CN100453499C - 一种室外陶瓷透水砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种室外陶瓷透水砖及其制备方法，该室外陶瓷透水砖底料的组成及重量含量为：破碎成大于0小于200目颗粒的陶瓷废料：90-95wt%，粘合剂：5-10wt%，所述粘合剂为膨润土；面层为带有颜色的破碎成大于0小于200目的陶瓷废料颗粒和粘合剂，或者色料与破碎成大于0小于200目的陶瓷废料颗粒和粘合剂的混合物，面料重量为底料重量的20%，所述的色料为陶瓷工业常用颜料。所述的陶瓷废料颗粒优选将陶瓷废料破碎后筛分，大于0小于8目的颗粒含量大于零小于5%，8目～30目颗粒含量为85～90%，大于30目小于100目颗粒的含量大于5%小于15%的混合颗粒。其制备方法包括：(1)将陶瓷废料破碎成颗粒；(2)向上述陶瓷废料颗粒中按比例加入粘合剂和水，得到混合物(3)将上述混合物泥浆加入模具中，用压机压制成透水砖的形状；(4)在1160～1220度的温度下烧成。

Description

一种室外陶瓷透水砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种室外陶瓷透水砖及其生产方法，具体的讲，本发明涉及的是一种利用陶瓷废品以及工业废渣等再生资源材料，通过加工成特定的颗粒度，用特殊结合剂和无机颜料在高温下煅烧而成的的室外陶瓷透水砖及其生产方法。

背景技术

众所周知，我国是一个干旱、洪水并发的国家，干旱地区的保水和多雨地区的排水矛盾异常突出，许多城镇被钢筋混凝土房屋、大型基础设施、各种不透水的场地和道路所覆盖，这些不透水的场地及路面具有蓄热性的同时，缺乏呼吸性和雨水渗透性，合理规划地表雨水径流途径，最大程度降低地表径流，采用多种渗透措施增加雨水的渗透量，因此，大量采用透水性材料铺筑各种场地和路面。

随着社会经济及陶瓷工业的快速发展，陶瓷工业废料日益增多，它不仅对城市环境造成巨大压力，而且还限制了城市经济的发展及陶瓷工业的可持续发展，所以陶瓷工业废料的处理与利用非常重要。目前，我国陶瓷工业废料的处理与利用程度比较低，资金紧缺，致使大量废渣挤占耕地，使水和空气受到污染。特别是近20年的高速发展，陶瓷业随着产量的增加，废料的数量越来越多，根据不完全统计：仅佛山陶瓷产区，各种陶瓷废料的年产量已经超过400万吨，而全国陶瓷废料的年产量估计在1000万吨左右，经1000多度高温烧制过的陶瓷废品，其硬度甚至比石头还大，且上千年都风化不了，如此大量的陶瓷废料已经不是简单填埋可以解决的问题，而且随着经济的日益发展和社会的进步，环境已经成为人们关注的焦点，陶瓷废料的堆积挤占土地，影响当地空气的粉尘含量，而陶瓷废料的填埋耗费人力物力，还污染地下水质，如何变废为宝，化废料为资源，已经成为科技和环保部门的当务之急。

如何利用陶瓷废品，并针对其特性开发出新的产品，如下的现有技术给出了一些启示：

CN99104294(佛山市乐华陶瓷有限公司(中外合资))公开了一种具有透水性能的陶瓷地砖制造方法，包括：(1)骨料破碎、筛分；(2)粘合剂干燥、破碎、筛分；(3)原料加水混合；(4)压制成型；(5)在1150～1250℃下烧成，其特征在于：骨料为砖粒，配比为85～94％；粘合剂为低温高粘性粘土，配比为6～15％。采用本发明制造的透水砖铺贴地面，可迅速排除地面积水，改善环境，且透水砖的强度能达到甚至超过现有广场砖的标准。本发明可以废砖为主要原料，为有效利用陶瓷废品开辟了新的途径。

CN01127813公开了一种陶瓷透水砖及其生产方法，其技术解决方案为：废墙地砖粒70-90、长石粉8-20、纤维素1-5、木屑1-5，经粉碎过筛混和，加入适量水搅拌均匀，然后制坯、干燥，在烧成温度为1100-1300℃的条件下煅烧100-140分钟，降温出料成陶瓷透水砖。利用其高透水性、高呼吸性及耐磨性能，陶瓷透水砖将成为最具生态和环保方式的机能性铺面材料。

