CN106278365A - 以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖及其制备方法。该烧结透水砖由如下重量份的原料制备而成：陶瓷废料40～60份，陶瓷抛光渣25～55份，高岭土5～15份。该制备方法包括如下步骤：1)将陶瓷废料、陶瓷抛光渣和高岭土加水混合得到混合料；2)将步骤1)处理后的混合料移至压砖机，压制成型得到透水砖坯体；3)将步骤2)所得透水砖坯体干燥，使所述透水砖坯体的含水量在3％以下；4)将经步骤3)处理后的透水砖坯体移至窑炉进行烧结，然后随窑炉冷却至常温后，即得烧结透水砖。该透水砖原料组成简单，成本低廉；该制备方法简单，解决了陶瓷废料综合利用效率低、污染环境的问题。

Description

以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖及其制备方法。
背景技术
我国的建筑陶瓷工业得到了迅猛发展，随着产量的增加，陶瓷废料、特别是抛光砖废料的数量越来越多，据统计：仅佛山陶瓷产区，各种抛光砖废料的年产量已经超过600万吨(陶瓷废料总量预计10万吨)，全国抛光砖废料的年产量估计在1000万吨左右(陶瓷废料总量预计2000万吨)。如此大量的陶瓷废料已经不能用简单的填埋方法来解决了，大量堆积的陶瓷废料挤占土地，严重破坏生态环境，对水资源和土壤等环境造成严重污染。
生产1平方米抛光陶瓷砖将去除1.5公斤左右的砖坯表面层，即形成1.5公斤左右的砖屑；此外，在砖坯的研磨抛光的同时，刀具(磨具)的损耗约0.6公斤左右。总之，制造1平方米抛光砖大致形成2.1公斤左右的抛光砖废渣，若以年产40万平方米抛光砖的抛光生产线为例，那么它每年产生840吨左右的抛光砖废渣(干料)。目前在全国范围内至少有几百条抛光生产线在夜以继日地工作，那么每年将产生几十万甚至几百万吨的抛光砖废渣；如不进行处理，任其堆积，这样不仅挤占耕地，危及人们的生活环境，更重要的是制约了陶瓷工业的可持续发展，因此我们必须积极研究和探讨陶瓷工业废料废渣的处理。
透水砖是具有很强吸水功能的路面砖，当砖体被吸满水时水分就会向地下排去。透水砖具有良好的透水、透气性能，可使雨水迅速渗入地下，补充土壤水和地下水，保持土壤湿度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件。透水砖的使用可吸收水分与热量，调节地表局部空间的温湿度，对调节城市小气候、缓解城市热岛效应有较大的作用。透水砖的使用可减轻城市排水和防洪压力、对防止公共水域的污染和处理污水具有良好的效果。透水砖的使用，可以使雨后不积水，雪后不打滑，方便市民出行。透水砖表面呈微小凹凸，防止路面反光，吸收车辆行使时产生的噪音，可提高车辆通行的舒适性和安全性。
针对陶瓷废料利用不充分、污染环境，及烧结透水砖广泛的应用前景，利用陶瓷废料制备烧结透水砖在增加陶瓷废料的附加值、开拓工业固体废弃物陶瓷废料的新用途的同时，也会降低烧结的制造成本、缓解其制备原料紧缺的现状。
专利公开号为CN101955349A的发明专利《一种用陶瓷废料生产的烧结透水环保砖及其制造方法》，其公开了一种利用陶瓷废料生产的烧结透水砖的制作工艺，该发明以陶瓷废料粉料、废玻璃粉料、废瓷碎片粉料、市政基础废泥渣粉料、氧化钙、硫酸钙、膨润土、滑石粉、垃圾灰渣粉料、废植物粉料和水为原料。该专利提供的方法，所需原料种类较多，特别是植物废料和市政废泥的成分随季节可能成分有较大波动，影响产品性能，同时陶瓷废料的掺比较低，且制备步骤较为复杂，不利于推广。
另有专利公开号为CN102372468A的发明专利《一种新型环保陶瓷透水砖及其制造方法》，其公开了一种以陶瓷废料作为原材料，加入水泥作为粘结剂，经振动加压制备成型制备透水砖的方法。该方法，存在两个问题，第一：大量使用500标号的水泥，成本高，且振动喷砂等过程复杂，对设备要求高，工艺不够简便；第二，成型后的砖坯需要加温养护3～5天，周期长，效率较低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供了一种以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖及其制备方法。该透水砖，其原料组成简单，且成本低廉，具有透水性好和抗折强度高的优点；该制备方法简单，有效解决了陶瓷废料综合利用效率低、污染环境的问题，且大大降低了透水砖的生产成本。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖，由如下重量份的原料制备而成：陶瓷废料40～60份，陶瓷抛光渣25～55份，高岭土5～15份。
所述重量份为μg，mg，g，kg等本领域公知的重量单位，或为其倍数，如1/100，1/10，10倍，100倍等。
