CN108101576B - 一种赤泥型透水砖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种赤泥型透水砖及其制备方法。赤泥型透水砖由赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂以70‑85：5‑10：1‑5：5‑10的重量比混合后，压制成型，高温烧结制成。其中，赤泥预制颗粒是赤泥、玻璃粉、水玻璃溶液和硬化助剂以80‑90：1‑5：1‑10：1‑3的重量比混合后，压制，破碎，筛分造粒，烘干固化而得。本发明利用赤泥预制颗粒、赤泥细粉，玻璃粉和辅助粘结剂，来制备高强度、高透水的赤泥型透水砖。这种透水砖具有三个显著的优点：一是具有良好的透水性和较高的强度；二是充分利用赤泥废料，减轻其对环境的污染；三是赤泥中的重金属完全玻化密封，不具水溶性。

Description

一种赤泥型透水砖的制备方法
技术领域
本发明涉及一种赤泥型透水砖及其制备方法，属于建材技术领域。
背景技术
随着我国海绵城市建设的兴起，各地对透水材料的需求越来旺盛。透水砖正是在这样的背景下迅速发展起来的一种透水铺装材料。透水砖等透水铺装材料是建设海绵城市的必不可少的基础材料之一。目前市面上的透水砖有烧结型和非烧结型两类。非烧结型因为在强度、透水性、寿命等关键性能上不占优势，所以远不如烧结型透水砖的市场认可度高。烧结型透水砖主要是利用固体废料作为原料，如陶瓷废料、耐火材料废料、钢渣、尾矿、废玻璃等。随着海绵城市试点城市数量不断增加，透水砖市场需求逐年走旺，使得透水砖行业对废弃陶瓷、废弃耐火材料等废料需求不断增加；但另一方面，我国环保治理力度空前加大，陶瓷、耐火材料、玻璃生产企业生产规模受到制约，产能急剧下降，产生的废料也急剧减少，透水砖行业的原料收到极大限制，严重制约着透水砖市场的供给能力。因此，拓宽透水砖制备原料的来源显得尤为必要和迫切。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，其主要成份为Na2O、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等成份，以及少量重金属氧化物及盐类，若自然堆放，其中的碱金属、重金属等物质随着雨水溶解后渗入地下水系统，对当地的生态环境将产生极大的危害。我国是氧化铝生产大国，目前每年排放的赤泥量近千万吨。除少部分得到利用外，大量的赤泥只能采用自然堆放，占用了大片土地，对环境也造成了严重的污染。可以说，对赤泥进行资源化利用，最大限度地减少赤泥的危害已迫在眉睫。
赤泥虽然具有上述危害，但因含有为Na2O、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等成份，加入合适的添加剂后，经高温下煅烧，这些物质及各种重金属氧化物，可以形成玻璃化的硅酸盐物质，重金属离子在玻璃化的硅酸盐相中完全固结“惰性化”，不具备水溶性，不会再下渗污染地下水系统。赤泥的这一特性使得它完全具备在透水砖行业中作为原料使用的可能。赤泥在透水砖领域的应用正是利用这一原理，通过研制合适的添加剂成份，制备赤泥骨料颗粒，并使其在中低温条件下实现玻璃化烧结，制成成赤泥透水砖。这一产品思路可以大量消耗赤泥废料，快速将赤泥资源化，解决赤泥给当地环境带来的污染问题。
发明内容
本发明的目的是为了满足市政部门建设海绵城市的需要，提供一种赤泥型透水砖，强度高、透水性好、原料易得；本发明同时提供了全赤泥型透水砖的制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的赤泥型透水砖是由赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂以70-85：5-10：1-5：5-10的重量比混合后，压制成型，高温烧结制成。赤泥预制颗粒是赤泥、玻璃粉、水玻璃溶液和硬化助剂以80-90：1-5：1-10：1-3的重量比混合后，压制，破碎，筛分造粒，烘干固化而制得。
所述的赤泥预制颗粒的粒度为1-5mm。
所述的赤泥细粉的粒度为200目。
所述的玻化助剂为玻璃粉，粒度为200目。
所述的辅助粘结剂为水玻璃溶液。
所述的水玻璃溶液的质量浓度为25-30%。
所述的硬化助剂为磷酸硅。
本发明所述的赤泥型透水砖的制备方法，步骤如下：
（1）将赤泥、玻璃粉、水玻璃溶液和硬化助剂混合后，压制，破碎，筛分造粒，150℃烘干固化，得到赤泥预制颗粒，粒度1-5mm；
（2）将赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂混合均匀，得到透水砖混合料；
（3）将透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型；
（4）压制成型后的砖坯烘干后，高温烧成，冷却，即得。
步骤（1）中所述的压制造粒的压力为80-100MPa。
步骤（2）中所述的成型压力为30-50MPa。
步骤（3）中所述的烘干温度为110℃，烘干时间为8-10h。
步骤（4）中所述的烧成温度为1000-1150℃，烧成时间为1-2h。
目前虽然已有赤泥透水砖方面的报道，但基本都是利用陶瓷等颗粒作为骨料，添加少量赤泥作为粘结剂，赤泥用量少，一般重量比不超过30%，消耗的赤泥量有限，难以大规模消耗赤泥。也有人采用赤泥制作预制骨料的工艺，但主要是用部分赤泥和部分粘土等物质混合，烧结后制成赤泥骨料，该工艺能耗高，制备成本较高。这些工艺与本发明的赤泥透水砖有着显著区别。本发明的预制骨料采用水玻璃做结合剂，磷酸硅做硬化助剂，使得预制骨料在150℃下即可硬化为具有极高硬度的预制颗粒，工艺简单，能耗低，而且在烧成过程中，水玻璃和磷酸硅还可促进赤泥的玻璃化，更好的固化封装重金属物质，使其不具水溶性。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明利用赤泥预制颗粒、赤泥细粉，玻化助剂和辅助结合剂，来制备高强度、高透水的赤泥型透水砖。这种透水砖具有三个显著的优点：一是具有良好的透水性和较高的强度；二是用赤泥预制颗粒作为骨料，使得赤泥透水砖的赤泥用量达到90%以上，可充分利用赤泥废料，变废为宝，解决赤泥所在地环境污染问题；三是采用水玻璃和磷酸硅作为预制骨料的硬化剂体系，使得赤泥骨料的玻化温度显著降低，使得透水砖强度大，玻化效果好，使得赤泥中的重金属完全玻化密封，不具水溶性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施案例1：
步骤1：赤泥、玻璃粉、水玻璃溶液和磷酸硅以85：5：9：1的重量比混合,100MPa压制，破碎后过筛，得到粒度为1-5mm的颗粒，将过筛后的颗粒，150℃烘干固化6h得到赤泥预制颗粒。
步骤2：将赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂以83：5：5：7的重量比混合，得到透水砖混合料。
步骤3：将上述透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力50MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干9h后，在1150℃高温烧成1h，冷却即得到赤泥型透水砖。透水砖性能指标见表1。
实施案例2：
步骤1：赤泥、玻璃粉、水玻璃溶液和磷酸硅以84：5：10：1的重量比混合,100MPa压制，破碎后过筛，得到粒度为1-5mm的颗粒，将过筛后的颗粒，150℃烘干固化6h得到赤泥预制颗粒。
步骤2：将赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂以85：4：4：7的重量比混合，得到透水砖混合料。
步骤3：将上述透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力50MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干9h后，在1130℃高温烧成1h，冷却即得到赤泥型透水砖。透水砖性能指标见表1。
实施案例3：
步骤1：赤泥、玻璃粉、水玻璃溶液和磷酸硅以85.5：5：8：1.5的重量比混合,100MPa压制，破碎后过筛，得到粒度为1-5mm的颗粒，将过筛后的颗粒，150℃烘干固化6h得到赤泥预制颗粒。
步骤2：将赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂以84：5：4：7的重量比混合，得到透水砖混合料。
步骤3：将上述透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力40MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干9h后，在1140℃高温烧成1h，冷却即得到赤泥型透水砖。透水砖性能指标见表1。
实施案例4：
步骤1：赤泥、玻璃粉、水玻璃溶液和磷酸硅以84：5：9：2的重量比混合,100MPa压制，破碎后过筛，得到粒度为1-5mm的颗粒，将过筛后的颗粒，150℃烘干固化6h得到赤泥预制颗粒。
步骤2：将赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂以85：5：4：6的重量比混合，得到透水砖混合料。
步骤3：将上述透水砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力40MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干9h后，在1130℃高温烧成1h，冷却即得到赤泥型透水砖。透水砖性能指标见表1。
表1 实施例1-4制备的透水砖性能指标
Figure 53383DEST_PATH_IMAGE001

