專利名稱：一種利用工業礦渣制備滲水磚的方法
技術領域：
本發明涉及一種地磚的制備方法，特別涉及一種利用工業礦渣制備滲水磚的方法。
背景技術：
隨著社會的不斷進步，城市的地表越來越多的被建筑物和混凝土等不透水的地面鋪裝覆蓋，形成“城市荒漠”。這些硬化路面使地表與空氣的熱量、水分交換很困難，自然調節城市地面溫度和濕度的能力顯著降低。雨天時，阻止雨水直接滲入地下，造成到處積水， 影響道路的舒適性和安全性，同時阻斷了雨水直接補充地下水的途徑，使城市地下水位難以回升，直接影響城市地表植被的健康成長，綠化困難，加重城市的干旱缺水問題。積水大量涌入下水道后注入江河，加重了城市排水系統和江河排泄的負擔；晴天時地面又極為干燥，塵土飛揚，環境舒適度大大降低(馬云龍.透水磚透水性和強度的影響因素[J].佛山陶瓷，2005 (5):10-13)。城市不透水硬化路面正逐漸成為城市一系列環境危機的根源之一。
為了解決上述問題，滲水磚應運而生。滲水磚，也叫透水磚、荷蘭磚，其原材料多采用廢磚粉、礦渣、粉煤灰等環保材料為主低壓成形，其耐磨性好，具有很好的透水性和保水性，防滑功能強，它不僅同硬化路面一樣可以美化環境，而且具有更好的環境實用功能。下雨時，滲水磚可以將雨水自動滲透到磚底下直到地表，盡量的回收，成為地下水；天晴時，滲入磚底下或保留在磚里面的水會蒸發到大氣中，調節空氣濕度，降低大氣溫度。目前對于滲水磚的研究主要集中在其滲水性能上，只注重透水系數和孔隙率的數據，但是對孔隙率與強度的關系，孔隙率與保水性、透水性之間的關系研究較少。現在工業上常用粉煤灰為原料制備滲水磚，如中國專利“一種利用粉煤灰制備滲水磚的方法”(CN 101596737A)就公開了一種以粉煤灰為主要原料，制備出強度為30-90MPa，孔隙率為40-50%的滲水磚。雖然該專利在一定程度上考慮到了強度與孔隙率之間的關系，解決了顆粒級配的問題，但是它并未考慮到孔隙率與強度、滲水性、保水性四者之間的關系，孔隙率高、強度低、滲水系數大、保水系數小，如何解決孔隙率與強度、滲水系數、保水系數四者之間的平衡關系才是制備優良滲水磚的關鍵，優良滲水磚能夠保證在適宜的孔隙率系數下，其磚的強度符合國家規定的標準，其滲水性和保水性都能達到一個好的狀態。同時該專利公開的滲水磚制備方法用到的原料種類多，它以粉煤灰為主要原料，粉磨細度細，制備工藝復雜，燒成溫度高，能耗高。發明內容
本發明的目的就在于針對現有技術的不足，提供一種利用工業礦渣制備滲水磚的方法，即利用工業廢棄釩鐵礦渣和廢磚粉為原料制備滲水磚的方法，該方法解決了原料顆粒級配的問題，平衡了孔隙率與強度、透水系數、保水系數四者之間的關系，制備出的工業礦渣滲水磚透水性強、保水性好、強度高、耐磨，同時該方法用到的原料種類少，來源廣泛， 環境污染小，能耗小，制備工藝簡單，具有顯著的經濟與環境效益。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的1)按照質量百分比，各稱取50-70%的工業廢棄釩鐵礦渣，10-15%的廢磚粉，10-20%的綠豆泥和5-15%的硅石；2)將稱取好的工業廢棄釩鐵礦渣和廢磚粉，各過10-20目篩后混合均勻形成混合主料；3)將稱取好的綠豆泥和硅石放入球磨機中濕磨，將濕磨得到的料漿過100目篩，過篩后的料漿用磁棒除鐵、烘干、造粒得到粘結粉料；4)將混合主料和粘結粉料混合攪拌均勻，陳腐1天；5)將陳腐好的粉料混合物裝入模具中用20-25MPa的壓力壓制成坯體；6)將坯體在180°C的溫度下干燥Ih；7)將干燥后的坯體以5°C/min的加熱速度加熱到1080°C，保溫1. 5h，自然冷卻，即得到工業礦渣滲水磚。
所述步驟3)中的濕磨以氧化鋁球石作為研磨介質，控制物料、研磨介質與水的質量比為1 2 1，其中所述的物料為綠豆泥和硅石的混合料，水為普通自來水，粉磨時間為 25-40min。
