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一种 煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法

阅读：984发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法，涉及工业固体废弃物处理和透水铺装材料技术领域。本发明以质量百分比为30％～70％的煤矸石和黏土进行混合，并加入混合料10％的水，按照混合料体积的30％～150％加入膨胀珍珠岩，通过混料、搅拌均匀后在万能压力试验机下压制成型并干燥，最后放入高温烧结炉中烧制成品。本发明以固体废弃物煤矸石辅以黏土制备烧结型透水砖，充分利用煤矸石中的碳作为高温发泡剂，以及膨胀珍珠岩在高温下的造孔作用，通过煤矸石、黏土和膨胀珍珠岩的级配来调节成品透水砖的结构，生产出的透水砖透水性能良好，劈裂抗拉强度高，成本低效益高，适用于人行道、广场、小区等的透水铺装结构和路面。，下面是一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、将煤矸石破碎研磨，过35目筛，得到的煤矸石粉体备用；
(2)、将煤矸石、黏土和膨胀珍珠岩按设定原料配比进行混合，混合均匀后加水搅拌，搅拌均匀后混料陈化24h；
(3)、将陈化结束的混料放入模具中，在万能压力试验机下以25MPa的成型压力将混料压制成型，获得砖坯；
(4)、砖坯干燥，干燥温度60℃，干燥时间1h；
(5)、将干燥后的砖坯放入高温烧结炉中进行烧结，烧结温度1000℃～1100℃，烧结时间5～6h，然后随炉降温即可。
2.根据权利要求1所述的一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法，其特征在于：以煤矸石、黏土、膨胀珍珠岩为原料，按以下配方烧制成型：
煤矸石30％～70％；
黏土30％～70％；
膨胀珍珠岩30％～150％；
其中，煤矸石、黏土为质量百分比，原料总质量总计为100％；膨胀珍珠岩为体积百分比，为煤矸石和黏土总体积的百分比。
3.根据权利要求1所述的一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法，其特征在于：制备透水砖所用的煤矸石质量百分比为30％～70％，黏土30％～70％，两者混合成混料后质量百分比为100％。
4.根据权利要求1所述的一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述膨胀珍珠岩体积百分比为30％～150％，粒径范围50目～100目。
5.根据权利要求1所述的一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法，其特征在于：步骤(5)中，烧结周期为5～6h，首先从室温升至100℃，升温速率约为10℃/min，然后再以5℃/min的升温速率从100℃升至600℃，保温60min，而后以约5℃/min的升温速率从600℃升至实验方案设定的烧结温度，其中烧结温度分别为1000、1050、1100℃；达到烧结温度后，保温
60min而后随炉降温。

说明书全文

一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及工业固体废弃物处理和透水铺装材料技术领域，具体涉及一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法，由此方法生产出的透水砖透水性能较好，劈裂抗拉强度高，成本低效益高，适用于人行道、广场、小区等的透水铺装结构和路面。

背景技术

[0002] 目前，随着我国的城市化进程的加速，环境污染和资源浪费问题加剧，同时绿色生态问题和经济发展问题逐渐受到人们广泛的关注。水资源紧缺成为了城市发展的一大危机，解决城市的多灾多涝问题也是目前城市的一大迫切需要。而不断增长的城市需求和环境需求成为我们研究的主题。政府着眼于“海绵城市”的建设，并指出了建设该类城市的方法及道路。“海绵城市”概念的提议是由低碳环保和城市绿色发展科技论坛首次在2012年4月提出。2014年，国家相关部门正式颁布了关于海绵城市建设的行动指标和技术路线方针，用六个方面确切概括了建设海绵城市的政策要点：“使用，渗透，储蓄，净化，停滞和排放”。2017年3月，国家政府城市建设工作报告正式提出关于建设“海绵城市”，种种现象表明我国将在建设“海绵城市”方面大展拳脚。

[0003] 海绵城市的建设不仅要适应宏观层面的生态系统，还要顺应微观层面上“海绵体”的实施，即基于各种环保生态、水资源充分利用的基础设备。其中，采用透水性砖体铺设路面与地面是主要方式之一。渗透性地板的主要材料是渗透性材料，雨水可以穿透其互连孔隙。与常用的硬性道路铺设砖体材料相比，具有透水性的道路铺设砖体材料可有效减少雨水堆积现象，减弱城市湍流现象，促进雨水的流通排放，净化存储并为城市所用。由于具有透水性的材料具有更多的孔隙孔道，空气温度更高，并且空气干燥，因此此类材料可吸收存储在底层中的雨水，由于毛细作用于地表上，通过水蒸发调控温度，从而降低城市热量。此外，具有孔道结构的材料还可以降音降噪，减少城市噪音污染。

