CN115872688A - 利用黑滑石矿山剥离废石制备的市政环保透水砖的方法及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法及所制的市政环保透水砖。该方法包括：将黑滑石矿山开采过程中产生的剥离废石原料分类破碎、整形和筛分，分别获得粒度小于30mm的粗制粗骨料和粗制机制砂；将粗制粗骨料和粗制机制砂擦洗、水洗除泥，获得精制粗骨料和精制机制砂；将精制粗骨料、精制机制砂与水泥、水混合并搅拌均匀，获混合料底料；将精制机制砂与水泥、添加剂和水混合并搅拌均匀，获混合料面料；将混合料底料置于振动成型机中，振动3‑5s后，加入混合料面料，再次振动3‑5s，通过压制成型，脱模获得透水砖半成品；半成品码坯后自然养护，制得市政用环保透水砖，其具有高透水系数、透水性能好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及黑滑石矿山剥离废石资源化利用技术领域，具体涉及一种利用黑滑石矿山剥离废石制备的市政环保透水砖的方法及其制备方法。
背景技术
黑滑石矿山剥离废石是黑滑石矿在露天开采过程中产生的，主要由低品位的矿石资源和围岩组成，主要矿物组成为滑石、石英、白云石。剥离废石占矿山剥离物总量的70％左右，据地质测算，江西广丰黑滑石矿山剥采比为1.8左右，黑滑石探明储量达2亿吨，剥离物达3.6亿吨，剥离废石量2.52亿吨，处理量巨大。
目前，针对矿山露天开采产生的剥离废石主要的处理方式是用作路基填充，然而，这种方式存在如下问题：用作道路填充时产生的运输费用极大，给企业带来较大的经济压力，且每年道路修建填充量有限，难以消纳。因此，现有的处理方式存在一系列的经济、社会和环境问题。如何针对黑滑石矿山剥离废石开展资源化利用，变废为宝，显然具有积极的现实意义。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了利用黑滑石矿山剥离废石制备的市政环保透水砖的方法及其制备方法，该市政环保透水砖具有高透水系数、透水性能好的优点。
本发明技术方案如下：
一种利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法，包括如下步骤：
步骤S1：将黑滑石矿山开采过程中产生的剥离废石原料通过专用砂石破碎机进行分类破碎、整形和振动筛分，分别获得粒度小于30mm的粗制粗骨料和粗制机制砂；
步骤S2：将所述粗制粗骨料和所述粗制机制砂进行擦洗、水洗除泥，获得精制粗骨料和精制机制砂；
步骤S3：将所述精制粗骨料、所述精制机制砂与水泥、水混合并搅拌均匀，获得混合料底料；将所述精制机制砂与水泥、添加剂和水混合并搅拌均匀，获得混合料面料；
步骤S4：将所述混合料底料置于振动成型机中，振动3-5s后，加入所述混合料面料，再次振动3-5s后，通过压制成型，脱模获得透水砖半成品；
步骤S5：将所述透水砖半成品码坯后自然养护，制得所述的市政用环保透水砖。
可选地，所述精制粗骨料的粒度为4.75mm～30mm，所述精制机制砂的粒度为75μm～4.75mm。
可选地，所述精制机制砂的颗粒级配为2.7-3.10，属于中级砂。
可选地，所述混合料底料中所述水泥、所述精制机制砂、所述精制粗骨料及所述水的质量比为1：1～1.5：2.5～3.5：0.35～0.5。
可选地，所述混合料面料中所述水泥、所述精制机制砂、所述水及所述添加剂的质量比为1：2.5～3.5：0.35～0.45：0.05～0.1。
可选地，所述混合料面料中的添加剂包括增强剂、减水剂、缓凝剂、碱激发剂和无机颜料中的任一种或者多种的混合物。
可选地，所述步骤S4中的具体操作如下：
将所述混合料底料置于振动成型机中，用刮刀抹平后，开启一级振动3-5秒，再将混合料面料用刮刀抹在底料上，再次抹平后，同时开启一级和二级振动，振动3-5秒，合上振动成型机顶盖，启动加压，压制成型后，启动卸压脱模。
一级振动的振动点作用在底料，二级振动振动点作用在面料层。压力范围为1.5-3.0MPa。
可选地，所述市政环保透水砖的抗折强度为3.88～4.26MPa，劈裂抗拉强度位3.37～3.68MPa，透水系数为2.67×10-2～2.95×10-2cm/s。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本申请为黑滑石矿山剥离废石的资源化处置提供了一个新思路，为量大面广的建筑材料提供适宜的原料来源。
(2)本申请所需原材料绝大部分产自于矿山开采过程中，仅需购买少部分的水泥胶凝材料，具有很大的成本优势。
(3)本申请的制备方法工艺流程简单，成本较低，适于推广应用。
(4)本申请所制得的市政环保透水砖产品具有高透水系数、透水性能好的优点，其抗折强度为3.88～4.26MPa，劈裂抗拉强度位3.37～3.68MPa，透水系数为2.67×10-2～2.95×10-2cm/s。
附图说明
图1为本申请实施例1-6的利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法的工艺流程图；
图2为本申请实施例1-6所制备的市政环保透水砖的外观形态图。
具体实施方式
市政环保透水砖是以水泥、砂石骨料为主要原料，主要由底料和面料两部分所构成，底料由水泥、粗骨料、石粉等组分，经配方设计，加水搅拌均匀；面料由水泥，砂、颜料等组份构成，经配方设计，加水搅拌均匀。底料倒入模具中，振动成型后，铺设面料，再次振动加压，最后脱模养护一段时间，制得市政用环保透水砖。骨料和砂均可以由剥离废石经破碎、整形、筛分等工艺制得。
