CN109020427A - 一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法 - Google Patents

一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，属于建筑材料技术领域。包括如下步骤S1：底层材料包括如下重量份原料组成：50‑60份钾长石尾矿、10‑20份石灰、3‑5份水泥、10‑20份粘接剂、3‑5份发泡剂和20‑30份水；表层材料包括如下重量份原料组成：30‑40份钾长石尾矿、6‑8份石灰、10‑15份粘接剂和15‑20份水；S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，震动压制成型3‑5min，得到成型坯体；S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护5‑10天，即得成品透水砖。本发明制成的透水砖具有透水性能好、强度高、成本低、美观等优点，本发明的制作过程中可做到零排放零污染，具有较好的经济效益和社会效益。

Description

一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法。
背景技术
在我国长期城市化发展过程中，大规模的不透水地面(混凝土，水泥地面)取代了原有的森林、绿地和田野，造成不透水面积大大增加，使得城市雨水不能顺利进入土壤，造成了地下水补充涵养大量减少，洪峰流量大大增加。许多城市一遇暴雨，其路面雨水无法快速渗漏，当排水设施不畅时，很容易造成城市内涝。同时，地面硬化弱化了城市环境的呼吸功能，造成热岛效应、扬尘和噪音加剧，恶化了城市小气候，降低了城市的舒适度。相反，透水路面平衡了城市生态系统，滞洪蓄雨、涵养甘霖、透水透气、降尘减噪，增加城市居住的舒适度。因此，为了缓解因路面不透水带来的不良后果，各国开始提倡透水性铺装并进行了广泛的研究与应用，透水砖作为其中的一种透水性铺装材料应运而生。目前，在我国，以天然砂石为主要资源，可以制得透水砖；这种透水砖主要通过砂粒与石粒之间的缝隙，实现透水功能。但是，在雨雪天气，这种砖遇到泥水时，由于泥水中的泥浆会阻塞砂粒与石粒之间的缝隙，降低透水性能，影响道路交通。目前出现的路面砖大致分陶瓷基和水泥基路面透水砖，但由于陶瓷基路面透水砖成本太高，目前无法大范围推广。水泥基路面透水砖目前还不能完全克服冻融后强度下降过大的问题。
矿产资源的开发利用是人类赖以生存、社会赖以发展的物质基础，在中国具有重要的战略地位。但是，矿产资源是一种不可再生的耗竭性资源。随着中国矿产资源的不断开发，有限的资源已日渐枯竭。钾长石尾矿是钾长石开采和选矿过程中产生的废石，长期堆放在钾长石尾矿库中，占据了大量的农用、林用土地，从而导致钾长石尾矿库所在地区的土地资源失衡。有些边远地区的乡镇矿山选矿厂甚至直接将钾长石尾矿排放在大自然，带来粉尘污染等环境损害。
世界上工业发达国家为保护矿产资源，维持生态平衡，实行良性循环，已把矿产资源综合利用提到了工业革命的高度，在钾长石尾矿的综合利用方面取得了显著的成效。我国钾长石尾矿利用工作起步较晚，但进展较快，20世纪80年代以来，一些矿山企业迫于资源枯竭环境保护以及解决就业问题等多种压力，开始重视对钾长石尾矿资源的开发利用，并在钾长石尾矿中回收有价金属与非金属元素、钾长石尾矿制作建筑材料、磁化钾长石尾矿做土壤改良剂、钾长石尾矿整体利用等方面已经取得了实用性成果。从国内钾长石尾矿资源的实际出发，大力开展钾长石尾矿资源综合利用，实现资源开发与节约并举，提高资源利用率，有着十分重要的经济效益和社会意义。
申请号为CN201610602428.2的一种以钾长石尾矿为主料制备的烧结透水砖及其制备方法，该发明所述以钾长石尾矿为主料制备的烧结透水砖，其采用成本低廉的固体废弃物钾长石尾矿为主要原料，所采用的钾长石尾矿均为钾长石开采和选矿过程所产生的废石中除去细颗粒的尾泥后剩余的粗颗粒部分，其粒度为10～30目，优选为20目；本发明对钾长石尾矿产地要求并不严格，主要成分为硅酸盐矿物的钾长石尾矿均可，但本发明的钾长石尾矿优选为安徽岳西县某钾长石尾矿；采用成本低廉的钾长石尾泥作为高温粘结剂，所述钾长石尾泥为钾长石选矿过程中尾泥脱水后得到的干燥尾泥，其粒度为60～100目，优选为80目；本发明采用的钾长石尾泥优选为安徽岳西县钾长石尾泥；采用成本低廉的锯末、稻糠或秸秆作为造孔剂，造孔剂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、磨坑长度和抗折强度等)完全能够达到国家标准。该专利采用烧制的方法对钾长石尾矿进行处理制成透水砖，该方式耗能大，在解决固体废弃物钾长石尾矿的同时，也制造了新了污染。
发明内容
本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法,本发明可大量消除钾长石尾矿，提高资源利用率，减少尾矿改善环境。本发明的制作过程中可做到零排放零污染，具有较好的经济效益和社会效益。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：包括如下步骤
S1：底层材料包括如下重量份原料组成：50-60份钾长石尾矿、10-20份石灰、3-5份水泥、10-20份粘接剂、3-5份发泡剂和20-30份水；表层材料包括如下重量份原料组成：30-40份钾长石尾矿、6-8份石灰、10-15份粘接剂和15-20份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型3-5min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1-1.5：5；
S3：养护：步骤S2得到成型坯体在自然条件下养护5-10天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
进一步的，粘接剂包括如下重量份原料混合制成：30-40份环氧树脂、6-8份正硅酸四乙脂、10-12份无水乙醇、3-6份丁醇和1-2份活性物质。
