本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以陶瓷廢料為主料制備的燒結(jié)透水磚及其制備方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)的建筑陶瓷工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，隨著產(chǎn)量的增加，陶瓷廢料、特別是拋光磚廢料的數(shù)量越來(lái)越多，據(jù)統(tǒng)計(jì)：僅佛山陶瓷產(chǎn)區(qū)，各種拋光磚廢料的年產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)600萬(wàn)噸(陶瓷廢料總量預(yù)計(jì)10萬(wàn)噸)，全國(guó)拋光磚廢料的年產(chǎn)量估計(jì)在1000萬(wàn)噸左右(陶瓷廢料總量預(yù)計(jì)2000萬(wàn)噸)。如此大量的陶瓷廢料已經(jīng)不能用簡(jiǎn)單的填埋方法來(lái)解決了，大量堆積的陶瓷廢料擠占土地，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，對(duì)水資源和土壤等環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

生產(chǎn)1平方米拋光陶瓷磚將去除1.5公斤左右的磚坯表面層，即形成1.5公斤左右的磚屑；此外，在磚坯的研磨拋光的同時(shí)，刀具(磨具)的損耗約0.6公斤左右。總之，制造1平方米拋光磚大致形成2.1公斤左右的拋光磚廢渣，若以年產(chǎn)40萬(wàn)平方米拋光磚的拋光生產(chǎn)線為例，那么它每年產(chǎn)生840噸左右的拋光磚廢渣(干料)。目前在全國(guó)范圍內(nèi)至少有幾百條拋光生產(chǎn)線在夜以繼日地工作，那么每年將產(chǎn)生幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)噸的拋光磚廢渣；如不進(jìn)行處理，任其堆積，這樣不僅擠占耕地，危及人們的生活環(huán)境，更重要的是制約了陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此我們必須積極研究和探討陶瓷工業(yè)廢料廢渣的處理。

透水磚是具有很強(qiáng)吸水功能的路面磚，當(dāng)磚體被吸滿水時(shí)水分就會(huì)向地下排去。透水磚具有良好的透水、透氣性能，可使雨水迅速滲入地下，補(bǔ)充土壤水和地下水，保持土壤濕度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存條件。透水磚的使用可吸收水分與熱量，調(diào)節(jié)地表局部空間的溫濕度，對(duì)調(diào)節(jié)城市小氣候、緩解城市熱島效應(yīng)有較大的作用。透水磚的使用可減輕城市排水和防洪壓力、對(duì)防止公共水域的污染和處理污水具有良好的效果。透水磚的使用，可以使雨后不積水，雪后不打滑，方便市民出行。透水磚表面呈微小凹凸，防止路面反光，吸收車輛行使時(shí)產(chǎn)生的噪音，可提高車輛通行的舒適性和安全性。

針對(duì)陶瓷廢料利用不充分、污染環(huán)境，及燒結(jié)透水磚廣泛的應(yīng)用前景，利用陶瓷廢料制備燒結(jié)透水磚在增加陶瓷廢料的附加值、開拓工業(yè)固體廢棄物陶瓷廢料的新用途的同時(shí)，也會(huì)降低燒結(jié)的制造成本、緩解其制備原料緊缺的現(xiàn)狀。

專利公開號(hào)為CN101955349A的發(fā)明專利《一種用陶瓷廢料生產(chǎn)的燒結(jié)透水環(huán)保磚及其制造方法》，其公開了一種利用陶瓷廢料生產(chǎn)的燒結(jié)透水磚的制作工藝，該發(fā)明以陶瓷廢料粉料、廢玻璃粉料、廢瓷碎片粉料、市政基礎(chǔ)廢泥渣粉料、氧化鈣、硫酸鈣、膨潤(rùn)土、滑石粉、垃圾灰渣粉料、廢植物粉料和水為原料。該專利提供的方法，所需原料種類較多，特別是植物廢料和市政廢泥的成分隨季節(jié)可能成分有較大波動(dòng)，影響產(chǎn)品性能，同時(shí)陶瓷廢料的摻比較低，且制備步驟較為復(fù)雜，不利于推廣。

