CN111072400B - 一种铁矿废渣陶瓷透水砖及其制备工艺 - Google Patents

一种铁矿废渣陶瓷透水砖及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁矿废渣陶瓷透水砖，其中，底料由按重量份的以下组分制成：补足100份的陶瓷废料、5‑8份的粘结剂、2‑4份的水和5‑20份的低温铁矿废渣；所述低温铁矿废渣的烧成温度为1000±50℃，粒径为16‑200目；所述面料由按重量份计的以下组分制成：补足100份的陶瓷废料、4‑10份粘结剂、2‑4份水和3‑10份色料；其中，所述色料中含有粒径为16‑200目、烧成温度为1200℃以上的高温铁矿废渣。该铁矿废渣陶瓷透水砖具有较高的强度和透水系数，同时能有效减少加工成本，得到的透水砖的吸水膨胀率符合国家标准。

Description

一种铁矿废渣陶瓷透水砖及其制备工艺
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及铁矿废渣陶瓷透水砖及其制备工艺。
背景技术
含铁矿物约300余种，其中常见的有170余种。但在当前技术条件下，具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。铁矿矿渣最多是作为矿渣硅酸盐水泥用原料。
我国有色金属冶炼废料和陶瓷工业废料的处理与利用程度较低，如何处理和利用金属冶炼废料和陶瓷工业废料，变废为宝，已成为社会共同关注的课题。
透水砖铺设人行道、停车场、城市广场可使雨水迅速渗入地下，即可减轻城市排水和防洪压力，又可补充土壤水和地下水，保持土壤湿度，改善城市小气候，缓解城市热岛效应，对建设“海绵城市”具有良好的效果。
因此，利用工业废料生产陶瓷透水砖既能减少污染，实现废物再生利用，又能改善生态环境，对促进社会的可持续发展有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种综合利用工业废渣资源、透水系数高、强度高的铁矿废渣陶瓷透水砖。该铁矿废渣陶瓷透水砖，在底料中添加低温烧成铁矿废渣、以降低整体透水砖的烧成温度，在底料中形成透水通道和强度支撑；在面料中添加高温烧成铁矿废渣，以作为代替棕黑色色料，产品的透水和强度都得以提升，以使透水砖呈现出模仿天然大理石的纹路和质感，提高工业废渣的利用率，降低生产成本。
本发明的目的之二在于提供该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，包括底料和面料；
其中，底料由按重量份的以下组分制成：补足100份的陶瓷废料、5-8份的粘结剂、2-4份的水和5-20份的低温铁矿废渣；其中，陶瓷废料由15-30份16目以上陶瓷废料和余量的6-16目的陶瓷废料组成；所述低温铁矿废渣的烧成温度为1000±50℃，粒径为16-200目；
所述面料由按重量份计的以下组分制成：补足100份的陶瓷废料、4-10份粘结剂、2-4份水和3-10份色料；其中，所述色料中含有高温铁矿废渣，所述高温铁矿废渣的烧成温度为1200℃以上，粒径为16-200目。
进一步地，所述底料中，陶瓷废料由5-14份30目以上、10-16份16-30目、23-34份10-16目和余量的6-10目陶瓷废料组成。
进一步地，所述面料中，陶瓷废料由30-50份的10-16目的陶瓷废料和余量的16-30目的陶瓷废料组成。
进一步地，粘结剂为无机硅酸盐类粘结剂，粒径为200目以上。
进一步地，所述粘结剂的粘度为5000-6000MPa.s。
进一步地，所述色料由铁矿废渣和棕色或黑色色料按4：1-6的重量比组成。
进一步地，所述底料由5-7份粘结剂、3-4份水和补足100份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由4.5-12.5份30目以上、11-13份16-30目、23-35份10-16目和余量的6-10目的陶瓷废料制成。
进一步地，所述面料由4-6份粘结剂、2-4份水、8-12份色料、43-45份16-30目的陶瓷废料和补足100份的10-16目陶瓷废料。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种如上述的铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，加水拌匀，加入粘结剂和低温铁矿废渣，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，加水、粘结剂、色料，混匀得到面料；
3)成型：将底料铺设厚度为40-70mm的布底层；将面料铺设成厚度为15-30mm的面料层，于9000-12000KN的压力下压制成型；
4)烧成：于1100-1200℃烧成2-6h，冷却，得到铁矿废渣陶瓷透水砖。
进一步地，压制至体积为原体积的40-60％。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供的铁矿废渣陶瓷透水砖，利用陶瓷废料作为底料和面料的主要强度支撑、并通过筛分配级以形成透水通道；在底料中加入低温烧成铁矿废渣以降低透水砖的整体烧成温度，同时低温烧成铁矿废渣具有相对高温烧成铁矿废渣更高的强度，以保证透水砖的整体强度；再使用高温铁矿废渣作为棕黑色料添加性成分，烧成后可形成微细孔，能有效提高透水砖的透水系数和强度，模拟天然花岗岩的外形的质感，在较低的生产成本下、提供较佳的透水性和强度；
