CN111423245A - 一种煤矸石-造纸污泥陶粒及其制备方法和应用、免烧透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤矸石‑造纸污泥陶粒及其制备方法和应用、免烧透水砖及其制备方法，属于透水砖技术领域。本发明以固体废物煤矸石和造纸污泥为原料，能够充分利用煤矸石和造纸污泥自身的发热量和烧失量，有效降低陶粒的烧制温度，提高孔隙率，得到的陶粒具有强度大、孔隙率高和密度低的特点。本发明以所述煤矸石‑造纸污泥陶粒取代传统的骨料，辅以水泥和粘结剂得到免烧透水砖，能减轻透水砖容重，陶粒内部的孔道结构能有效蓄积水分，起到良好的保水效果，有效缓解城市热岛效应；而且能够使得所述免烧透水砖具有优异的透水性、机械强度和耐磨性，从而有效解决传统免烧透水砖透水性能差、机械强度差以及耐磨性能差的缺陷。

Description

一种煤矸石-造纸污泥陶粒及其制备方法和应用、免烧透水砖 及其制备方法
技术领域
本发明涉及透水砖技术领域，尤其涉及一种煤矸石-造纸污泥陶粒及其制备方法和应用、免烧透水砖及其制备方法。
背景技术
随着建设海绵城市的发展，环保建材透水砖得到大力发展。透水砖按照生产工艺可分为烧结透水砖和免烧透水砖。烧结透水砖是在砖块中添加发泡剂或造孔剂，并在某个烧结曲线下经高温烧结而成，利用发泡的原理或是造孔的原理使其有连通的孔隙，实现透水的效果。但是其烧结的过程不仅对烧结工艺要求高，而且还会消耗大量的能源，增加成本的同时还会给环境带来一定的污染。而免烧透水砖是利用骨料和粘结剂经震动或压制成型，然后再经过养护而成，其制备工艺相对简单、成本较低，无需烧结，制备过程无污染，得到了广泛的应用。
然而，现有免烧透水砖存在机械强度低、透水性能差、自洁性差、耐磨性能差的缺陷。比如，中国发明专利CN106277974A公开了一种煤矸石建筑垃圾透水砖及其制备方法，该发明利用煤矸石、建筑垃圾、硅灰、碱性激发剂和水经压砖机压制成型，常温养护7～28天，制得透水砖。其制备的透水砖所用原料建筑垃圾成分复杂，品质不易把控，对透水砖品质稳定性有较大影响。且所列性能指标数据中透水系数仅能达到GB/T25993-2010透水等级B级的要求，抗折强度仅为2.3～2.8MPa。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤矸石-造纸污泥陶粒及其制备方法和应用、免烧透水砖及其制备方法，所述煤矸石-造纸污泥陶粒制备的多孔陶粒机械性能好、堆积密度低、孔隙率高，以该煤矸石-造纸污泥陶粒为骨料制成的免烧透水砖具有优异的透水性能、机械性能和耐磨性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种煤矸石-造纸污泥陶粒，包括以下质量份数的制备原料：
煤矸石粉40～55份、造纸污泥粉25～40份、造孔剂5～15份、助熔剂5～10份、塑型剂5～10份和水，所述水的质量为煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂和塑型剂总质量的23～25％。
优选的，所述煤矸石粉和造纸污泥粉的粒径独立地＜80目。
优选的，所述造孔剂为碳酸钠、木屑和秸秆中的一种或两种。
优选的，所述助熔剂为钾长石和玻璃粉；所述钾长石和玻璃粉的质量比为(0.3～0.6)：(0.2～0.5)。
优选的，所述塑型剂为氧化铝和淀粉；所述氧化铝和淀粉的质量比为(0.2～0.4)：(0.2～0.6)。
本发明提供了上述技术方案所述煤矸石-造纸污泥陶粒的制备方法，包括以下步骤：
将煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂、塑型剂和水混合，进行成型造粒，得到陶粒生料；
将所述陶粒生料进行烧制，得到煤矸石-造纸污泥陶粒。
优选的，所述烧制的过程包括：从室温以5～10℃/min的升温速率升温至350℃，保温10～30min，再以8～15℃/min的升温速率升温至700～850℃，保温15～45min，再以10～20℃/min的升温速率升温至1000～1200℃，保温10～30min。
本发明提供了上述技术方案所述煤矸石-造纸污泥陶粒或上述技术方案所述制备方法制备得到的煤矸石-造纸污泥陶粒在透水砖中的应用。
本发明提供了一种免烧透水砖，包括以下质量份数的制备原料：
