CN109665814A - 一种利用陶瓷固体废料制造梯度孔透水砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用陶瓷固体废料制造梯度孔透水砖的方法，包括如下步骤：以陶瓷固体废料为主要原料，通过控制球磨变量，然后根据球磨后筛余量和粉料的粒度分布分级，将不同粒径分级的各级原料添加少量的粘结剂、烧结助剂混料，将各级按照目数最大先下料到模具中，在下料次目数级别料，以此类推，最后施加压力一次成型制成坯体，通过干燥和烧成，在900‑1300摄氏度烧成，烧成时间为1‑10小时，形成具有梯度孔结构的透水砖。本发明具有设备简单，孔隙度和梯度结构可控，能同时实现渗水、滤水的功能，工业废料处理量大，经济效益高等特点。

Description

一种利用陶瓷固体废料制造梯度孔透水砖的方法
技术领域
本发明属于制造透水材料的方法，涉及到一种利用陶瓷固体废料制造梯度孔透水砖的方法。
背景技术
二十一世纪以来我国工业行业迅猛发展，产生了大量的工业废料（如钢渣、粉煤灰、煤矸石、陶瓷废料、建筑废料），这些工业废料如果不合理利用不仅会对环境造成严重污染，而且还会浪费资源。但我国目前对无机固体废物研究大部分集中在粉煤灰和煤矸石上，对于陶瓷废料的利用研究极少。
陶瓷固体废料（废弃物）属于固体无机废料范围，它主要包括有陶瓷制品的破损品、工业陶瓷填料、陶粒、地板墙面砖、陶瓷过滤器、陶瓷吸附剂、电瓷和陶瓷日用品等，据不完全统计，我国每年会产生陶瓷废弃物在1000万吨以上。如此大的陶瓷废弃物不仅造成巨大的资源浪费，还会造成严午的环境污染，陶瓷固体废料主要化学成份是氧化铝和二氧化硅，化学性质比较稳定，而透水砖的配方设计要满足废物利用率高、能耗低、对环境污染小、生产工艺简单、产品保水性的要求，以及保证透水性好、防滑、耐磨、抗压、抗折强度能满足道路砖标准等。
海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。在海绵城市建设国中，在城镇人行道、步行商业街、广场、公园、机场、码头、社区、娱乐和休闲场所以及停车场等公共场所的地面上铺设有透水砖，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。“海绵城市”材料实质性应用，表现出优秀的渗水、抗压、耐磨、防滑以及环保美观多彩、舒适易维护和吸音减噪等特点，成了“会呼吸”的城镇景观路面，也有效缓解了城市热岛效应，让城市路面不再发热。
海绵城市建设工程材料中，透水砖就是其中重要的组成部分之一，也是海绵城市建设工程材料用量最大的材料，透水砖体本身布满透水孔洞，渗水性很好的路面砖。雨水会从砖体中的微小孔洞中流向地下。目前使用的透水砖的原料有很多，如：煤矸石、矿渣、钢渣、粘土、粉煤灰等，并且目前市面上销售的透水砖不仅都呈现均匀孔分布，对于路面积水而言，只能起到渗水的功能，不能起到滤水的功能；而且由于煤矸石、矿渣、钢渣、粘土、粉煤灰等原料还可在其它行业上回收利用，因此用它们作为原料。成本也相对较高。而目前大量陶瓷固体废料仍处于尚未开发回收利用的状态，这种大量的陶瓷固体废料如果得不到回收利用，将对环境会造成严重的污染。
发明内容
针对上述现有技术中存在的大量的陶瓷固体废料未得到充分回收利用所带来的问题，本发明旨在提出了一种利用陶瓷固体废料来制造梯度孔透水砖的方法。