[0004] 透水砖是一种与其它砖不同功能的砖，它不仅要具有一定的强度，而且还应该具有良好的透气透水功能。城市化的不断发展，选取较好的透水砖材料已经成为不可忽视的问题。透水砖是一种生态环保型透水砖，主要优点有以下几个方面：保护地下水资源、改善城市热环境、改善城市地表生态环境、吸收城市噪音等。

[0005] 煤矸石是开采煤矿和洗煤过程中产生释放的固体废弃物，是一种在煤炭形成过程中与煤层和烟层伴生的一种含碳量较低的灰黑色岩石，主要由砂岩、泥质页岩、砂质页岩、碳质页岩及煤炭等组成。不同地区的煤矸石在成分结构、物理化学性能也存在区别，一般与地质构造、产生年代及地域位置有关。煤矸石的化学组成和成分比较复杂，主要含Al和Si，还含有许多其他元素，通常是氧化物形式，如SiO2，Fe2O3，Al2O3，Na2O，MgO，CaO，还有少量的稀有元素，如Be，B，Ni等。煤矸石的矿物成分以黏土矿物和石英为主，常见矿物为长石、高岭土、伊利石、石英、云母、绿泥石和蒙脱石类，除了石英和长石外，大部分都是层状结构的硅酸盐。煤矸石的矿物成分和理化成分决定了它的物理化学性质和性能，也决定了其可以充分利用的价值。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法，用以解决现有透水铺装材料需求量大和固体废弃物资源化利用率不足的问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种煤矸石基烧结型透水砖及其制备方法。本发明具有如下优点：制备的透水砖充分利用了煤矸石中的碳作为发泡剂，膨胀珍珠岩作为造孔剂，使得生产出的透水砖透水性能较好，劈裂抗拉强度高，成本低效益高，适用于人行道、广场、小区等的透水铺装结构和路面。附图说明

[0008] 图1为本发明实施例1-5提供的煤矸石基透水砖制备工艺流程图。

[0009] 图2为本发明实施例3提供的煤矸石基透水砖烧结周期曲线图。

[0010] 图3为本发明实施例1提供的煤矸石基透水砖SEM照片。

[0011] 图4为本发明实施例4提供的煤矸石基透水砖XRD图谱。

[0012] 图5为本发明实施例2-4提供的不同烧成温度下烧结型透水砖的性能曲线图。

[0013] 图6为本发明实施例1提供的不同原料配比下烧结型透水砖的性能曲线图。

[0014] 图7为本发明实施例5提供的不同膨胀珍珠岩掺量下烧结型透水砖的性能曲线图。

具体实施方式

[0015] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0016] 实施例1

[0017] 以煤矸石、黏土、膨胀珍珠岩为原料，煤矸石和黏土质量百分比分别为30％和70％，膨胀珍珠岩为煤矸石和黏土总体积的60％。首先，将煤矸石原料放入球磨机或振动磨内进行破碎研磨，待煤矸石原料细小均匀后，使用50目筛子筛分出煤矸石原料，筛分后的煤矸石原料放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h。将煤矸石、黏土和膨胀珍珠岩等原料混合后采用静压成型工艺制备透水砖坯料，成型压力为25MPa，保压30s。脱模取出后，将成型的坯料进行自然养护24h，之后放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h直至坯料完全干燥。将干燥后的砖坯放入高温烧结炉中进行烧结，烧结温度为1050℃，烧结周期为5～6h，然后随炉降温。具体烧结温度制度为，首先从室温升至100℃，升温速率为10℃/min，然后再以5℃/min的升温速率从100℃升至600℃，保温60min，之后以5℃/min的升温速率从600℃升至烧结温度1050℃。达到烧结温度后，保温60min之后随炉降温。所制备的煤矸石基烧结型透水砖透水系数为6.4×10-3cm/s，劈裂抗拉强度为5.25MPa。