煤矸石-造纸污泥陶粒60～80份、水泥8～20份和粘结剂12～20份，所述粘结剂为水玻璃和水，所述水玻璃和水的质量比为(0.2～0.5)：(0.5～0.8)；
所述煤矸石-造纸污泥陶粒为上述技术方案所述煤矸石-造纸污泥陶粒或上述技术方案所述制备方法制备得到的煤矸石-造纸污泥陶粒。
本发明提供了上述技术方案所述免烧透水砖的制备方法，包括以下步骤：
将煤矸石-造纸污泥陶粒、水泥和粘结剂混合，进行压制，得到透水砖坯；
将所述透水砖坯进行养护，得到免烧透水砖。
本发明提供了一种煤矸石-造纸污泥陶粒，包括以下质量份数的制备原料：煤矸石粉40～55份、造纸污泥粉25～40份、造孔剂5～15份、助熔剂5～10份、塑型剂5～10份和水，所述水的质量为煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂和塑型剂总质量的23～25％。本发明所用原料煤矸石和造纸污泥的烧失量及化学成分如下表1所示，煤矸石与黏土的成分相近，其中氧化铝的含量是黏土的1.5倍，氧化硅含量高；造纸污泥中纤维高，烧失量大。本发明通过控制煤矸石和造纸污泥的配比，同时添加其他辅料，能达到理想烧制陶粒的硅铝比。此外，煤矸石和造纸污泥都具有一定的发热量，能够充分利用自身的发热量和烧失量，有效降低陶粒的烧制温度，提高孔隙率，因此本发明所述煤矸石-造纸污泥陶粒具有强度大、孔隙率高和密度低的特点，而且所制备陶粒性能达到GB/T17431.1-2010轻集料及其试验方法的要求。实施例的结果表明，本发明所述煤矸石-造纸污泥陶粒的粒径为3～5mm，堆积密度为645～812kg/m3，筒压强度为5.6～8.9MPa，1h吸水率为0.9～8.5％，软化系数为0.87～0.97(耐水性)，孔隙率为34.9～41.8％。
表1原料烧失量及化学成分(％)
编号 烧失量 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO
煤矸石 18.85 60.78 27.31 5.39 0.38 1.02
造纸污泥 53.74 4.55 3.14 0.64 33.50 0.99
本发明提供了所述煤矸石-造纸污泥陶粒的制备方法，本发明通过成型造粒和烧制制备陶粒，能够充分利用煤矸石和造纸污泥自身的发热量和烧失量，烧制时间短，能耗低，而且生产过程中煤矸石和造纸污泥的利用率在75％以上，为煤矸石和造纸污泥的资源化利用开拓了新的领域，减少了环境污染，做到了变废为宝，化害为财，辅料不添加黏土，减少了传统陶粒制备工艺中对黏土的依赖，不会对土地资源造成破坏。
本发明提供了一种免烧透水砖，本发明以煤矸石-造纸污泥陶粒取代传统的骨料，辅以水泥和粘结剂得到免烧透水砖，由于所述煤矸石-造纸污泥陶粒具有强度大、孔隙率高和密度低的特点，能减轻透水砖容重，陶粒内部的孔道结构能有效蓄积水分，起到良好的保水效果，有效缓解城市热岛效应，还能够使得所述免烧透水砖具有优异的透水性、机械强度和耐磨性，从而有效解决传统免烧透水砖透水性能差、机械强度差以及耐磨性能差的缺陷，而且所制备的免烧透水砖性能能够达到GB/T25993-2010透水路面砖和透水路面板的要求。实施例的结果表明，本发明所述免烧透水砖的容重为1.35～1.95×103kg/m3，抗折强度为4.8～7.4MPa，透水系数为2.1～3.5×10-2cm/s，显气孔率为22.8～38.5％，吸水率为6.7～32.3％，磨坑长度为13～16mm。
本发明提供了所述免烧透水砖的制备方法，以所述煤矸石-造纸污泥陶粒为骨料，经过压制和养护制成免烧透水砖，生产流程简单，能耗低，而且所用辅料来源广，价格低廉，有利于缩减生产成本和工业化生产应用。
附图说明
图1为本发明免烧透水砖的制备流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种煤矸石-造纸污泥陶粒，包括以下质量份数的制备原料：
煤矸石粉40～55份、造纸污泥粉25～40份、造孔剂5～15份、助熔剂5～10份、塑型剂5～10份和水，所述水的质量为煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂和塑型剂总质量的23～25％。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品或熟知来源的废料。