CN02151782(广东唯美陶瓷有限公司)公开了一种涉及废物再利用的新型环保生态建筑材料的生产工艺，尤其是利用辊道窑快速烧制环保透水透气砖的生产工艺，其特征在于：(1)以废陶瓷、耐火材料、粘土、矿渣等工业废渣、自燃煤矸石、垃圾焚烧渣、城市下水道污泥、废塑料、木屑、竹屑及由有机物和无机物构成混合物的特殊低温粘接剂为原料放入破碎机破碎至6～100目的颗粒；(2)将上述破碎过的颗粒放入搅拌机或球磨机混料；(3)随后进入压坯机压制或用真空练泥挤压机挤出成型；(4)最后放入辊道窑经30分钟～6个小时高温烧结成毛细管贯通孔的微孔蜂窝状结构产品。

CN200310105410公开了一种用石墨尾矿制造环保陶瓷生态砖，属于固体废物利用和新型材料领域。该产品利用石墨尾矿颗粒堆积形成环保生态砖，砖体内的孔隙，利用塑性结合剂提高其成型性能和生坯的强度，通过烧结助剂促进环保陶瓷生态砖的烧成，增加其强度和透水系数，降低烧成温度。其特征在于具有如下配方(组分及其重量百分比％)：石墨尾矿(8-3mm)10-40、(3-1mm)10-40、(＜1mm)0-20；塑性结合剂0.5-1；烧结助剂(长石、垃圾焚烧灰、玻璃)5-40；水加至100。

CN200310115100(北京科技大学)公开了一种具有网络状孔隙结构的钢渣透水路面砖。其特征在于钢渣透水路面砖中加入了钢渣，钢渣透水路面砖分上下两层，钢渣颗粒粒径为2.5～10mm，底层原料中，钢渣颗粒占75～78wt.％，42.5号水泥占13～15wt.％，矿渣磨细粉占3～5wt.％，减水剂占0.5～0.8wt.％，水占3.5～6.0wt.％；上层原料中，钢渣颗粒占71～74wt.％，42.5号水泥占15～18wt.％，矿渣磨细粉占3.5～5.5wt.％，减水剂占0.7～0.9wt.％，水占3.5～6.0wt.％。与陶瓷透水砖相比，本发明可大幅度降低路面透水砖的生产成本，同时不需煅烧，可节约能源，保护环境。与目前已有的普通水泥基透水砖相比，避免了抗冻融性差的缺点。

CN200410039203(和成欣业股份有限公司)公开了一种环保透水砖结构及其制法，该透水砖包括一体烧制而成的上砖层及下砖层，该下砖层的厚度占透水砖总厚度的75～95％，该上砖层及下砖层为分别混合有添加剂及结合剂的陶瓷细粒及粗粒所组成，且组成后的透水砖的抗压强度在规格值300kgf/cm²以上，抗折强度在50kgf/cm²以上，而透水率大于0.035ml·cm/mm²/sec。上述透水砖依设定步骤将废弃陶瓷加工处理，经高温烧结成型，可使透水砖强度增加、易着色、可逆洗、且可过滤杂质及具透气性；适用于人行步道、坡道、自行车道以及游泳池边的透水砖。

CN200610159648(景德镇陶瓷学院)公开了一种复合陶瓷透水砖的生产方法，该方法以内含可燃物的工业废渣为底层骨料，以废瓷粒为面层骨料，其颗粒级配都为：过10～20目筛的料占55～65，过20～30目筛的料占35～45；通过外加适量的高温粘结剂和有机粘结剂CMC，经配料、陈腐、成型、干燥、焙烧工序而获得产品。上述方法主要通过优化颗粒级配和巧妙地利用工业废渣本身含有的可燃物作为成孔剂，并且上下两层采用不同的主要原料，使由该方法获得的产品不仅透水性强、保水性好、强度高，而且还简化了制砖的工艺过程，降低了生产成本。这种产品是一种用于铺设人行道、停车场、机场、广场等公共场所的理想产品。