本发明提供的铁矿废渣陶瓷透水砖，采用的主体原料均为废料或废渣等固体废弃物原料，可以有效消化固体废弃物、提高利用率，更加绿色环保；本发明同时利用低温铁矿废渣能有效降低烧成温度，同时提高生产工艺的能耗，降低生产的危险性、提高生产的经济性。
本发明提供的制备工艺，其工艺条件可控，粘结剂分布均匀，得到的透水砖的质地均匀性高、强度高，透水性能佳。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
以下具体实施方式中，所采用的陶瓷废料为市售的陶瓷废料半成品，或是通过收集的陶瓷废料自行进行粉碎得到的；低温铁矿废渣和高温铁矿渣均为市售产品。
以下具体实施方式中，30目以上应该理解为用30目筛分离得到的过筛组分。以下具体实施例使用的粘结剂为无机硅酸盐类粘结剂，为市售的GT号无机水泥。
实施例1：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，由面料和底料制成，其中，底料由6份粘结剂、3.5份水、8份低温铁矿废渣和82.5份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由7.5份30目以上、13份16-30目、33份10-16目和29份的6-10目的陶瓷废料组成；所述面料由5份粘结剂、3份水、2份16-200目的高温铁矿废渣、8份棕色色料和82份陶瓷废料组成；其中，陶瓷废料由38份10-16目、44份16-30目的陶瓷废料组成。
该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，使用喷雾器在搅拌状态下喷水，搅拌状态下筛入粘结剂和低温铁矿渣，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，在搅拌状态下依次喷雾加入水、筛入粘结剂、高温铁矿废渣、棕色色料和陶瓷废料，混匀得到面料；
3)成型：使用矩形模具，将底料铺设厚度为55mm的布底层；将面料铺设成厚度为25mm的面料层，于11500KN的压力下压制至厚度为45mm成型；
4)烧成：于1150℃烧成4h，冷却，得到铁矿废渣陶瓷透水砖。
实施例2：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，由面料和底料制成，其中，底料由6份粘结剂、3.5份水、13份的低温铁矿废渣和78.5份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由4.5份30目以上、11份16-30目、34份10-16目和28份的6-10目的陶瓷废料组成；所述面料由5份粘结剂、3份水、4份16-200目的高温铁矿废渣、6份棕色色料和82份陶瓷废料组成；其中，陶瓷废料由38份10-16目、44份16-30目的陶瓷废料组成。
该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，使用喷雾器在搅拌状态下喷水，搅拌状态下筛入粘结剂和低温铁矿废渣，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，在搅拌状态下依次喷雾加入水、筛入粘结剂、高温铁矿废渣、棕色色料和陶瓷废料，混匀得到面料；
3)成型：使用矩形模具，将底料铺设厚度为55mm的布底层；将面料铺设成厚度为25mm的面料层，于11500KN的压力下压制至厚度为45mm成型；
4)烧成：于1150℃烧成4h，冷却，得到铁矿废渣陶瓷透水砖。
实施例3：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，由面料和底料制成，其中，底料由6份粘结剂、3.5份水、20份低温铁矿废渣和70.5份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由12.5份30目以上、13份16-30目、23份10-16目和22份的6-10目的陶瓷废料组成；所述面料由5份粘结剂、3份水、7份16-200目的高温铁矿废渣、3份棕色色料和82份陶瓷废料组成；其中，陶瓷废料由38份10-16目、44份16-30目的陶瓷废料组成。
该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，使用喷雾器在搅拌状态下喷水，搅拌状态下筛入粘结剂和低温铁矿废渣，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，在搅拌状态下依次喷雾加入水、筛入粘结剂、高温铁矿废渣、棕色色料和陶瓷废料，混匀得到面料；
3)成型：使用矩形模具，将底料铺设厚度为55mm的布底层；将面料铺设成厚度为25mm的面料层，于11500KN的压力下压制至厚度为45mm成型；
4)烧成：于1150℃烧成4h，冷却，得到陶瓷透水砖。
实施例4：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，由面料和底料制成，其中，底料由6份粘结剂、3.5份水、13份的低温铁矿废渣和78.5份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由4.5份30目以上、11份16-30目、34份10-16目和28份的6-10目的陶瓷废料组成；所述面料由5份粘结剂、3份水、2份16-200目的高温铁矿废渣、8份棕色色料和82份陶瓷废料组成；其中，陶瓷废料由38份10-16目、44份16-30目的陶瓷废料组成。
