一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法

摘要

本发明涉及一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法。该环保透水砖其原料按重量份计包括：钢渣颗粒粗集料40~80份，镍铁渣颗粒细集料5~30份，特种胶结材料5~40份、着色剂0.2~1.2份、减水剂0.1~0.5份、水1‑20份。制砖工艺分为：破碎筛分、特种胶结材料制备、混合搅拌、加入减水剂、分层铺装、加压成型、碳透养护。本发明充分利用钢渣和镍铁渣的特性，制备目前建设海绵城市必备的透水砖，具有成本经济和绿色环保的特点，可广泛应用于公园、广场、校园及人行步道等场所。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法。

背景技术

伴随着我国经济高速发展，金属冶炼行业正在蓬勃发展，而金属冶炼过程必然会产生冶炼废渣。我国目前是世界第一钢铁大国，但是钢渣的利用率不足30%。镍铁渣是目前我国的第四大工业废渣，而目前大部分应用于井下填充，利用率很低。面对钢渣和镍铁渣的大量堆积，政府面临着严峻的环保压力，而冶炼企业则无法持续有效的发展。为了提高炉渣和镍渣的利用效率，首先必须寻找出一条适合它们的、新的利用技术途径。

传统工艺中，透水砖是采用矿渣废料、废陶瓷为原料，经两次成型，高温烧成，是绿色环保产品。本发明就是利用工业冶炼废渣中的钢渣和镍铁渣制备环保透水砖，专门用以生产低碳建筑材料，这将为工业冶炼废渣的资源化利用，减少排放及其对土地的占用和对环境的污染起到积极的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法，制备工艺简单，成本低，产品性能优异，有利于推广其在低碳建筑制品中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用工业冶炼废渣制备的环保透水砖，其原料按重量份计包括：钢渣颗粒粗集料40~80份、镍铁渣颗粒细集料5~30份、特种胶结材料5~40份、着色剂0.2~1.2份、减水剂0.1~0.5份、水1-20份。

一种利用工业冶炼废渣制备的环保透水砖的方法，包括以下步骤：

（1）破碎筛分：按照配方比例将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料进行破碎，并筛分出级配为5~8mm的钢渣颗粒粗集料，及级配为0.630~4.750mm的镍铁渣颗粒细集料；

（2）特种胶结材料制备：按原料配比将炉渣、镍渣和添加剂进行混合均化后制得特种胶结材料；

（3）混合搅拌：将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料、特种胶结材料、着色剂根据建工标准JGJ 55-2011按底层、面层配比分别进行混合；

（4）加入减水剂：将减水剂与水混合，加入到步骤（3）底层和面层混合物中分别搅拌90~120s；

（5）分层铺装：将步骤（4）得到的底层混合料填装到模具的5/6后，再将面层混合料填装至满模；

（6）加压成型：将步骤（5）中得到的混合料在5~10MPa的压力下加压15分钟成型；

（7）碳透养护：将步骤（6）得到的混合料在湿度60±5%rh，温度20±5℃的室内放置3天后脱模，脱模后的试件在50℃条件下蒸养1d，然后放入20±2%CO₂环境中养护10天。

所述钢渣颗粒粗集料来自工业冶炼废渣，粒径为5~8mm。

所述镍铁渣颗粒细集料来自工业冶炼废渣，粒径为0.630~4.750mm。

所述的特种胶结材料由40-90wt%炉渣粉，5-60wt%镍铁渣粉和1-10wt%添加剂组成。

所述炉渣粉是钢铁企业排放的废渣粉磨而成的，其CaO和MgO总含量≥50wt%，比表面积为300-500m²/kg。

所述镍铁渣粉是冶炼镍铁合金时产生的固体废渣粉磨而成，其比表面积为300-500m²/kg。

所述添加剂为CaO、Na₂CO₃、Na₂SO₄中的一种或几种。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明所述的透水砖主要采用工业废渣原料，并对工业废渣中的钢渣以及镍铁渣进行粉磨以及粒度筛选，然后对原料组分进行复合级配比，制备具有优异的抗压强度以及较好透水性能的透水砖；

（2）本发明所述的透水砖不需要经过高温烧结，节省能源，提高生产效率；

（3）本发明采用的碳透养护技术，其是利用工业生产线上排放的废气进行养护，该技术简单方便，而且大大节省养护成本，同时具有很好的环保效益；

（4）本发明所述的透水砖其原料价格经济，生产过程绿色环保，透水砖的性能优异，可广泛应用于公园、广场、校园及人行步道等场所。

具体实施方法

为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

组分 重量

底层钢渣颗粒粗集料 1885g

镍铁渣颗粒细集料 387g

炉渣粉 328g

镍铁渣粉 103g

水 117g

添加剂 37g

减水剂 9g

面层镍铁渣颗粒细集料 234g

炉渣粉 142g

镍铁渣粉 45g

水 51g

添加剂 15g

减水剂 4g

着色剂 10g

该环保透水砖的方法，包括以下步骤：

（1）按照配方比例将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料进行破碎，并筛分出级配为5~8mm的钢渣颗粒粗集料，及级配为0.630~4.750mm的镍铁渣颗粒细集料；