本申请实施例1-6及对比例1进行性能测试的标准为：GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本申请实施例的利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法的工艺流程图。本申请按此工艺流程图设置了实施例1-6，实施例1-6中的添加剂为同一品种不同颜色的无机颜料，区别在于颜色的不同。图2为本申请实施例1-6所制备的市政环保透水砖的外观形态图。参见图2，本申请实施例1-6展示的市政环保透水砖紧实致密。
实施例1
一种利用矿山剥离废石制备市政环保透水砖的工艺方法，包括如下步骤：(1)原料处理：将矿山剥离物中的剥离废石与剥离土进行分类处理，剥离废石通过破碎、整形和筛分，获得粒度小于30mm的粗制骨料和机制砂。(2)原料再加工：将步骤(1)所制得的原料进行擦洗、水洗除泥，获得粒度为4.75mm～30mm的精制粗骨料和75μm～4.75mm的精制机制砂。(3)配料混合：将步骤(2)得到的所述精制粗骨料和机制砂与水泥、水按照重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(粗骨料)：m(水)＝1：1.1：2.5：0.35进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料底料；精制机制砂与水泥、添加剂和水按重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(水)：m(添加剂)＝1：2.5：0.35：0.05进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料面料。(4)压制成型：分别将上述环保透水砖底料置于振动成型机，用刮刀抹平后，开启一级振动3-5秒，再将环保透水砖面料用刮刀抹在底料上，再次抹平后，同时开启一级和二级振动，振动3-5秒，合上振动成型机顶盖，启动加压。(5)脱模养护：启动卸压脱模，砖块进行自然养护，得到市政环保透水砖。(6)性能测试：将养护后的市政用环保透水砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测试市政用环保透水砖的抗折强度为4.12MPa，劈裂抗拉强度3.68MPa，透水系数2.89×10-2cm/s。
实施例2
一种利用矿山剥离废石制备市政环保透水砖的工艺方法，包括如下步骤：
(1)原料处理：将矿山剥离物中的剥离废石与剥离土进行分类处理，剥离废石通过破碎、整形和筛分，获得粒度小于30mm的粗制骨料和机制砂。
(2)原料再加工：将步骤(1)所制得的原料进行擦洗、水洗除泥，获得粒度为4.75mm～30mm的精制粗骨料和75μm～4.75mm的精制机制砂。
(3)配料混合：将步骤(2)得到的所述精制粗骨料和机制砂与水泥、水按照重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(粗骨料)：m(水)＝1：1.2：2.7：0.45进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料底料；精制机制砂与水泥、添加剂和水按重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(水)：m(添加剂)＝1：2.9：0.4：0.07进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料面料。
(4)压制成型：分别将上述环保透水砖底料置于振动成型机，用刮刀抹平后，开启一级振动3-5秒，再将环保透水砖面料用刮刀抹在底料上，再次抹平后，同时开启一级和二级振动，振动3-5秒，合上振动成型机顶盖，启动加压。
(5)脱模养护：启动卸压脱模，砖块进行自然养护，得到市政环保透水砖。
(6)性能测试：将养护后的市政用环保透水砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测试市政用环保透水砖的抗折强度为3.98MPa，劈裂抗拉强度3.52MPa，透水系数2.82×10-2cm/s。
实施例3一种利用矿山剥离废石制备市政环保透水砖的工艺方法，包括如下步骤：(1)原料处理：将矿山剥离物中的剥离废石与剥离土进行分类处理，剥离废石通过破碎、整形和筛分，获得粒度小于30mm的粗制骨料和机制砂。(2)原料再加工：将步骤(1)所制得的原料进行擦洗、水洗除泥，获得粒度为4.75mm～30mm的精制粗骨料和75μm～4.75mm的精制机制砂。(3)配料混合：将步骤(2)得到的所述精制粗骨料和机制砂与水泥、水按照重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(粗骨料)：m(水)＝1：1.3：2.9：0.45进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料底料；精制机制砂与水泥、添加剂和水按重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(水)：m(添加剂)＝1：3.2：0.45：0.07进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料面料。(4)压制成型：分别将上述环保透水砖底料置于振动成型机，用刮刀抹平后，开启一级振动3-5秒，再将环保透水砖面料用刮刀抹在底料上，再次抹平后，同时开启一级和二级振动，振动3-5秒，合上振动成型机顶盖，启动加压。(5)脱模养护：启动卸压脱模，砖块进行自然养护，得到市政环保透水砖。(6)性能测试：将养护后的市政用环保透水砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测试市政用环保透水砖的抗折强度为3.88MPa，劈裂抗拉强度3.37MPa，透水系数2.95×10-2cm/s。
