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。

权利要求

1.一种利用工业冶炼废渣制备的环保透水砖，其特征在于：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；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。

2.根据权利要求1所述的环保透水砖，其特征在于：所述钢渣颗粒粗集料来自工业冶炼废渣，粒径为5 8mm。

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3.根据权利要求1所述的环保透水砖，其特征在于：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。

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4.一种制备如权利要求1所述的环保透水砖的方法，其特征在于：其包括以下几个步骤：（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；

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（2）特种胶结材料制备：按原料配比将炉渣粉、镍铁渣粉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；

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（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。

说明书

一种利用工业冶炼废渣制备环保透水砖的方法

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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

[0004] 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。

[0005] 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。
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[0006] 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：

[0007] （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；~ ~

[0008] （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；

[0009] （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；

[0010] （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；~

[0011] （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；

[0012] （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；~

[0013] （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。

[0014] 所述钢渣颗粒粗集料来自工业冶炼废渣，粒径为5 8mm。~

[0015] 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。~

[0016] 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。

[0017] 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。

[0018] 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。

[0019] 所述添加剂为CaO、Na2CO3、Na2SO4中的一种或几种。

[0020] 本发明的显著优点在于：

[0021] （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；

[0022] （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；

[0023] （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；

[0024] （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。

[0025] 具体实施方法

[0026] 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。

[0027] 实施例1

[0028]         组分                   重量

[0029] 底层    钢渣颗粒粗集料         1885g

[0030]         镍铁渣颗粒细集料       387g

[0031]         炉渣粉                 328g

[0032]         镍铁渣粉               103g

[0033]         水                     117g

[0034]         添加剂                 37g

[0035]         减水剂                 9g

[0036] 面层    镍铁渣颗粒细集料       234g

[0037]         炉渣粉                 142g

[0038]         镍铁渣粉               45g

[0039]         水                     51g

[0040]         添加剂                 15g

[0041]         减水剂                 4g

[0042]         着色剂                 10g

[0043] 该环保透水砖的方法，包括以下步骤：

[0044] （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；~ ~

[0045] （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；

[0046] （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；

[0047] （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；

[0048] （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；

[0049] （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；

[0050] （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。

[0051] 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。

[0052] 实施例2

[0053]         组分                   重量

[0054] 底层    钢渣颗粒粗集料         1885g

[0055]         镍铁渣颗粒细集料       333g

[0056]         炉渣粉                 280g

[0057]         镍铁渣粉               88g

[0058]         水                     100g

[0059]         添加剂                 32g

[0060]         减水剂                 8g

[0061] 面层    镍铁渣颗粒细集料       234g

[0062]         炉渣粉                 137g

[0063]         镍铁渣粉               43g

[0064]         水                     50g

[0065]         添加剂                 15g

[0066]         减水剂                 4g

[0067]         着色剂                 10g

[0068] 该环保透水砖的方法，包括以下步骤：

[0069] （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；~ ~

[0070] （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；

[0071] （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；

[0072] （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；

[0073] （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；

[0074] （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；

[0075] （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。

[0076] 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。

[0077] 实施例3

[0078]         组分                   重量

[0079] 底层    钢渣颗粒粗集料         1885g

[0080]         镍铁渣颗粒细集料       257g

[0081]         炉渣粉                 257g

[0082]         镍铁渣粉               81g

[0083]         水                     92g

[0084]         添加剂                 29g

[0085]         减水剂                 9g

[0086] 面层    镍铁渣颗粒细集料       234g

[0087]         炉渣粉                 125g

[0088]         镍铁渣粉               39g

[0089]         水                     46g

[0090]         添加剂                 14g

[0091]         减水剂                 4g

[0092]         着色剂                 9g

[0093] 该环保透水砖的方法，包括以下步骤：

[0094] （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；~ ~

[0095] （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；

[0096] （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；

[0097] （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；

[0098] （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；

[0099] （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；

[0100] （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。

[0101] 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。

[0102] 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。

[0103] 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。