CN104478420B

CN104478420B - 一种以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖及其制造方法

Info

Publication number: CN104478420B
Application number: CN201410680859.1A
Authority: CN
Inventors: 汪永清; 杨柯; 周健儿; 鲍志蕾
Original assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Current assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2014-11-24
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2034-11-24
Also published as: CN104478420A

Abstract

本发明公开了一种以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖，由包裹物料包覆粘结稀土粗尾砂颗粒而获得；所述陶瓷透水砖的原料组成为：稀土粗尾砂65～80wt％、稀土细尾砂3～10wt％、粘土2～6wt％、熔剂10～20wt％，其中，稀土细尾砂、粘土、熔剂的混合物为所述包裹物料。此外还公开了上述以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖的制造方法。本发明在实现稀土废弃资源再生利用的同时，获得了具有良好透水性和保水性、强度高的陶瓷透水砖，从而有利于环境保护、并促进行业和地区经济以及城镇化建设的发展。

Description

一种以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖及其制造方法

技术领域

本发明涉及建筑陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖及其制造方法。

背景技术

随着我国新型城镇化建设的不断推进和发展，城镇公共场所需要铺设覆盖大量的路面建筑材料。传统的路面建筑材料为不透水、不透气的水泥砖，这种硬化地面没有保水功能，下雨时不能吸收雨水，使得大量雨水流入江河，从而引发洪涝灾害，同时也引起城市表面缺水，导致“城市热岛效应”越来越严重。而透水砖是一种兼具透水和保水功能的新型路面建筑材料，其推广使用无疑有助于解决上述生态环境问题，同时也有利于推动城镇化建设的进程和发展。目前，现有技术透水砖大多是利用工业废渣、尾矿、建筑废料、陶瓷废料等废弃物制备获得，虽然在实际应用中取得了一些进展，但仍然存在着对尾矿利用有限的问题，而且废弃原料通常需要破碎，然后加入发泡剂或造孔剂以形成孔隙，不仅生产能耗大、成本高，而且破碎后的颗粒形状不规整，从而对产品各项性能的稳定性产生影响。

我国稀土资源储量丰富，稀土尾砂是提取稀土后剩余的尾矿，但由于稀土矿品味较低，每1吨稀土矿只能提取0.5～0.6kg稀土，从而带来大量的稀土尾砂。目前，对于稀土尾砂的处理主要是采取堆积或填埋的方式进行，不仅占地面积大，对环境造成严重的污染并存在极大的安全隐患，而且造成大量的资源浪费，给当地生态环境以及企业和地区经济的发展带来严重的影响。因此，对稀土尾砂的资源再生利用，是实现矿产资源可持续发展的的重要途径，不仅是我国稀土产区发展的战略需求，也是我国建立资源、能源节约型社会的迫切要求。如能利用稀土尾砂制备透水砖，将大大降低透水砖的成本、以及尾砂掩埋治理的费用，从而减少企业压力和环境污染，具有显著的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以稀土尾砂为主要原料的陶瓷透水砖，在实现稀土废弃资源再生利用的同时，获得具有良好透水性和保水性、强度高的陶瓷透水砖，从而有利于环境保护、并促进行业和地区经济以及城镇化建设的发展。本发明的另一目的在于提供上述陶瓷透水砖的制造方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖，由包裹物料包覆粘结稀土粗尾砂颗粒而获得；所述陶瓷透水砖的原料组成为：稀土粗尾砂65～80wt％、稀土细尾砂3～10wt％、粘土2～6wt％、熔剂10～20wt％，其中，稀土细尾砂、粘土、熔剂的混合物为所述包裹物料。

稀土尾砂的主要矿物为石英。本发明以稀土粗尾砂颗粒为骨料，通过熔剂和粘土与稀土细尾砂的细颗粒石英形成液相，对骨料颗粒形成表面粘结而得到孔隙，从而获得透水性能优良的陶瓷透水砖。

为进一步提高产品性能，使其具备良好透水能力的同时具有良好的保水性能和较高的强度，本发明所述稀土粗尾砂的粒级为10目筛以上16～28wt％、10-30目筛44～62wt％、30-100目筛11～20wt％、100-350目筛5～10wt％。

上述方案中，本发明所述稀土粗尾砂其化学组成含有SiO₂ 76～88wt％、Al₂O₃5～12wt％、K₂O 0.6～2wt％、Na₂O 0.3～1wt％、CaO 0.1～0.6wt％、MgO 0.3～0.8wt％、Fe₂O₃1.6～3.0wt％、I.L 2.3～5.5wt％。所述稀土细尾砂其化学组成含有SiO₂55～78wt％、Al₂O₃10～30wt％、K₂O 4.2～9.6wt％、Na₂O 0.5～2wt％、Fe₂O₃2.5～4.2wt％、TiO₂0.4～0.9wt％、I.L 2.6～5.3wt％。为进一步使稀土细尾砂也具有熔剂作用，本发明所述稀土细尾砂中含K₂O+Na₂O 6～9wt％。

