本發(fā)明涉及一種獲得大透水系數(shù)透水磚制造原料組合方法，屬于建筑材料以及廢棄資源再利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，有近80％的城市地面被不透水、不透氣的混凝土建筑物和混凝土路面或?yàn)r青路面所覆蓋，雨水、雪水不能有效滲入地下，致使地下水減少，地面下沉，土壤含水量低，花草樹(shù)木的生長(zhǎng)受抑制等，破壞了生態(tài)環(huán)境。透水磚是磚內(nèi)部含有大量的連通孔的路面鋪裝材料，透水磚結(jié)構(gòu)內(nèi)存在的連續(xù)孔隙,可以在雨天及時(shí)排除路面積水,便于汽車的安全行駛和居民的行走方便。另外還可以通過(guò)其連通的孔隙將雨水回滲到地下，補(bǔ)充日益缺乏的地下水資源，改善植物的生存環(huán)境，恢復(fù)地表的水循環(huán)系統(tǒng)。目前透水磚的制備方法通常有兩種，高溫?zé)Y(jié)法和常溫壓制成型法。常溫成型時(shí)所用膠結(jié)料主要有水泥基材料和樹(shù)脂基材料，水泥基透水磚往往存在抗凍性、耐磨性、耐久性差等缺點(diǎn)；樹(shù)脂基透水磚是以高分子樹(shù)脂為膠結(jié)材料實(shí)現(xiàn)物料的成型，存在由于樹(shù)脂老化導(dǎo)致耐久性、耐磨性差等缺點(diǎn)。高溫?zé)Y(jié)法制備的陶瓷基透水磚具有硬度高、強(qiáng)度大、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是需要加入大量成孔劑和高溫粘結(jié)劑，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，資源消耗大。中國(guó)專利CN105601254A公布了一種采用粉煤灰、粘土、菱鎂礦粉為主要原材料制備的燒結(jié)透水磚。近年來(lái)由于耕地的減少，國(guó)家關(guān)于粘土的使用采取保護(hù)政策，粘土磚方法會(huì)消耗大量的資源與能源，如何降低燒結(jié)成本是燒結(jié)透水磚需要解決的問(wèn)題。
油頁(yè)巖半焦是利用油頁(yè)巖提取頁(yè)巖油后剩余的工業(yè)固體廢棄物，不前對(duì)其利用較少，大量的堆積占用土地、污染環(huán)境，是亟待開(kāi)發(fā)利用的固體廢棄物。油頁(yè)巖半膠主要化學(xué)成分為無(wú)機(jī)氧化物和殘余有機(jī)質(zhì)，礦物組成主要為長(zhǎng)石和石英。長(zhǎng)石和石英是制備陶瓷的主要礦物物相，長(zhǎng)石的存在可以降低燒成溫度，有利于降低燒成時(shí)的能耗。有機(jī)質(zhì)在燒成過(guò)程中一方面可以通過(guò)燃燒提供部分熱能，降低生產(chǎn)能耗，另一方面有機(jī)物的燃燒移除可以使制品中形成部分連通的通孔，提高透水磚的透水性能。因此，利用油頁(yè)巖半焦制備燒結(jié)透水磚既可以降低能耗，為透水磚的透水性能發(fā)揮作用，也可以為實(shí)現(xiàn)油頁(yè)巖半焦的高效利用開(kāi)發(fā)新途徑。
鐵尾礦是國(guó)內(nèi)排放量較大的固體廢棄物之一。大量的鐵尾礦堆放帶來(lái)了安全隱患和資源浪費(fèi)。但到目前為止，大宗消納鐵尾礦仍然是社會(huì)的一大難題。鐵尾礦的主要化學(xué)組分是SiO2、Al2O3以及Fe2O3，主要物相為石英、赤鐵礦等，顆粒粒度為4-100目，可以作為燒結(jié)材料的骨料利用，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。