CN03222998.4(广东科达机电股份有限公司)公开了一种生产超薄大规格陶瓷砖的成型压机，可生产厚度3～5毫米、宽度1米、长度3米的陶瓷砖，系属陶瓷机械领域。它包括主机框架、冲压装置和皮带输送布料装置，主机框架中空成形有贯穿整体的冲压腔，冲压装置设于冲压腔内，冲压装置包括顶板、复数个带活塞的油缸、动梁和底板，顶板设于冲压腔底部，动梁位于顶板上方，油缸及活塞位于动梁与顶板之间，底板固定在冲压腔顶部并位于动梁上方，皮带输送布料装置包括输送棍棒和皮带，皮带从动梁与底板之间穿过。本实用新型结构简单合理，不使用模具，可方便的生产超大规格装饰材料，节省陶瓷粉料和能源。

CN200510020723.9(广州晟田化工材料科技有限公司)公开了一种生产超薄陶瓷砖的工艺方法，包括：将生产陶瓷砖的原料采用超细设备进行超微细化处理；干燥超微细化后的粉体；将干燥后的粉体压制成型后烧成、抛光得到成品。本发明有益的技术效果在于：采取超细粉体机械对陶瓷原料进行处理，来取代原有的球磨机及其工艺，可以从根本上解决陶瓷行业粉料制备方面的高能耗问题，同时，超细粉体原料将为后续工艺及最终陶瓷产品质量带来革命性的进步。

但是，所述公开的现有技术存在如下缺陷：原料复杂、成本高，配制复杂，且不能从根本上解决陶瓷工业的污染问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种室外陶瓷透水砖；该透水砖以陶瓷废料为主要原料，添加适当的粘合剂经烧结而成，其成本较现有的透水砖大大降低，透水性好，强度符合国家标准。

本发明的另一个目的在于提供一种生产所述室外陶瓷透水砖的生产方法；该生产方法采用陶瓷废砖和适当的粘合剂进行烧结，方法简单，成本低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种室外陶瓷透水砖，包括底料和面层，

底料的组成及重量含量为：

破碎成大于0小于200目颗粒的陶瓷废料：90-95wt％，

粘合剂：5-10wt％，

所述粘合剂为：膨润土。

所述室外陶瓷透水砖还包括一调色面层，所述调色面层为带有颜色的破碎成大于0小于200目颗粒的陶瓷废料和粘合剂，或者色料与破碎成大于0小于200目颗粒的陶瓷废料和粘合剂的混合物，调色面层重量为底料重量的20％，这里所述的底料就是上述组成和含量的混合物的总重量。所述的色料为陶瓷工业常用颜料。

优选所述膨润土为过150-300目筛的膨润土。

本发明优选的底料组成为：

破碎成大于0小于100目的陶瓷废料颗粒：95wt％

粘合剂：5wt％，

优选破碎成大于0小于100目的陶瓷废料颗粒；更优选8-30目的陶瓷废料颗粒。

本发明优选所述的陶瓷废砖为陶瓷废料破碎后筛分的分级颗粒，其中大于0小于8目的颗粒含量大于零小于5wt％，8目---30目颗粒含量为85～90％，大于30目小于100目颗粒的含量大于5％小于15％的混合颗粒。采用本发明的混合分级颗粒，能够使得本发明的室外陶瓷透水砖具有优良的吸水、透气性能，分级颗粒的使用，还能够提高原料的相容性和亲和力，提高产品的强度、吸透水性。

更优选8目---30目颗粒中，包括65-75wt％的8目---12目颗粒，和25-35wt％的大于12目小于等于30目颗粒。

本发明的陶瓷废料可以采用现有技术中生产陶瓷砖产生的废料，例如：陶瓷制品经焙烧后生成的烧成废料，主要是烧成废品和在贮存和搬运等生产工序中的损坏而造成的废陶瓷砖；以及多孔窑焙烧制品时利用的匣钵。由于匣钵多次承受室温，高温室温的热应力作用及装钵过程中的搬运、碰撞等易于损坏而成为匣钵废渣。

这些废料已经经过高温烧结，具有强度高，颗粒相容性好，经高温烧结后，使本发明的室外陶瓷透水砖具有良好的透水、透气性和优良的力学性能。

现有技术中，对陶瓷废砖的综合利用通常仅限于瓷砖坯料。如对于陶瓷废砖、废匣钵与废窑具之类经过高温烧成的废料，经重新粉碎加工，将其磨碎成粒径在5mm以下，然后按3w％的比例添加到瓷砖或西式瓦的配料中用于瓷砖坯料。这样对于陶瓷废砖的利用有限，生产出的瓷砖成本高，且不利于彻底解决陶瓷的污染问题。