进一步地，本发明所述熔剂为黑滑石、石灰、中温砂、低温砂中的一种或其组合。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖的制造方法，包括以下步骤：

(1)将所述稀土细尾砂、粘土、熔剂混合细磨至全部通过万孔筛，而得到包裹物料；然后将所述稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料机混合均匀；

(2)加入水继续搅拌混合，至稀土粗尾砂颗粒被包裹物料包裹成为分散状，而得到混合物料；

(3)将所述混合物料压制成型，经干燥、烧成而得到陶瓷透水砖产品。

进一步地，本发明所述步骤(1)混料机中的混合时间为30～60min；所述步骤(2)中水在混合物料中所占比例为6～16wt％，加水搅拌混合时间为40～100min。所述步骤(3)中成型压力为5～30MPa；干燥温度为40～100℃，干燥时间为60～150min；烧成温度为1150～1250℃，烧成时间为2.5～5h，其中保温时间为20～80min。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明以主要为粗颗粒石英的稀土粗尾砂为骨料，为了更大程度地使用废弃尾砂，同时利用含K₂O+Na₂O相对较高的稀土细尾砂，与熔剂、粘土一起包覆粘结骨料颗粒而获得性能优良的透水砖产品，从而有效并充分利用了大量稀土尾砂，实现稀土废弃资源的再生利用，从而有利于环境保护、并促进行业和地区经济以及城镇化建设的发展。

(2)本发明无需添加任何造孔剂、发泡剂等，仅通过骨料颗粒堆积的方法获得优良的透水性能，从而大大降低了成本。由于骨料颗粒的形貌都趋于球形，这样通过颗粒之间的粘结可以使其内部更易于获得连通的开口孔，从而有利于提高透水系数。此外，通过调整优化骨料的颗粒级配比例，使粗颗粒之间的孔隙内具有细颗粒而增加了通道的长度，使得产品在具有良好透水能力的同时还兼具良好的保水性能和较高的强度。

(3)本发明制备工艺简单，稀土尾砂骨料无需加工破碎，随取随用，只需简单过筛即可，从而显著降低了能耗和成本，提高了产品性能的稳定性，有助于大规模推广应用和产业化的实现。

下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

本发明实施例采用的稀土粗尾砂和稀土细尾砂来源于江西赣南寻乌县的两个不同矿区，以稀土粗尾砂为骨料，并配合利用少量稀土细尾砂。稀土粗尾砂主要含有石英74～85wt％、高岭土10～18wt％、长石2～8wt％、云母1.5～3wt％、钛磁铁矿1.0～1.8wt％褐铁矿0.2～0.6wt％；其化学组成含有SiO₂76～88wt％、Al₂O₃5～12wt％、K₂O 0.6～2wt％、Na₂O 0.3～1wt％、CaO 0.1～0.6wt％、MgO 0.3～0.8wt％、Fe₂O₃1.6～3.0wt％、I.L 2.3～5.5wt％。稀土细尾砂其化学组成含有SiO₂55～78wt％、Al₂O₃10～30wt％、K₂O 4.2～9.6wt％、Na₂O 0.5～2wt％、Fe₂O₃2.5～4.2wt％、TiO₂0.4～0.9wt％、I.L 2.6～5.3wt％，优选含K₂O+Na₂O 6～9wt％；其粒级为30目筛以上8～14wt％、30-100目筛28～35wt％、100-350目筛46～52wt％、350目筛以下7～12wt％。

实施例一：

1、本实施例一种以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖，其原料组成为：

稀土粗尾砂70wt％、稀土细尾砂10wt％、粘土4wt％、中温砂3wt％、黑滑石4.5wt％、石灰8.5wt％。

其中，稀土粗尾砂的颗粒级配为：10目筛以上21wt％、10-30目筛57wt％、30-100目筛16wt％、100-350目筛6wt％；稀土细尾砂含K₂O+Na₂O 8.5wt％。

2、本实施例上述以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖的制造方法，其步骤如下：

(1)将稀土细尾砂、粘土、中温砂、黑滑石、石灰混合细磨至全部通过万孔筛，而得到包裹物料；然后将稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料机混合30min至混合均匀；

(2)加入水继续搅拌混合60min，至稀土粗尾砂颗粒被包裹物料包裹成为分散状，而得到混合物料；其中，水在混合物料中所占比例为15wt％；

(3)将混合物料在15MPa下压制成型得到生坯，在100℃温度下干燥90min，然后在1180℃温度下进行烧成，烧成时间为3h，保温时间为30min，而得到陶瓷透水砖产品。

实施例二：

稀土粗尾砂75wt％、稀土细尾砂6wt％、粘土3wt％、中温砂2wt％、低温砂2wt％、黑滑石5wt％、石灰7wt％。

其中，稀土粗尾砂的颗粒级配为：10目筛以上23wt％、10-30目筛50wt％、30-100目筛20wt％、100-350目筛7wt％；稀土细尾砂含K₂O+Na₂O 6.4wt％。