所述步驟3)在濕磨過程中加入羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉，上述兩種物質的加入量依次為原料總質量百分比的0. 5%和0. 08%。，羧甲基纖維素可提高泥漿的流動性，三聚磷酸鈉可提高坯體的可塑性。
與現有技術相比，本發明的有益效果在于(1)本發明使用過10-20目篩的工業廢棄釩鐵礦渣顆粒和廢磚粉顆粒作為滲水磚的主要原料，使用綠豆泥和硅石作為粘結劑將顆粒粘結起來，用20-25MPa的壓力壓制得到滲水磚坯體，20-25MPa的壓力保證了礦渣顆粒和磚粉顆粒在不被破壞的前提下得到的滲水磚也具有一定的強度，該方法解決了原料顆粒級配的問題，平衡了孔隙率與強度、透水系數、保水系數四者之間的關系，得到的滲水磚孔隙率為40-45%，透水系數為0. 013-0. 017cm/s，保水系數為0. 61-0. 63g/cm2，抗折強度在25_30MPa，通過本發明方法制得的工業礦渣，保證了滲水磚在40-45%的孔隙率下，其抗折強度為25-30MPa，符合國家規定的使用標準，同時其滲水性和保水性也能達到一個二者互贏的理想狀態，磚體內不僅能保留一定的水分用于天氣干燥時調節空氣濕度，其透水系數也較高，滲水性能好。
( 2 )本發明使用的原料種類少，制作工藝簡單，其中釩鐵礦渣和廢磚粉都是工業廢棄物，利用它們來制作滲水磚，不僅變廢為寶，節約資源，也降低了生產成本；(3)本發明方法使用的設備少，工藝簡單易操作，燒成溫度低，節約能耗。
圖1為透水試驗裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面以制取100X 100X30mm (300g)的滲水磚為例說明。
實施例中滲水磚的抗折強度采用SKZ-10000N(30000N，60000N)陶瓷磚數顯抗折儀測定，孔隙率采用陶瓷孔隙率測試儀測定。
保水性的測定方法為1、試驗設備及器具電子秤能精確到試樣質量0. 1%的電子秤。
烘箱工作溫度為110° 士5°。
量具分度值不大于0. Icm的直尺或類似量具。
2、試樣以質量為9. 5kg士0. 5kg的整磚為試樣，當整磚質量大于IOkg時，可從整塊磚上切取 9. 5kg士0. 5kg的切割規整的部分為試樣。
3、測試步驟用量具測量試樣的邊長，每條邊測量一次，取相對邊的平均值，精確至0. 1cm，計算試樣的上表面面積Al。
將試樣置于溫度為110° 士5°的烘箱內烘干，每隔24h將試樣取出分別稱量一次，直至兩次連續稱量之差小于0. 1%，視為干燥試樣質量ml。
將試樣冷卻至室溫后豎直放入水槽中，注入溫度為20° 士 10°的蒸餾水，將試樣浸沒，使水面高出試樣約為20mm。
在水中浸泡Mh，使試樣上表面向上從水中取出，用擰干的濕毛巾擦去表面附著水，立即稱量，為試樣吸水Mh的質量m2。
4、計算保水系數保水系數按B = (m2-ml) /Al計算，式中(B為保水系數，單位為g/cm2 ；ml為干燥試樣的質量，單位為g ；m2為試樣吸水Mh的質量，單位為g ；Al為試樣的上表面面積，單位為2 \ cm ο)測定三塊試樣的保水系數，取其平均值，精確至o. 01g/cm2,即得到保水系數值。
透水性的測試方法為 1、試驗所用儀器及材料A、透水試驗裝置透水試驗裝置結構如圖1所示，其中 1為供水系統； 2為溢流口；3為溢流水槽，即具有排水口并保持一定水位的水槽； 4為支架； 5為試樣； 6為量筒； 7為水位差；8為透水圓筒，即具有溢流口并能保持一定的水位的圓筒； 9為溢流孔。
B、抽真空裝置能裝下試樣并保持90kpa以上真空度的抽真空裝置。
C、測量器具量具分度值為0. Icm的鋼直尺及類似量具。
秒表精度為Is。
量筒容量為2L，最小刻度為1ml。
溫度計最小刻度為0.5°。