本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：一种利用陶瓷固体废料制造梯度孔透水砖的方法，以陶瓷固体废料为主要原料，通过控制球磨变量，根据球磨后筛余量和粉料的粒度分布将分成若干等级粉粒料，在各等级粉粒料中加入粘接剂和烧结助剂进行混合制成物料，将各级物料按照目数由大到小的顺序先分批加入到模具中，再施加压力将物料一次压制成坯体，再将坯体干燥定型，再将定型的坯体置入窑炉中烧制而成为具有梯度孔结构的透水砖。
本发明的出发点就是要充分利用现有大量的而目前又尚未利用的陶瓷废料（陶瓷废弃物）为主要原料，外加一些辅助料，通过合理的工艺配方，制备出具有透水性好、防滑、耐磨、抗压、抗折强度等性能的生态环保透水砖，达到同时透水砖实现渗水、滤水的功能以及陶瓷固体废料的资源化利用，降低透水砖的成本，实现良好的经济和社会效益。
本发明利用陶瓷废料制造梯度孔透水砖的具体方法,它包括如下步骤：
1、按以下质量百分比称取各组分：陶瓷固体废料 75-95%，粘接剂3-10%，烧结助剂2-20%；
2、将称取的陶瓷固体废料进行外力破碎、球磨，过筛，得到粒径不同目数的废料颗粒和粉料；
3、将步骤2所得的不同粒径原料分成若干等级粉粒料，再在各等级粉粒料中添加粘结剂、烧结助剂混合制成物料；
4、将步骤3所得的各等级物料，按物料等级由大到小的顺序先分批加入到模具中，再施加压力将物料一次压制成坯体，再将坯体干燥定型，再将定型的坯体置入窑炉中，在900～1300°下保温3～10小时烧制而成为具有梯度孔结构的透水砖。
所述烧结助剂为碳酸钙、长石、白云石、方解石中一种或两种组合，所述粘接剂为高岭土、水玻璃、膨润土、硅溶胶、甲基纤维中一种或两种组合。
本发明采用陶瓷废料烧制出来的透水砖的性能指标：吸水率为20.5-38%、孔隙率为30-45%、抗压强度25-50 MPa，抗折强度10-16MPa。透水系数3-5×10-2cm/s，保水性0.8-2g/cm2，磨坑长度大于20mm，抗冻耐磨性好，比重：1.8-2.5T/m3 。
本发明利用陶瓷废料为主要原料制造透水砖，为了使透水砖不仅能达到更好的保水、透水性能，而且还具有良好的滤水性能，采用如下方法步骤：
技术方案二
1、按以下质量百分比称取各组分：陶瓷固体废料 75-90%，粘接剂3-10%，烧结助剂2-10%，糖滤泥2-5%。
2、将称取的陶瓷固体废料进行外力破碎、球磨，过筛，得到粒径不同目数的废料颗粒和粉料；
3、将步骤2所得的不同粒径原料分成四个等级粉粒料，再在各等级粉粒料中添加粘结剂、烧结助剂混料制成物料；
4、将步骤3所得的各等级物料，先将四级、三级物料依次加入到模具中，施加预压力将压头伸入模具中将其压平后，再在其平面上喷涂一层厚度约为0.1-0.3毫米的复合剂，再将二级、一级物料加入到模具中，再施加压力将物料一次压制成坯体，再将坯体干燥定型，再将定型的坯体置入窑炉中，在900～1300°下保温3～10小时烧制而成为具有梯度孔结构的透水砖，所述复合剂先由重量比为3：2：1的纳米由氧化锶、氧化铬和氧化铝混合制成中间料，再在中间料中加入中间料重量2-3wt %的粘土及适量水充分搅拌制成。
所述复合剂经高温烧制后可在透水砖中间生成一层高强度的锶-铬-铝三元网状骨架体，即可在透水砖中间形成高强度的强化层，又可在强化层上形成微孔，即可提高透水砖中间抗压和抗折强度，又可利用微孔进行过滤。
本发明除透水、耐磨、防滑和抗压外，还具有耐腐蚀、抗风化、融雪耐寒、吸音降噪等功能，通过在面料中添加颜料可制备出多种头颜色的透水砖，面料表面还可出带凸点、凸条的盲道透水砖，还可拼接成各种图案。
附图说明
图1是本发明横截面结构示意图。