以质量份数计，本发明提供的煤矸石-造纸污泥陶粒的制备原料包括煤矸石粉40～55份，优选为42～52份，更优选为45～50份。本发明对所述煤矸石的来源没有特殊的限定，选用熟知的来自煤矿开采中所产生的固体废物煤矸石即可。在本发明中，所述煤矸石粉的粒径优选＜80目。本发明优选先将煤矸石自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后将其粉碎后过80目筛，得到煤矸石粉；本发明对所述粉碎的过程没有特殊的限定，选用本领域熟知的过程能够达到上述粒径条件即可；在本发明的实施例中，具体是先用颚式破碎机将煤矸石破碎成粒径较小的颗粒，再将所得煤矸石颗粒用粉碎机粉碎60s。
以所述煤矸石粉的质量份数为基准，本发明提供的煤矸石-造纸污泥陶粒的制备原料包括造纸污泥粉25～40份，优选为28～36份，更优选为30～35份，进一步优选为32～34份。本发明对所述造纸污泥的来源没有特殊的限定，选用熟知的来自纸浆造纸污水处理的终端固体废弃物造纸污泥即可。在本发明中，所述造纸污泥粉的粒径优选＜80目。本发明优选先将造纸污泥自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后将其粉碎后过80目，得到造纸污泥粉；本发明对所述粉碎的过程没有特殊的限定，选用本领域熟知的过程能够达到上述粒径条件即可；在本发明的实施例中，具体是先用颚式破碎机将造纸污泥破碎成粒径较小的颗粒，再将所得造纸污泥颗粒用粉碎机粉碎60s。
在本发明中，煤矸石中含有一定量的炭，使其具有一定的发热量和烧失量，而造纸污泥中纤维含量高，干造纸污泥发热量可达到1200～2000Cal/g，且高温下烧失量大。本发明充分利用煤矸石和造纸污泥的发热量和烧失量，能够有效降低烧制温度，提高陶粒的孔隙率，进而降低陶粒密度，从而有利于降低透水砖的容重，提高透水砖的透水系数、显气孔率和吸水率。
本发明通过控制煤矸石和造纸污泥的粒径防止陶粒内部形成通孔而降低强度；同时防止熔胀过程中陶粒收缩，使内部孔道被堵塞而导致陶粒密度大。
以所述煤矸石粉的质量份数为基准，本发明提供的煤矸石-造纸污泥陶粒的制备原料包括造孔剂5～15份，优选为6～12份，更优选为8～10份。在本发明中，所述造孔剂优选为碳酸钠、木屑和秸秆中的一种或两种；当所述造孔剂为上述中的两种时，本发明对不同种类造孔剂的配比没有特殊的限定，任意配比均可。在本发明中，所述木屑优选为粉碎机粉碎60s后过60目筛筛下物所得木屑粉末，所述秸秆优选为粉碎机粉碎60s后过60目筛筛下物所得秸秆粉末；本发明对所述粉碎的过程没有特殊的限定，能够得到所述粒径的粉末即可。本发明通过添加造孔剂对煤矸石进行造孔，能够使陶粒的孔道结构更加丰富，弥补煤矸石和造纸污泥烧失后留下的孔道结构少、不能达到理想的陶粒密度等级的要求。而且，本发明所用造孔剂中的木屑和秸秆自身有一定的发热量，有助于烧制过程中减少能耗。
以所述煤矸石粉的质量份数为基准，本发明提供的煤矸石-造纸污泥陶粒的制备原料包括助熔剂5～10份，优选为6～9份，更优选为7～8份。在本发明中，所述助熔剂优选为钾长石和玻璃粉；所述钾长石和玻璃粉的质量比优选为(0.3～0.6)：(0.2～0.5)，更优选为3：2。在本发明中，所述钾长石的粒径优选为200目，所述玻璃粉的粒径优选为200目。本发明通过添加助熔剂有效降低陶粒的烧结温度，降低能耗，更利于节能环保的要求。
以所述煤矸石粉的质量份数为基准，本发明提供的煤矸石-造纸污泥陶粒的制备原料包括塑型剂5～10份，优选为6～9份，更优选为7～8份。在本发明中，所述塑型剂优选为氧化铝和淀粉；所述氧化铝和淀粉的质量比优选为(0.2～0.4)：(0.2～0.6)，更优选为2：3；所述氧化铝的粒径优选为325目，所述淀粉优选为工业级玉米淀粉。本发明通过添加塑型剂防止陶粒在烧结时骨架结构塌陷，造成陶粒体积收缩，而堵塞孔道。
以所述煤矸石粉的质量份数为基准，本发明提供的煤矸石-造纸污泥陶粒的制备原料包括水，所述水的质量为煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂和塑型剂总质量的23～25％，更优选为23.5～24.5％，进一步优选为24％。
本发明提供了上述技术方案所述煤矸石-造纸污泥陶粒的制备方法，包括以下步骤：
将煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂、塑型剂和水混合，进行成型造粒，得到陶粒生料；
