CN115108811B - 一种煤矸石配料和透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤矸石处理和资源化利用技术领域，提供了一种煤矸石配料和透水砖及其制备方法。本发明利用将煤矸石通过分级分质得到的分离土、粗砂、中砂和细砂，然后按比例混合，在保证煤矸石配料中包含以下重量百分含量的组分：SiO245～60％、Al2O325～40％、CaO2.5～5.0％、Fe2O32.5～5.5％、Na2O0.75～2.00％、K2O0.75～1.80％、MgO0.50～1.50％，以及塑性指数≥6.5的情况下，不需要另外添加骨料和粘结剂，就能制得满足强度要求的透水砖，而且透水砖的孔隙发达，表现出良好的透水性能。

Description

一种煤矸石配料和透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及煤矸石处理和资源化利用技术领域，尤其涉及一种煤矸石配料和透水砖及其制备方法。
背景技术
煤矸石作为我国排放量最大的工业固体废弃物，目前堆存量已超过50亿吨，而且仍在以每年5～6亿吨的速度递增。煤矸石堆存不仅占用了大量土地、造成了比较严重的生态环境污染，而且还造成了巨大的资源损失和浪费。为此，十分有必要开展煤矸石资源化利用技术研究，通过高效资源化利用实现煤矸石的有效减量。国内外广泛开展了煤矸石填充和回填、煤矸石建材利用、煤矸石燃料利用、煤矸石农业利用等多种资源化利用。鉴于煤矸石的化学组成主要含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，与建材原料的组成接近，煤矸石在各类建材中得到了有效利用。
此外，人们还开展了煤矸石用于制备透水类材料的研究，比如公开号为CN105330331A的中国专利，公开了一种添加煤矸石的节能型烧结透水砖，由下列重量百分比的原料制备而成：市政污泥40～43、稻壳6～7、钾长石粉4～5、粉煤灰10～12、水玻璃10～12、氟化钙3～4、甘油5～6、页岩18～20、煤矸石14～16、焦炭粉2.5～3.5、石蜡1.5～2、铝铬渣9～11和碳酸钙5～6；公开号为CN111233439A的中国专利，公开了一种利用煤矸石制备透水砖及其制备方法，具体为：由下列重量百分比的原料制备而成：煤矸石20～25份、黏土50～70份、焦炭粉5～10份、氧化锆纤维5～10份、铝铬渣5～15份、碳化硅10～15份和水30～50份；公开号为CN108424091A的中国专利，公开了一种高强度透水混凝土及其制备方法，具体包括如下重量百分比的原料：粗骨料30～40份、硫铝酸盐水泥20～30份、转炉钢渣5～10份、煅烧偏膨润土粉2～4份、粉煤灰4～8份、硅粉1～3份、铁尾矿砂3～8份、陶粒4～8份、煤矸石粉2～5份、增强纤维2～8份、硅酸钠2～5份、铝矾土2～4份、粘结剂0.5～1.5份、减水剂0.3～0.8份、凝胶剂1～3份、分散剂0.1～0.5份。可见，上述透水材料虽然使用了煤矸石，但都需要配合其他骨料或者粘结剂，使得煤矸石的用量比较少，导致煤矸石的资源化利用率偏低，而且所得透水材料的透水性能也不够稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种煤矸石配料和透水砖及其制备方法。本发明提供的煤矸石配料用于制备透水砖时，不用额外配加其它骨料和粘结剂，大大增加了煤矸石配料的用量，而且所得透水砖的透水性能良好。
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配料，所述的煤矸石配料由煤矸石经分级分质得到的分离土、粗砂、中砂和细砂混合而成；
