CN107056200B - 一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法。该环保透水砖其原料按重量份计包括:钢渣颗粒粗集料40~80份,镍铁渣颗粒细集料5~30份,特种胶结材料5~40份、着色剂0.2~1.2份、减水剂0.1~0.5份、水1‑20份。制砖工艺分为:破碎筛分、特种胶结材料制备、混合搅拌、加入减水剂、分层铺装、加压成型、碳透养护。本发明充分利用钢渣和镍铁渣的特性,制备目前建设海绵城市必备的透水砖,具有成本经济和绿色环保的特点,可广泛应用于公园、广场、校园及人行步道等场所。

Description

一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域,具体涉及一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法。
背景技术
伴随着我国经济高速发展,金属冶炼行业正在蓬勃发展,而金属冶炼过程必然会产生冶炼废渣。我国目前是世界第一钢铁大国,但是钢渣的利用率不足30%。镍铁渣是目前我国的第四大工业废渣,而目前大部分应用于井下填充,利用率很低。面对钢渣和镍铁渣的大量堆积,政府面临着严峻的环保压力,而冶炼企业则无法持续有效的发展。为了提高炉渣和镍渣的利用效率,首先必须寻找出一条适合它们的、新的利用技术途径。
传统工艺中,透水砖是采用矿渣废料、废陶瓷为原料,经两次成型,高温烧成,是绿色环保产品。本发明就是利用工业冶炼废渣中的钢渣和镍铁渣制备环保透水砖,专门用以生产低碳建筑材料,这将为工业冶炼废渣的资源化利用,减少排放及其对土地的占用和对环境的污染起到积极的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法,制备工艺简单,成本低,产品性能优异,有利于推广其在低碳建筑制品中的应用。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种利用工业冶炼废渣制备的环保透水砖,其原料按重量份计包括:钢渣颗粒粗集料40~80份、镍铁渣颗粒细集料5~30份、特种胶结材料5~40份、着色剂0.2~1.2份、减水剂0.1~0.5份、水1-20份。
一种利用工业冶炼废渣制备的环保透水砖的方法,包括以下步骤:
(1)破碎筛分:按照配方比例将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料进行破碎,并筛分出级配为5~8mm的钢渣颗粒粗集料,及级配为0.630~4.750mm的镍铁渣颗粒细集料;
(2)特种胶结材料制备:按原料配比将炉渣、镍渣和添加剂进行混合均化后制得特种胶结材料;
(3)混合搅拌:将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料、特种胶结材料、着色剂根据建工标准JGJ 55-2011按底层、面层配比分别进行混合;
(4)加入减水剂:将减水剂与水混合,加入到步骤(3)底层和面层混合物中分别搅拌90~120s;
(5)分层铺装:将步骤(4)得到的底层混合料填装到模具的5/6后,再将面层混合料填装至满模;
(6)加压成型:将步骤(5)中得到的混合料在5~10MPa的压力下加压15分钟成型;
(7)碳透养护:将步骤(6)得到的混合料在湿度60±5%rh,温度20±5℃的室内放置3天后脱模,脱模后的试件在50℃条件下蒸养1d,然后放入20±2%CO2环境中养护10天。
所述钢渣颗粒粗集料来自工业冶炼废渣,粒径为5~8mm。
所述镍铁渣颗粒细集料来自工业冶炼废渣,粒径为0.630~4.750mm。
所述的特种胶结材料由40-90wt%炉渣粉,5-60wt%镍铁渣粉和1-10wt%添加剂组成。
所述炉渣粉是钢铁企业排放的废渣粉磨而成的,其CaO和MgO总含量≥50wt%,比表面积为300-500m2/kg。
所述镍铁渣粉是冶炼镍铁合金时产生的固体废渣粉磨而成,其比表面积为300-500m2/kg。
所述添加剂为CaO、Na2CO3、Na2SO4中的一种或几种。
本发明的显著优点在于:
(1)本发明所述的透水砖主要采用工业废渣原料,并对工业废渣中的钢渣以及镍铁渣进行粉磨以及粒度筛选,然后对原料组分进行复合级配比,制备具有优异的抗压强度以及较好透水性能的透水砖;
