一种环保渗水砖及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种渗水砖及其制造方法，采用造粒、二次“团球”成型工艺制备生料，通过高温煅烧，使料球中的大部分重金属与在高温焙烧阶段形成的硅酸盐玻璃相融合,形成稳定的固溶体,降低重金属的迁移性。同时通过急速冷却，使陶粒表面包裹的粘土完成玻化，从而达到双重阻止重金属离子浸出及泛霜的效果。以此陶粒与水泥砂浆混合养护制成的渗水砖，具有抗压强度高，耐久性良好、无重金属离子溶出与高渗水、保水功能特性。

Environmental protection water permeable brick and manufacturing method thereof

The invention relates to a water permeable brick and its manufacturing method, the granulation, two \ball\ forming process of preparation of raw material, through high-temperature calcination, make the most of heavy metals in combination with pellets formed in high temperature roasting stage silicate glass, forming a solid solution stable, reducing low migration of heavy metals. At the same time, by rapidly cooling, the clay wrapped on the ceramsite surface can be vitrified to achieve the effect of double prevention of leaching and defrosting of heavy metal ions. The water permeable brick made of the mixture of ceramsite and cement mortar has the advantages of high compressive strength, good durability, no dissolution of heavy metal ions, high water seepage and water retention function.

【技术实现步骤摘要】
一种环保渗水砖及其制造方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种环保渗水砖。
技术介绍
陶粒即是陶质的颗粒，外观多数呈圆形或椭圆形球体或是圆柱体。陶粒的表面附有一层坚硬的外壳，这层外壳是陶质或釉质，用来隔水保气，并且使陶粒具有较高的强度。陶粒具有筒压强度高、密度小、吸水率低、软化系数高、抗冻性良好等特点。正是由于这些优异的性能，使得陶粒被广泛应用于建筑材料领域、石油化工领域、园艺园林领域等，目前陶粒的应用领域还在继续扩大。金属矿山尾矿是一种含有微量金属矿物和大量非金属矿物的二次资源，多具有颗粒细、数量大、毒性强、残留有微量金属矿物和大量非金属矿物的特点，其主要化学组成是SiO2、Al2O3、Fe2O3,CaO、MgO、K2O、Na2O等，是一种复合矿物原料。以金属尾矿代替部分粘土,掺入适量增塑剂,完全可以满足制造陶粒的成分要求。城市污泥产量巨大且污泥成分复杂。若污泥处理处置不当，不仅会对环境造成二次污染，同时也是对资源的一种浪费。利用城市污水厂污泥烧制陶粒，不仅充分利用了污泥中有机质作为陶粒焙烧过程中的发泡物质，而且污泥中的无机成分也得到了利用。将污泥经“污泥改性+机械脱水”（简称干化污泥）后与其它原料复配烧结制成陶粒，作为一种人造轻质粗集料，因质轻、高强、保温等特性备受关注，是具有发展潜力的新型建材。