所述煤矸石配料的塑性指数≥6.5；
所述煤矸石配料包括以下重量百分含量的组分：SiO245～60％、Al2O3 25～40％、CaO 2.5～5.0％、Fe2O32.5～5.5％、Na2O 0.75～2.00％、K2O 0.75～1.80％、MgO 0.50～1.50％。
优选地，所述粗砂的粒径为4.76～2.39mm；所述中砂的粒径为2.39～1.18mm；所述细砂的粒径为1.18～0.25mm；所述分离土的粒径为≤1.18mm。
优选地，所述煤矸石配料中分离土、粗砂、中砂和细砂的质量百分含量分别为65～85％、1～10％、4～15％、5～20％。
优选地，当所述煤矸石的灰分≤75％时，所述煤矸石经第一分级分质得到分离土、粗砂、中砂和细砂；
所述第一分级分质包括：
将所述煤矸石进行第一筛分，得到第一-3mm物料和第一+3mm物料；
将所述第一+3mm物料依次进行第一破碎和第二筛分，得到第二-3mm物料和第二+3mm物料；
将所述第二+3mm物料依次进行第二破碎和第三筛分，得到第三-3mm物料和第三+3mm物料；
将所述第三+3mm物料依次进行第三破碎和第四筛分，得到第四-3mm物料和第四+3mm物料；
将所述第四+3mm物料进行第五筛分，得到3～5mm物料和+5mm物料；
将所述+5mm物料依次进行第四破碎和第六筛分，得到粒径为4.76～2.39的粗砂、2.39～1.18mm的中砂以及1.18～0.25mm的细砂；
将所述3～5mm物料进行第五破碎，得到粒径≤1.18mm的分离土。
优选地，当所述煤矸石的灰分≥85％，所述煤矸石经第二分级分质得到分离土、粗砂、中砂和细砂；
所述第二分级分质包括：
将所述煤矸石依次进行第一破碎和第一筛分，得到+5mm物料和-5mm物料；
将所述+5mm物料依次进行第二破碎和第二筛分，得到粒径为4.76～2.39的粗砂、2.39～1.18mm的中砂以及1.18～0.25mm的细砂；
将所述-5mm物料进行粉碎，得到粒径≤1.18mm的分离土。
优选地，当所述煤矸石的灰分为：75％＜灰分＜85％，所述煤矸石经第三分级分质得到分离土、粗砂、中砂和细砂；
所述第三分级分质包括：
将所述煤矸石进行第一破碎和第一筛分，得到第一-3mm物料和第一+3mm物料；
将所述第一+3mm物料依次进行第二破碎和第二筛分，得到第二-3mm物料和第二+3mm物料；
将所述第二+3mm物料依次进行第三破碎和第三筛分，得到第三-3mm物料和第三+3mm物料；
将所述第三+3mm物料进行第四筛分，得到3～5mm物料和+5mm物料；
将所述+5mm物料依次进行第四破碎和第五筛分，得到粒径为4.76～2.39的粗砂、2.39～1.18mm的中砂以及1.18～0.25mm的细砂；
将所述3～5mm物料进行第五破碎，得到粒径≤1.18mm的分离土。
本发明还提供了一种透水砖，包括以下质量百分含量的制备原料：煤矸石配料70～85％，污泥10～20％，废玻璃5～15％；
所述煤矸石配料为上述技术方案所述的煤矸石配料。
优选地，所述污泥的发热量≥4180kJ/kg，含水率≤50％，粒径≤1mm；所述废玻璃的软化温度为650～750℃，粒径≤1mm。
本发明还提供了上述技术方案所述的透水砖的制备方法，包括以下步骤：
将制备原料和水混合，依次进行制泥、陈化和成型，得到砖坯；
将所述砖坯依次进行干燥和煅烧，得到所述透水砖。
优选地，所述煅烧包括：
以第一升温速率升温至第一温度进行第一保温；
以第二升温速率升温至第二温度进行第二保温；
以第三升温速率升温至第三温度进行第三保温；
以第一降温速率降温至第四温度进行第四保温；