（2）按原料配比将炉渣、镍渣和添加剂进行混合均化后制得特种胶结材料；

（3）将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料、特种胶结材料、着色剂按底层、面层配比分别进行混合，该配比的设计按照建工标准JGJ 55-2011；

（4）将减水剂与水混合，加入到步骤（3）底层和面层混合物中分别搅拌120s；

（5）将步骤（3）得到的底层混合料填装到模具的5/6后，再将面层混合料填装至满模；

（6）将步骤（5）中得到的混合料在5MPa的压力下加压15分钟成型；

（7）将步骤（6）得到的混合料在湿度60±5%rh，温度20±5℃的室内放置3天后脱模，脱模后的试件在50℃条件下蒸养1d，然后放入20±2%CO₂环境中养护10天。

该实施例底层配合比设计的控制指标为空隙率10%，砂率17%，水灰比0.25，面层配合比设计的控制指标为空隙率10%，水灰比0.25，所测得的技术指标：养护完成后达到的抗压强度为37.4MPa，透水系数3.2x10^-2cm/s。

实施例2

组分 重量

底层钢渣颗粒粗集料 1885g

镍铁渣颗粒细集料 333g

炉渣粉 280g

镍铁渣粉 88g

水 100g

添加剂 32g

减水剂 8g

面层镍铁渣颗粒细集料 234g

炉渣粉 137g

镍铁渣粉 43g

水 50g

添加剂 15g

减水剂 4g

着色剂 10g

该环保透水砖的方法，包括以下步骤：

（1）按照配方比例将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料进行破碎，并筛分出级配为5~8mm的钢渣颗粒粗集料，及级配为0.630~4.750mm的镍铁渣颗粒细集料；

（2）按原料配比将炉渣、镍渣和添加剂进行混合均化后制得特种胶结材料；

（3）将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料、特种胶结材料、着色剂按底层、面层配比分别进行混合，该配比的设计按照建工标准JGJ 55-2011；

（4）将减水剂与水混合，加入到步骤（3）底层和面层混合物中分别搅拌100s；

（5）将步骤（4）得到的底层混合料填装到模具的5/6后，再将面层混合料填装至满模；

（6）将步骤（5）中得到的混合料在8MPa的压力下加压15分钟成型；

（7）将步骤（6）得到的混合料在湿度60±5%rh，温度20±5℃的室内放置3天后脱模，脱模后的试件在50℃条件下蒸养1d，然后放入20±2%CO₂环境中养护10天。

该实施例底层配合比设计的控制指标为空隙率15%，砂率15%，水灰比0.25，面层配合比设计的控制指标为空隙率15%，水灰比0.25，所测得的技术指标：养护完成后达到的抗压强度为33.2MPa，透水系数5.6x10^-2cm/s。

实施例3

组分 重量

底层钢渣颗粒粗集料 1885g

镍铁渣颗粒细集料 257g

炉渣粉 257g

镍铁渣粉 81g

水 92g

添加剂 29g

减水剂 9g

面层镍铁渣颗粒细集料 234g

炉渣粉 125g

镍铁渣粉 39g

水 46g

添加剂 14g

减水剂 4g

着色剂 9g

该环保透水砖的方法，包括以下步骤：

（1）按照配方比例将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料进行破碎，并筛分出级配为5~8mm的钢渣颗粒粗集料，及级配为0.630~4.750mm的镍铁渣颗粒细集料；

（2）按原料配比将炉渣、镍渣和添加剂进行混合均化后制得特种胶结材料；

（3）将钢渣颗粒粗集料、镍铁渣颗粒细集料、特种胶结材料、着色剂按底层、面层配比分别进行混合，该配比的设计按照建工标准JGJ 55-2011；

（4）将减水剂与水混合，加入到步骤（3）底层和面层混合物中分别搅拌90s；

（5）将步骤（4）得到的底层混合料填装到模具的5/6后，再将面层混合料填装至满模；

（6）将步骤（5）中得到的混合料在8MPa的压力下加压15分钟成型；

（7）将步骤（6）得到的混合料在湿度60±5%rh，温度20±5℃的室内放置3天后脱模，脱模后的试件在50℃条件下蒸养1d，然后放入20±2%CO₂环境中养护10天。

该实施例底层配合比设计的控制指标为空隙率20%，砂率12%，水灰比0.25，面层配合比设计的控制指标为空隙率20%，水灰比0.25，所测得的技术指标：养护完成后达到的抗压强度为30.6MPa，透水系数8.7x10^-2cm/s。

从以上结果可以看出，利用工业冶炼废渣可以做出满足规范要求的透水砖。随着透水砖空隙率的增大，其抗压强度有所降低，但是透水系数随之提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。