进一步的，步骤S2中所述底层材料打碎后过10-30目筛，所述表层材料打碎后过100-200目筛。
进一步的，步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具，压制成型时层材料和表层材料温度为80-100℃，压制压强为5-20Mpa。
进一步的，所述底层材料和表层材料在搅拌机搅拌时，搅拌机搅拌速度300-600转/分钟，搅拌机温度为40-55℃。
进一步的，表层材料的原料还包括色素，色素颜色包括红色、黄色、兰色、绿色、白色、黑色和青灰色。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用成本低廉的固体废弃物钾长石尾矿、石灰、水泥、粘接剂、发泡剂和水作为原料制，可以大量消除钾长石尾矿，提高资源利用率，减少尾矿改善环境。通过包括环氧树脂、正硅酸四乙脂、无水乙醇、丁醇和活性物质组成的粘结剂提高钾长石尾矿、石灰、水泥之间的结合能力，直接省去了烧结的步骤，发泡剂可使混合的原料间产生气泡间隙并用于雨水的渗透通道；因此本发明发泡剂制成的透水砖具有透水性能好、强度高、成本低、防滑性能好等优点，具有较好的经济效益和社会效益。
2.本发明采用免烧结的方式制作透水砖，工艺简单可操作性强，制作过程中可做到零排放零污染，相比于现有的钾长石尾矿烧结法制作透水砖，耗能少成本低，可操作性更强；不仅有效解决了钾长石尾矿综合利用效率低、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，且利于推广应用。
3.本发明的透水砖制作时，表层材料质密性高于底层材料的质密性，制作出的透水砖表层表面平整，美观性强，透水砖表层的颜色可通过不同颜色的色素着色，铺装时可根据要求选择不同颜色的透水砖进行铺装，观赏性可；质密性高的透水砖表层可防止细小砂石渗入透水砖的间隙中造成堵塞，防止透水性能降低。
具体实施方式
实施例1
一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：包括如下步骤
S1：底层材料包括如下重量份原料组成：50份钾长石尾矿、10份石灰、3份水泥、10份粘接剂、3份发泡剂和20份水；表层材料包括如下重量份原料组成：30份钾长石尾矿、6-8份石灰、10份粘接剂和15份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型3min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1：5；
S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护5天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
进一步的，粘接剂包括如下重量份原料混合制成：30份环氧树脂、6份正硅酸四乙脂、10份无水乙醇、3份丁醇和1份活性物质。
进一步的，步骤S2中所述底层材料打碎后过10目筛，所述表层材料打碎后过100-200目筛。
进一步的，步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具，压制成型时层材料和表层材料温度为80℃，压制压强为5Mpa。
进一步的，所述底层材料和表层材料在搅拌机搅拌时，搅拌机搅拌速度300转/分钟，搅拌机温度为40℃。
进一步的，表层材料的原料还包括色素，色素颜色为红色。
实施例2
一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，包括如下步骤
S1：底层材料包括如下重量份原料组成：55份钾长石尾矿、15份石灰、4份水泥、15份粘接剂、4份发泡剂和25份水；表层材料包括如下重量份原料组成：35份钾长石尾矿、7份石灰、12.5份粘接剂和17.5份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型4min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1.25：5；
S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护7.5天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
进一步的，粘接剂包括如下重量份原料混合制成：35份环氧树脂、7份正硅酸四乙脂、11份无水乙醇、4.5份丁醇和1.5份活性物质。
进一步的，步骤S2中所述底层材料打碎后过15目筛，所述表层材料打碎后过150目筛。
进一步的，步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具，压制成型时层材料和表层材料温度为90℃，压制压强为12.5Mpa。
进一步的，所述底层材料和表层材料在搅拌机搅拌时，搅拌机搅拌速度300-600转/分钟，搅拌机温度为17.5℃。
进一步的，表层材料的原料还包括色素，色素颜色为黄色。
实施例3
一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，包括如下步骤
S1：底层材料包括如下重量份原料组成：60份钾长石尾矿、20份石灰、5份水泥、20份粘接剂、5份发泡剂和30份水；表层材料包括如下重量份原料组成：40份钾长石尾矿、8份石灰、15份粘接剂和20份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型5min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1.5：5；
S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护10天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