所述第一温度为390℃，所述第一保温的时间为1～2h；
所述第二温度为690℃，所述第二保温的时间为1～2h；
所述第三温度为1000～1250℃，所述第三保温的时间为0.5～3h；
所述第四温度为560℃，所述第四保温的时间为1～2h。
本发明提供了一种煤矸石配料，所述的煤矸石配料由煤矸石经分级分质得到的分离土、粗砂、中砂和细砂混合而成；所述煤矸石配料的塑性指数≥6.5；所述煤矸石配料包括以下重量百分含量的组分：SiO2 45～60％、Al2O3 25～40％、CaO 2.5～5.0％、Fe2O3 2.5～5.5％、Na2O 0.75～2.00％、K2O 0.75～1.80％、MgO 0.50～1.50％。本发明使用煤矸石配料作为原料制备透水砖时，不需要额外添加其它骨料和粘结剂(比如粘土)，就能保证透水砖的抗压强度，且能够保证透水砖具有足够的空隙，并具备良好的透水性能。本发明将煤矸石制备成煤矸石配料提高了煤矸石的资源化利用率。
本发明还提供了一种透水砖，包括以下质量百分含量的制备原料：煤矸石配料70～85％，污泥10～20％，废玻璃5～15％；所述煤矸石配料为上述技术方案所述的煤矸石配料。由于本发明的透水砖使用了煤矸石配料，使得透水砖的透水率较高、抗压强度较高。
附图说明
图1不同粗、细骨料配比对透水砖透水系数的影响；
图2不同粗、细骨料配比对透水砖抗压强度的影响；
图3不同污泥掺量对透水砖透水系数的影响；
图4不同污泥掺量对透水砖抗压强度的影响；
图5不同废玻璃掺量对透水砖透水系数的影响；
图6不同废玻璃掺量对透水砖抗压强度的影响；
图7不同成型压力对透水砖透水系数的影响；
图8不同成型压力对透水砖抗压强度的影响；
图9不同烧结温度对透水砖透水系数的影响；
图10不同烧结温度对透水砖抗压强度的影响；
图11不同烧结保温时间对透水砖透水系数的影响；
图12不同烧结保温时间对透水砖抗压强度的影响。
具体实施方式
本发明提供了一种煤矸石配料，所述煤矸石配料由煤矸石经分级分质得到的分离土、粗砂、中砂和细砂混合而成；
所述煤矸石配料的塑性指数≥6.5；
所述煤矸石配料包括以下重量百分含量的组分：SiO2 45～60％、Al2O3 25～40％、CaO 2.5～5.0％、Fe2O3 2.5～5.5％、Na2O 0.75～2.00％、K2O 0.75～1.80％、MgO 0.50～1.50％。
在本发明中，所述煤矸石配料的塑性指数优选为6.5～15，进一步优选为6.5～12。
在本发明中，所述煤矸石配料中包括质量百分含量为45～60％的SiO2，优选为50～55％。
在本发明中，所述煤矸石配料中包括质量百分含量为25～40％的Al2O3，优选为30～35％。
在本发明中，所述煤矸石配料中包括质量百分含量为2.5～5.0％的CaO，优选为3～4.5％，进一步优选为3.5～4％。
在本发明中，所述煤矸石配料中包括质量百分含量为2.5～5.5％的Fe2O3，优选为3～5％，进一步优选为3.5～4.5％，更优选为4％。
在本发明中，所述煤矸石配料中包括质量百分含量为0.75～2.00％的Na2O，优选为1.0～1.75％，进一步优选为1.25～1.5％。
在本发明中，所述煤矸石配料中包括质量百分含量为0.75～1.80％的K2O，优选为1～1.5％。
在本发明中，所述煤矸石配料中包括质量百分含量为0.50～1.50％的MgO，优选为0.7～1.3％，进一步优选为0.9～1.1％。
在本发明中，所述粗砂的粒径优选为4.76～2.39mm。在本发明中，所述中砂的粒径优选为2.39～1.18mm。在本发明中，所述细砂的粒径优选为1.18～0.25mm。在本发明中，所述分离土的粒径优选为≤1.18mm。
