CN106380178A - 一种以低品位硬质粘土为原料的陶瓷透水砖及其制备方法 - Google Patents

一种以低品位硬质粘土为原料的陶瓷透水砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以低品位硬质粘土原料的陶瓷透水砖及制备方法，包括下述重量百分比的原料制备而成：其中硬质粘土骨料80～90%、天然矿石细粉1～18%、结合剂2～10%。制备方法如下：a）将低品位硬质粘土生矿在1180～1350℃的条件下煅烧1～5小时，冷却后破碎、筛分，得到硬质粘土骨料；b) 量百分比取硬质粘土骨料、天然矿石细粉和结合剂，搅拌均匀后，置于液压压机内成型，成型压力为10～60Mpa，得到坯体；c) 将坯体在80～120℃的条件下干燥0.5～3小时后，再放入高温窑炉中，在1150～1350℃条件下煅烧1～5小时，制得陶瓷透水砖成品。本发明制备的陶瓷透水砖具有耐压强度高、透水性好、抗冻融性能好的特点。所使用的原料资源丰富且价格低廉，能够满足大批量生产的需求。

Description

一种以低品位硬质粘土为原料的陶瓷透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料技术领域，具体涉及一种以低品位硬质粘土为原料的陶瓷透水砖及其制备方法。
背景技术
随着我国城镇化建设的快速发展，城市大部分地表被建筑物和混凝土等不透水材料覆盖，阻断了自然降水与地下土壤的接触，导致城市地下水位下降、城市内涝、城市热岛等现象，城市自然生态面临严重失衡。因此，为提高我国城市环境的“呼吸功能”，改善城市的环境，国家提出建设绿色生态的“海绵城市”。
透水砖能够有效的解决硬化道路的透水性的问题，是提高城市环境 “呼吸功能”的重要材料。目前，市场主要有免烧透水砖和烧结陶瓷透水砖两种。免烧透水砖是以水泥或树脂为结合剂，具有生产成本低、操作简单等特点，但免烧透水砖普遍存在强度低、易粉化、使用寿命短等缺点，后续维护需要投入更多的资金和人力。陶瓷透水砖具有耐压强度高、耐磨性好、抗冻融性好、使用寿命长、后续维护成本低的优点，是“海绵城市”建设的首选铺装材料之一。目前，制备烧结陶瓷透水砖的技术多是以破碎陶瓷和陶瓷废料为主要原料，如：发明专利“一种室外陶瓷透水砖及其制备方法”（CN 101182185A）。随着“海绵城市”的大规模建设，陶瓷透水砖的用量将会大幅度增长，单纯利用废陶瓷将很难满足生产需求。
在我国硬质粘土资源储量丰富，主要产地在山东、河南、山西、河北等地。开采出的低品位硬质粘土应用范围不广，主要采取填埋和堆积处理，对环境造成污染，同时造成资源的严重浪费。而利用储量大且分布广泛的低品位硬质粘土制备高性能的陶瓷透水砖，不仅能够大幅度缓解原料的供应问题，还可有效的缓解硬质粘土矿开发过程中对环境的破坏，切实的加快“海绵城市”的建设。
发明内容
本发明的目的正是为了提供一种以低品位硬质粘土为原料的陶瓷透水砖及其制备方法，该方法生产成本低、工艺简单易控、资源利用率高，所制备的陶瓷透水砖具有耐压强度高、透水性能好，使用寿命长的特点。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的以低品位硬质粘土为原料的陶瓷透水砖包括下述重量百分比的原料制备而成：其中硬质粘土骨料80～90%、天然矿石细粉1～18%、结合剂2～10%。
本发明中所述天然矿石细粉取自高岭石、蒙脱石、硅石、长石或滑石细粉中的任意一种或几种组合，细粉粒径≤0.074mm；所述结合剂取自水、水玻璃、纸浆废液、石灰乳或糊精中的任意一种或几种组合；
本发明所述陶瓷透水砖的制备方法包括如下步骤：
a）将低品位硬质粘土生矿在1250～1400℃的条件下煅烧1～5小时，冷却后破碎、筛分后得到硬质粘土骨料；
b) 按重量百分比取硬质粘土骨料、天然矿石细粉和结合剂，搅拌均匀后，置于液压压机内成型，成型压力为10～60Mpa，得到坯体；
c) 将坯体在80～120℃的条件下干燥0.5～3小时后，再放入高温窑炉中，在1150～1350℃条件下煅烧1～5小时，制得陶瓷透水砖成品。
本发明所述低品位硬质粘土生矿主要成分质量百分含量为：Al2O3 28～42%、SiO245～60%、K2O 2.0～6.5%、Na2O 0.1～2.8%、Fe2O3 0.5～5.5%、TiO2 0.1～1.2%、 I.L 11.5～14.3%。
本发明中经破碎、筛分后获得的硬质粘土骨料的粒径以及重量百分比组成为：3～10目为10～40%、10～18目为45～70%、18～200目为15～30%。
本发明所制备的陶瓷透水砖的主要技术指标为:耐压强度≥40MPa，抗折强度≥5MPa、透水系数为2.2×10-2～5.5×10-2cm/s。
本发明的有益效果如下：
本发明以低品位硬质粘土为主要原料，能够充分利用硬质粘土矿产资源，有效的减少矿山污染、资源浪费。同时，低品位焦宝石经过烧结后具有结构致密、强度较大、没有层理、吸水率低、性能稳定等优点，是制备陶瓷透水砖的理想材料。利用低品位硬质粘土制备陶瓷透水砖能够很大程度的丰富陶瓷透水砖的原料来源，满足“海绵城市”建设的需求。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步的描述：
实施例1
将低品位硬质粘土生矿在1300～1350℃的条件下煅烧3小时后将其破碎、筛分，得到硬质粘土骨料；将88%的硬质粘土骨料、8%的天然矿石细粉和4%的作为结合剂的石灰乳搅拌均匀后，置于液压压机内成型，成型压力为15～30Mpa，得到坯体；将坯体在80～100℃的条件下干燥0.5～1小时后，再放入高温窑炉中，在1250～1300℃条件下煅烧1～2小时，制得陶瓷透水砖成品。
本实施例中所述的天然矿石细粉为6%的高岭石和2%的长石细粉，粒径≤0.074mm。
所述的低品位硬质粘土生矿各主要成分质量百分含量为：Al2O3 35～40%、SiO2 52～57%、K2O 2.2～2.7%、Na2O 0.5～1.0%、Fe2O3 1.5～2.2%、TiO2 0.1～0.6%、 I.L 12.5～13.3%。
所述的硬质粘土骨料经破碎、筛分后获得，粒径组成：3～10目为28～32%、10～18目为45～50%、18～200目为15～20%；
本实施例所制备的陶瓷透水砖主要性能指标为：耐压强度为43～60MPa，抗折强度≥6MPa、透水系数为2.8×10-2～3.5×10-2cm/s。
实施例2
将低品位硬质粘土生矿在1300～1350℃的条件下煅烧3～5小时，冷却后破碎、筛分，得到硬质粘土骨料；将85%的硬质粘土骨料、10%的天然矿石细粉和5%的作为结合剂的水玻璃搅拌均匀后，置于液压压机内成型，成型压力为10～20Mpa，得到坯体；将坯体在80～120℃的条件下干燥1～3小时后，再放入高温窑炉中，在1200～1250℃条件下煅烧3小时，制得陶瓷透水砖成品。
本实施例中所述的低品位硬质粘土生矿石各主要成分质量百分含量为：Al2O3 32～36%、SiO2 58～62%、K2O 2.8～3.0%、Na2O 0.5～1.0%、Fe2O3 1.8～2.5%、TiO2 0.1～0.6%、I.L 12.0～13.0%。
所述的硬质粘土骨料经破碎、筛分后获得，粒径组成：3～10目为20～25%、10～18目为50～55%、18～200目为15～20%；
所述的天然矿石细粉为3%的硅石和7%的长石细粉，粒径≤0.074mm。
本实施例所制备的陶瓷透水砖主要性能指标为：耐压强度为40～62MPa，抗折强度≥6MPa、透水系数为3.5×10-2～4.2×10-2cm/s。
实施例3
将低品位硬质粘土生矿在1250～1300℃的条件下煅烧2～3小时，冷却后破碎、筛分，得到硬质粘土骨料；将90%的硬质粘土骨料、6%的天然矿石细粉和4%的作为结合剂的纸浆废液搅拌均匀后，置于液压压机内成型，成型压力为25～35Mpa，得到坯体；将坯体在80～120℃的条件下干燥1～2小时后，再放入高温窑炉中，在1200～1250℃条件下煅烧2～4小时，制得陶瓷透水砖成品。
本实施例中所述的低品位硬质粘土生矿各主要成分质量百分含量为：Al2O3 30～35%、SiO2 58～63%、K2O 3.0～3.3%、Na2O 0.8～1.5%、Fe2O3 1.5～2.2%、TiO2 0.1～0.6%、I.L 11.5～12.3%。
所述的硬质粘土骨料经破碎、筛分后获得，粒径组成：3～10目为18%、10～18目为60%、18～100目为22%；
所述的天然矿石细粉为高岭石细粉，粒径≤0.074mm。
本实施例所制备的陶瓷透水砖主要性能指标为：耐压强度为42～53MPa，抗折强度≥5.6MPa、透水系数为3.5×10-2～3.8×10-2cm/s。