D試驗用水本試驗使用無氣水。可采用新制備的蒸餾水，否則應在試樣前對所用蒸餾水進行排氣處理(將水裝入盛水容器中，使其置于抽真空裝置中，慢慢抽真空至90kpa的真空度，直至吸氣瓶中無氣泡冒出為止)，待用。試驗時水溫宜高于環境溫度3-4°。
2、試樣在滲水磚產品上制取直徑為75mm，厚度同產品厚度的圓柱體作為試樣。
3、試驗步驟用鋼直尺測量圓柱體試樣的直徑D和厚度L，分別測量兩次，取平均值，精確至0. Icm0 計算試樣的上表面面積A。
將試樣的四周用密封材料或其他方式密封好，使其不漏水，水僅從試樣的上下表面進行滲透。
待密封材料固化后，將試樣放入真空裝置，抽真空至90kpa 士 lkpa，并保持 30min。在保持真空的同時，加入足夠的水將試樣覆蓋并使水位高出試樣10cm，停止抽真空， 浸泡20min，將其取出，裝入透水試驗裝置進行透水測試。將試樣5放入透水圓筒8中連接密封好，然后將透水圓筒8放入溢流水槽3中固定在支架4上，打開供水閥門，供水系統1 開始供水，無氣水進入容器中，待溢流水槽3的溢流孔9有水流出時，調整進水量，使透水圓筒8始終保持150mm的水位，待溢流水槽的溢流孔9和透水圓筒的溢流口 2流出水量穩定后，用量筒6接從溢流孔9流出的水，記錄五分鐘流水的水量Q，測量三次，取平均值。
用鋼直尺測量透水圓筒8的水位與溢流水槽3的水位差7的值H，精確至0. Icm0
用溫度計測量試驗中溢流水槽3中水的溫度T，精確至0. 5°C。
4、計算透水系數透水系數按Kt=QL/AHt計算，式中Kt為水溫為T°C時試樣的透水系數，單位cm/s ；Q為時間t秒內的滲水量，單位為ml ；L為試樣的厚度，單位為cm ；A為試樣的上表面面積，單位為cm2 ；H為水位差，單位cm ；t為時間，單位為S。
測定三塊試樣，計算其透水系數，計算精確至1. 0 X 10-3cm/s,取其平均值，得到水溫為T°C時試樣的透水系數值Kt。
本試樣以15°水溫為標準溫度，標準溫度下的透水系數按K15 = KtXNT/N15計笪弁。
式中K15—標準溫度時試樣的透水系數(cm/s) NT——T°C時水的動力粘滯系數(kpa. s) N15-—15°C時水的動力粘滯系數(kpa. s) 這樣即可得到試樣在標準溫度下的透水系數值K15。
實施例1 1)按照質量百分比，稱取50%的工業廢棄釩鐵礦渣，15%的廢磚粉，20%的綠豆泥和15% 的硅石；2)將稱取好的工業廢棄釩鐵礦渣和廢磚粉，各過10-20目篩混合均勻形成混合主料；3)將稱取好的綠豆泥和硅石放入球磨機中濕磨25min，控制球磨機中物料、研磨介質和水的質量比為1 2 1，其中所述的物料為綠豆泥和硅石的混合料，研磨介質為氧化鋁球石，水為普通自來水，在濕磨過程中加入羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉，上述兩種物質的加入量依次為原料總質量百分比的0. 5%和0. 08%，將濕磨得到的料漿過100目篩，過篩后的料漿用磁棒除鐵、烘干、造粒得到粘結粉料；4)將混合主料和粘結粉料混合攪拌均勻，陳腐1天；5)將陳腐好的粉料混合物裝入100X100X 30mm模具中通過手動壓機，用20_25MPa的壓力壓制成坯體；6)將坯體放入電熱恒溫干燥箱中，于180°C下干燥Ih；7)將干燥后的坯體放入馬弗爐內，以5°C/min的加熱速度加熱到1080°C，保溫1. 5h， 自然冷卻，得到工業礦渣滲水磚。
將制得的工業礦渣滲水磚進行抗折強度測試、孔隙率測定以及透水性、保水性的測試，得到該磚的孔隙率為40%，抗折強度為30MPa，透水系數為0. 013 cm/s，保水系數為 0. 63g/cm2。