另有專利公開號(hào)為CN102372468A的發(fā)明專利《一種新型環(huán)保陶瓷透水磚及其制造方法》，其公開了一種以陶瓷廢料作為原材料，加入水泥作為粘結(jié)劑，經(jīng)振動(dòng)加壓制備成型制備透水磚的方法。該方法，存在兩個(gè)問題，第一：大量使用500標(biāo)號(hào)的水泥，成本高，且振動(dòng)噴砂等過(guò)程復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求高，工藝不夠簡(jiǎn)便；第二，成型后的磚坯需要加溫養(yǎng)護(hù)3～5天，周期長(zhǎng)，效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種以陶瓷廢料為主料制備的燒結(jié)透水磚及其制備方法。該透水磚，其原料組成簡(jiǎn)單，且成本低廉，具有透水性好和抗折強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)；該制備方法簡(jiǎn)單，有效解決了陶瓷廢料綜合利用效率低、污染環(huán)境的問題，且大大降低了透水磚的生產(chǎn)成本。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種以陶瓷廢料為主料制備的燒結(jié)透水磚，由如下重量份的原料制備而成：陶瓷廢料40～60份，陶瓷拋光渣25～55份，高嶺土5～15份。

所述重量份為μg，mg，g，kg等本領(lǐng)域公知的重量單位，或?yàn)槠浔稊?shù)，如1/100，1/10，10倍，100倍等。

本發(fā)明的所述以陶瓷廢料為主料制備的燒結(jié)透水磚，其采用成本低廉的固體廢棄物陶瓷廢料為主要原料，所述陶瓷廢料為陶瓷工業(yè)，如陶瓷地板、衛(wèi)浴陶瓷等生產(chǎn)過(guò)程中，燒成成品的陶瓷制品經(jīng)過(guò)破碎后的廢料；采用高嶺土作為粘結(jié)劑；采用成本低廉的陶瓷拋光渣作為造孔劑，所述陶瓷拋光渣為陶瓷產(chǎn)品拋光過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，其在燒結(jié)過(guò)程中能夠發(fā)生燃燒，產(chǎn)生大量的微孔，提高了該透水磚的透水性能，并且能夠提供部分熱量來(lái)源，降低外部能量消耗。相對(duì)于現(xiàn)有的透水磚，其不但原料組成簡(jiǎn)單，成本低廉，而且其性能指標(biāo)(包括透水性、吸水率、抗凍強(qiáng)度損失率、磨坑長(zhǎng)度和抗折強(qiáng)度等)完全能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明所述的以陶瓷廢料為主料制備的燒結(jié)透水磚，優(yōu)選由如下重量份的原料制備而成：陶瓷廢料45～55份，陶瓷拋光渣30～50份，高嶺土7～12份。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述燒結(jié)透水磚是由如下重量份的原料制備得到的：陶瓷廢料40份，陶瓷拋光渣55份，高嶺土5份；

或者，陶瓷廢料50份，陶瓷拋光渣40份，高嶺土10份；

或者，陶瓷廢料60份，陶瓷拋光渣25份，高嶺土15份。

本發(fā)明所述的燒結(jié)透水磚，所述陶瓷廢料的粒度為20～40目，優(yōu)選為30目。

本發(fā)明所述的燒結(jié)透水磚，所述陶瓷拋光渣的粒度為60～100目，優(yōu)選為80目。

本發(fā)明所述的燒結(jié)透水磚，所述高嶺土的粒度為60～150目，優(yōu)選為80目。

本發(fā)明還提供了一種制備上述燒結(jié)透水磚的方法，包括如下步驟：

(1)將所述陶瓷廢料、陶瓷拋光渣和高嶺土加水混合得到混合料，混合料的含水量控制在10％～15％；

(2)將步驟(1)處理后的混合料移至壓磚機(jī)，壓制成型后，得到透水磚坯體；

(3)為避免燒結(jié)過(guò)程中開裂，將步驟(2)所得透水磚坯體自然干燥或者在80～120℃條件下干燥，使所述透水磚坯體的含水量在3％以下；

(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的透水磚坯體移至窯爐進(jìn)行燒結(jié)，然后隨窯爐冷卻至常溫后，即得所述燒結(jié)透水磚。