Claims (10)

1.一种赤泥型透水砖，其特征在于赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂以70-85：5-10：1-5：5-10的重量比混合后，压制成型，高温烧结制成；
所述的赤泥预制颗粒是赤泥、玻璃粉、水玻璃溶液和硬化助剂以80-90：1-5：1-10：1-3的重量比混合后，压制，破碎，筛分造粒，烘干固化而制得，粒度为1-5mm；
所述的辅助粘结剂为水玻璃溶液；
所述的硬化助剂为磷酸硅；
所述烘干固化温度为150℃。
2.根据权利要求1所述的赤泥型透水砖，其特征在于所述赤泥细粉粒度为200目。
3.根据权利要求1所述的赤泥型透水砖，其特征在于所述玻化助剂为200目玻璃粉。
4.根据权利要求1所述的赤泥型透水砖，其特征在于所述水玻璃溶液质量浓度为25-30％。
5.一种权利要求1-4任一所述的赤泥型透水砖的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)先将赤泥、玻璃粉、水玻璃溶液和硬化助剂混合，压制后，破碎，过筛造粒，烘干固化得到赤泥预制颗粒，粒度为1-5mm；
(2)将赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂混合后，放入金属砖模具中，一次加压成型；
(3)压制成型后的砖坯烘干后，高温烧成，冷却，即得。
6.根据权利要求5所述的赤泥型透水砖的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的成型压力为80-100MPa。
7.根据权利要求5所述的赤泥型透水砖的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的烘干固化温度为150℃。
8.根据权利要求5所述的赤泥型透水砖的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的成型压力为30-50MPa。
9.根据权利要求5所述的赤泥型透水砖的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的烘干温度为110℃，烘干时间为8-10h。
10.根据权利要求5所述的赤泥型透水砖的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的烧成温度为1000-1150℃，烧成时间为1-2h。
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