在图中，1、一级物料层 2、二级物料层 3、三组物料层 4、四级物料层 5、强化层 。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种利用陶瓷固体废料制造梯度孔透水砖的方法，包括如下步骤：
1、按以下质量百分比称取各组分：陶瓷固体废料80%，高岭土8%，长石12%；
2、将称取的陶瓷固体废料进行外力破碎、球磨，过筛，得到粒径不同目数的废料颗粒和粉料，将粒径目数为10-14目分为一级（含12目）、16-24目分为二级（含20目）、30-70目分为三级（含50目）、100-200目（含150目）分为四级粉粒料，
3、在步骤2所得的不同目数范围分成的各级粉粒料中，按各级粉粒料的实际重量按比例加入高岭土、长石；
4、将步骤3所得的各级物料按四级、三级、二级、一级的顺序依次加入到模具中，最后施加压力一次成型制成透水砖坯体，将透水砖坯体干燥定型后，再置于1050℃的箱式电炉中保温烧结5小时，制成透水砖产品。
实施例1所制得的透水砖经检测务项技术指标为：
吸水率为25.8%、孔隙率为38.9%、抗压强度30.2MPa，抗折强度12.6MPa。透水系数3.21×10-2cm/s，保水性1.12g/cm2，磨坑长度21.2mm，比重：2.23T/m3 。
实施例2,实施例2是在实施例1的基础上,为了进一步提高透水砖的各项技术指标,所采取的技术措施,其具体制造方法步骤是:
1、按以下质量百分比称取各组分：陶瓷固体废料75%，高岭土3%，水玻璃2%，长石17%,糖滤泥3%，
2、将称取的陶瓷固体废料进行外力破碎、球磨，过筛，得到粒径不同目数的废料颗粒和粉料，将粒径目数为10-14目分为一级（含12目）、16-24目分为二级（含20目）、30-70目分为三级（含50目）、100-200目（含150目）分为四级粉粒料，
3、在步骤2所得的各级粉粒料中，按各级粉粒料的实际重量按比例加入高岭土、水玻璃、白云石和糖滤泥；
4、将步骤3所得的各级物料，先将四级、三级依次加入到模具中，施加预压力将压头伸入模具中将其压平后，再在其平面上喷涂一层厚度约为0.1-0.3毫米的复合剂，再将二级、一级物料加入到模具中，最后施加压力一次成型制成透水砖坯体，将透水砖坯体干燥定型后，再置于1150℃的箱式电炉中保温烧结6-7小时，制成透水砖产品，所述复合剂先由重量比为3：2：1的纳米由氧化锶、氧化铬和氧化铝混合制成中间料，再在中间料中加入中间料重量2-3的粘土及适量水充分搅拌制成。
实施例2所制得的透水砖经检测务项技术指标为：
吸水率为28.8%、孔隙率为37.9%、抗压强度45.2MPa，抗折强度14.1MPa。透水系数4.21×10-2cm/s，保水性1.21g/cm2，磨坑长度21.3mm，比重：2.29T/m3 。
实施例3，
1、按以下质量百分比称取各组分：陶瓷固体废料80%，高岭土5%，长石5%,白云石5%，糖粒泥3%和碳酸钙2%；
2、将称取的陶瓷固体废料进行外力破碎、球磨，过筛，得到粒径不同目数的废料颗粒和粉料，将粒径目数为10-14目分为一级（含12目）、16-24目分为二级（含20目）、30-70目分为三级（含50目）、100-200目（含150目）分为四级粉粒料，
3、在步骤2所得的各级粉粒料中，按各级粉粒料的实际重量按比例加入高岭土、长石、白云石和碳酸钙；
4、将步骤3所得的各级物料，先将四级、三级依次加入到模具中，施加预压力将压头伸入模具中将其压平后，再在其平面上喷涂一层厚度约为0.1-0.3毫米的复合剂，再将二级、一级物料加入到模具中，最后施加压力一次成型制成透水砖坯体，将透水砖坯体干燥定型后，再置于1150℃的箱式电炉中保温烧结6-7小时，制成透水砖产品，所述复合剂先由重量比为3：2：1的纳米由氧化锶、氧化铬和氧化铝混合制成中间料，再在中间料中加入中间料重量2-3wt%的粘土及适量水充分搅拌制成。
