一种油页岩半焦和铁尾矿烧结透水砖的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用油页岩半焦和铁尾矿制备透水砖的方法，所述透水砖由油页岩半焦30‑40wt％、铁尾矿30‑50wt％、羧甲基纤维素钠2‑5wt％、工业碳酸钠2‑4wt％、水15‑20wt％组成。油页岩半焦主要由无机氧化物和残余有机质组成，矿物物相由长石和石英组成，有机质含量大于总质量的5％；铁尾矿粒度由10目‑40目组成。制备时先将油页岩半焦磨细和铁尾矿筛分，外加少量工业碳酸钠造孔剂和羧甲基纤维素钠粘结剂，经半干法压力成型制得生坯，然后按一定的升温工艺进行升温烧成。本发明专利技术利用工业固体废弃物油页岩半焦中的长石物相降低透水砖烧成温度，节约成本；利用油页岩半焦中存在的残余有机质作为部分造孔剂，提高了透水砖的透水性能；发明专利技术产品可广泛应用于人行道、广场等场所。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种获得大透水系数透水砖制造原料组合方法，属于建筑材料以及废弃资源再利用

技术介绍
目前，有近80％的城市地面被不透水、不透气的混凝土建筑物和混凝土路面或沥青路面所覆盖，雨水、雪水不能有效渗入地下，致使地下水减少，地面下沉，土壤含水量低，花草树木的生长受抑制等，破坏了生态环境。透水砖是砖内部含有大量的连通孔的路面铺装材料，透水砖结构内存在的连续孔隙,可以在雨天及时排除路面积水,便于汽车的安全行驶和居民的行走方便。另外还可以通过其连通的孔隙将雨水回渗到地下，补充日益缺乏的地下水资源，改善植物的生存环境，恢复地表的水循环系统。目前透水砖的制备方法通常有两种，高温烧结法和常温压制成型法。常温成型时所用胶结料主要有水泥基材料和树脂基材料，水泥基透水砖往往存在抗冻性、耐磨性、耐久性差等缺点；树脂基透水砖是以高分子树脂为胶结材料实现物料的成型，存在由于树脂老化导致耐久性、耐磨性差等缺点。高温烧结法制备的陶瓷基透水砖具有硬度高、强度大、耐久性好等优点，其缺点是需要加入大量成孔剂和高温粘结剂，生产工艺复杂，资源消耗大。中国专利CN105601254A公布了一种采用粉煤灰、粘土、菱镁矿粉为主要原材料制备的烧结透水砖。近年来由于耕地的减少，国家关于粘土的使用采取保护政策，粘土砖方法会消耗大量的资源与能源，如何降低烧结成本是烧结透水砖需要解决的问题。油页岩半焦是利用油页岩提取页岩油后剩余的工业固体废弃物，不前对其利用较少，大量的堆积占用土地、污染环境，是亟待开发利用的固体废弃物。油页岩半胶主要化学成分为无机氧化物和残余有机质，矿物组成主要为长石和石英。长石和石英是制备陶瓷的主要矿物物相，长石的存在可以降低烧成温度，有利于降低烧成时的能耗。有机质在烧成过程中一方面可以通过燃烧提供部分热能，降低生产能耗，另一方面有机物的燃烧移除可以使制品中形成部分连通的通孔，提高透水砖的透水性能。因此，利用油页岩半焦制备烧结透水砖既可以降低能耗，为透水砖的透水性能发挥作用，也可以为实现油页岩半焦的高效利用开发新途径。铁尾矿是国内排放量较大的固体废弃物之一。大量的铁尾矿堆放带来了安全隐患和资源浪费。但到目前为止，大宗消纳铁尾矿仍然是社会的一大难题。铁尾矿的主要化学组分是SiO2、Al2O3以及Fe2O3，主要物相为石英、赤铁矿等，颗粒粒度为4-100目，可以作为烧结材料的骨料利用，实现变废为宝。本专利技术烧结透水砖以油页岩半焦为高温粘结剂和成孔剂，以铁尾矿为骨料，外加少量造孔剂与粘合剂，通过压制成型、高温烧成制得透水砖，本专利技术结合两种固体废弃物特点，进行有效组合，拓宽了铁尾矿与油页岩半焦两种固体废弃物的应用新途径。本专利技术制备的具有烧结透水砖透水性好，抗压强度高，耐老化性能好、能耗低等特点，不仅可以为解决油页岩半焦和尾矿带来的环境问题和资源浪费问题，而且可以为市场提供性能优异的透水砖，具有很大的社会效益和经济效益。
技术实现思路
本专利技术公开一种利用油页岩半焦和铁尾矿制备烧结透水砖的方法，烧结透水砖由以下质量百分比的原料组成：油页岩半焦30-40wt％、铁尾矿30-50wt％、羧甲基纤维素钠2-5wt％、工业碳酸钠2-4wt％、水15-20wt％。所述的油页岩半焦是油页岩原矿经干馏后剩余的固体废弃物，主要由无机氧化物和残余有机质组成。尾矿是铁矿石提取有价元素后剩余的固体废弃物。