进一步的，粘接剂包括如下重量份原料混合制成：40份环氧树脂、8份正硅酸四乙脂、12份无水乙醇、6份丁醇和2份活性物质。
进一步的，步骤S2中所述底层材料打碎后过30目筛，所述表层材料打碎后过200目筛。
进一步的，步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具，压制成型时层材料和表层材料温度为100℃，压制压强为20Mpa。
进一步的，所述底层材料和表层材料在搅拌机搅拌时，搅拌机搅拌速度300-600转/分钟，搅拌机温度为55℃。
进一步的，表层材料的原料还包括色素，色素颜色为黑色。
对比例1
一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，包括如下步骤
S1：底层材料和表层材料均包括如下重量份原料组成：50份钾长石尾矿、10份石灰、3份水泥、10份粘接剂、3份发泡剂和20份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型3min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1：5；
S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护5天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
进一步的，粘接剂包括如下重量份原料混合制成：30份环氧树脂、6份正硅酸四乙脂、10份无水乙醇、3份丁醇和1份活性物质。
进一步的，步骤S2中所述底层材料和表层材料打碎后过10目筛。
进一步的，步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具，压制成型时层材料和表层材料温度为80℃，压制压强为5Mpa。
进一步的，所述底层材料和表层材料在搅拌机搅拌时，搅拌机搅拌速度300转/分钟，搅拌机温度为40℃。
进一步的，表层材料的原料还包括色素，色素颜色为红色。
对比例2
一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：包括如下步骤
S1：底层材料和表层材料均包括如下重量份原料组成：表层材料包括如下重量份原料组成：30份钾长石尾矿、6-8份石灰、10份粘接剂和15份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型3min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1：5；
S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护5天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
进一步的，粘接剂包括如下重量份原料混合制成：30份环氧树脂、6份正硅酸四乙脂、10份无水乙醇、3份丁醇和1份活性物质。
进一步的，步骤S2中所述底层材料打碎后过10目筛，所述表层材料打碎后过100-200目筛。
进一步的，步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具，压制成型时层材料和表层材料温度为80℃，压制压强为5Mpa。
进一步的，所述底层材料和表层材料在搅拌机搅拌时，搅拌机搅拌速度300转/分钟，搅拌机温度为40℃。
进一步的，表层材料的原料还包括色素，色素颜色为红色。
对比例3
一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：包括如下步骤
S1：底层材料包括如下重量份原料组成：50份钾长石尾矿、10份石灰、3份水泥、3份发泡剂和20份水；表层材料包括如下重量份原料组成：30份钾长石尾矿、6-8份石灰、10份粘接剂和15份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型3min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1：5；
S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护5天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
进一步的，步骤S2中所述底层材料打碎后过10目筛，所述表层材料打碎后过100-200目筛。
进一步的，步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具，压制成型时层材料和表层材料温度为80℃，压制压强为5Mpa。
进一步的，所述底层材料和表层材料在搅拌机搅拌时，搅拌机搅拌速度300转/分钟，搅拌机温度为40℃。
进一步的，表层材料的原料还包括色素，色素颜色为红色。
对比例4
一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：包括如下步骤
S1：底层材料包括如下重量份原料组成：50份钾长石尾矿、10份石灰、3份水泥、10份粘接剂、3份发泡剂和20份水；表层材料包括如下重量份原料组成：30份钾长石尾矿、6-8份石灰、10份粘接剂和15份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型3min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1：5；
S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护5天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
进一步的，粘接剂包括如下重量份原料混合制成：30份环氧树脂、6份正硅酸四乙脂、10份无水乙醇、3份丁醇和1份活性物质。
进一步的，步骤S2中所述底层材料打碎后过10目筛，所述表层材料打碎后过100-200目筛。