實施例2:1)按照質量百分比，稱取70%的工業廢棄釩鐵礦渣，10%的廢磚粉，10%的綠豆泥和10% 的硅石；2)將稱取好的工業廢棄釩鐵礦渣和廢磚粉，各過10-20目篩混合均勻形成混合主料；3)將稱取好的綠豆泥和硅石放入球磨機中濕磨30min，控制球磨機中物料、研磨介質和水的質量比為1 2 1，其中所述的物料為綠豆泥和硅石的混合料，研磨介質為氧化鋁球石，水為普通自來水，在濕磨過程中加入羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉，上述兩種物質的加入量依次為原料總質量百分比的0. 5%和0. 08%，將濕磨得到的料漿過100目篩，過篩后的料漿用磁棒除鐵、烘干、造粒得到粘結粉料；4)將混合主料和粘結粉料混合攪拌均勻，陳腐1天；5)將陳腐好的粉料混合物裝入100X100X 30mm模具中通過手動壓機，用20_25MPa的壓力壓制成坯體；6)將坯體放入電熱恒溫干燥箱中，于180°C下干燥Ih；7)將干燥后的坯體放入馬弗爐內，以5°C/min的加熱速度加熱到1080°C，保溫1. 5h， 自然冷卻，得到工業礦渣滲水磚。
將制得的工業礦渣滲水磚進行抗折強度測試、孔隙率測定以及透水性、保水性的測試，得到該磚的孔隙率為45%，抗折強度為25MPa，透水系數為0. 017 cm/s，保水系數為 0. 6lg/cm2。
實施例3 1)按照質量百分比，稱取65%的工業廢棄釩鐵礦渣，15%的廢磚粉，15%的綠豆泥和5% 的硅石；2)將稱取好的工業廢棄釩鐵礦渣和廢磚粉，各過10-20目篩混合均勻形成混合主料；3)將稱取好的綠豆泥和硅石放入球磨機中濕磨35min，控制球磨機中物料、研磨介質和水的質量比為1 2 1，其中所述的物料為綠豆泥和硅石的混合料，研磨介質為氧化鋁球石，水為普通自來水，將濕磨得到的料漿過100目篩，過篩后的料漿用磁棒除鐵、烘干、造粒得到粘結粉料；4)將混合主料和粘結粉料混合攪拌均勻，陳腐1天；5)將陳腐好的粉料混合物裝入100X100 X 30mm模具中通過手動壓機，用20_25MPa的壓力壓制成坯體；6)將坯體放入電熱恒溫干燥箱中，于180°C下干燥Ih；7)將干燥后的坯體放入馬弗爐內，以5°C/min的加熱速度加熱到1080°C，保溫1. 5h， 自然冷卻，得到工業礦渣滲水磚。
將制得的工業礦渣滲水磚進行抗折強度測試、孔隙率測定以及透水性、保水性的測試，得到該磚的孔隙率為43%，抗折強度為27MPa，透水系數為0. 015 cm/s，保水系數為 0. 62g/cm2。
實施例4 1)按照質量百分比，稱取60%的工業廢棄釩鐵礦渣，15%的廢磚粉，15%的綠豆泥和10% 的硅石；2)將稱取好的工業廢棄釩鐵礦渣和廢磚粉，各過10-20目篩混合均勻形成混合主料；3)將稱取好的綠豆泥和硅石放入球磨機中濕磨25min，控制球磨機中物料、研磨介質和水的質量比為1 2 1，其中所述的物料為綠豆泥和硅石的混合料，研磨介質為氧化鋁球石，水為普通自來水，在濕磨過程中加入羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉，上述兩種物質的加入量依次為原料總質量百分比的0. 5%和0. 08%，將濕磨得到的料漿過100目篩，過篩后的料漿用磁棒除鐵、烘干、造粒得到粘結粉料；4)將混合主料和粘結粉料混合攪拌均勻，陳腐1天；5)將陳腐好的粉料混合物裝入100X100X 30mm模具中通過手動壓機，用20_25MPa的壓力壓制成坯體；6)將坯體放入電熱恒溫干燥箱中，于180°C下干燥Ih；7)將干燥后的坯體放入馬弗爐內，以5°C/min的加熱速度加熱到1080°C，保溫1. 5h， 自然冷卻，得到工業礦渣滲水磚。
將制得的工業礦渣滲水磚進行抗折強度測試、孔隙率測定以及透水性、保水性的測試，得到該磚的孔隙率為42%，抗折強度為^MPa,透水系數為0. 014 cm/s，保水系數為 0. 62g/cm2。