将所述陶粒生料进行烧制，得到煤矸石-造纸污泥陶粒。
本发明将煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂、塑型剂和水混合，进行成型造粒，得到陶粒生料。在本发明中，所述混合的过程优选为先将煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂和塑型剂混合，再向所得混合料中加入水，搅拌20min；本发明对所述搅拌的转速没有特殊的限定，能够将原料混合均匀即可。在本发明中，所述成型造粒优选在挤压成型机上进行；完成所述成型造粒后，本发明将所得物料在85～105℃下干燥6～8h，得到陶粒生料；所述陶粒生料的粒径优选为3～5mm，更优选为3.5～4.5mm。在本发明中，所述干燥优选在电热鼓风干燥箱中进行。
得到陶粒生料后，本发明将所述陶粒生料进行烧制，得到煤矸石-造纸污泥陶粒。在本发明中，所述烧制的过程优选包括：从室温以5～10℃/min的升温速率升温至350℃，保温10～30min，再以8～15℃/min的升温速率升温至700～850℃，保温15～45min，再以10～20℃/min的升温速率升温至1000～1200℃，保温10～30min；更优选为从室温以6～8℃/min的升温速率升温至350℃，保温15～20min，再以10～12℃/min的升温速率升温至800℃，保温20min，再以15℃/min的升温速率升温至1050～1100℃，保温15min。在本发明中，所述烧制优选在高温气氛炉中进行。本发明通过控制烧制的温度、升温速率和时间，保证陶粒的各项性能满足GB/T17431.1-2010轻集料及其试验方法的性能(颗粒级配3～5mm，密度等级700，筒压强度6.2MPa，1h吸水率7.8％，软化系数0.95)。
完成所述烧制后，本发明将所得陶粒降温至300℃以下取出，自然冷却至室温，得到煤矸石-造纸污泥陶粒。本发明对所述降温的速率没有特殊要求，按照本领域熟知的过程进行降温即可。
在本发明中，所述煤矸石-造纸污泥陶粒的粒径优选为3～5mm，更优选为3.5～4.5mm，堆积密度优选为640～820kg/m3，更优选为650～800kg/m3，进一步优选为700～750kg/m3，筒压强度优选为5.5～9.0MPa，更优选为6.0～8.0MPa，进一步优选为6.5～7.5kg/m3，1h吸水率优选为0.9～8.5％，更优选为1.5～6.0％，进一步优选为3.0～5.0％，软化系数优选为0.85～0.95，更优选为0.90。
本发明提供了上述技术方案所述煤矸石-造纸污泥陶粒或上述技术方案所述制备方法制备得到的煤矸石-造纸污泥陶粒在透水砖中的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的方法将所述煤矸石-造纸污泥用于透水砖即可。
本发明提供了一种免烧透水砖，包括以下质量份数的制备原料：
煤矸石-造纸污泥陶粒60～80份、水泥8～20份和粘结剂12～20份，所述粘结剂为水玻璃和水，所述水玻璃和水的质量比为(0.2～0.5)：(0.5～0.8)；
所述煤矸石-造纸污泥陶粒为上述技术方案所述煤矸石-造纸污泥陶粒或上述技术方案所述制备方法制备得到的煤矸石-造纸污泥陶粒。
以质量份数计，本发明提供的免烧透水砖的制备原料包括煤矸石-造纸污泥陶粒60～80份，优选为65～75份，更优选为68～72份；所述煤矸石-造纸污泥陶粒为上述技术方案所述煤矸石-造纸污泥陶粒。
以所述煤矸石-造纸污泥陶粒的质量份数为基准，本发明提供的免烧透水砖的制备原料包括水泥8～20份，优选为10～18份，更优选为12～16份，进一步优选为13～15份。在本发明中，所述水泥优选为强度等级为42.5R的普通硅酸盐水泥。
以所述煤矸石-造纸污泥陶粒的质量份数为基准，本发明提供的免烧透水砖的制备原料包括粘结剂12～20份，优选为13～18份，更优选为15～16份。在本发明中，所述粘结剂为水玻璃和水，所述水玻璃和水的质量比为(0.2～0.5)：(0.5～0.8)，优选为(0.3～0.4)：(0.6～0.7)；所述水玻璃的模数优选为2.4。本发明粘结剂中的水玻璃能有效提升透水砖的强度，减少水泥添加量，由于水泥添加量大，易堵塞透水孔道，影响透水效果，而适量的水玻璃在水泥和陶粒表面能起到很好的界面衔接作用，使透水砖的孔道表面光滑，不易堵塞。