本发明的所述以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖，其采用成本低廉的固体废弃物陶瓷废料为主要原料，所述陶瓷废料为陶瓷工业，如陶瓷地板、卫浴陶瓷等生产过程中，烧成成品的陶瓷制品经过破碎后的废料；采用高岭土作为粘结剂；采用成本低廉的陶瓷抛光渣作为造孔剂，所述陶瓷抛光渣为陶瓷产品抛光过程中产生的废弃物，其在烧结过程中能够发生燃烧，产生大量的微孔，提高了该透水砖的透水性能，并且能够提供部分热量来源，降低外部能量消耗。相对于现有的透水砖，其不但原料组成简单，成本低廉，而且其性能指标(包括透水性、吸水率、抗冻强度损失率、磨坑长度和抗折强度等)完全能够达到国家标准。
本发明所述的以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖，优选由如下重量份的原料制备而成：陶瓷废料45～55份，陶瓷抛光渣30～50份，高岭土7～12份。
作为本发明优选的技术方案，所述烧结透水砖是由如下重量份的原料制备得到的：陶瓷废料40份，陶瓷抛光渣55份，高岭土5份；
或者，陶瓷废料50份，陶瓷抛光渣40份，高岭土10份；
或者，陶瓷废料60份，陶瓷抛光渣25份，高岭土15份。
本发明所述的烧结透水砖，所述陶瓷废料的粒度为20～40目，优选为30目。
本发明所述的烧结透水砖，所述陶瓷抛光渣的粒度为60～100目，优选为80目。
本发明所述的烧结透水砖，所述高岭土的粒度为60～150目，优选为80目。
本发明还提供了一种制备上述烧结透水砖的方法，包括如下步骤：
(1)将所述陶瓷废料、陶瓷抛光渣和高岭土加水混合得到混合料，混合料的含水量控制在10％～15％；
(2)将步骤(1)处理后的混合料移至压砖机，压制成型后，得到透水砖坯体；
(3)为避免烧结过程中开裂，将步骤(2)所得透水砖坯体自然干燥或者在80～120℃条件下干燥，使所述透水砖坯体的含水量在3％以下；
(4)将经步骤(3)处理后的透水砖坯体移至窑炉进行烧结，然后随窑炉冷却至常温后，即得所述烧结透水砖。
本发明所述制备该烧结透水砖的方法，其工艺简单，不仅有效解决了陶瓷废料综合利用效率低、污染环境的问题，而且大大降低了透水砖的生产成本，生产效率高。利用该制备方法得到的烧结透水砖，具有透水性好、抗折强度高、耐磨损、耐风化、吸水率低以及抗冻融能力强等优点。
具体的，所述步骤(2)中，所述成型采用的压力为10～20MPa，优选为15MPa。
具体的，所述步骤(5)中，所述烧结采用的方式为：当炉温升至1150～1250℃时，保温0.5～1.5h；
优选的，所述烧结采用的方式为：当炉温升至1150～1250℃时，保温1h；
更优选的，所述烧结采用的方式为：以5℃/min的升温速率将炉温升至500℃，保温0.5h，然后以3℃/min的升温速率将炉温升至1150～1250℃，保温1h。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益效果：
1、本发明的所述烧结透水砖，其采用成本低廉的固体废弃物陶瓷废料、高岭土以及陶瓷抛光渣，作为原料制备而成，相对于现有的透水砖，其不但原料组成简单，成本低廉，而且其性能指标，包括透水性、磨坑长度、抗冻强度损失率和抗折强度等，完全能够达到国家标准。
2、本发明所述制备该烧结透水砖的方法，其工艺简单，不仅有效解决了陶瓷废料综合利用效率低、污染环境的问题，而且大大降低了透水砖的生产成本，生产效率高，并且可以通过调整陶瓷废料粒度和陶瓷抛光渣的百分比来控制透水砖的孔隙率和孔径；制得的透水砖具有透水性好、抗压强度高、耐磨性好、耐风化、吸水率低、抗冻融能力强等优异性能。针对陶瓷废料利用不充分、污染环境，及烧结透水砖广泛的应用前景，利用陶瓷废料制备烧结透水砖在增加陶瓷废料的附加值、开拓工业固体废弃物陶瓷废料的新用途的同时，也会降低烧结的制造成本、缓解其制备原料紧缺的现状。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。以下实施例和试验例中，陶瓷废料均来自于山西朔州当地日用陶瓷厂，高岭土均来自于山西煤系高岭土，陶瓷抛光渣均来自于山西朔州当地日用陶瓷厂。
实施例1
该实施例提供了一种以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将陶瓷废料40份、陶瓷抛光渣55份和高岭土5份，加水混合得到混合料，混合料的含水量控制在12％；
(2)将步骤(1)处理后的混合料移至液压式压砖机，在成型模具中压制成型，成型压力为15MPa，得到透水砖坯体，不同的模具可以得到不同形状和尺寸的透水砖；
(3)为避免烧结过程中开裂，将步骤(2)所得透水砖坯体自然干燥或者在100℃条件下干燥，使所述透水砖坯体的含水量在2％；
(4)将经步骤(3)处理后的透水砖坯体移至窑炉进行烧结，以5℃/min的升温速率将炉温升至500℃，保温0.5h，然后以3℃/min的升温速率将炉温升至最高烧结温度1150℃，保温1h，然后随窑炉冷却至常温后，即得所述烧结透水砖。
实施例2
该实施例提供了一种以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖的制备方法，具体步骤同实施例1，其区别仅在于：
步骤(1)中，陶瓷废料50份、陶瓷抛光渣40份和高岭土10份；
步骤(2)中，成型压力为20MPa；
步骤(4)中，最高烧结温度为1200℃。
实施例3