在本发明中，所述煤矸石配料包括质量百分含量为65～85％的分离土，优选为70～80％，进一步优选为75％。
在本发明中，所述煤矸石配料包括质量百分含量为1～10％的粗砂，优选为1.5～6％，进一步优选为2～5％，更优选为3～4％。
在本发明中，所述煤矸石配料包括质量百分含量为4～15％的中砂，优选为6～12％，进一步优选为8～10％。
在本发明中，所述煤矸石配料包括质量百分含量为5～20％的细砂，优选为6～19％，进一步优选为10～15％，更优选为12.5％。
在本发明中，所述粗砂和中砂的质量比优选为3：7。
本发明中，所述粗砂和中砂构成粗骨料；所述细砂作为细骨料；所述细骨料和粗骨料构成骨料。在本发明中，所述骨料中粗骨料的质量百分含量优选为0～100％，进一步优选为25～75％，更优选为50％。
在本发明中，当所述煤矸石的灰分≤75％时，所述煤矸石优选经第一分级分质得到分离土、粗砂、中砂和细砂；
所述第一分级分质优选包括：
将所述煤矸石进行第一筛分，得到第一-3mm物料和第一+3mm物料；
将所述第一+3mm物料依次进行第一破碎和第二筛分，得到第二-3mm物料和第二+3mm物料；
将所述第二+3mm物料依次进行第二破碎和第三筛分，得到第三-3mm物料和第三+3mm物料；
将所述第三+3mm物料依次进行第三破碎和第四筛分，得到第四-3mm物料和第四+3mm物料；
将所述第四+3mm物料进行第五筛分，得到3～5mm物料和+5mm物料；
将所述+5mm物料依次进行第四破碎和第六筛分，得到粒径为4.76～2.39的粗砂、2.39～1.18mm的中砂以及1.18～0.25mm的细砂；
将所述3～5mm物料进行第五破碎，得到粒径≤1.18mm的分离土。
在本发明中，所述第一筛分优选在孔径为3mm的弛张筛上进行。在本发明中，所述第一破碎优选在鄂式破碎机上进行；所述第二筛分优选在孔径为3mm的弛张筛上进行。在本发明中，所述第二破碎优选在反击式破碎机或冲击式破碎机上进行；所述第三筛分优选在孔径为3mm的弛张筛上进行。在本发明中，所述第三破碎优选在锤式破碎机上进行；所述第四筛分优选在孔径为3mm的弛张筛上进行。在本发明中，所述第五筛分优选在孔径为5mm的振动筛上进行。在本发明中，所述第四破碎优选在锤式破碎机上进行。在本发明中，所述第五破碎优选在锤式破碎机上进行。
在本发明中，当所述煤矸石的灰分≥85％，所述煤矸石优选经第二分级分质得到分离土、粗砂、中砂和细砂。
在本发明中，所述第二分级分质优选包括：
将所述煤矸石依次进行第一破碎和第一筛分，得到+5mm物料和-5mm物料；
将所述+5mm物料依次进行第二破碎和第二筛分，得到粒径为4.76～2.39的粗砂、2.39～1.18mm的中砂以及1.18～0.25mm的细砂；
将所述-5mm物料进行粉碎，得到粒径≤1.18mm的分离土。
在本发明中，当所述煤矸石的灰分为：75％＜灰分＜85％，所述煤矸石优选经第三分级分质得到分离土、粗砂、中砂和细砂。
在本发明中，所述第三分级分质优选包括：
将所述煤矸石进行第一破碎和第一筛分，得到第一-3mm物料和第一+3mm物料；
将所述第一+3mm物料依次进行第二破碎和第二筛分，得到第二-3mm物料和第二+3mm物料；
将所述第二+3mm物料依次进行第三破碎和第三筛分，得到第三-3mm物料和第三+3mm物料；
将所述第三+3mm物料进行第四筛分，得到3～5mm物料和+5mm物料；
将所述+5mm物料依次进行第四破碎和第五筛分，得到粒径为4.76～2.39的粗砂、2.39～1.18mm的中砂以及1.18～0.25mm的细砂；
