一种多功能钢渣生态环保透水砖及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201610779871.7 | 申请日 | 2016-08-31 | 公开(公告)号 | CN106365541A | 公开(公告)日 | 2017-02-01 |
| 申请人 | 昆明钢铁控股有限公司; | 发明人 | 胡斌; 祝星; 向建国; 张技; 付建明; 马锐林; 杨朝; 陈锐; 张润根; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种多功能 钢 渣生态环保透 水 砖及其制备方法，由下述重量份数的原料组成： 基层 ：钢渣 骨料 70～90份、 水泥 或矿粉8～20份、水5～10份； 面层 ：钢渣砂75～85份、水泥10～20份、水5～10份、色粉0～2份。经钢渣预处理、配料、混合、成型和养护，得到多功能钢渣生态环保透水砖。本发明所得钢渣透水砖由于具备高钢渣掺量、良好的透水性和承压功能，可以在透水砖表面和内部形成偏 碱 性环境和微观孔到结构，进而起到 吸附 重金属和净水作用。钢渣掺量高，钢渣利用率高，生产成本低，有利于环境保护和节约资源；生产方法简单、易实施、通用性好，便于推广。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多功能钢渣生态环保透水砖，其特征在于由下述重量份数的原料组成： |
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| 说明书全文 | 一种多功能钢渣生态环保透水砖及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于固体废弃物资源综合利用技术领域，具体涉及一种多功能钢渣生态环保透水砖及其制备方法。 背景技术[0002] 我国是钢铁产量大国，粗钢生产过程中，每1吨钢产生0.10～0.14吨钢渣，我国钢渣年产量超过1亿吨，其利用率仅为20%，钢渣资源化利用技术严重滞后，大量钢渣未经处理堆积渣场，占用了土地资源，威胁周边环境的水土和大气安全，也造成了资源浪费。2015年1月1日新《环境保护法》的颁布对环境保护提出了更高要求，中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议中将“生态环境质量总体改善”作为“十三五”时期经济社会发展的主要目标。钢渣的资源综合利用对于环境保护和节约资源具有重要的意义。 [0003] 钢渣的资源化利用方式包括钢渣返回冶金再用、钢渣水泥、钢渣用作建材、钢渣用于废水处理等方面。钢渣用作建材是钢渣的主要利用方式之一，也是规模化利用主要途径之一。日本、美国、加拿大、德国等发达国家主要将钢渣用于道路、铁路、土建、混凝土等建材方面，部分用于冶金熔剂、肥料、土壤改性等方面，综合利用率较高。我国西安建筑科技大学、北京科技大学、同济大学、武汉科技大学、中南大学等高校开展了钢渣碳化处理、钢渣混凝土、透水砖、道路等方面的研究，大型钢铁企业宝钢、沙钢、武钢和鞍钢相继也开展了钢渣砖、钢渣混凝土和钢渣级配料方面研究和应用工作。 [0004] 目前研究在钢渣透水砖制备技术方面仍需进一步完善，缺少产业化应用实践。此外，钢渣的腐蚀性试验浸出液呈现强碱性，且钢渣具备一定的吸附作用，可以利用这种特性进行重金属的吸附或水净化，但是兼具水净化或重金属吸附功能的透水砖少见报道。 发明内容[0005] 为解决当前钢渣透水砖存在的稳定性差、透水性低、钢渣掺量低等技术问题，本发明提供一种多功能钢渣生态环保透水砖及其制备方法，以使透水砖具有吸附重金属和净水的作用。 [0006] 本发明通过下列技术方案实现：一种多功能钢渣生态环保透水砖，由下述重量份数的原料组成：基层：钢渣骨料70～90份、水泥或矿粉8～20份、水5～10份； 面层：钢渣砂75～85份、水泥10～20份、水5～10份、色粉0～2份。 [0007] 所述钢渣骨料是粒径>1.25mm占比>80%的钢渣物料。 [0008] 所述钢渣砂是粒径>1.25mm的钢渣物料。 [0009] 所述色粉是矿物颜料。 [0010] 本发明的另一目的在于提供一种多功能钢渣生态环保透水砖的制备方法，经过下列各步骤：A、钢渣预处理：采用f-CaO（游离氧化钙）含量低于6%的钢渣，堆积厚度低于0.5m，在户外紫外线辐射量平均值4000兆焦耳/平方米以上、每月日照射数120小时以上的场地进行暴晒，并且每天浇水一次，保证砖块全部浸湿，持续时间1个月至3个月；经过在场地暴晒后的钢渣经过筛分分成<1.25mm的钢渣粉料、1.25～2mm的细钢渣砂、2～10mm的粗钢渣砂和> 10mm的钢渣石子； B、配料：按照下述重量份数的原料进行配料： 基层：钢渣骨料70～90份、水泥或矿粉8～20份、水5～10份； 面层：钢渣砂75～85份、水泥10～20份、水5～10份、色粉0～2份； 其中，钢渣骨料由步骤A所得<1.25mm的钢渣粉料、1.25～2mm的细钢渣砂、2～10mm的粗钢渣砂和>10mm的钢渣石子中的一种或多种混合后，使其成为粒径>1.25mm占比>80%的钢渣物料； 钢渣砂由步骤A所得1.25～2mm的细钢渣砂和2～10mm的粗钢渣砂按任意比例混合后的钢渣物料； C、混合：将步骤B的钢渣骨料、水泥或矿粉以及水混合后得到基层料；将钢渣砂、色粉、水泥和水混合后得到面层料； D、成型：将步骤C所得基层料和面层料采用二次激振式成型或者一次激振式成型，得到成型砖； E、养护：将步骤D的成型砖置于室内（室温>5℃）24小时完成初凝后，进行码垛并采用塑料薄膜覆盖打包放在室外自然养护或在不高于50℃条件下养护28天，即得到多功能钢渣生态环保透水砖。 [0011] 所述步骤C的混合是使基层料或面层料的混合均匀度>90%。 [0012] 所述步骤D的二次激振式成型是先将基层料通过激振式成型，再在已成型的基层料上覆盖面层料，再次激振式成型。 [0013] 所述步骤D的一次激振式成型是将基层料和面层料直接进行激振式成型。 [0014] 优选地，所述钢渣骨料和钢渣砂的粒径一致时，采用一次激振式成型。 [0015] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：钢渣经过预处理后备用，钢渣骨料和水泥经过配料后搅拌混合成型，成型后的基料进行面料布料，面料由钢渣砂、色粉和水泥加水搅拌而成，经过二次成型后的透水砖通过养护达到成品砖要求。本发明所得钢渣透水砖由于具备高钢渣掺量、良好的透水性和承压功能，可以在透水砖表面和内部形成偏碱性环境和微观孔到结构，进而起到吸附重金属和净水作用。与现有技术相比，本发明利用钢渣作为一种固废，钢渣占总物料比例高，钢渣利用率高，还充分利用了其内Fe3+形成的一些化合物主要是Fe(OH)3对水净化作用，同时减少大量钢渣堆砌浪费土地占用面积。 [0016] 1、本发明所述的钢渣高掺量生态环保透水砖利用钢渣为主要原料，钢渣掺量高，钢渣利用率高，生产成本低，有利于环境保护和节约资源；2、本发明中所述的钢渣透水砖具备长期稳定性好，且兼具透水性和耐磨性； 3、本发明中所述的钢渣透水砖具备良好的重金属吸附性能和水净化作用，能显著去除水中夹杂的沙粒、有机质的悬浮微粒、寄生虫、篮氏贾第鞭毛虫、隐孢子虫、细菌、藻类、病毒及真菌、矿物如钙、二氧化硅、镁及一些有毒性的金属如铅、铜及铬等等； 4、本发明中所述钢渣透水砖生产方法简单、易实施、通用性好，便于推广。 附图说明 [0017] 图1为本发明的制备工艺流程示意图。 具体实施方式[0018] 下面通过实施例对本发明做进一步说明。 [0019] 实施例1A、钢渣预处理：采用f-CaO（游离氧化钙）含量6%的钢渣，堆积厚度低于0.5m，在户外紫外线辐射量平均值5000兆焦耳/平方米、每月日照射数150小时的场地进行暴晒，并且每天浇水一次，保证砖块全部浸湿，持续时间2个月；经过在场地暴晒后的钢渣经过筛分分成< 1.25mm的钢渣粉料、1.25～2mm的细钢渣砂、2～10mm的粗钢渣砂和>10mm的钢渣石子； B、配料：按照下述重量份数的原料进行配料： 基层：钢渣骨料70份、矿粉20份、水10份； 面层：钢渣砂75份、水泥16份、水6份、色粉2份； 其中，钢渣骨料由步骤A所得<1.25mm的钢渣粉料、1.25～2mm的细钢渣砂、2～10mm的粗钢渣砂和>10mm的钢渣石子中的一种或多种混合后，使其成为粒径>1.25mm占比>80%的钢渣物料； 钢渣砂由步骤A所得1.25～2mm的细钢渣砂和2～10mm的粗钢渣砂按任意比例混合后的钢渣物料； C、混合：将步骤B的钢渣骨料、水泥或矿粉以及水混合后得到基层料；将钢渣砂、色粉、水泥和水混合后得到面层料；基层料或面层料的混合均匀度>90%； D、成型：将步骤C所得基层料和面层料采用二次激振式成型，即先将基层料通过激振式成型，再在已成型的基层料上覆盖面层料，再次激振式成型得到成型砖； E、养护：将步骤D的成型砖置于室内（室温>5℃）24小时完成初凝后，进行码垛并采用塑料薄膜覆盖打包放在室外自然养护8天，即得到多功能钢渣生态环保透水砖。 [0020] 所得透水砖性能：抗压强度40MPa，透水系数为1.5×10-2cm/s，密度等级2.6g/cm3；砷含量为250mg/L的废水以1L/ min的速度通过截面为250mm*250mm的钢渣透水砖，循环通过透水砖10min后，出水砷含量降低至50mg/L，砷的脱除率达到80%。透水砖在使用一年内对砷的吸附脱除效果明显，随着时间的延长，重金属吸附效果有所下降并趋于稳定。 [0021] 实施例2A、钢渣预处理：采用f-CaO（游离氧化钙）含量3%的钢渣，堆积厚度0.5m，在户外紫外线辐射量平均值4000兆焦耳/平方米、每月日照射数120小时的场地进行暴晒，并且每天浇水一次，保证砖块全部浸湿，持续时间1个月；经过在场地暴晒后的钢渣经过筛分分成<1.25mm的钢渣粉料、1.25～2mm的细钢渣砂、2～10mm的粗钢渣砂和>10mm的钢渣石子； B、配料：按照下述重量份数的原料进行配料： 基层：钢渣骨料90份、矿粉8份、水5份； 面层：钢渣砂85份、水泥10份、水5份； 其中，钢渣骨料由步骤A所得<1.25mm的钢渣粉料、1.25～2mm的细钢渣砂、2～10mm的粗钢渣砂和>10mm的钢渣石子中的一种或多种混合后，使其成为粒径>1.25mm占比>80%的钢渣物料； 钢渣砂由步骤A所得1.25～2mm的细钢渣砂和2～10mm的粗钢渣砂按任意比例混合后的钢渣物料； C、混合：将步骤B的钢渣骨料、水泥或矿粉以及水混合后得到基层料；将钢渣砂、色粉、水泥和水混合后得到面层料；基层料或面层料的混合均匀度>90%； D、成型：将步骤C所得基层料和面层料直接进行一次激振式成型，得到成型砖； E、养护：将步骤D的成型砖置于室内（室温>5℃）24小时完成初凝后，进行码垛并采用塑料薄膜覆盖打包放在室内45℃条件下养护28天，即得到多功能钢渣生态环保透水砖。 [0022] 所得透水砖性能：抗压强度35MPa，透水系数为1.2×10-2cm/s，密度等级2.7g/cm3；砷含量为250mg/L的废水以0.5L/min的速度通过截面为250mm*250mm的钢渣透水砖，循环通过透水砖30min后，出水砷含量降低至25mg/L，砷的脱除率达到90%。透水砖在使用一年内对砷的吸附脱除效果明显，随着时间的延长，重金属吸附效果有所下降并趋于稳定。 [0023] 实施例3A、钢渣预处理：采用f-CaO（游离氧化钙）含量4%的钢渣，堆积厚度低于0.5m，在户外紫外线辐射量平均值4500兆焦耳/平方米以上、每月日照射数130小时以上的场地进行暴晒，并且每天浇水一次，保证砖块全部浸湿，持续时间3个月；经过在场地暴晒后的钢渣经过筛分分成<1.25mm的钢渣粉料、1.25～2mm的细钢渣砂、2～10mm的粗钢渣砂和>10mm的钢渣石子； B、配料：按照下述重量份数的原料进行配料： 基层：钢渣骨料80份、水泥10份、水8份； 面层：钢渣砂80份、水泥20份、水10份、色粉1份； 其中，钢渣骨料由步骤A所得<1.25mm的钢渣粉料、1.25～2mm的细钢渣砂、2～10mm的粗钢渣砂和>10mm的钢渣石子中的一种或多种混合后，使其成为粒径>1.25mm占比>80%的钢渣物料； 钢渣砂由步骤A所得1.25～2mm的细钢渣砂和2～10mm的粗钢渣砂按任意比例混合后的钢渣物料； C、混合：将步骤B的钢渣骨料、水泥或矿粉以及水混合后得到基层料；将钢渣砂、色粉、水泥和水混合后得到面层料；基层料或面层料的混合均匀度>90%； D、成型：将步骤C所得基层料和面层料采用二次激振式成型，即先将基层料通过激振式成型，再在已成型的基层料上覆盖面层料，再次激振式成型，得到成型砖； E、养护：将步骤D的成型砖置于室内（室温>5℃）24小时完成初凝后，进行码垛并采用塑料薄膜覆盖打包放在室内40℃条件下养护28天，即得到多功能钢渣生态环保透水砖。 [0024] 所得透水砖性能：抗压强度40MPa，透水系数为1.8×10-2cm/s，密度等级2.5g/cm3；铅含量为100mg/L的废水以2L/ min的速度通过截面为250mm*250mm的钢渣透水砖，循环通过透水砖30min后，出水铅含量降低至30mg/L，砷的脱除率达到70%。透水砖在使用一年内对砷的吸附脱除效果明显，随着时间的延长，重金属吸附效果有所下降并趋于稳定。 |
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