本發(fā)明所述制備該燒結(jié)透水磚的方法，其工藝簡(jiǎn)單，不僅有效解決了陶瓷廢料綜合利用效率低、污染環(huán)境的問題，而且大大降低了透水磚的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率高。利用該制備方法得到的燒結(jié)透水磚，具有透水性好、抗折強(qiáng)度高、耐磨損、耐風(fēng)化、吸水率低以及抗凍融能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

具體的，所述步驟(2)中，所述成型采用的壓力為10～20MPa，優(yōu)選為15MPa。

具體的，所述步驟(5)中，所述燒結(jié)采用的方式為：當(dāng)爐溫升至1150～1250℃時(shí)，保溫0.5～1.5h；

優(yōu)選的，所述燒結(jié)采用的方式為：當(dāng)爐溫升至1150～1250℃時(shí)，保溫1h；

更優(yōu)選的，所述燒結(jié)采用的方式為：以5℃/min的升溫速率將爐溫升至500℃，保溫0.5h，然后以3℃/min的升溫速率將爐溫升至1150～1250℃，保溫1h。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下有益效果：

1、本發(fā)明的所述燒結(jié)透水磚，其采用成本低廉的固體廢棄物陶瓷廢料、高嶺土以及陶瓷拋光渣，作為原料制備而成，相對(duì)于現(xiàn)有的透水磚，其不但原料組成簡(jiǎn)單，成本低廉，而且其性能指標(biāo)，包括透水性、磨坑長(zhǎng)度、抗凍強(qiáng)度損失率和抗折強(qiáng)度等，完全能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2、本發(fā)明所述制備該燒結(jié)透水磚的方法，其工藝簡(jiǎn)單，不僅有效解決了陶瓷廢料綜合利用效率低、污染環(huán)境的問題，而且大大降低了透水磚的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率高，并且可以通過(guò)調(diào)整陶瓷廢料粒度和陶瓷拋光渣的百分比來(lái)控制透水磚的孔隙率和孔徑；制得的透水磚具有透水性好、抗壓強(qiáng)度高、耐磨性好、耐風(fēng)化、吸水率低、抗凍融能力強(qiáng)等優(yōu)異性能。針對(duì)陶瓷廢料利用不充分、污染環(huán)境，及燒結(jié)透水磚廣泛的應(yīng)用前景，利用陶瓷廢料制備燒結(jié)透水磚在增加陶瓷廢料的附加值、開拓工業(yè)固體廢棄物陶瓷廢料的新用途的同時(shí)，也會(huì)降低燒結(jié)的制造成本、緩解其制備原料緊缺的現(xiàn)狀。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。以下實(shí)施例和試驗(yàn)例中，陶瓷廢料均來(lái)自于山西朔州當(dāng)?shù)厝沼锰沾蓮S，高嶺土均來(lái)自于山西煤系高嶺土，陶瓷拋光渣均來(lái)自于山西朔州當(dāng)?shù)厝沼锰沾蓮S。

實(shí)施例1

該實(shí)施例提供了一種以陶瓷廢料為主料制備的燒結(jié)透水磚的制備方法，其包括如下步驟：

(1)將陶瓷廢料40份、陶瓷拋光渣55份和高嶺土5份，加水混合得到混合料，混合料的含水量控制在12％；

(2)將步驟(1)處理后的混合料移至液壓式壓磚機(jī)，在成型模具中壓制成型，成型壓力為15MPa，得到透水磚坯體，不同的模具可以得到不同形狀和尺寸的透水磚；

(3)為避免燒結(jié)過(guò)程中開裂，將步驟(2)所得透水磚坯體自然干燥或者在100℃條件下干燥，使所述透水磚坯體的含水量在2％；

(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的透水磚坯體移至窯爐進(jìn)行燒結(jié)，以5℃/min的升溫速率將爐溫升至500℃，保溫0.5h，然后以3℃/min的升溫速率將爐溫升至最高燒結(jié)溫度1150℃，保溫1h，然后隨窯爐冷卻至常溫后，即得所述燒結(jié)透水磚。

