一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法技术

本发明专利技术涉及煤矸石透水砖制备领域，具体涉及一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法，以煤矸石作为主要原料、低温玻璃熔块粉作为粘结剂、氧化锌等氧化物作为光催化剂、0.2％浓度的羧甲基纤维素钠作为团球助剂制备煤矸石陶粒透水砖。其中，所述低温玻璃熔块粉的添加量为5％、烧结温度为1250℃、保温时间为30min。本发明专利技术所得的透水砖性能较佳，其吸水率为8.79％，抗压强度为4.22MPa，气孔率12.38％、透水系数2.33

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法


[0001]本专利技术涉及煤矸石透水砖制备领域，具体涉及一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法。

技术介绍

[0002]煤炭开采、加工级使用过程中会产大量的固态废弃物——煤矸石，是我国目前年排放量和累计堆积量最大的工业固体废料之一，其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有一定数量的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量的稀有元素(镓、钒、钛、钴等)，这些组分决定了它在建材行业的应用具有广阔的应用前景。市场上对于煤矸石的利用主要有：
①
回收煤炭和黄铁矿、
②
用于发电、
③
制造建筑材料、
④
生物肥料。
[0003]目前，煤矸石在建材行业主要被应用于泡沫混凝土和透水砖的生产。其中，免烧结煤矸石透水砖的制备通常是以透水砖为主要原料，以水泥为粘结剂，再应用合适的工艺参数即可得到性能良好的免烧结煤矸石透水砖。赵亚兵等人研究了煤矸石粒径，原料配比，以及成型压力等工艺条件对多孔透水砖吸水率、透水系数、抗压强度和抗折强度的影响。研究发现随着煤矸石粒径增大，样品吸水率增大，透水系数减小，抗压强度和抗折强度增大；随着水泥含量增加，样品吸水率和透水系数减小，抗压强度和抗折强度增大；随着成型压力增大，样品吸水率和透水系数减小，抗压强度和抗折强度增大。李学军等人研究发现免烧结煤矸石透水砖的性能受煤矸石粒径影响最大，受原料配比、成型压力影响次之。同时李学军还研究了喷涂纳米二氧化钛的透水砖自洁净能力的好坏与光照时间、喷涂剂的用量、透水砖的堵塞程度之间的关系。通过正交试验探究了光照时间、喷涂剂的用量和透水砖的堵塞程度对透水砖恢复率的影响。得出影响喷涂纳米二氧化钛的透水砖自洁净能力的次序为喷涂剂的用量＞堵塞程度＞光照时间。
[0004]烧结型煤矸石透水砖是采用煤矸石、黏土为主要原料，再加入造孔剂或发泡剂，经过烧结而得到的陶瓷透水砖。太原理工大学的刘家乐通过以膨胀珍珠岩造孔剂法、发泡剂法的方法来制备透水砖的研究，创新性地提出一种全新的造孔发泡结合的实验方法来制备透水砖。并研究了工艺参数对透水砖制品的性能的影响，得出结论影响较小的是成型压力和保温时间。之后李珠等人继续研究了原料的配比、烧成制度及膨胀珍珠岩掺量对煤矸石烧结透水砖性能的影响。试验表明，当煤矸石与黏土的质量比为7∶3，烧结温度为1050℃，膨胀珍珠岩掺量为80％，保温时间为30min时，所制得的透水砖性能最优，其劈裂抗拉强度为3.75MPa，透水系数为0.355
×
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‑2cm/s。武晓宇等人则制备了一种低温高强粘结剂，并研究了各氧化物对粘结剂性能的影响及釉料配方的熔融温度、抗折强度、维氏硬度、物相组成及晶体结构。结果表明：熔块中CaSiO3晶体的生成对熔块的性能有积极影响，抗折强度最高可达76.03MPa，釉面维氏硬度可达72.08MPa。
[0005]尽管现在我国相关市场上生产透水砖的厂家较多，但大多局限于生产黏土型透水砖。对于生产煤矸石型透水砖的厂家相对而言较少，且技术还不够完善。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提供了一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法，以煤矸石作为主要原料、低温玻璃熔块粉作为粘结剂、氧化锌等氧化物作为光催化剂、0.2％浓度的羧甲基纤维素钠作为团球助剂制备煤矸石陶粒透水砖。其中，所述低温玻璃熔块粉的添加量为5％、烧结温度为1250℃、保温时间为30min本专利技术所述的一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法具体包括如下步骤：
[0009]S1、利用电子天平称取一定量的煤矸石粉体，按质量百分比为5％的比例加入适量低温玻璃熔块粉，并按质量百分比为0.5
