大，但达到熔点之后，实验结果将与未达到熔点时的结论相反，可见，气孔的多少与混合辅助材料所占的比例增加而增大；
（4）样品的抗折强度：
烧结样品条状的抗折强度用RGM–4100型仪器万能材料试验机进行测定，在1020℃-1080℃时，除比例为100%的锰渣的抗折强度随温度的升高略有升高，其他同一种混合材料在不同温度下烧结后的抗折强度无均明显变化，而在1020℃-1080℃时，混合材料的所占比例越小，抗折强度越大，可见，抗折强度的大小随辅佐材料所占的比例增大而减小，在1100℃时，混合材料的抗折强度达到最大值，但是，在1100℃时，混合材料达到熔点，样品在1100℃时，它的气孔率、体积密度、吸水率都不是最优值，综合考虑，在所有混合材料在不同温度的烧结下，1020℃—1080℃时，是最适合本实验的最佳温度，由于辅佐材料所占的比例不同，它们随辅佐材料的比例增大所对应的吸水率、气孔率、烧失率也随之增大，而体积密度、抗折强度随之减小，在本实验中，在1080℃时，占20%混合材料气孔率高达50%以上、体积密度达1.2g/cm3左右、抗折强度高达19.68MPa，因此，所占比例为20%的混合材料和占比例80%的电解锰渣混合制备多孔砖符合国家标准；
结论
（1）锰渣中含大量重金属元素，在1020℃-1100℃温度的烧结过程中，锰渣的烧失率不是很大，有效解决了电解锰渣对环境造成污染；
（2）与国家标准相比，电解锰渣和木屑、糠粉、秸秆粉所混合制作出来的样品耐温高达1080℃，温度在1080℃时，气孔率比国家标准高出7个百分点左右、体积密度在国家范围之内、也有较为良好的吸水率；
（3）以电解锰渣制备为主要原材料与以木屑、秸秆、糠粉为辅助材料烧结制备多孔砖是可行的。
2.根据权利要求1所述的一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法，其特征在于：所述样品的烧失量和烧成收缩情况可根据以下公式计算：、、，式中，Mr－烧后质量损失率(%)，M0－烧前质量(g)、M1－烧后质量(g)、Sd－烧成直径收缩率(%)、d2－烧前直径(mm)、d3－烧后直径 (mm)、Sf－烧成厚度收缩率(%)、f2－烧成前厚度(mm)、f3－烧成后厚度(mm)。
3.根据权利要求1所述的一种电解锰渣透水砖和透气砖的制备方法，其特征在于：所述气孔率(Pa)、吸水率(Wa)和体积密度(D)可根据以下公式计算：
、、D=M1/(M2-M3)×D 0 ，式中：M1–干试样质量(g)：干重、M2–饱和试样在空气中质量(g)：湿重、M3–饱和试样在水中质量(g)：悬重、Wa–吸水率(%)、Pa–显气孔率(%)、D–体积密度(g/cm3)、D0-水的密度(g/cm3)。
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