[0018] 实施例2

[0019] 以煤矸石、黏土、膨胀珍珠岩为原料，煤矸石和黏土质量百分比分别为50％和50％，膨胀珍珠岩为煤矸石和黏土总体积的60％。首先，将煤矸石原料放入球磨机或振动磨内进行破碎研磨，待煤矸石原料细小均匀后，使用50目筛子筛分出煤矸石原料，筛分后的煤矸石原料放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h。将煤矸石、黏土和膨胀珍珠岩等原料混合后采用静压成型工艺制备透水砖坯料，成型压力为25MPa，保压30s。脱模取出后，将成型的坯料进行自然养护24h，之后放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h直至坯料完全干燥。将干燥后的砖坯放入高温烧结炉中进行烧结，烧结温度为1050℃，烧结周期为5～6h，然后随炉降温。具体烧结温度制度为，首先从室温升至100℃，升温速率为10℃/min，然后再以5℃/min的升温速率从100℃升至600℃，保温60min，之后以5℃/min的升温速率从600℃升至烧结温度1050℃。达到烧结温度后，保温60min之后随炉降温。所制备的煤矸石基烧结型透水砖透水系数为3.52×10-3cm/s，劈裂抗拉强度为1.83MPa。

[0020] 实施例3

[0021] 以煤矸石、黏土、膨胀珍珠岩为原料，煤矸石和黏土质量百分比分别为50％和50％，膨胀珍珠岩为煤矸石和黏土总体积的60％。首先，将煤矸石原料放入球磨机或振动磨内进行破碎研磨，待煤矸石原料细小均匀后，使用50目筛子筛分出煤矸石原料，筛分后的煤矸石原料放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h。将煤矸石、黏土和膨胀珍珠岩等原料混合后采用静压成型工艺制备透水砖坯料，成型压力为25MPa，保压30s。脱模取出后，将成型的坯料进行自然养护24h，之后放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h直至坯料完全干燥。将干燥后的砖坯放入高温烧结炉中进行烧结，烧结温度为1000℃，烧结周期为5～6h，然后随炉降温。具体烧结温度制度为，首先从室温升至100℃，升温速率为10℃/min，然后再以5℃/min的升温速率从100℃升至600℃，保温60min，之后以5℃/min的升温速率从600℃升至烧结温度1000℃。达到烧结温度后，保温60min之后随炉降温。所制备的煤矸石基烧结型透水砖透-3
水系数为2.35×10 cm/s，劈裂抗拉强度为0.73MPa。

[0022] 实施例4

[0023] 以煤矸石、黏土、膨胀珍珠岩为原料，煤矸石和黏土质量百分比分别为50％和50％，膨胀珍珠岩为煤矸石和黏土总体积的60％。首先，将煤矸石原料放入球磨机或振动磨内进行破碎研磨，待煤矸石原料细小均匀后，使用50目筛子筛分出煤矸石原料，筛分后的煤矸石原料放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h。将煤矸石、黏土和膨胀珍珠岩等原料混合后采用静压成型工艺制备透水砖坯料，成型压力为25MPa，保压30s。脱模取出后，将成型的坯料进行自然养护24h，之后放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h直至坯料完全干燥。将干燥后的砖坯放入高温烧结炉中进行烧结，烧结温度为1100℃，烧结周期为5～6h，然后随炉降温。具体烧结温度制度为，首先从室温升至100℃，升温速率为10℃/min，然后再以5℃/min的升温速率从100℃升至600℃，保温60min，之后以5℃/min的升温速率从600℃升至烧结温度1100℃。达到烧结温度后，保温60min之后随炉降温。所制备的煤矸石基烧结型透水砖透水系数为1.23×10-3cm/s，劈裂抗拉强度为2.32MPa。

[0024] 实施例5

[0025] 以煤矸石、黏土、膨胀珍珠岩为原料，煤矸石和黏土质量百分比分别为50％和50％，膨胀珍珠岩为煤矸石和黏土总体积的90％。首先，将煤矸石原料放入球磨机或振动磨内进行破碎研磨，待煤矸石原料细小均匀后，使用50目筛子筛分出煤矸石原料，筛分后的煤矸石原料放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h。将煤矸石、黏土和膨胀珍珠岩等原料混合后采用静压成型工艺制备透水砖坯料，成型压力为25MPa，保压30s。脱模取出后，将成型的坯料进行自然养护24h，之后放入恒温干燥箱中在100℃下干燥2h直至坯料完全干燥。将干燥后的砖坯放入高温烧结炉中进行烧结，烧结温度为1100℃，烧结周期为5～6h，然后随炉降温。具体烧结温度制度为，首先从室温升至100℃，升温速率为10℃/min，然后再以5℃/min的升温速率从100℃升至600℃，保温60min，之后以5℃/min的升温速率从600℃升至烧结温度1100℃。达到烧结温度后，保温60min之后随炉降温。所制备的煤矸石基烧结型透水砖透水系数为1.42×10-2cm/s，劈裂抗拉强度为4.25MPa。

[0026] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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