该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，使用喷雾器在搅拌状态下喷水，搅拌状态下筛入粘结剂和低温铁矿废渣，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，在搅拌状态下依次喷雾加入水、筛入粘结剂、高温铁矿废渣、棕色色料和陶瓷废料，混匀得到面料；
3)成型：使用矩形模具，将底料铺设厚度为55mm的布底层；将面料铺设成厚度为25mm的面料层，于11500KN的压力下压制至厚度为45mm成型；
4)烧成：于1150℃烧成4h，冷却，得到铁矿废渣陶瓷透水砖。
实施例5：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，由面料和底料制成，其中，底料由6份粘结剂、3.5份水、13份的低温铁矿废渣和78.5份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由4.5份30目以上、11份16-30目、34份10-16目和28份的6-10目的陶瓷废料组成；所述面料由5份粘结剂、3份水、7份16-200目的高温铁矿废渣、3份棕色色料和82份陶瓷废料组成；其中，陶瓷废料由38份10-16目、44份16-30目的陶瓷废料组成。
该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，使用喷雾器在搅拌状态下喷水，搅拌状态下筛入粘结剂和低温铁矿废渣，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，在搅拌状态下依次喷雾加入水、筛入粘结剂、高温铁矿废渣、棕色色料和陶瓷废料，混匀得到面料；
3)成型：使用矩形模具，将底料铺设厚度为55mm的布底层；将面料铺设成厚度为25mm的面料层，于11500KN的压力下压制至厚度为45mm成型；
4)烧成：于1150℃烧成4h，冷却，得到铁矿废渣陶瓷透水砖。
对比例1：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，由面料和底料制成，其中，底料由6份粘结剂、3.5份水和90.5份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由13.5份30目以上、14份16-30目、23份10-16目和40份的6-10目的陶瓷废料组成；所述面料由5份粘结剂、3份水、10份棕色色料和82份陶瓷废料组成；其中，陶瓷废料由38份10-16目、44份16-30目的陶瓷废料组成。
该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，使用喷雾器在搅拌状态下喷水，搅拌状态下筛入粘结剂，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，在搅拌状态下依次喷雾加入水、筛入粘结剂、棕色色料和陶瓷废料，混匀得到面料；
3)成型：使用矩形模具，将底料铺设厚度为55mm的布底层；将面料铺设成厚度为25mm的面料层，于11500KN的压力下压制至厚度为45mm成型；
4)烧成：于1800℃烧成4h，冷却，得到陶瓷透水砖。
对比例2：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，由面料和底料制成，其中，底料由6份粘结剂、3.5份水和90.5份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由13.5份30目以上、14份16-30目、23份10-16目和40份的6-10目的陶瓷废料组成；所述面料由5份粘结剂、3份水、10份棕色色料和82份陶瓷废料组成；其中，陶瓷废料由38份10-16目、44份16-30目的陶瓷废料组成。
该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，在搅拌状态加入水和粘结剂，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，在搅拌状态加入水、粘结剂、棕色色料和陶瓷废料，混匀得到面料；
3)成型：使用矩形模具，将底料铺设厚度为55mm的布底层；将面料铺设成厚度为25mm的面料层，于11500KN的压力下压制至厚度为45mm成型；
4)烧成：于1800℃烧成4h，冷却，得到陶瓷透水砖。
对比例3：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，由面料和底料制成，其中，底料由6份粘结剂、3.5份水、30份的低温铁矿废渣和61.5份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由4.5份30目以上、11份16-30目、23份10-16目和23份的6-10目的陶瓷废料组成；所述面料由5份粘结剂、3份水、4份16-200目的高温铁矿废渣、6份棕色色料和82份陶瓷废料组成；其中，陶瓷废料由38份10-16目、44份16-30目的陶瓷废料组成。