本发明提供了上述技术方案所述免烧透水砖的制备方法，包括以下步骤：
将煤矸石-造纸污泥陶粒、水泥和粘结剂混合，进行压制，得到透水砖坯；
将所述透水砖坯进行养护，得到免烧透水砖。
本发明将煤矸石-造纸污泥陶粒、水泥和粘结剂混合，进行压制，得到透水砖坯。本发明对所述煤矸石-造纸污泥陶粒、水泥和粘结剂混合的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够将原料混合均匀即可。本发明优选将混合所得混合料装入模具中，然后在机械模压机中以3～5KN(更优选为3.5～4.5KN)的压力进行压制3～5min(更优选为3.5～4.5min)，脱模，得到透水砖坯。本发明对所述模具没有特殊的限定，选用本领域熟知的模具即可，在本发明的实施例中，具体为尺寸200×100×40mm的模具；本发明对所述脱模的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。本发明控制所述机械模压压制的压力，能够防止压力过大使陶粒破碎，破坏骨架结构，进而影响其透水性能。
得到透水砖坯后，本发明将所述透水砖坯进行养护，得到免烧透水砖。本发明优选将所述透水砖坯置于阴凉通风处进行养护7d，即得免烧透水砖。在本发明中，所述免烧透水砖的规格优选为200×100×40mm。
图1为本发明免烧透水砖的制备流程图，如图所示，将煤矸石和造纸污泥粉碎后，将所得煤矸石粉和造纸污泥粉与造孔剂、助熔剂、塑型剂和水混合，将所得料泥成型造粒，得到陶粒生料，将所述陶粒生料烧制后得到成品陶粒；将所述成品陶粒与水泥和粘结剂经机械模压后，将所得透水砖坯养护后得到透水砖。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，木屑为粉碎60s后过60目筛筛下物所得木屑粉末，秸秆为粉碎60s后过60目筛筛下物所得秸秆粉末；钾长石的粒径为200目，玻璃粉的粒径为200目；氧化铝的粒径为325目，淀粉为工业级玉米淀粉；水玻璃模数为2.4，水泥为P.O42.5R。
实施例1
将煤矸石自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将煤矸石破碎成粒径较小的颗粒，再将所得煤矸石颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到煤矸石粉；
将造纸污泥自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将造纸污泥破碎成粒径较小的颗粒，再将所得造纸污泥颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到造纸污泥粉；
将4.0kg煤矸石粉、4.0kg造纸污泥粉、造孔剂(0.5kg碳酸钠)、助熔剂(0.5kg钾长石、0.5kg玻璃粉)和塑型剂(0.3kg氧化铝和0.2kg淀粉)混合，向所得混合料中加入2.3kg水，搅拌20min混合均匀；将所得混合料加入到挤压成型机中，挤压成粒径3～5mm的球型颗粒，于电热鼓风干燥箱中90℃干燥7.5h，得到陶粒生料；
将所述陶粒生料置于高温气氛炉中，自室温以5℃/min升温至350℃，保温10min，再以8℃/min升温至800℃，保温20min，最后以10℃/min升温至1000℃，保温15min，待炉内温度降至300℃以下，取出陶粒冷却至室温，得到煤矸石-造纸污泥陶粒；
将6.0kg煤矸石-造纸污泥陶粒、2.0kg水泥、0.8kg水玻璃和1.2kg水依次加入到搅拌机中，混合均匀，将所得混合料倒入200×100×40mm的模具中，经机械模压机施加3.0KN压力，持续加压5min，取出脱模，得到透水砖坯；
将所述透水砖坯置于通风处自然干燥，养护7d，得到免烧透水砖。
性能测试
1)对本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒进行性能测试，结果表明，本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒的粒径为3～5mm，堆积密度为743kg/m3，筒压强度为5.9MPa，1h吸水率为2.1％，软化系数为0.87(耐水性)，孔隙率为38.4％。