实施例3所制得的透水砖经检测务项技术指标为：
吸水率为28.4%、孔隙率为36.8%、抗压强度47.2MPa，抗折强度15.6MPa。透水系数4.02×10-2cm/s，保水性1.27g/cm2，磨坑长度21.8mm，比重：2.36T/m3 。
所述糖滤泥中主要成分是碳酸钙，此外还含有镁、铁、铝、硅等氧化物及有机物，在制作透水砖的过程中起着成孔剂的作用，适量加入糖滤泥不但能起到成孔作用，同时还起到了熔剂作用，使产品的强度有了明显的提高，但是加入过多则会起到相反的作用。通过对糖滤泥进行煅烧。随着煅烧温度的升高，糖滤泥中有机物碳化和燃烧。当温度继续升高，碳酸钙开始分解，随煅烧温度的升高和保温时间的延长，碳酸钙分解更完全。将糖滤泥与一定量的废陶瓷、粘土和粉煤灰混合，在一定的工艺条件下烧结。由于碳酸钙分解放出二氧化碳以及有机物碳化和燃烧，产生气体，使得烧结的制品具有一定的孔隙率。加入的陶瓷废颗粒料，它也是制作透水砖的主要原料，同时是制作透水砖的骨料，对产品的成型性能、烧成性能及理化性能影响都很大。加入高岭土或膨润土主要是为了满足产品的成形性能要求，其次是为了满足产品烧成过程中和烧成后的强度、结构的要求。粘土中含有铝、硅等氧化物，在温度达到一定时，发生化学反应，生成莫来石晶体和钙长石。
所述预压力小于最后成型压力的二分之一，所述成型压力为3-5kg/cm2。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (2)

1.一种利用陶瓷废料制造梯度孔透水砖的方法，其特征在于：它包括如下步骤：
a、按以下质量百分比称取各组分：陶瓷固体废料 75-95%，粘接剂3-10%，烧结助剂2-20%；
b、将称取的陶瓷固体废料进行外力破碎、球磨，过筛，得到粒径不同目数的废料颗粒和粉料；
c、将步骤b所得的不同粒径原料分成若干等级粉粒料，再在各等级粉粒料中添加粘结剂、烧结助剂混合制成物料；
d、将步骤c所得的各等级物料，按物料等级由大到小的顺序先分批加入到模具中，再施加压力将物料一次压制成坯体，再将坯体干燥定型，再将定型的坯体置入窑炉中，在900～1300°下保温3～10小时烧制而成为具有梯度孔结构的透水砖。
2.根据权利要求1所述的一种利用陶瓷废料制造梯度孔透水砖的方法，其特征在于：它包括如下步骤：
a、按以下质量百分比称取各组分：陶瓷固体废料 75-90%，粘接剂3-10%，烧结助剂2-10%，糖滤泥2-5%，
b、将称取的陶瓷固体废料进行外力破碎、球磨，过筛，得到粒径不同目数的废料颗粒和粉料；
c、将步骤b所得的不同粒径原料分成四个等级粉粒料，再在各等级粉粒料中添加粘结剂、烧结助剂混料制成物料；
d、将步骤c所得的各等级物料，先将四级、三级物料依次加入到模具中，施加预压力将压头伸入模具中将其压平后，再在其平面上喷涂一层厚度约为0.1-0.3毫米的复合剂，再将二级、一级物料加入到模具中，再施加压力将物料一次压制成坯体，再将坯体干燥定型，再将定型的坯体置入窑炉中，在900～1300°下保温3～10小时烧制而成为具有梯度孔结构的透水砖，所述复合剂先由重量比为3：2：1的纳米由氧化锶、氧化铬和氧化铝混合制成中间料，再在中间料中加入中间料重量2-3wt %的粘土及适量水充分搅拌制成。
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