上述烧结透水砖制备方法及工艺步骤如下：(1)油页岩半焦的粉磨和铁尾矿的筛分：将油页岩半焦采用球磨机粉磨至通过200目方孔筛备用；将铁尾矿通过10目方孔筛和40目方孔筛，取10-40目细度的铁尾矿备用；(2)透水砖坯的制备：按质量称取一定量油页岩半焦、铁尾矿、工业碳酸钠、羧甲基纤维素纳进行混合搅拌均匀，再称取一定量水倒入固体混合物中搅拌均匀，在压力机上采用20MPa的压力进行压制成型，压制成型后自然干燥；(3)透水砖的烧成：将干燥后的透水砖坯在1000-1100℃高温下进行烧成，烧成工艺为室温至600℃为200℃/h，600-800℃为100℃/h，800-目标温度为300℃/h，在目标温度下保温1-3h，保温结束后自然冷却即可制得本专利技术产品。本专利技术的有益效果是：采用油页岩半焦与铁尾矿组合作为透水砖的主要原材料，可以充分利用油页岩半焦中存在的长石矿物和残余有机质组分，在烧成过程中降低烧成温度，提供能量，降低能耗，并实现在产品中连通孔的形成，保证透水性能，降低了生产成本。随着城市建设的发展，透水砖的应用越来越广泛，利用油页岩半焦和铁尾矿制备透水砖，对两种固体废弃物的大宗消纳开辟了新领域，显著提高这两种固体废弃物的资源化利用率。具体实施方式实施例1(1)油页岩半焦的粉磨和铁尾矿的筛分：称取100Kg油页岩半焦采用球磨机粉磨至通过200目方孔筛备用；称取铁尾矿通过10目方孔筛和40目方孔筛，取10-40目细度的铁尾矿备用。(2)透水砖坯的制备：按总质量10Kg进行配料，称取油页岩半焦30wt％(3Kg)、铁尾矿50wt％(5Kg)、羧甲基纤维素钠2wt％(0.2Kg)、工业碳酸钠3wt％(0.3Kg)进行混合搅拌均匀，再称取15wt％(1.5Kg)水倒入固体混合物中搅拌均匀，在压力机上采用20MPa的压力进行压制成型，压制成型后自然干燥。(3)透水砖的烧成：将干燥后的透水砖坯按室温至600℃时200℃/h，600-800℃时100℃/h，800-1000℃时300℃/h，在1000℃下保温2h的烧成制度进行烧成，保温结束后自然冷却即可制得本专利技术产品。(4)对本专利技术产品进行性能测试，经检测，透水砖抗压强度24.6MPa，抗折强度5.4MPa，劈裂抗拉强度4.9MPa，透水系数3.6×10-2cm/s,抗冻性质量损失率0.8％，强度损失率2.0％。完全符合GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》标准要求。实施例2(1)油页岩半焦的粉磨和铁尾矿的筛分：称取100Kg油页岩半焦采用球磨机粉磨至通过200目筛备用；称取铁尾矿通过10目筛和40目筛，取10-40目细度的铁尾矿备用。(2)透水砖坯的制备：按总质量10Kg进行配料，称取油页岩半焦35wt％(3.5Kg)、铁尾矿40wt％(4.5Kg)、羧甲基纤维素钠4wt％(0.4Kg)、工业碳酸钠3wt％(0.3Kg)进行混合搅拌均匀，再称取18wt％(1.8Kg)水倒入固体混合物中搅拌均匀，在压力机上采用20MPa的压力进行压制成型，压制成型后自然干燥。(3)透水砖的烧成：将干燥后的透水砖坯按室温至600℃时200℃/h，600-800℃时100℃/h，800-1050℃时300℃/h，在1050℃下保温4h的烧成制度进行烧成，保温结束后自然冷却即可制得本专利技术产品。(4)对本专利技术产品进行性能测试，经检测，透水砖抗压强度29.6MPa，抗折强度6.8MPa，劈裂抗拉强度5.4MPa，透水系数2.8×10-2cm/s,抗冻性质量损失率0.4％，强度损失率1.4％。完全符合GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》标准要求。实施例3(1)油页岩半焦的粉磨和铁尾矿的筛分：称取100Kg油页岩半焦采用球磨机粉磨至通过200目方孔筛备用；称取铁尾矿通过10目方孔筛和40目方孔筛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油页岩半焦和铁尾矿制备的烧结透水砖的方法，其特征在于：透水砖由油页岩半焦、铁尾矿、工业碳酸钠、羧甲基纤维素钠、水等原料经混料、压制、烧成工艺制成。

【技术特征摘要】
1.一种油页岩半焦和铁尾矿制备的烧结透水砖的方法，其特征在于：透水砖由油页岩半焦、铁尾矿、工业碳酸钠、羧甲基纤维素钠、水等原料经混料、压制、烧成工艺制成。2.根据权利要求1所述油页岩半焦和铁尾矿制备的烧结透水砖，其特征在于：油页岩半焦由无机氧化物和残余有机质组成，无机氧化物主要由SiO2、Al2O3、Na2O、K2O和Fe2O3等组成，其中SiO2与Al2O3质量之和大于70％，Na2O与K2O质量之和大于3％；主要无机矿物相由长石和石英组成，残余有机质含量大于总质量的5％。3.根据权利要求1所述油...

【专利技术属性】
技术研发人员：雒锋，夏茂盛，徐少南，蒋引珊，魏存弟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22