(1)将稀土细尾砂、粘土、中温砂、低温砂、黑滑石、石灰混合细磨至全部通过万孔筛，而得到包裹物料；然后将稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料机混合50min至混合均匀；

(2)加入水继续搅拌混合40min，至稀土粗尾砂颗粒被包裹物料包裹成为分散状，而得到混合物料；其中，水在混合物料中所占比例为6wt％；

(3)将混合物料在10MPa下压制成型得到生坯，在90℃温度下干燥100min，然后在1200℃温度下进行烧成，烧成时间为2.5h，保温时间为40min，而得到陶瓷透水砖产品。

实施例三：

稀土粗尾砂80wt％、稀土细尾砂5wt％、粘土3wt％、中温砂2wt％、低温砂3wt％、石灰7wt％。

其中，稀土粗尾砂的颗粒级配为：10目筛以上16wt％、10-30目筛56wt％、30-100目筛19wt％、100-350目筛9wt％；稀土细尾砂含K₂O+Na₂O 7.2wt％。

(1)将稀土细尾砂、粘土、中温砂、低温砂、石灰混合细磨至全部通过万孔筛，而得到包裹物料；然后将稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料机混合60min至混合均匀；

(2)加入水继续搅拌混合100min，至稀土粗尾砂颗粒被包裹物料包裹成为分散状，而得到混合物料；其中，水在混合物料中所占比例为10wt％；

(3)将混合物料在5MPa下压制成型得到生坯，在80℃温度下干燥90min，然后在1230℃温度下进行烧成，烧成时间为4.5h，保温时间为50min，而得到陶瓷透水砖产品。

实施例四：

稀土粗尾砂65wt％、稀土细尾砂10wt％、粘土6wt％、中温砂1wt％、低温砂1wt、黑滑石7wt％、石灰10wt％。

其中，稀土粗尾砂的颗粒级配为：10目筛以上16wt％、10-30目筛61wt％、30-100目筛16wt％、100-350目筛7wt％；稀土细尾砂含K₂O+Na₂O 6.9wt％。

(1)将稀土细尾砂、粘土、中温砂、低温砂、黑滑石、石灰混合细磨至全部通过万孔筛，而得到包裹物料；然后将稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料机混合60min至混合均匀；

(2)加入水继续搅拌混合70min，至稀土粗尾砂颗粒被包裹物料包裹成为分散状，而得到混合物料；其中，水在混合物料中所占比例为16wt％；

(3)将混合物料在25MPa下压制成型得到生坯，在80℃温度下干燥150min，然后在1150℃温度下进行烧成，烧成时间为2.5h，保温时间为20min，而得到陶瓷透水砖产品。

性能测试：

本发明上述各实施例制得的陶瓷透水砖，按照建材行业标准(JC/T945-2005)方法进行检测，其测试结果如表1所示。

表1本发明各实施例制得的陶瓷透水砖的性能指标

本发明一种以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖及其制造方法，各组分用量及其工艺参数不局限于上述列举的实施例。

Claims

1.一种以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖，其特征在于：由包裹物料包覆粘结稀土粗尾砂颗粒而获得；所述陶瓷透水砖的原料组成为：稀土粗尾砂65～80wt％、稀土细尾砂3～10wt％、粘土2～6wt％、熔剂10～20wt％，其中，稀土细尾砂、粘土、熔剂的混合物为所述包裹物料；所述稀土粗尾砂其化学组成含有SiO₂ 76～88wt％、Al₂O₃ 5～12wt％、K₂O 0.6～2wt％、Na₂O 0.3～1wt％、CaO 0.1～0.6wt％、MgO 0.3～0.8wt％、Fe₂O₃ 1.6～3.0wt％、I.L 2.3～5.5wt％；所述稀土细尾砂其化学组成含有SiO₂ 55～78wt％、Al₂O₃ 10～30wt％、K₂O 4.2～9.6wt％、Na₂O 0.5～2wt％、Fe₂O₃2.5～4.2wt％、TiO₂ 0.4～0.9wt％、I.L 2.6～5.3wt％；所述熔剂为黑滑石、石灰、中温砂、低温砂中的一种或其组合。

2.根据权利要求1所述的以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖，其特征在于：所述稀土粗尾砂的粒级为10目筛以上16～28wt％、10-30目筛44～62wt％、30-100目筛11～20wt％、100-350目筛5～10wt％。

3.根据权利要求1所述的以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖，其特征在于：所述稀土细尾砂中含K₂O+Na₂O 6～9wt％。

4.权利要求1-3之一所述以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)混料机中的混合时间为30～60min；所述步骤(2)中水在混合物料中所占比例为6～16wt％，加水搅拌混合时间为40～100min。

6.根据权利要求4所述的以稀土尾砂制备的陶瓷透水砖的制造方法，其特征在于：所述步骤(3)中成型压力为5～30MPa；干燥温度为40～100℃，干燥时间为60～150min；烧成温度为1150～1250℃，烧成时间为2.5～5h，其中保温时间为20～80min。