赤泥是氧化铝生产过程中排放的废弃物，目前赤泥的特点之一是排放量大，且综合利用率极低。到目前为止，还没有可真正工业化的技术，因此很难在短时间内解决赤泥带来的潜在危害。多年来的研究表明，利用赤泥烧砖是一条解决问题的好途径。赤泥烧砖，具有消耗量大、制砖成本低、取代粘土等优点，能真正实现赤泥的无害化处理，使之成为高附加值产品。赤泥具有高铁高碱低硅的特点，这一特点有利于降低坯体的烧结温度。但赤泥烧结砖存在石灰爆裂、泛霜严重等问题。渗水砖是不同于传统阻水的路面砖、广场砖等的一种内部含微小连通渗水孔、可保水、渗水的新型建筑材料。渗水砖主要分为养护型及烧结型，最早是通过天然石材或沙子级配堆积成孔。近年来，关于渗水砖的研究集中于利用各种大宗固体废弃物，例如冶炼钢渣、金属尾矿、陶瓷废料等为主要原料，养护或烧结制备出承重及渗水兼备的砖体。但是，相当一部分固体废弃物本身重金属离子严重超标，若直接使用这些固废养护成砖，一方面会在渗透水的过程中将重金属离子带入到土壤中，污染地下水资源，破坏水环境。另一方面烧结砖的泛霜问题也严重限制了它们的应用。因此，如何在利用固体废弃物制砖过程中固化重金属离子、避免泛霜就显得尤其重要。而对烧结制品进行表面玻化封闭处理，则是一种行之有效的方法。
技术实现思路
本专利技术专利解决的问题在于，针对利用固体废弃物制备渗水砖，特别是养护型渗水砖，可能会在渗水的同时溶出重金属离子从而污染环境的问题。提供一种“团球-表面玻化”法制备固体废弃物陶粒，从而制备环保渗水砖及其相应制造方法。本专利技术提供一种环保渗水砖的制造方法，包括以下步骤：1）混料：按重量比，将原料金属尾矿、干化污泥、赤泥及粘土，称量、利用球磨机球磨混合混匀并过200目筛得到混合料；其中，原料按照重量份计为：金属尾矿50~70%，干化污泥0~20%，赤泥0~30%，粘土10~40%；2）造粒：将步骤1）制备的混合料放入滚筒造粒机，以水作为造粒剂,进行二次团球造粒；所述二次团球造粒是将混合料放入滚筒造粒机，加入重量百分比为20%的水滚球造粒，使粒径达到约3mm~4mm，过筛后干燥至含水率＜5%；然后再将干燥后的粒料再放入滚筒造粒机，加入粘土粉，继续滚动造粒至外层裹覆一层约1-2mm厚的粘土，即得到陶粒坯料；3）焙烧：将陶粒坯料置于匣钵中放入燃气隧道窑或回转窑中焙烧制得玻化陶粒；其中，所述玻化陶粒的混合料化学成分需满足SiO245-60wt%，Al2O310~20wt%，Fe2O3：3~12wt%、CaO+MgO10~30wt%、K2O+Na2O：2~10wt%；4）制砖：挑选直径5~20mm的玻化陶粒作为骨料，采用42.5级硅酸盐水泥，采用水泥浆预拌法搅拌后静压成型，再经过28d密封湿养护制成环保渗水砖；其中，所述硅酸盐水泥的水灰比0.3，骨灰比4.0-5.0，木质素磺酸盐类减水剂质量分数2.5%。优选的，所述固体废弃物可以是铁尾矿、金尾矿、钼尾矿、铜尾矿的一种或一种以上。优选的，所述焙烧为将干燥后的陶粒坯料放入隧道窑或回转窑中，以30℃/min的升温速率快速升温至玻化温度，并在玻化温度1150℃-1250℃下煅烧2-3小时，并急速冷却至室温，冷却速度为20-50℃/min。本专利技术还提供一种环保渗水砖，其根据权利要求1-3中任一项的制造方法制造而成，其特征在于，遇水几乎无重金属离子溶出。优选的，筒压强度不小于2MPa。优选的，各种重金属离子溶出浓度均不大于16ppm。本专利技术能够获得显著的技术效果：1、本专利技术利用金属尾矿、干化城市污泥、赤泥与其它原料复配烧结制成陶粒，再与水泥砂浆混合养护制成环保渗水砖，实现了对金属尾矿、城市污泥和赤泥的减量化、无害化处理，并进行了资源化利用。2、本专利技术采用造粒、二次“团球”成型工艺制备生料，通过高温煅烧，使料球中的大部分重金属与在高温焙烧阶段形成的硅酸盐玻璃相融合,形成稳定的固溶体,降低重金属的迁移性。同时通过急速冷却，使陶粒表面包裹的粘土完成玻化，从而达到双重阻止重金属离子浸出的效果。以此陶粒与水泥砂浆混合养护制成的渗水砖，解决了固废中重金属的污染问题，为有效处理大宗固废找到了一条新路径。3、通过“团球-表面玻化”法制备固体废弃物陶粒，可以避免陶粒在潮湿环境下形成泛霜。