(2)本发明所述的透水砖不需要经过高温烧结,节省能源,提高生产效率;
(3)本发明采用的碳透养护技术,其是利用工业生产线上排放的废气进行养护,该技术简单方便,而且大大节省养护成本,同时具有很好的环保效益;
(4)本发明所述的透水砖其原料价格经济,生产过程绿色环保,透水砖的性能优异,可广泛应用于公园、广场、校园及人行步道等场所。
具体实施方法
为进一步公开而不是限制本发明,以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
组分 重量
底层 钢渣颗粒粗集料 1885g
镍铁渣颗粒细集料 387g
炉渣粉 328g
镍铁渣粉 103g
水 117g
添加剂 37g
减水剂 9g
面层 镍铁渣颗粒细集料 234g
炉渣粉 142g
镍铁渣粉 45g
水 51g
添加剂 15g
减水剂 4g
着色剂 10g
该环保透水砖的方法,包括以下步骤:
(1)按照配方比例将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料进行破碎,并筛分出级配为5~8mm的钢渣颗粒粗集料,及级配为0.630~4.750mm的镍铁渣颗粒细集料;
(2)按原料配比将炉渣、镍渣和添加剂进行混合均化后制得特种胶结材料;
(3)将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料、特种胶结材料、着色剂按底层、面层配比分别进行混合,该配比的设计按照建工标准JGJ 55-2011;
(4)将减水剂与水混合,加入到步骤(3)底层和面层混合物中分别搅拌120s;
(5)将步骤(3)得到的底层混合料填装到模具的5/6后,再将面层混合料填装至满模;
(6)将步骤(5)中得到的混合料在5MPa的压力下加压15分钟成型;
(7)将步骤(6)得到的混合料在湿度60±5%rh,温度20±5℃的室内放置3天后脱模,脱模后的试件在50℃条件下蒸养1d,然后放入20±2%CO2环境中养护10天。
该实施例底层配合比设计的控制指标为空隙率10%,砂率17%,水灰比0.25,面层配合比设计的控制指标为空隙率10%,水灰比0.25,所测得的技术指标:养护完成后达到的抗压强度为37.4MPa,透水系数3.2x10-2cm/s。
实施例2
组分 重量
底层 钢渣颗粒粗集料 1885g
镍铁渣颗粒细集料 333g
炉渣粉 280g
镍铁渣粉 88g
水 100g
添加剂 32g
减水剂 8g
面层 镍铁渣颗粒细集料 234g
炉渣粉 137g
镍铁渣粉 43g
水 50g
添加剂 15g
减水剂 4g
着色剂 10g
该环保透水砖的方法,包括以下步骤:
(1)按照配方比例将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料进行破碎,并筛分出级配为5~8mm的钢渣颗粒粗集料,及级配为0.630~4.750mm的镍铁渣颗粒细集料;
(2)按原料配比将炉渣、镍渣和添加剂进行混合均化后制得特种胶结材料;
(3)将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料、特种胶结材料、着色剂按底层、面层配比分别进行混合,该配比的设计按照建工标准JGJ 55-2011;
(4)将减水剂与水混合,加入到步骤(3)底层和面层混合物中分别搅拌100s;
(5)将步骤(4)得到的底层混合料填装到模具的5/6后,再将面层混合料填装至满模;
(6)将步骤(5)中得到的混合料在8MPa的压力下加压15分钟成型;
(7)将步骤(6)得到的混合料在湿度60±5%rh,温度20±5℃的室内放置3天后脱模,脱模后的试件在50℃条件下蒸养1d,然后放入20±2%CO2环境中养护10天。
该实施例底层配合比设计的控制指标为空隙率15%,砂率15%,水灰比0.25,面层配合比设计的控制指标为空隙率15%,水灰比0.25,所测得的技术指标:养护完成后达到的抗压强度为33.2MPa,透水系数5.6x10-2cm/s。
实施例3
组分 重量
底层 钢渣颗粒粗集料 1885g
镍铁渣颗粒细集料 257g
炉渣粉 257g
镍铁渣粉 81g
水 92g