2)对本实施例制备的免烧透水砖进行性能测试，结果表明，该免烧透水砖的容重为1.65×103kg/m3，抗折强度为7.4MPa，透水系数为2.1×10-2cm/s，显气孔率为23％，吸水率为16.5％，磨坑长度为13mm(耐磨性)。
实施例2
将煤矸石自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将煤矸石破碎成粒径较小的颗粒，再将所得煤矸石颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到煤矸石粉；
将造纸污泥自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将造纸污泥破碎成粒径较小的颗粒，再将所得造纸污泥颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到造纸污泥粉；
将4.5kg煤矸石粉、3.5kg造纸污泥粉、造孔剂(0.5kg碳酸钠，0.2kg木屑)、助熔剂(0.4kg钾长石、0.2kg玻璃粉)和塑型剂(0.2kg氧化铝和0.5kg淀粉)混合，向所得混合料中加入2.3kg水，搅拌20min混合均匀；将所得混合料加入到挤压成型机中，挤压成粒径3～5mm的球型颗粒，于电热鼓风干燥箱中95℃干燥7.0h，得到陶粒生料；
将所述陶粒生料置于高温气氛炉中，自室温以10℃/min升温至350℃，保温30min，再以15℃/min升温至800℃，保温20min，最后以18℃/min升温至1150℃，保温15min，待炉内温度降至300℃以下，取出陶粒冷却至室温，得到煤矸石-造纸污泥陶粒；
将6.8kg煤矸石-造纸污泥陶粒、1.2kg水泥、1.0kg水玻璃和1.0kg水依次加入到搅拌机中，混合均匀，将所得混合料倒入200×100×40mm的模具中，经机械模压机施加4.5KN压力，持续加压4min，取出脱模，得到透水砖坯；
将所述透水砖坯置于通风处自然干燥，养护7d，得到免烧透水砖。
性能测试
1)对本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒进行性能测试，结果表明，本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒的粒径为3～5mm，堆积密度为673kg/m3，筒压强度为6.2MPa，1h吸水率为7.8％，软化系数为0.95，孔隙率为40.5％。
2)对本实施例制备的免烧透水砖进行性能测试，结果表明，该免烧透水砖的容重为1.43×103kg/m3，抗折强度为6.8MPa，透水系数为3.2×10-2cm/s，显气孔率为35.6％，吸水率为28.1％，磨坑长度为15mm。
实施例3
将煤矸石自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将煤矸石破碎成粒径较小的颗粒，再将所得煤矸石颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到煤矸石粉；
将造纸污泥自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将造纸污泥破碎成粒径较小的颗粒，再将所得造纸污泥颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到造纸污泥粉；
将4.8kg煤矸石粉、3.2kg造纸污泥粉、造孔剂(0.5kg木屑)、助熔剂(0.3kg钾长石、0.2kg玻璃粉)和塑型剂(0.4kg氧化铝和0.6kg淀粉)混合，向所得混合料中加入2.5kg水，搅拌20min混合均匀；将所得混合料加入到挤压成型机中，挤压成粒径3～5mm的球型颗粒，于电热鼓风干燥箱中105℃干燥6.0h，得到陶粒生料；
将所述陶粒生料置于高温气氛炉中，自室温以8℃/min升温至350℃，保温15min，再以10℃/min升温至800℃，保温20min，最后以15℃/min升温至1100℃，保温15min，待炉内温度降至300℃以下，取出陶粒冷却至室温，得到煤矸石-造纸污泥陶粒；
将7.0kg煤矸石-造纸污泥陶粒、1.5kg水泥、0.3kg水玻璃和1.2kg水依次加入到搅拌机中，混合均匀，将所得混合料倒入200×100×40mm的模具中，经机械模压机施加4.0KN压力，持续加压4min，取出脱模，得到透水砖坯；
将所述透水砖坯置于通风处自然干燥，养护7d，得到免烧透水砖。
性能测试