实施例4
一种利用矿山剥离废石制备市政环保透水砖的工艺方法，包括如下步骤：
(1)原料处理：将矿山剥离物中的剥离废石与剥离土进行分类处理，剥离废石通过破碎、整形和筛分，获得粒度小于30mm的粗制骨料和机制砂。
(2)原料再加工：将步骤(1)所制得的原料进行擦洗、水洗除泥，获得粒度为4.75mm～30mm的精制粗骨料和75μm～4.75mm的精制机制砂。
(3)配料混合：将步骤(2)得到的所述精制粗骨料和机制砂与水泥、水按照重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(粗骨料)：m(水)＝1：1：2.9：0.4进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料底料；精制机制砂与水泥、添加剂和水按重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(水)：m(添加剂)＝1：3：0.4：0.05进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料面料。
(4)压制成型：分别将上述环保透水砖底料置于振动成型机，用刮刀抹平后，开启一级振动3-5秒，再将环保透水砖面料用刮刀抹在底料上，再次抹平后，同时开启一级和二级振动，振动3-5秒，合上振动成型机顶盖，启动加压。
(5)脱模养护：启动卸压脱模，砖块进行自然养护，得到市政环保透水砖。
(6)性能测试：将养护后的市政用环保透水砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测试市政用环保透水砖的抗折强度为4.26MPa，劈裂抗拉强度3.56MPa，透水系数2.88×10-2cm/s。
实施例5
一种利用矿山剥离废石制备市政环保透水砖的工艺方法，包括如下步骤：
(1)原料处理：将矿山剥离物中的剥离废石与剥离土进行分类处理，剥离废石通过破碎、整形和筛分，获得粒度小于30mm的粗制骨料和机制砂。
(2)原料再加工：将步骤(1)所制得的原料进行擦洗、水洗除泥，获得粒度为4.75mm～30mm的精制粗骨料和75μm～4.75mm的精制机制砂。
(3)配料混合：将步骤(2)得到的所述精制粗骨料和机制砂与水泥、水按照重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(粗骨料)：m(水)＝1：1.2：3：0.35进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料底料；精制机制砂与水泥、添加剂和水按重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(水)：m(添加剂)＝1：2.5：0.45：0.05进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料面料。
(4)压制成型：分别将上述环保透水砖底料置于振动成型机，用刮刀抹平后，开启一级振动3-5秒，再将环保透水砖面料用刮刀抹在底料上，再次抹平后，同时开启一级和二级振动，振动3-5秒，合上振动成型机顶盖，启动加压。
(5)脱模养护：启动卸压脱模，砖块进行自然养护，得到市政环保透水砖。
(6)性能测试：将养护后的市政用环保透水砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测试市政用环保透水砖的抗折强度为3.95MPa，劈裂抗拉强度3.65MPa，透水系数2.67×10-2cm/s。
实施例6
一种利用矿山剥离废石制备市政环保透水砖的工艺方法，包括如下步骤：
(1)原料处理：将矿山剥离物中的剥离废石与剥离土进行分类处理，剥离废石通过破碎、整形和筛分，获得粒度小于30mm的粗制骨料和机制砂。
(2)原料再加工：将步骤(1)所制得的原料进行擦洗、水洗除泥，获得粒度为4.75mm～30mm的精制粗骨料和75μm～4.75mm的精制机制砂。
(3)配料混合：将步骤(2)得到的所述精制粗骨料和机制砂与水泥、水按照重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(粗骨料)：m(水)＝1：1.5：3.5：0.5进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料底料；精制机制砂与水泥、添加剂和水按重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(水)：m(添加剂)＝1：3.5：0.45：0.1进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料面料。