添加剂 29g
减水剂 9g
面层 镍铁渣颗粒细集料 234g
炉渣粉 125g
镍铁渣粉 39g
水 46g
添加剂 14g
减水剂 4g
着色剂 9g
该环保透水砖的方法,包括以下步骤:
(1)按照配方比例将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料进行破碎,并筛分出级配为5~8mm的钢渣颗粒粗集料,及级配为0.630~4.750mm的镍铁渣颗粒细集料;
(2)按原料配比将炉渣、镍渣和添加剂进行混合均化后制得特种胶结材料;
(3)将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料、特种胶结材料、着色剂按底层、面层配比分别进行混合,该配比的设计按照建工标准JGJ 55-2011;
(4)将减水剂与水混合,加入到步骤(3)底层和面层混合物中分别搅拌90s;
(5)将步骤(4)得到的底层混合料填装到模具的5/6后,再将面层混合料填装至满模;
(6)将步骤(5)中得到的混合料在8MPa的压力下加压15分钟成型;
(7)将步骤(6)得到的混合料在湿度60±5%rh,温度20±5℃的室内放置3天后脱模,脱模后的试件在50℃条件下蒸养1d,然后放入20±2%CO2环境中养护10天。
该实施例底层配合比设计的控制指标为空隙率20%,砂率12%,水灰比0.25,面层配合比设计的控制指标为空隙率20%,水灰比0.25,所测得的技术指标:养护完成后达到的抗压强度为30.6MPa,透水系数8.7x10-2cm/s。
从以上结果可以看出,利用工业冶炼废渣可以做出满足规范要求的透水砖。随着透水砖空隙率的增大,其抗压强度有所降低,但是透水系数随之提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种利用工业冶炼废渣制备的环保透水砖,其特征在于:其原料按重量份计包括:钢渣颗粒粗集料40~80份、镍铁渣颗粒细集料5~30份、特种胶结材料5~40份、着色剂0.2~1.2份、减水剂0.1~0.5份、水1-20份;所述的特种胶结材料由40-90wt%炉渣粉,5-60wt%镍铁渣粉和1-10wt%添加剂组成;所述炉渣粉是钢铁企业排放的废渣粉磨而成的,其CaO和MgO总含量≥50wt%,比表面积为300-500m2/kg;所述镍铁渣粉是冶炼镍铁合金时产生的固体废渣粉磨而成,其比表面积为300-500m2/kg;所述添加剂为CaO、Na2CO3、Na2SO4中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的环保透水砖,其特征在于:所述钢渣颗粒粗集料来自工业冶炼废渣,粒径为5~8mm。
3.根据权利要求1所述的环保透水砖,其特征在于:所述镍铁渣颗粒细集料来自工业冶炼废渣,粒径为0.630~4.750mm。
4.一种制备如权利要求1所述的环保透水砖的方法,其特征在于:其包括以下几个步骤:
(1)破碎筛分:按照配方比例将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料进行破碎,并筛分出级配为5~8mm的钢渣颗粒粗集料,及级配为0.630~4.750mm的镍铁渣颗粒细集料;
(2)特种胶结材料制备:按原料配比将炉渣粉、镍铁渣粉和添加剂进行混合均化后制得特种胶结材料;
(3)混合搅拌:将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料、特种胶结材料、着色剂根据建工标准JGJ 55-2011按底层、面层配比分别进行混合;
(4)加入减水剂:将减水剂与水混合,加入到步骤(3)底层和面层混合物中分别搅拌90~120s;
(5)分层铺装:将步骤(4)得到的底层混合料填装到模具的5/6后,再将面层混合料填装至满模;
(6)加压成型:将步骤(5)中得到的混合料在5~10MPa的压力下加压15分钟成型;
(7)碳透养护:将步骤(6)得到的混合料在湿度60±5%rh,温度20±5℃的室内放置3天后脱模,脱模后的试件在50℃条件下蒸养1d,然后放入20±2%CO2环境中养护10天。
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