1)对本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒进行性能测试，结果表明，本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒的粒径为3～5mm，堆积密度为755kg/m3，筒压强度为5.9MPa，1h吸水率为5.1％，软化系数为0.92，孔隙率为36.7％。
2)对本实施例制备的免烧透水砖进行性能测试，结果表明，该免烧透水砖的容重为1.51×103kg/m3，抗折强度为6.9MPa，透水系数为2.3×10-2cm/s，显气孔率为24％，吸水率为22.4％，磨坑长度为13mm。
实施例4
将煤矸石自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将煤矸石破碎成粒径较小的颗粒，再将所得煤矸石颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到煤矸石粉；
将造纸污泥自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将造纸污泥破碎成粒径较小的颗粒，再将所得造纸污泥颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到造纸污泥粉；
将5.0kg煤矸石粉、3.0kg造纸污泥粉、造孔剂(0.2kg秸秆、0.3kg木屑)、助熔剂(0.6kg钾长石、0.4kg玻璃粉)和塑型剂(0.2kg氧化铝和0.3kg淀粉)混合，向所得混合料中加入2.5kg水，搅拌20min混合均匀；将所得混合料加入到挤压成型机中，挤压成粒径3～5mm的球型颗粒，于电热鼓风干燥箱中85℃干燥8h，得到陶粒生料；
将所述陶粒生料置于高温气氛炉中，自室温以10℃/min升温至350℃，保温30min，再以15℃/min升温至800℃，保温20min，最后以12℃/min升温至1050℃，保温15min，待炉内温度降至300℃以下，取出陶粒冷却至室温，得到煤矸石-造纸污泥陶粒；
将7.3kg煤矸石-造纸污泥陶粒、1.2kg水泥、0.5kg水玻璃和1.0kg水依次加入到搅拌机中，混合均匀，将所得混合料倒入200×100×40mm的模具中，经机械模压机施加5.0KN压力，持续加压3min，取出脱模，得到透水砖坯；
将所述透水砖坯置于通风处自然干燥，养护7d，得到免烧透水砖。
性能测试
1)对本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒进行性能测试，结果表明，本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒的粒径为3～5mm，堆积密度为812kg/m3，筒压强度为8.9MPa，1h吸水率为0.9％，软化系数为0.97，孔隙率为34.9％。
2)对本实施例制备的免烧透水砖进行性能测试，结果表明，该免烧透水砖的容重为1.95×103kg/m3，抗折强度为6.5MPa，透水系数为3.5×10-2cm/s，显气孔率为22.8％，吸水率为6.7％，磨坑长度为16mm。
实施例5
将煤矸石自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将煤矸石破碎成粒径较小的颗粒，再将所得煤矸石颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到煤矸石粉；
将造纸污泥自然晾晒使其水分含量降至5％以下，然后先用颚式破碎机将造纸污泥破碎成粒径较小的颗粒，再将所得造纸污泥颗粒用粉碎机粉碎60s后过80目筛，得到造纸污泥粉；
将5.5kg煤矸石-造纸污泥陶粒、2.5kg水泥、造孔剂(0.5kg秸秆、0.5kg碳酸钠)、助熔剂(0.3kg钾长石、0.2kg玻璃粉)和塑型剂(0.3kg氧化铝和0.2kg淀粉)混合，向所得混合料中加入2.4kg水，搅拌20min混合均匀；将所得混合料加入到挤压成型机中，挤压成粒径3～5mm的球型颗粒，于电热鼓风干燥箱中90℃干燥7.5h，得到陶粒生料；
将所述陶粒生料置于高温气氛炉中，自室温以8℃/min升温至350℃，保温15min，再以15℃/min升温至800℃，保温20min，最后以20℃/min升温至1200℃，保温15min，待炉内温度降至300℃以下，取出陶粒冷却至室温，得到煤矸石-造纸污泥陶粒；