进一步的，步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具。
进一步的，所述底层材料和表层材料在搅拌机搅拌时，搅拌机搅拌速度300转/分钟，搅拌机温度为40℃。
进一步的，表层材料的原料还包括色素，色素颜色为红色。
对比例5
一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：包括如下步骤
S1：底层材料包括如下重量份原料组成：50份钾长石尾矿、10份石灰、3份水泥、10份粘接剂、3份发泡剂和20份水；表层材料包括如下重量份原料组成：30份钾长石尾矿、6-8份石灰、10份粘接剂和15份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型3min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1：5；
S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护5天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
进一步的，粘接剂包括如下重量份原料混合制成：30份环氧树脂、6份正硅酸四乙脂、10份无水乙醇、3份丁醇和1份活性物质。
进一步的，步骤S2中所述底层材料打碎后过10目筛，所述表层材料打碎后过100-200目筛。
进一步的，步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具，压制成型时层材料和表层材料温度为80℃，压制压强为5Mpa。
进一步的，表层材料的原料还包括色素，色素颜色为红色。
各实施例与对比例所制作出的透水砖性能对比数据如下表所示：
透水性 抗压强度 防滑性 美观性 耐磨性
实施例1 良好 39.5MPa 良好 良好 良好
实施例2 良好 39.9MPa 良好 良好 良好
实施例3 良好 40.5MPa 良好 良好 良好
对比例1 良好 36.5MPa 良好 一般 一般
对比例2 一般 42.1MPa 良好 良好 良好
对比例3 良好 25MPa 良好 良好 一般
对比例4 良好 28.4MPa 良好 良好 良好
对比例5 良好 27.6MPa 良好 良好 良好
产品标准：JC/T 945-2005《透水砖》、GB/T25993―2010《透水路而砖和透水路面板》
从表中可得出：
实施例1和对比例1区别在于：对比例1的表层材料和底层材料配方均为50份钾长石尾矿、10份石灰、3份水泥、10份粘接剂、3份发泡剂和20份水；对比例1生产出的透水砖抗压强度、美观性和耐磨性均稍差。
实施例1和对比例2区别在于：对比例2的表层材料和底层材料配方均为30份钾长石尾矿、6-8份石灰、10份粘接剂和15份水；对比例2生产出的透水砖质密性高，但其透水性。
实施例1和对比例3区别在于：对比例3底层材料配方缺少粘接剂；对比例3生产出的透水砖抗压强度差，耐磨性也一般。
实施例1和对比例4区别在于：对比例4未设置压制成型时层材料和表层设置材料温度为80℃，未来设置压制压强为5Mpa；对比例4生产出的透水砖抗压强度稍差。
实施例1和对比例5区别在于：对比例5未设置搅拌机搅拌速度300转/分钟，未设置搅拌机温度为40℃；对比例5生产出的透水砖抗压强度稍差。
并经测试，实施例1到实施例3所制出透水砖均符合工程标准：CJJ 37《城市道路设计规范》、JTJ296-96《港口道路、堆场铺面设计与施工规范》；
综上所示，本方明制出透水砖的透水性、抗压强度、防滑性、美观性和耐磨性等综合性能良好。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (6)

1.一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：包括如下步骤
S1：底层材料包括如下重量份原料组成：50-60份钾长石尾矿、10-20份石灰、3-5份水泥、10-20份粘接剂、3-5份发泡剂和20-30份水；表层材料包括如下重量份原料组成：30-40份钾长石尾矿、6-8份石灰、10-15份粘接剂和15-20份水；
S2：将底层材料和表层材料分别按步骤S1中的重量份比例打碎，并分别放入搅拌机中搅拌混合均匀，混合均匀的表层材料放入模具底部均匀布料，再将混合均匀的底层材料倒入模具均匀布料；震动压制成型3-5min，得到成型坯体，表层材料与底层材料的厚度比为1-1.5：5；
S3：养护：得到成型坯体在自然条件下养护5-10天，期间多次浇水，即得成品透水砖。
2.根据权利要求1所述的一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：粘接剂包括如下重量份原料混合制成：30-40份环氧树脂、6-8份正硅酸四乙脂、10-12份无水乙醇、3-6份丁醇和1-2份活性物质。
3.根据权利要求1所述的一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：步骤S2中所述底层材料打碎后过10-30目筛，所述表层材料打碎后过100-200目筛。
4.根据权利要求1所述的一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：步骤S3中，模具为尺寸200mm×200mm×60mm的金属模具，压制成型时层材料和表层材料温度为80-100℃，压制压强为5-20Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：所述底层材料和表层材料在搅拌机搅拌时，搅拌机搅拌速度300-600转/分钟，搅拌机温度为40-55℃。
6.根据权利要求1所述的一种利用钾长石尾矿制备透水砖的方法，其特征在于：表层材料的原料还包括色素，色素颜色包括红色、黄色、兰色、绿色、白色、黑色和青灰色。
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