Claims (7)

1.一种以低品位硬质粘土为原料的陶瓷透水砖，其特征在于：所述陶瓷透水砖包括下述重量百分比的原料制备而成：其中硬质粘土骨料80～90%、天然矿石细粉1～18%、结合剂2～10%。
2.根据权利要求1所述的以低品位硬质粘土为原料的陶瓷透水砖，其特征在于：所述天然矿石细粉取自高岭石、蒙脱石、硅石、长石或滑石细粉中的任意一种或几种组合，细粉粒径≤0.074mm。
3.根据权利要求1所述的以低品位硬质粘土为原料的陶瓷透水砖，其特征在于：所述结合剂取自水、水玻璃、纸浆废液、石灰乳或糊精中的任意一种或几种组合。
4.一种用于制备权利要求1所述陶瓷透水砖的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
a）将低品位硬质粘土生矿在1180～1350℃的条件下煅烧1～5小时，冷却后破碎、筛分后得到硬质粘土骨料；
b) 按重量百分比取硬质粘土骨料、天然矿石细粉和结合剂，搅拌均匀后，置于液压压机内成型，成型压力为10～60Mpa，得到坯体；
c) 将坯体在80～120℃的条件下干燥0.5～3小时后，再放入高温窑炉中，在1150～1350℃条件下煅烧1～5小时，制得陶瓷透水砖成品。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述低品位硬质粘土生矿中主要成分质量百分含量为：Al2O3 28～42%、SiO2 45～60%、K2O 2.0～6.5%、Na2O 0.1～2.8%、Fe2O3 0.5～5.5%、TiO2 0.1～1.2%、 I.L 11.5～14.3%。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：经破碎、筛分后获得的硬质粘土骨料的粒径以及重量百分比组成为：3～10目为10～40%、10～18目为45～70%、18～200目为15～30%。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所制备的陶瓷透水砖的主要技术指标为:耐压强度≥35MPa，抗折强度≥5MPa、透水系数为2.2×10-2～5.5×10-2cm/s。
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