實施例5 1)按照質量百分比，稱取陽％的工業廢棄釩鐵礦渣，15%的廢磚粉，20%的綠豆泥和10% 的硅石；2)將稱取好的工業廢棄釩鐵礦渣和廢磚粉，各過10-20目篩混合均勻形成混合主料；3)將稱取好的綠豆泥和硅石放入球磨機中濕磨40min，控制球磨機中物料、研磨介質和水的質量比為1 2 1，其中所述的物料為綠豆泥和硅石的混合料，研磨介質為氧化鋁球石，水為普通自來水，在濕磨過程中加入羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉，上述兩種物質的加入量依次為原料總質量百分比的0. 5%和0. 08%，將濕磨得到的料漿過100目篩，過篩后的料漿用磁棒除鐵、烘干、造粒得到粘結粉料；4)將混合主料和粘結粉料混合攪拌均勻，陳腐1天；5)將陳腐好的粉料混合物裝入100X100X 30mm模具中通過手動壓機，用20_25MPa的壓力壓制成坯體；6)將坯體放入電熱恒溫干燥箱中，于180°C下干燥Ih；7)將干燥后的坯體放入馬弗爐內，以5°C/min的加熱速度加熱到1080°C，保溫1. 5h, 自然冷卻，得到工業礦渣滲水磚。
將制得的工業礦渣滲水磚進行抗折強度測試、孔隙率測定以及透水性、保水性的測試，得到該磚的孔隙率為43%，抗折強度為^MPa,透水系數為0. 016 cm/s，保水系數為 0. 63g/cm2。
權利要求
1.一種利用工業礦渣制備滲水磚的方法，其特征在于1)按照質量百分比，各稱取50-70%的工業廢棄釩鐵礦渣，10-15%的廢磚粉，10-20%的綠豆泥和5-15%的硅石；2)將稱取好的工業廢棄釩鐵礦渣和廢磚粉，各過10-20目篩后混合均勻形成混合主料；3)將稱取好的綠豆泥和硅石放入球磨機中濕磨，將濕磨得到的料漿過100目篩，過篩后的料漿用磁棒除鐵、烘干、造粒得到粘結粉料；4)將混合主料和粘結粉料混合攪拌均勻，陳腐1天；5)將陳腐好的粉料混合物裝入模具中用20-25MPa的壓力壓制成坯體；6)將坯體在180°C的溫度下干燥Ih；7)將干燥后的坯體以5°C/min的加熱速度加熱到1080°C，保溫1. 5h，自然冷卻，即得到工業礦渣滲水磚。
2.根據權利要求1所述的一種利用工業礦渣制備滲水磚的方法，其特征在于所述步驟3)中的濕磨以氧化鋁球石作為研磨介質，控制物料、研磨介質與水的質量比為 1:2: 1，其中所述的物料為綠豆泥和硅石的混合料，水為普通自來水，粉磨時間為 25-40min。
3.根據權利要求1所述的一種利用工業礦渣制備滲水磚的方法，其特征在于所述步驟3)在濕磨過程中加入羧甲基纖維素鈉和三聚磷酸鈉，上述兩種物質的加入量依次為原料總質量百分比的0. 5%和0. 08%。
全文摘要
本發明公開了一種利用工業礦渣制備滲水磚的方法，它是按照質量百分比，先各稱取50-70%的工業廢棄釩鐵礦渣，10-15%的廢磚粉，10-20%的綠豆泥和5-15%的硅石，然后將稱取好的工業廢棄釩鐵礦渣和廢磚粉，各過10-20目篩后混合均勻形成混合主料；再將稱取好的綠豆泥和硅石放入球磨機中濕磨，將濕磨得到的料漿過100目篩，過篩后的料漿用磁棒除鐵、烘干、造粒得到粘結粉料；最后將混合主料和粘結粉料混合攪拌均勻陳腐壓制成坯體，坯體經干燥和煅燒即得到工業礦渣滲水磚。本發明方法解決了原料顆粒級配的問題，平衡了孔隙率與強度、透水系數、保水系數四者之間的關系，制備出的工業礦渣滲水磚透水性強、保水性好、強度高、耐磨，同時該方法用到的原料種類少，來源廣泛，環境污染小，能耗小，制備工藝簡單，具有顯著的經濟與環境效益。
文檔編號C04B30/00GK102515692SQ201110441509
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者廖詠康, 溫建德, 溫志剛, 趙毅 申請人:四川白塔新聯興陶瓷集團有限責任公司