将所述3～5mm物料进行第五破碎，得到粒径≤1.18mm的分离土。
在本发明中，所述第一破碎优选在鄂式破碎机上进行；所述第一筛分优选在孔径为3mm的驰张筛上进行。在本发明中，所述第二破碎优选在反击式破碎机或冲击式破碎机上进行，所述第二筛分优选在孔径为3mm的驰张筛上进行。在本发明中，所述第三破碎优选在锤式破碎机上进行；所述第三筛分优选在孔径为3mm的驰张筛上进行。在本发明中，所述第四筛分优选在孔径为5mm的振动筛上进行。在本发明中，所述第四破碎优选在锤式破碎机上进行。
本发明还提供了一种透水砖，包括以下质量百分含量的制备原料：煤矸石配料70～85％，污泥10～20％，废玻璃5～15％；
所述煤矸石配料为上述技术方案所述的煤矸石配料。
本发明提供的透水砖的制备原料包括质量百分含量为70～85％的煤矸石配料，优选为75～80％。
本发明提供的透水砖的制备原料包括质量百分含量为10～20％的污泥，优选为12～18％，进一步优选为12～17％。在本发明中，所述污泥的发热量优选≥4180kJ/kg；所述污泥的含水率优选≤50％，所述污泥的粒径优选≤1mm。在本发明中，所述污泥优选包括市政污泥或河湖淤泥。在本发明中，所述污泥作为致孔剂。
本发明提供的透水砖的制备原料包括质量百分含量为5～15％的废玻璃，优选为6～14％，进一步优选为8～10％。在本发明中，所述废玻璃的软化温度优选为650～750℃；所述废玻璃的粒径优选≤1mm。在本发明中，所述废玻璃作为粘结剂使用。
本发明还提供了上述技术方案所述的透水砖的制备方法，包括以下步骤：
将制备原料和水混合，依次进行制泥、陈化和成型，得到砖坯；
将所述砖坯依次进行干燥和煅烧，得到所述透水砖。
本发明将制备原料和水混合，依次进行制泥、陈化和成型，得到砖坯。
在本发明中，所述制备原料和水的质量比优选为75～90：10～25。
在本发明中，所述制泥所得泥球的可塑性指标(S)优选不低于2.5cm·kg。在本发明中，所述可塑性指标(S)优选按照式(1)进行计算：
S＝(D-h)×P (1)；
公式1中：S为可塑性指标，cm·kg；D为泥球的试验前的直径，cm；h为泥球受压后产生裂缝时的高度，cm；P为泥球出现裂纹时的负荷，kg。
在本发明中，所述陈化优选在自然通风、25～35℃的条件下进行；所述陈化的时间优选为10～24h，进一步优选为16h。
在本发明中，所述成型优选在模具中进行；所述成型的压力优选为10～30MPa，进一步优选为20～25MPa。
得到砖坯后，本发明将所述砖坯依次进行干燥和煅烧，得到所述的透水砖。
在本发明中，所述干燥优选包括依次进行风干和烘干。在本发明中，所述风干优选为自然风干；所述风干的时间优选为3～6h，进一步优选为4～5h。在本发明中，所述烘干的温度优选为100～150℃，进一步优选为110～150℃；时间优选为1～3h，进一步优选为2～2.5h。在本发明中，所述烘干优选在烧结窑中进行。在本发明中，所述干燥所得砖坯的含水率优选为≤15％。
在本发明中，所述煅烧优选包括：
以第一升温速率升温至第一温度进行第一保温；
以第二升温速率升温至第二温度进行第二保温；
以第三升温速率升温至第三温度进行第三保温；
以第一降温速率降温至第四温度进行第四保温。
在本发明中，所述第一升温速率优选为1～3℃/min，进一步优选为1.5～2.5℃/min；所述第一温度优选为390℃，所述第一保温的时间优选为1～2h。
在本发明中，所述第二升温速率优选为2～3℃/min，进一步优选为2.5℃/min；所述第二温度优选为690℃，所述第二保温的时间优选为1～2h。