该实施例提供了一种以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖的制备方法，具体步骤同实施例1，其区别仅在于：
步骤(1)中，陶瓷废料60份、陶瓷抛光渣25份和高岭土15份；
步骤(4)中，最高烧结温度为1250℃。
试验例
下面通过实验数据来进一步验证本发明所述透水砖的效果。为进一步突出对比本发明所述透水砖的效果，本试验例提供了以下对比例。
对比例1：其提供了一种制备透水砖的方法，该方法仅将实施例1步骤(1)中的高岭土更换为普通泥土，该普通泥土来自于山西朔州当地普通泥土；其余步骤与实施例1相同。
对比例2：其提供了一种制备透水砖的方法，该方法与实施例1基本相同，区别仅在于原料中不含陶瓷抛光渣。
对比例3：其提供了一种制备透水砖的方法，该方法与实施例1基本相同，区别仅在于原料中：陶瓷废料为35份。
对比例4：其提供了一种制备透水砖的方法，该方法与实施例1基本相同，区别仅在于原料中：陶瓷废料为65份。
对实施例1～3及对比例1～4所得的烧结透水砖的透水性、磨坑长度、抗冻强度损失率以及抗折强度进行了测试，并与《GB/T25993-2010透水路面砖和透水路面板》的标注进行了对比，结果如表1所述：
表1实施例1～3所述烧结透水砖的性能与国家标准对比
结果分析如下：
从表1可以得知，实施例1～3所述的透水砖，其性能指标：透水性、磨坑长度、抗冻强度损失率和抗折强度，完全能够达到国家标准，具有透水性好、耐磨性好、抗冻融能力强和抗折强度高的优点。
对于对比例1所得的透水砖，由于采用了普通泥土，其中的砂质较多，塑性较差，压制成型后的透水砖生坯强度弱，在搬运以及烘干过程中容易发生破碎，成品率低。在烧结之后，对比例1所得的透水砖，强度，抗磨性等指标依然无法满足国家标准。
对于对比例2所得的透水砖，由于不加入陶瓷抛光渣，无法利用抛光渣中的碳化硅高温分解造成的造孔效应，得到的透水砖虽然强度满足要求，但是透水率变差，低于国家标准。
对于对比例3所得的透水砖，由于作为骨料的陶瓷废料添加量较低，无法提供足够的堆积孔隙，造成透水率低于国家标准。
对于对比例4所得的透水砖，由于作为骨料的陶瓷渣添加量较大，导致透水砖中的孔隙和缺陷较多，虽然透水率足够高，但是抗折强度和磨坑长度等指标明显低于实施例1～3所述的透水砖。
通过本发明实施例1～3与对比例1～4的对比，说明本发明所述透水砖的各项性能指标显著优于对比例1～4得到的透水砖。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：陶瓷废料40～60份，陶瓷抛光渣25～55份，高岭土5～15份。
2.根据权利要求1所述的以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：陶瓷废料45～55份，陶瓷抛光渣30～50份，高岭土7～12份。
3.根据权利要求1或2所述的以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：陶瓷废料50份，陶瓷抛光渣40份，高岭土10份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖，其特征在于，所述陶瓷废料的粒度为20～40目。
5.根据权利要求1～4任一项所述的以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖，其特征在于，所述陶瓷抛光渣的粒度为60～100目。
6.根据权利要求1～5任一项所述的以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖，其特征在于，所述高岭土的粒度为60～150目。
7.一种制备权利要求1～6任一项所述烧结透水砖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将所述陶瓷废料、陶瓷抛光渣和高岭土加水混合得到混合料，混合料的含水量控制在10％～15％；
(2)将步骤(1)处理后的混合料移至压砖机，压制成型后，得到透水砖坯体；
(3)将步骤(2)所得透水砖坯体自然干燥或者在80～120℃条件下干燥，使所述透水砖坯体的含水量在3％以下；
(4)将经步骤(3)处理后的透水砖坯体移至窑炉进行烧结，然后随窑炉冷却至常温后，即得所述烧结透水砖。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述成型采用的压力为10～20MPa，优选为15MPa。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述烧结采用的方式为：当炉温升至1150～1250℃时，保温0.5～1.5h；
优选的，所述烧结采用的方式为：当炉温升至1150～1250℃时，保温1h。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述烧结采用的方式为：以5℃/min的升温速率将炉温升至500℃，保温0.5h，然后以3℃/min的升温速率将炉温升至1150～1250℃，保温1h。
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