本發(fā)明燒結(jié)透水磚以油頁(yè)巖半焦為高溫粘結(jié)劑和成孔劑，以鐵尾礦為骨料，外加少量造孔劑與粘合劑，通過(guò)壓制成型、高溫?zé)芍频猛杆u，本發(fā)明結(jié)合兩種固體廢棄物特點(diǎn)，進(jìn)行有效組合，拓寬了鐵尾礦與油頁(yè)巖半焦兩種固體廢棄物的應(yīng)用新途徑。本發(fā)明制備的具有燒結(jié)透水磚透水性好，抗壓強(qiáng)度高，耐老化性能好、能耗低等特點(diǎn)，不僅可以為解決油頁(yè)巖半焦和尾礦帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題和資源浪費(fèi)問(wèn)題，而且可以為市場(chǎng)提供性能優(yōu)異的透水磚，具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明公開(kāi)一種利用油頁(yè)巖半焦和鐵尾礦制備燒結(jié)透水磚的方法，燒結(jié)透水磚由以下質(zhì)量百分比的原料組成：
油頁(yè)巖半焦30-40wt％、鐵尾礦30-50wt％、羧甲基纖維素鈉2-5wt％、工業(yè)碳酸鈉2-4wt％、水15-20wt％。
所述的油頁(yè)巖半焦是油頁(yè)巖原礦經(jīng)干餾后剩余的固體廢棄物，主要由無(wú)機(jī)氧化物和殘余有機(jī)質(zhì)組成。尾礦是鐵礦石提取有價(jià)元素后剩余的固體廢棄物。
上述燒結(jié)透水磚制備方法及工藝步驟如下：
(1)油頁(yè)巖半焦的粉磨和鐵尾礦的篩分：將油頁(yè)巖半焦采用球磨機(jī)粉磨至通過(guò)200目方孔篩備用；將鐵尾礦通過(guò)10目方孔篩和40目方孔篩，取10-40目細(xì)度的鐵尾礦備用；
(2)透水磚坯的制備：按質(zhì)量稱取一定量油頁(yè)巖半焦、鐵尾礦、工業(yè)碳酸鈉、羧甲基纖維素納進(jìn)行混合攪拌均勻，再稱取一定量水倒入固體混合物中攪拌均勻，在壓力機(jī)上采用20MPa的壓力進(jìn)行壓制成型，壓制成型后自然干燥；
(3)透水磚的燒成：將干燥后的透水磚坯在1000-1100℃高溫下進(jìn)行燒成，燒成工藝為室溫至600℃為200℃/h，600-800℃為100℃/h，800-目標(biāo)溫度為300℃/h，在目標(biāo)溫度下保溫1-3h，保溫結(jié)束后自然冷卻即可制得本發(fā)明產(chǎn)品。
本發(fā)明的有益效果是：采用油頁(yè)巖半焦與鐵尾礦組合作為透水磚的主要原材料，可以充分利用油頁(yè)巖半焦中存在的長(zhǎng)石礦物和殘余有機(jī)質(zhì)組分，在燒成過(guò)程中降低燒成溫度，提供能量，降低能耗，并實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品中連通孔的形成，保證透水性能，降低了生產(chǎn)成本。
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，透水磚的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，利用油頁(yè)巖半焦和鐵尾礦制備透水磚，對(duì)兩種固體廢棄物的大宗消納開(kāi)辟了新領(lǐng)域，顯著提高這兩種固體廢棄物的資源化利用率。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
(1)油頁(yè)巖半焦的粉磨和鐵尾礦的篩分：稱取100Kg油頁(yè)巖半焦采用球磨機(jī)粉磨至通過(guò)200目方孔篩備用；稱取鐵尾礦通過(guò)10目方孔篩和40目方孔篩，取10-40目細(xì)度的鐵尾礦備用。
(2)透水磚坯的制備：按總質(zhì)量10Kg進(jìn)行配料，稱取油頁(yè)巖半焦30wt％(3Kg)、鐵尾礦50wt％(5Kg)、羧甲基纖維素鈉2wt％(0.2Kg)、工業(yè)碳酸鈉3wt％(0.3Kg)進(jìn)行混合攪拌均勻，再稱取15wt％(1.5Kg)水倒入固體混合物中攪拌均勻，在壓力機(jī)上采用20MPa的壓力進(jìn)行壓制成型，壓制成型后自然干燥。