在本发明中，所述第三升温速率优选为2～5℃/min，进一步优选为2.5～4℃/min；所述第三温度优选为1000～1250℃，进一步优选为1050～1150℃，更优选为1100℃；所述第三保温的时间优选为0.5～3h，进一步优选为1～2.5h，更优选为1.5～2h。
在本发明中，所述第一降温速率优选为2～5℃/min，所述第四温度优选为560℃，所述第四保温的时间优选为1～2h。
所述煅烧后，本发明优选还包括淬冷。
下面结合实施例对本发明提供的煤矸石配料和透水砖及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
煤矸石配料的制备方法包括：
将灰分含量为81.5％的煤矸石按照前述的第三分级分质方法，得到粒径为4.76～2.39的粗砂、粒径为2.39～1.18mm的中砂、粒径为1.18～0.25mm的细砂和粒径≤1.18mm的分离土。粗砂和中砂按照质量比3：7混合，作为粗骨料；以细砂作为细骨料，将粗骨料和细骨料按照不同的比例混合，按分离土和骨料(骨料包括粗骨料和细骨料)按照质量比75：25配合后，作为煤矸石配料。所得煤矸石配料的化学成分组成和塑性指数如表1所示。
表1煤矸石配料的化学成分组成(wt％)和塑性指数
粗骨料在骨料中的占比/％ SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 Na2O K2O MgO 塑性指数
0 49.70 38.00 4.10 4.50 1.50 1.40 0.80 9.20
25 52.80 35.00 3.70 4.70 1.50 1.20 1.10 8.56
50 53.30 34.90 3.80 3.90 1.90 1.00 1.20 8.09
75 54.60 32.30 4.20 4.40 1.70 1.50 1.30 7.52
100 56.50 30.50 3.90 4.20 1.80 1.70 1.40 6.68
将制备原料(煤矸石配料80wt％，市政污泥(发热量优为4850kJ/kg，含水率为50％，粒径≤1mm)15wt％、废玻璃(软化温度为679℃，粒径≤1mm)5wt％)和水混合(制备原料和水的质量比为75：25)混合，制泥，得到可塑性指数S为4.75的泥球，并在自然通风、25～30℃下陈化16h；将陈化好的泥球在成型压力20MPa的模具中进行成型，得到砖坯，将砖坯在自然通风条件下风干5h，然后码垛后进入烧结窑，在110～150℃干燥2.5h；以1.5℃/min速率升温至390℃保温1h，以2.5℃/min速率升温至690℃保温1h，以3℃/min速率升温至1050℃(烧结温度)保温2h，然后以2.5℃/min速率降温至560℃，保温1.5h，接着淬冷得到透水砖。
利用GBT 25993-2010《透水路面砖和透水路面板》测定所得透水砖的透水系数和抗压强度，结果如图1和图2所示。从图1和图2可以看出：随着煤矸石配料中粗骨料的含量增大，透水砖的透水系数明显增大，抗压强度则减小。当煤矸石配料中粗骨料的占比达到100％时，透水砖的透水系数达到6.5×10-2cm/s，抗压强度只有8.55MPa；当煤矸石配料中细骨料的占比达到100％时，透水砖的透水系数为0.1×10-2cm/s，但是抗压强度则高达31.68MPa。对比发现，选择粗骨料和细骨料的质量比为1：1时比较适宜。
实施例2
在实施例1的基础上，确定煤矸石配料中粗骨料和细骨料的质量比为1：1，固定透水砖的制备原料中废玻璃的质量百分含量为5wt％，添加不同质量百分含量的市政污泥，煤矸石配料的质量百分含量随之变化；其余条件与实施例1相同制备透水砖，并测定透水砖的透水系数和抗压强度，结果如图3和4所示。从图3和4可以看出：随着污泥用量增大，透水砖的透水系数增大，抗压强度则相应减小，为此确定污泥添加量15％作为合适的添加比例。