所以，以此陶粒与水泥砂浆混合养护制成渗水砖，具有抗压强度高，耐久性良好、无重金属离子溶出与高渗水、保水功能特性。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面结合实例进一步阐明专利技术的内容，但本专利技术不仅仅局限于相面的实施例。实施例一1、按重量份计，陶粒混合料（以总重量100份计，下同）的组分和用量为：金尾矿40份，铁尾矿20份，赤泥20份，粘土20份，在球磨机中球磨至混合料粒度为200目；2、在混合料中加入重量百分比为20%的水作为造粒剂,经滚筒造粒机造粒，使粒径达到约3mm~4mm，过筛后进行干燥，控制其含水率在5%以下，将造粒完成的坯料，放入粘土粉，继续滚动造粒，将坯料包覆于中间,外层裹覆一层约1-2mm厚的陶粒。3、将陶粒生料放入烘干设备中在110℃下保温48小时，脱出自然水。直接将陶粒生料放入燃气回转窑中在1150℃-1250℃下煅烧2小时，并急速冷却至室温，冷却速度为20℃/min。4、挑选5~20mm的玻化陶粒作为骨料，采用42.5级硅酸盐水泥，水灰比0.3，骨灰比4.0，木质素磺酸盐类减水剂质量分数2.5%，采用水泥浆预拌法搅拌后静压成型，再经过28d密封湿养护制成环保渗水砖。。实施例二1、按重量份计，陶粒混合料（以总重量100份计，下同）的组分和用量为：金尾矿20份，铁尾矿30份，干化污泥20、赤泥20份，粘土10份，在球磨机中球磨至混合料粒度为200目；2、同实施例一步骤。3、将陶粒生料放入烘干设备中在110℃下保温48小时，脱出自然水。直接将陶粒生料放入燃气隧道窑中在1200℃下煅烧3小时，并急速冷却至室温，冷却速度为30℃/min。4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保渗水砖的制造方法，包括以下步骤：1）混料：按重量比，将原料金属尾矿、干化污泥、赤泥及粘土，称量、利用球磨机球磨混合混匀并过 200目筛得到混合料；其中，原料按照重量份计为：金属尾矿50~70%，干化污泥0~20%，赤泥0~30%，粘土10~40%；2）造粒：将步骤1）制备的混合料放入滚筒造粒机，以水作为造粒剂, 进行二次团球造粒；所述二次团球造粒是将混合料放入滚筒造粒机，加入重量百分比为 20% 的水滚球造粒，使粒径达到约3mm~4mm，过筛后干燥至含水率＜5%；然后再将干燥后的粒料再放入滚筒造粒机，加入粘土粉，继续滚动造粒至外层裹覆一层约1‑2mm厚的粘土，即得到陶粒坯料；3）焙烧：将陶粒坯料置于匣钵中放入燃气隧道窑或回转窑中焙烧制得玻化陶粒；其中，所述玻化陶粒的混合料化学成分需满足SiO

【技术特征摘要】
1.一种环保渗水砖的制造方法，包括以下步骤：1）混料：按重量比，将原料金属尾矿、干化污泥、赤泥及粘土，称量、利用球磨机球磨混合混匀并过200目筛得到混合料；其中，原料按照重量份计为：金属尾矿50~70%，干化污泥0~20%，赤泥0~30%，粘土10~40%；2）造粒：将步骤1）制备的混合料放入滚筒造粒机，以水作为造粒剂,进行二次团球造粒；所述二次团球造粒是将混合料放入滚筒造粒机，加入重量百分比为20%的水滚球造粒，使粒径达到约3mm~4mm，过筛后干燥至含水率＜5%；然后再将干燥后的粒料再放入滚筒造粒机，加入粘土粉，继续滚动造粒至外层裹覆一层约1-2mm厚的粘土，即得到陶粒坯料；3）焙烧：将陶粒坯料置于匣钵中放入燃气隧道窑或回转窑中焙烧制得玻化陶粒；其中，所述玻化陶粒的混合料化学成分需满足SiO245-60wt%，Al2O310~20wt%，Fe2O3：3~12wt%、CaO+MgO10~30wt%、K2O+Na2O：2~10wt%；4）制砖：挑选直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，张雪峰，王雨蓬，汤德君，贾晓林，张泉，张瑞峰，杨博宇，杨哲宇，高嘉珣，
申请(专利权)人：内蒙古科韵环保材料股份公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15