(3)透水磚的燒成：將干燥后的透水磚坯按室溫至600℃時(shí)200℃/h，600-800℃時(shí)100℃/h，800-1000℃時(shí)300℃/h，在1000℃下保溫2h的燒成制度進(jìn)行燒成，保溫結(jié)束后自然冷卻即可制得本發(fā)明產(chǎn)品。
(4)對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，經(jīng)檢測(cè)，透水磚抗壓強(qiáng)度24.6MPa，抗折強(qiáng)度5.4MPa，劈裂抗拉強(qiáng)度4.9MPa，透水系數(shù)3.6×10-2cm/s,抗凍性質(zhì)量損失率0.8％，強(qiáng)度損失率2.0％。完全符合GB/T25993-2010《透水路面磚和透水路面板》標(biāo)準(zhǔn)要求。
實(shí)施例2
(1)油頁(yè)巖半焦的粉磨和鐵尾礦的篩分：稱取100Kg油頁(yè)巖半焦采用球磨機(jī)粉磨至通過(guò)200目篩備用；稱取鐵尾礦通過(guò)10目篩和40目篩，取10-40目細(xì)度的鐵尾礦備用。
(2)透水磚坯的制備：按總質(zhì)量10Kg進(jìn)行配料，稱取油頁(yè)巖半焦35wt％(3.5Kg)、鐵尾礦40wt％(4.5Kg)、羧甲基纖維素鈉4wt％(0.4Kg)、工業(yè)碳酸鈉3wt％(0.3Kg)進(jìn)行混合攪拌均勻，再稱取18wt％(1.8Kg)水倒入固體混合物中攪拌均勻，在壓力機(jī)上采用20MPa的壓力進(jìn)行壓制成型，壓制成型后自然干燥。
(3)透水磚的燒成：將干燥后的透水磚坯按室溫至600℃時(shí)200℃/h，600-800℃時(shí)100℃/h，800-1050℃時(shí)300℃/h，在1050℃下保溫4h的燒成制度進(jìn)行燒成，保溫結(jié)束后自然冷卻即可制得本發(fā)明產(chǎn)品。
(4)對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，經(jīng)檢測(cè)，透水磚抗壓強(qiáng)度29.6MPa，抗折強(qiáng)度6.8MPa，劈裂抗拉強(qiáng)度5.4MPa，透水系數(shù)2.8×10-2cm/s,抗凍性質(zhì)量損失率0.4％，強(qiáng)度損失率1.4％。完全符合GB/T25993-2010《透水路面磚和透水路面板》標(biāo)準(zhǔn)要求。
實(shí)施例3
(1)油頁(yè)巖半焦的粉磨和鐵尾礦的篩分：稱取100Kg油頁(yè)巖半焦采用球磨機(jī)粉磨至通過(guò)200目方孔篩備用；稱取鐵尾礦通過(guò)10目方孔篩和40目方孔篩，取10-40目細(xì)度的鐵尾礦備用。
(2)透水磚坯的制備：按總質(zhì)量10Kg進(jìn)行配料，稱取油頁(yè)巖半焦40wt％(4Kg)、鐵尾礦30wt％(3Kg)、羧甲基纖維素鈉5wt％(0.5Kg)、工業(yè)碳酸鈉4wt％(0.4Kg)進(jìn)行混合攪拌均勻，再稱取21wt％(2.1Kg)水倒入固體混合物中攪拌均勻，在壓力機(jī)上采用20MPa的壓力進(jìn)行壓制成型，壓制成型后自然干燥。
(3)透水磚的燒成：將干燥后的透水磚坯按室溫至600℃時(shí)200℃/h，600-800℃時(shí)100℃/h，800-1100℃時(shí)300℃/h，在1100℃下保溫4h的燒成制度進(jìn)行燒成，保溫結(jié)束后自然冷卻即可制得本發(fā)明產(chǎn)品。
(4)對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，經(jīng)檢測(cè)，透水磚抗壓強(qiáng)度32.6MPa，抗折強(qiáng)度7.8MPa，劈裂抗拉強(qiáng)度5.9MPa，透水系數(shù)2.2×10-2cm/s,抗凍性質(zhì)量損失率0.2％，強(qiáng)度損失率0.4％。完全符合GB/T25993-2010《透水路面磚和透水路面板》標(biāo)準(zhǔn)要求。