实施例3
在实施例2的基础上，确定煤矸石配料中粗骨料和细骨料的质量比为1：1，固定透水砖的制备原料中污泥的质量百分含量为15％，改变制备原料中废玻璃的质量百分含量，煤矸石配料的质量百分含量随之变化，其余条件与实施例1相同制备透水砖，并测试透水砖的透水系数和抗压强度，结果如图5和6所示。从图5和6可以看出：随着废玻璃掺量增大，透水砖的抗压强度逐渐增大、透水系数相应减小。不掺加废玻璃时，透水砖的透水系数最大，达到5.62×10-2cm/s，此时抗压强度只有15.57MPa；当废玻璃掺加量达到16％时，透水砖的透水系数最小，只有0.45×10-2cm/s，抗压强度为36.15MPa；综合考虑，确定8％作为废玻璃合适的掺加量，制得透水砖的透水系数为4.18×10-2cm/s，抗压强度32.45MPa。
实施例4
在实施例3基础上，确定煤矸石配料中粗骨料和细骨料的质量比为1：1，固定透水砖的制备原料中污泥的质量百分含量为15％，废玻璃的质量百分含量为8％，在不同的成型压力下进行成型，其余条件与实施例1相同制备透水砖，并测试透水砖的透水系数和抗压强度，结果如图7和8所示。从图7和8可以看出：确定成型压力20MPa作为合适的参数，在此条件下制得透水砖的透水系数为4.18×10-2cm/s，抗压强度为32.45MPa。
实施例5
在实施例4的基础上，确定煤矸石配料中粗骨料和细骨料的质量比为1：1，固定透水砖的制备原料中污泥的质量百分含量为15％，废玻璃的质量百分含量为8％，成型压力20MPa，在不同的烧结温度下进行烧结，其余条件与实施例1相同制备透水砖，并测试透水砖的透水系数和抗压强度，结果如图9和10所示。从图9和10可以看出：随着烧结温度升高，透水砖透水系数逐渐降低；烧结温度为1100℃时，透水砖的透水系数为3.66×10-2cm/s；烧结温度为1200℃，透水砖的透水系数显著下降到0.01×10-2cm/s。综合对比得出，烧结温度1100℃下较为适宜，此时制备的透水砖的透水系数为3.66×10-2cm/s，抗压强度为41.55MPa。
实施例6
在实施例5的基础上，确定煤矸石配料中粗骨料和细骨料的质量比为1：1，固定透水砖的制备原料中污泥的质量百分含量为15％、废玻璃的质量百分含量为8％、成型压力20MPa、烧结温度为1100℃，设置不同烧结保温时间，其余条件与实施例1相同制备透水砖，并测试透水砖的透水系数和抗压强度，结果如图11和12所示。从图11和12可以看出：透水砖的透水系数随恒温时间延长而降低，而抗压强度则随恒温时间延长先增加后降低。对比后得出，恒温时间90min下透水砖的透水系数为3.21×10-2cm/s，抗压强度为46.56MPa。
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 (5)

1.一种透水砖用的煤矸石配料，其特征在于，所述的煤矸石配料由煤矸石经分级分质得到的分离土、粗砂、中砂和细砂混合而成；
所述煤矸石配料的塑性指数≥6.5；
所述煤矸石配料包括以下重量百分含量的组分：SiO2 45~60%、Al2O3 25~40%、CaO 2.5~5.0%、Fe2O3 2.5~5.5%、Na2O 0.75~2.00%、K2O 0.75~1.80%、MgO 0.50~1.50%；
当所述煤矸石的灰分≤75%时，所述煤矸石经第一分级分质得到分离土、粗砂、中砂和细砂；
所述第一分级分质包括：
将所述煤矸石进行第一筛分，得到第一-3mm物料和第一+3mm物料；