将8.0kg煤矸石-造纸污泥陶粒、0.8kg水泥、0.4kg水玻璃和0.8kg水依次加入到搅拌机中，混合均匀，将所得混合料倒入200×100×40mm的模具中，经机械模压机施加3.5KN压力，持续加压5min，取出脱模，得到透水砖坯；
将所述透水砖坯置于通风处自然干燥，养护7d，得到免烧透水砖。
性能测试
1)对本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒进行性能测试，结果表明，本实施例制备的煤矸石-造纸污泥陶粒的粒径为3～5mm，堆积密度为645kg/m3，筒压强度为5.6MPa，1h吸水率为8.5％，软化系数为0.91，孔隙率为41.8％。
2)对本实施例制备的免烧透水砖进行性能测试，结果表明，该免烧透水砖的容重为1.35×103kg/m3，抗折强度为4.8MPa，透水系数为3.5×10-2cm/s，显气孔率为38.5％，吸水率为32.3％，磨坑长度15mm。
对比例1
以中国发明专利CN106277974A(一种煤矸石建筑垃圾透水砖及其制备方法)公开的方法制备的透水砖作为对比例1。
该对比例1制备的透水砖具有如下特征：抗压强度32～38MPa，抗折强度2.3～2.8MPa，透水系数1.15×10-2cm/s，25次冻融循环后强度损失率13.9％，强酸腐蚀质量损失率为0.05％，保水性0.70～0.78g/cm-2。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤矸石-造纸污泥陶粒，包括以下质量份数的制备原料：
煤矸石粉40～55份、造纸污泥粉25～40份、造孔剂5～15份、助熔剂5～10份、塑型剂5～10份和水，所述水的质量为煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂和塑型剂总质量的23～25％。
2.根据权利要求1所述的煤矸石-造纸污泥陶粒，其特征在于，所述煤矸石粉和造纸污泥粉的粒径独立地＜80目。
3.根据权利要求1所述的煤矸石-造纸污泥陶粒，其特征在于，所述造孔剂为碳酸钠、木屑和秸秆中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的煤矸石-造纸污泥陶粒，其特征在于，所述助熔剂为钾长石和玻璃粉；所述钾长石和玻璃粉的质量比为(0.3～0.6)：(0.2～0.5)。
5.根据权利要求1所述的煤矸石-造纸污泥陶粒，其特征在于，所述塑型剂为氧化铝和淀粉；所述氧化铝和淀粉的质量比为(0.2～0.4)：(0.2～0.6)。
6.权利要求1～5任一项所述煤矸石-造纸污泥陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将煤矸石粉、造纸污泥粉、造孔剂、助熔剂、塑型剂和水混合，进行成型造粒，得到陶粒生料；
将所述陶粒生料进行烧制，得到煤矸石-造纸污泥陶粒。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烧制的过程包括：从室温以5～10℃/min的升温速率升温至350℃，保温10～30min，再以8～15℃/min的升温速率升温至700～850℃，保温15～45min，再以10～20℃/min的升温速率升温至1000～1200℃，保温10～30min。
8.权利要求1～5任一项所述煤矸石-造纸污泥陶粒或权利要求6或7所述制备方法制备得到的煤矸石-造纸污泥陶粒在透水砖中的应用。
9.一种免烧透水砖，其特征在于，包括以下质量份数的制备原料：
煤矸石-造纸污泥陶粒60～80份、水泥8～20份和粘结剂12～20份，所述粘结剂为水玻璃和水，所述水玻璃和水的质量比为(0.2～0.5)：(0.5～0.8)；
所述煤矸石-造纸污泥陶粒为权利要求1～5任一项所述煤矸石-造纸污泥陶粒或权利要求6或7所述制备方法制备得到的煤矸石-造纸污泥陶粒。
10.权利要求9所述免烧透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将煤矸石-造纸污泥陶粒、水泥和粘结剂混合，进行压制，得到透水砖坯；
将所述透水砖坯进行养护，得到免烧透水砖。
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