(4)压制成型：分别将上述环保透水砖底料置于振动成型机，用刮刀抹平后，开启一级振动3-5秒，再将环保透水砖面料用刮刀抹在底料上，再次抹平后，同时开启一级和二级振动，振动3-5秒，合上振动成型机顶盖，启动加压。
(5)脱模养护：启动卸压脱模，砖块进行自然养护，得到市政环保透水砖。
(6)性能测试：将养护后的市政用环保透水砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测试市政用环保透水砖的抗折强度为3.95MPa，劈裂抗拉强度3.65MPa，透水系数2.67×10-2cm/s。
对比例1
一种利用矿山剥离废石制备市政环保透水砖的工艺方法，包括如下步骤：
(1)原料处理：将矿山剥离物中的剥离废石与剥离土进行分类处理，剥离废石通过破碎、整形和筛分，获得粒度小于30mm的粗制骨料和机制砂。
(2)原料再加工：将步骤(1)所制得的原料进行擦洗、水洗除泥，获得粒度为4.75mm～30mm的精制粗骨料和75μm～4.75mm的精制机制砂。
(3)配料混合：将步骤(2)得到的所述精制粗骨料和机制砂与水泥、水按照重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(粗骨料)：m(水)＝1：1：1.9：0.3进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料底料；精制机制砂与水泥、添加剂和水按重量比m(水泥)：m(机制砂)：m(水)：m(添加剂)＝1：2：0.35：0.05进行配料并搅拌均匀，获得市政环保透水砖混合料面料。
(4)压制成型：分别将上述环保透水砖底料置于振动成型机，用刮刀抹平后，开启一级振动3-5秒，再将环保透水砖面料用刮刀抹在底料上，再次抹平后，同时开启一级和二级振动，振动3-5秒，合上振动成型机顶盖，启动加压。
(5)脱模养护：启动卸压脱模，砖块进行自然养护，得到市政环保透水砖。
(6)性能测试：将养护后的市政用环保透水砖进行105℃烘箱烘干至恒重，测试市政用环保透水砖的抗折强度为4.26MPa，劈裂抗拉强度3.56MPa，透水系数1.52×10-2cm/s。
由对比例1的测试结果可以看出，虽然该市政用环保透水砖的抗折强度和劈裂抗拉强度达到了其他实施例的水平，但是其透水系数较差。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：将黑滑石矿山开采过程中产生的剥离废石原料进行分类破碎、整形和筛分，分别获得粒度小于30mm的粗制粗骨料和粗制机制砂；
步骤S2：将所述粗制粗骨料和所述粗制机制砂进行擦洗、水洗除泥，获得精制粗骨料和精制机制砂；
步骤S3：将所述精制粗骨料、所述精制机制砂与水泥、水混合并搅拌均匀，获得混合料底料；将所述精制机制砂与水泥、添加剂和水混合并搅拌均匀，获得混合料面料；
步骤S4：将所述混合料底料置于振动成型机中，振动3-5s后，加入所述混合料面料，再次振动3-5s后，通过压制成型，脱模获得透水砖半成品；
步骤S5：将所述透水砖半成品码坯后自然养护，制得所述的市政用环保透水砖。
2.根据权利要求1所述的利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法，其特征在于，所述精制粗骨料的粒度为4.75mm～30mm，所述精制机制砂的粒度为75μm～4.75mm。
3.根据权利要求1所述的利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法，其特征在于，所述精制机制砂的颗粒级配为2.7～3.10。
4.根据权利要求1所述的利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法，其特征在于，所述混合料底料中所述水泥、所述精制机制砂、所述精制粗骨料及所述水的质量比为1：1～1.5：2.5～3.5：0.35～0.5。
5.根据权利要求1所述的利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法，其特征在于，所述混合料面料中所述水泥、所述精制机制砂、所述水及所述添加剂的质量比为1：2.5～3.5：0.35～0.45：0.05～0.1。
6.根据权利要求1所述的利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法，其特征在于，所述混合料面料中的添加剂包括增强剂、减水剂、缓凝剂、碱激发剂和无机颜料中的任一种或者多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法，其特征在于，所述步骤S4中的具体操作如下：
将所述混合料底料置于振动成型机中，用刮刀抹平后，开启一级振动3-5秒，再将混合料面料用刮刀抹在底料上，再次抹平后，同时开启一级和二级振动，振动3-5秒，合上振动成型机顶盖，启动加压，压制成型后，启动卸压脱模。
8.如权利要求1-7中任一项所述的利用黑滑石矿山剥离废石制备市政环保透水砖的方法所制的市政环保透水砖，其特征在于，所述市政环保透水砖的抗折强度为3.88～4.26MPa，劈裂抗拉强度位3.37～3.68MPa，透水系数为2.67×10-2～2.95×10-2cm/s。
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2022
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