實(shí)施例2

該實(shí)施例提供了一種以陶瓷廢料為主料制備的燒結(jié)透水磚的制備方法，具體步驟同實(shí)施例1，其區(qū)別僅在于：

步驟(1)中，陶瓷廢料50份、陶瓷拋光渣40份和高嶺土10份；

步驟(2)中，成型壓力為20MPa；

步驟(4)中，最高燒結(jié)溫度為1200℃。

實(shí)施例3

該實(shí)施例提供了一種以陶瓷廢料為主料制備的燒結(jié)透水磚的制備方法，具體步驟同實(shí)施例1，其區(qū)別僅在于：

步驟(1)中，陶瓷廢料60份、陶瓷拋光渣25份和高嶺土15份；

步驟(4)中，最高燒結(jié)溫度為1250℃。

試驗(yàn)例

下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明所述透水磚的效果。為進(jìn)一步突出對(duì)比本發(fā)明所述透水磚的效果，本試驗(yàn)例提供了以下對(duì)比例。

對(duì)比例1：其提供了一種制備透水磚的方法，該方法僅將實(shí)施例1步驟(1)中的高嶺土更換為普通泥土，該普通泥土來(lái)自于山西朔州當(dāng)?shù)仄胀嗤?；其余步驟與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例2：其提供了一種制備透水磚的方法，該方法與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅在于原料中不含陶瓷拋光渣。

對(duì)比例3：其提供了一種制備透水磚的方法，該方法與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅在于原料中：陶瓷廢料為35份。

對(duì)比例4：其提供了一種制備透水磚的方法，該方法與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅在于原料中：陶瓷廢料為65份。

對(duì)實(shí)施例1～3及對(duì)比例1～4所得的燒結(jié)透水磚的透水性、磨坑長(zhǎng)度、抗凍強(qiáng)度損失率以及抗折強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試，并與《GB/T25993-2010透水路面磚和透水路面板》的標(biāo)注進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表1所述：

表1實(shí)施例1～3所述燒結(jié)透水磚的性能與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

結(jié)果分析如下：

從表1可以得知，實(shí)施例1～3所述的透水磚，其性能指標(biāo)：透水性、磨坑長(zhǎng)度、抗凍強(qiáng)度損失率和抗折強(qiáng)度，完全能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，具有透水性好、耐磨性好、抗凍融能力強(qiáng)和抗折強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

對(duì)于對(duì)比例1所得的透水磚，由于采用了普通泥土，其中的砂質(zhì)較多，塑性較差，壓制成型后的透水磚生坯強(qiáng)度弱，在搬運(yùn)以及烘干過(guò)程中容易發(fā)生破碎，成品率低。在燒結(jié)之后，對(duì)比例1所得的透水磚，強(qiáng)度，抗磨性等指標(biāo)依然無(wú)法滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于對(duì)比例2所得的透水磚，由于不加入陶瓷拋光渣，無(wú)法利用拋光渣中的碳化硅高溫分解造成的造孔效應(yīng)，得到的透水磚雖然強(qiáng)度滿足要求，但是透水率變差，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于對(duì)比例3所得的透水磚，由于作為骨料的陶瓷廢料添加量較低，無(wú)法提供足夠的堆積孔隙，造成透水率低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于對(duì)比例4所得的透水磚，由于作為骨料的陶瓷渣添加量較大，導(dǎo)致透水磚中的孔隙和缺陷較多，雖然透水率足夠高，但是抗折強(qiáng)度和磨坑長(zhǎng)度等指標(biāo)明顯低于實(shí)施例1～3所述的透水磚。

通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例1～3與對(duì)比例1～4的對(duì)比，說(shuō)明本發(fā)明所述透水磚的各項(xiàng)性能指標(biāo)顯著優(yōu)于對(duì)比例1～4得到的透水磚。

本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無(wú)遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說(shuō)明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。