本发明的发明人经过研究发现，采用本发明的配方及其组成，在不添加陶瓷砖常用的长石类及其它原料的情况下，可以生产出完全符合国家标准的室外陶瓷透水砖，该室外陶瓷透水砖的成本大大低于现有的室外透水砖。

本发明的室外陶瓷透水砖的制备方法包括如下步骤：

(1)将陶瓷废料破碎成大于0小于200目的颗粒；

(2)向上述陶瓷废料颗粒中按比例加入粘合剂和3-5wt％的水，得到粘性混合物；

(3)将上述混合物加入模具中，用压机在90-110pa/mm²的压力下压制成透水砖的形状；

(4)在1160～1220度的温度下烧成。

烧成时间为：隧道窑26-29小时。

上述制备方法还包括向将无机颜料加水成泥浆，在模具中先加入面料泥浆，再加入混合物泥浆经隧道窑烧成。优选所述粘合剂为过150～300目筛筛分的粘合剂。

本发明优选的组成为：

陶瓷废砖破碎成大于0小于200目的颗粒：95wt％，

粘合剂：5wt％，

优选所述的陶瓷废砖破碎成8-30目的颗粒为陶瓷废料破碎后筛分，大于0小于8目的颗粒含量大于零小于5％，8目～30目颗粒含量为85～90％，大于30目小于100目颗粒的含量大于5％小于15％的混合颗粒。

本发明中选用膨润土为粘合剂，膨润土是以蒙脱石为主的粘土矿，蒙脱石类质同象发育，低价阳离子置换高价阳离子，使结构层产生多余的负电荷，晶层间可交换阳离子补偿了多余的负电荷，保持电中性。蒙脱石化学成分主要为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃ MgO CaO等，其可塑性极好，粘结力强、比表面极大，与废陶瓷原料具有良好的相容性和粘结性，在高温煅烧下，其与废陶瓷原料形成良好的相，因而得到高强度并具有良好渗水、透水性的室外地砖。同时由于本发明以废陶瓷原料为主要原料，经过高温煅烧的废陶瓷原料不吸水，制备过程中大大节约了水的用量，节约能源。

本发明主要系对于陶瓷废料的再生利用与调节气候和改善地下储水功能，本发明所述的室外陶瓷透水砖在使用时，有效解决了下雨时地面过度积水造成雨水大量留入江海的缺陷，帮助大地储水，净化大地表层空气，调节气候以及减少“城市热岛效应”等优点。可广泛适用于广场、步行街、花园、小区、市政工程等，并可达到循环再利用的环保效应，充分体现了人与自然的美好和谐，也为社会解决工业废物污染做出了贡献。可广泛应用于广场、步行街、花园、小区、市政工程等，本发明所述的室外陶瓷透水砖(又称瓷质砖)，将室外陶瓷透水砖吸水率控制在0.5％以内即E≤0.5％，使传统室外陶瓷透水砖产品有了质的飞跃。由于它的特殊组成，其每平方米能渗透雨水每秒0.01m³。

本发明所述的室外陶瓷透水砖，具有如下的特点：

1、改善地面植物的生长条件和调节生态平衡；

2、减轻排水系统负担，防止城市河流河水泛滥，减轻公共水域的污染；

3、保护地下水资源；

4、改善人行步道的条件，减轻路面的滑动力和雨水的流通；

5、解决陶瓷废物对环境的污染；

6、色彩多样，美化环境。

本发明主要原材料是陶瓷废品和经过处理的工业废渣等再生资源材料，通过加工成特定的颗粒度，用特殊结合剂和或进一步加入无机颜料在高温下煅烧而成的。下面结合具体实施例详细描述本发明。

具体实施方式

实施例1

将陶瓷废料破碎成大于0小于200目的颗粒，向上述颗粒状陶瓷废料90公斤中加入粒度为150目的膨润土10公斤，并加入5公斤水搅拌得到粘性混合物，将上述混合物加入模具中，用压机在100pa/mm²的压力下压制成透水砖，经脱模后在1160-1220度的温度下烧成28小时，经检测，其性能见表1。