‑
3％的比例加入适量光催化剂，进行混料；
[0010]S2、将称好的混合料倒入球磨罐中，球料比为1∶3，60r/min球磨1小时后，倒入恒温箱中干燥30min；
[0011]S3、配置0.2％浓度的羧甲基纤维素钠溶液；
[0012]S4、先用羧甲基纤维素钠溶液润湿抛光机内部，再将少量干燥好的混料撒入抛光机内部，将转速调至50转，进行造粒，当粘附在抛光机内部的粉料过多时，需用手刮蹭干净，再向抛光机内持续喷入羧甲基纤维素钠溶液，以达到大量成球的目的，之后将团成的球和废料用铲子捞出，并通过不同直径的筛网筛分，所得的大小球和废料分别装在不同烧杯中，放入恒温箱中进行干燥；
[0013]S5、将干燥好的球和废料分开装并贴好标签，利用氧化铝坩埚进行烧结，在坩埚的底部铺上一层氧化铝粉末，坩埚内壁则贴上一层石棉，再将不同粒径的煤矸石球粒按照小
‑
大
‑
小的结构进行铺展，使烧成的透水砖在横截面上达到一定的梯度孔结构，从而提高砖在实际应用的使用寿命；
[0014]S6、将铺装好煤矸石球粒的坩埚放入箱式高温炉中，1250℃烧结30min；
[0015]进一步地，所述步骤S2中，中球∶小球＝1∶4；
[0016]进一步地，当需要大量大球时，将CMC溶液少量的喷在球的表面，并在其表面撒上粉料，从而达到增加大球产量的目的。
[0017]本专利技术具有以下有益效果：
[0018]所得的透水砖性能较佳，其吸水率为8.79％，抗压强度为4.22MPa，气孔率12.38％、透水系数2.33
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‑2。
附图说明
[0019]图1煤矸石XRD分析。
[0020]图2煤矸石粉体SEM图。
[0021]图3矸石的差热、热重分析。
[0022]图4透水系数装置示；
[0023]图中：1
‑
测试筒、2、6
‑
溢流管、3
‑
储水槽、4
‑
试样、5
‑
透水孔、7
‑
量筒、8
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固定箍、9
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支撑杆、10
‑
装样模块、11
‑
装样模块底端通孔、12
‑
底座通孔、13
‑
底座、14
‑
固定圆环。
[0024]图5玻璃熔块含量对透水砖吸水率、气孔率的影响。
[0025]图6不同熔块含量样品截面形貌
[0026]图中：a
‑
1％；b
‑
3％；c
‑
5％；D
‑
7％；e
‑
9％。
[0027]图7玻璃熔块含量对透水系数、抗压强度的影响。
[0028]图8不同熔块含量试样外观形貌
[0029]图中：a
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1％；b
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3％；c
‑
5％；d本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法，其特征在于：以煤矸石作为主要原料、低温玻璃熔块粉作为粘结剂、氧化物作为光催化剂、0.2％浓度的羧甲基纤维素钠作为团球助剂制备煤矸石陶粒透水砖。2.如权利要求1所述的一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法，其特征在于：所述低温玻璃熔块粉的添加量为5％、烧结温度为1250℃、保温时间为30min。3.如权利要求1所述的一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法，其特征在于：0.2％浓度的羧甲基纤维素钠的用量为0.1
‑
2％；光催化剂的用量为0.5
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3％。4.如权利要求1所述的一种煤矸石陶粒制备孔梯度自洁净透水砖的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、利用电子天平称取一定量的煤矸石粉体，按质量百分比为5％的比例加入适量低温玻璃熔块粉，并按质量百分比为0.5
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3％的比例加入适量光催化剂，进行混料；S2、将称好的混合料倒入球磨罐中，球料比为1∶3，60r/min球磨1小时后，倒入恒温箱中干燥30min；S3、配置0.2％浓度的羧甲基纤维素钠溶液；S4、先用羧甲基纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋杰光，庞才良，杨雪晴，向芸，
申请(专利权)人：萍乡学院，
类型：发明
国别省市：