该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，使用喷雾器在搅拌状态下喷水，搅拌状态下筛入粘结剂和低温铁矿废渣，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，在搅拌状态下依次喷雾加入水、筛入粘结剂、高温铁矿废渣、棕色色料和陶瓷废料，混匀得到面料；
3)成型：使用矩形模具，将底料铺设厚度为55mm的布底层；将面料铺设成厚度为25mm的面料层，于11500KN的压力下压制至厚度为45mm成型；
4)烧成：于1150℃烧成4h，冷却，得到铁矿废渣陶瓷透水砖。
对比例4：
一种铁矿废渣陶瓷透水砖，由面料和底料制成，其中，底料由6份粘结剂、3.5份水、13份的低温铁矿废渣和78.5份的陶瓷废料制成；其中，陶瓷废料由4.5份30目以上、11份16-30目、34份10-16目和28份的6-10目的陶瓷废料组成；所述面料由5份粘结剂、3份水、10份16-200目的高温铁矿废渣和82份陶瓷废料组成；其中，陶瓷废料由38份10-16目、44份16-30目的陶瓷废料组成。
该铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1)磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2)配料：将陶瓷废料配级后，使用喷雾器在搅拌状态下喷水，搅拌状态下筛入粘结剂和低温铁矿废渣，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，在搅拌状态下依次喷雾加入水、筛入粘结剂、高温铁矿废渣和陶瓷废料，混匀得到面料；
3)成型：使用矩形模具，将底料铺设厚度为55mm的布底层；将面料铺设成厚度为25mm的面料层，于11500KN的压力下压制至厚度为45mm成型；
4)烧成：于1150℃烧成4h，冷却，得到铁矿废渣陶瓷透水砖。
性能检测
对实施例1-5以及对比例1-4得到的透水砖进行透水系数测试、强度测试和吸水膨胀率，并计算成本，结果如下表所示:
表1透水砖的指标对比
Figure GDA0003943944360000111
Figure GDA0003943944360000121
从透水砖的外观来看，使用10％重量份的色料，更接近天然大理石的外观和质地感。
结合表1可知，随着底料和面料中低温铁矿废渣的使用量增大，透水系数和强度都得以增加，底料中低温铁矿废渣的用量增大，对强度和透水系数的影响以及成本的降低具有较大的贡献作用；然而，随着低温铁矿废渣的使用量增大，该透水砖的吸水膨胀率也提高了，较优的低温铁矿废渣在底料中的占比为12-14wt％左右，较优的高温铁矿废渣在面料中的占比为3-5wt％左右。对比例1的透水砖，在强度和透水系数以及成本方面都不及实施例1-5；对比例2先将粘结剂与水混合后再加至陶瓷废料中，相对于喷雾加水和筛入粘结剂，难以混合均匀，透水砖的强度均有所下降。对比例3和4中，分别向底料和面料中增加入过量的低温铁矿废渣和高温铁矿废渣，虽然在透水系数和强度以及成本上有改善，但过量的铁矿废渣导致透水砖的吸水膨胀率增大。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种铁矿废渣陶瓷透水砖，其特征在于，包括底料和面料；
其中，底料由按重量份的以下组分制成：补足100份的陶瓷废料、5-8份的粘结剂、2-4份的水和5-20份的低温铁矿废渣；所述低温铁矿废渣的烧成温度为1000±50℃，粒径为16-200目；
所述面料由按重量份计的以下组分制成：补足100份的陶瓷废料、4-10份粘结剂、2-4份水和3-10份色料；其中，所述色料中含有高温铁矿废渣，所述高温铁矿废渣的烧成温度为1200℃以上，粒径为16-200目；
所述底料中，陶瓷废料由5-14份30目以上、10-16份16-30目、23-34份10-16目和余量的6-10目陶瓷废料组成；所述面料中，陶瓷废料由30-50份的10-16目的陶瓷废料和余量的16-30目的陶瓷废料组成；
所述色料由铁矿废渣和棕色或黑色色料按4：1-6的重量比组成；
所述铁矿废渣陶瓷透水砖的制备工艺，包括以下步骤：
1）磨碎：将陶瓷废料研磨后进行筛分，分别通过6目筛、10目筛、16目筛和30目筛，分别得到6-10目、10-16目、16-30目、30目以上的陶瓷废料；
2）配料：将陶瓷废料配级后，加水拌匀，加入粘结剂和低温铁矿废渣，混匀得到底料；将陶瓷废料配级后，加水、粘结剂、色料，混匀得到面料；
3）成型：将底料铺设厚度为40-70mm的布底层；将面料铺设成厚度为15-30mm的面料层，于9000-12000KN的压力下压制成型；
4）烧成：于1100-1200℃烧成2-6h，冷却，得到铁矿废渣陶瓷透水砖。
2.如权利要求1所述的铁矿废渣陶瓷透水砖，其特征在于，粘结剂为无机硅酸盐类粘结剂，粒径为200目以上。
3.如权利要求1所述的铁矿废渣陶瓷透水砖，其特征在于，所述粘结剂的粘度为5000-6000mPa.s。
4.如权利要求1所述的铁矿废渣陶瓷透水砖，其特征在于，压制至体积为原体积的40-60%。
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