实施例2

将陶瓷废料破碎成大于0小于100目的颗粒后筛分，取该颗粒95公斤，其中大于0小于8目的陶瓷废料颗粒0.95公斤(1％)，8目～30目的陶瓷废料颗粒81公斤(85％)，大于30目小于100目陶瓷废料颗粒13.05公斤(14％)混合，向其中加入粒度为300目的膨润土5公斤，并加入3公斤水搅拌得到混合物泥浆，将上述混合物加入模具中，用压机在90pa/mm²的压力下压制成透水砖，脱模后在1220度的温度下烧成26小时，得到室外陶瓷透水砖，经检测，其性能见表1。

实施例3

将陶瓷废料破碎成大于0小于100目的颗粒后筛分，取该颗粒92公斤，其中大于8小于30目的陶瓷废料颗粒3.68公斤(4％)，8目～30目的陶瓷废料颗粒82.8公斤(90％)，大于30目小于100目陶瓷废料颗粒5.52公斤(6％)混合，向其中加入粒度为200目的膨润土粘合剂8公斤，并加入4公斤水搅拌得到混合物，将上述混合物加入模具中，用压机在110pa/mm²的压力下压制成透水砖，经脱模后在1160度的温度下烧成29小时，得到室外陶瓷透水砖，经检测，其性能见表1。

实施例4

采用实施例1的陶瓷废料颗粒和粘合剂制成混合物作为底层材料，颗粒细读8-30目，另取适量颜料与20％重量的上述混合物混合作为调色面层材料，将上述混合物和面层材料分别加入模具中，采用实施例1的方法压制、烧成得到室外陶瓷透水砖，经检测，其性能见表1。

实施例5

采用实施例3的陶瓷废料颗粒和粘合剂制成混合物作为底层材料，另取适量颜料与与20％重量的上述混合物混合作为面层材料，将上述混合物和面层材料分别加入模具中，采用实施例3的方法压制、烧成得到室外陶瓷透水砖。其抗压强度65MPa、抗折强度8800N、耐磨性15mm、保水性1.9g/cm²、透水系数1.5×10^-2、抗冻性8.1％

本发明的室外陶瓷透水砖由于采用陶瓷废料颗粒，其与颜料具有更好的相容性和吸附性，加入的颜料牢固，不脱色。

实施例6

采用实施例3的组成及含量制备室外陶瓷透水砖，其中8目～30目的陶瓷废料颗粒82.8公斤是由包括65wt％的8目---12目颗粒，和35wt％的大于12目小于30目颗粒组成，其抗压强度66MPa、抗折强度9000N、耐磨性12.2mm、保水性2.0g/cm²、透水系数2.3×10^-2、抗冻性8.2％。

实施例7

采用实施例3的组成及含量制备室外陶瓷透水砖，其中8目～30目的陶瓷废料颗粒82.8公斤是由包括75wt％的8目---12目颗粒，和25wt％的大于12目小于30目颗粒组成，其抗压强度66MPa、抗折强度8900N、耐磨性12.2mm、保水性1.9g/cm²、透水系数2.5×10^-2、抗冻性8.4％。

表1本发明所述的透水砖物理性能：

Claims (6)

1.一种室外陶瓷透水砖，包括底料和面层，

底料的组成及重量含量为：

破碎成大于0小于200目的陶瓷废料颗粒：90-95wt％，

粘合剂：5-10wt％，所述粘合剂为膨润土；

面层为带有颜色的破碎成大于0小于200目的陶瓷废料颗粒和粘合剂，或者色料与破碎成大于0小于200目的陶瓷废料颗粒和粘合剂的混合物，面层重量为底料重量的20％，所述的色料为陶瓷工业常用颜料。

2.根据权利要求1所述的一种室外陶瓷透水砖，所述膨润土为过150-300目筛的膨润土。

3.根据权利要求1所述的一种室外陶瓷透水砖，所述陶瓷废料颗粒破碎成大于0小于100目。

4.根据权利要求1所述的一种室外陶瓷透水砖，所述陶瓷废料颗粒破碎成8-30目。

5.根据权利要求3所述的一种室外陶瓷透水砖，所述的陶瓷废料颗粒为陶瓷废料破碎后筛分为大于0小于8目的颗粒含量大于零小于5wt％，8目～30目颗粒含量为85～90wt％，大于30目小于100目颗粒的含量大于5wt％小于15wt％的混合颗粒。

6.根据权利要求4所述的一种室外陶瓷透水砖，其中8目---30目陶瓷废料颗粒中，由65-75wt％的8目---12目颗粒，和25-35wt％的大于12目小于等于30目颗粒组成。