将所述第一+3mm物料依次进行第一破碎和第二筛分，得到第二-3mm物料和第二+3mm物料；
将所述第二+3mm物料依次进行第二破碎和第三筛分，得到第三-3mm物料和第三+3mm物料；
将所述第三+3mm物料依次进行第三破碎和第四筛分，得到第四-3mm物料和第四+3mm物料；
将所述第四+3mm物料进行第五筛分，得到3~5mm物料和+5mm物料；
将所述+5mm物料依次进行第四破碎和第六筛分，得到粒径为4.76~2.39的粗砂、2.39~1.18mm的中砂以及1.18~0.25mm的细砂；
将所述3~5mm物料进行第五破碎，得到粒径≤1.18mm的分离土；
当所述煤矸石的灰分≥85%，所述煤矸石经第二分级分质得到分离土、粗砂、中砂和细砂；
所述第二分级分质包括：
将所述煤矸石依次进行第一破碎和第一筛分，得到+5mm物料和-5mm物料；
将所述+5mm物料依次进行第二破碎和第二筛分，得到粒径为4.76~2.39的粗砂、2.39~1.18mm的中砂以及1.18~0.25mm的细砂；
将所述-5mm物料进行粉碎，得到粒径≤1.18mm的分离土；
当所述煤矸石的灰分为：75%＜灰分＜85%，所述煤矸石经第三分级分质得到分离土、粗砂、中砂和细砂；
所述第三分级分质包括：
将所述煤矸石进行第一破碎和第一筛分，得到第一-3mm物料和第一+3mm物料；
将所述第一+3mm物料依次进行第二破碎和第二筛分，得到第二-3mm物料和第二+3mm物料；
将所述第二+3mm物料依次进行第三破碎和第三筛分，得到第三-3mm物料和第三+3mm物料；
将所述第三+3mm物料进行第四筛分，得到3~5mm物料和+5mm物料；
将所述+5mm物料依次进行第四破碎和第五筛分，得到粒径为4.76~2.39的粗砂、2.39~1.18mm的中砂以及1.18~0.25mm的细砂；
将所述3~5mm物料进行第五破碎，得到粒径≤1.18mm的分离土；
所述粗砂的粒径为4.76~2.39mm；所述中砂的粒径为2.39~1.18mm；所述细砂的粒径为1.18~0.25mm；所述分离土的粒径为≤1.18mm；
所述煤矸石配料中分离土、粗砂、中砂和细砂的质量百分含量分别为65~85%、1~10%、4~15%、5~20%。
2.一种透水砖，其特征在于，包括以下质量百分含量的制备原料：煤矸石配料70~85%，污泥10~20%，废玻璃5~15%；
所述煤矸石配料为权利要求1所述的透水砖用的煤矸石配料。
3.根据权利要求2所述的透水砖，其特征在于，所述污泥的发热量≥4180kJ/kg，含水率≤50%，粒径≤1mm；所述废玻璃的软化温度为650~750℃，粒径≤1mm。
4.权利要求2~3任一项所述的透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将制备原料和水混合，依次进行制泥、陈化和成型，得到砖坯；
将所述砖坯依次进行干燥和煅烧，得到所述透水砖。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧包括：
以第一升温速率升温至第一温度进行第一保温；
以第二升温速率升温至第二温度进行第二保温；
以第三升温速率升温至第三温度进行第三保温；
以第一降温速率降温至第四温度进行第四保温；
所述第一温度为390℃，所述第一保温的时间为1~2h；
所述第二温度为690℃，所述第二保温的时间为1~2h；
所述第三温度为1000~1250℃，所述第三保温的时间为0.5~3h；
所述第四温度为560℃，所述第四保温的时间为1~2h。
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