一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，由包裹物料包覆粘結(jié)稀土粗尾砂顆粒而獲得；所述陶瓷透水磚的原料組成為：稀土粗尾砂65～80wt％、稀土細尾砂3～10wt％、粘土2～6wt％、熔劑10～20wt％，其中，稀土細尾砂、粘土、熔劑的混合物為所述包裹物料。此外還公開了上述以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚的制造方法。本發(fā)明在實現(xiàn)稀土廢棄資源再生利用的同時，獲得了具有良好透水性和保水性、強度高的陶瓷透水磚，從而有利于環(huán)境保護、并促進行業(yè)和地區(qū)經(jīng)濟以及城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展。
【專利說明】一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑陶瓷材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚 及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進和發(fā)展，城鎮(zhèn)公共場所需要鋪設(shè)覆蓋大量的 路面建筑材料。傳統(tǒng)的路面建筑材料為不透水、不透氣的水泥磚，這種硬化地面沒有保水功 能，下雨時不能吸收雨水，使得大量雨水流入江河，從而引發(fā)洪澇災(zāi)害，同時也引起城市表 面缺水，導(dǎo)致"城市熱島效應(yīng)"越來越嚴重。而透水磚是一種兼具透水和保水功能的新型路 面建筑材料，其推廣使用無疑有助于解決上述生態(tài)環(huán)境問題，同時也有利于推動城鎮(zhèn)化建 設(shè)的進程和發(fā)展。目前，現(xiàn)有技術(shù)透水磚大多是利用工業(yè)廢渣、尾礦、建筑廢料、陶瓷廢料等 廢棄物制備獲得，雖然在實際應(yīng)用中取得了一些進展，但仍然存在著對尾礦利用有限的問 題，而且廢棄原料通常需要破碎，然后加入發(fā)泡劑或造孔劑以形成孔隙，不僅生產(chǎn)能耗大、 成本高，而且破碎后的顆粒形狀不規(guī)整，從而對產(chǎn)品各項性能的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。
[0003] 我國稀土資源儲量豐富，稀土尾砂是提取稀土后剩余的尾礦，但由于稀土礦品味 較低，每1噸稀土礦只能提取0. 5?0. 6kg稀土，從而帶來大量的稀土尾砂。目前，對于稀 土尾砂的處理主要是采取堆積或填埋的方式進行，不僅占地面積大，對環(huán)境造成嚴重的污 染并存在極大的安全隱患，而且造成大量的資源浪費，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境以及企業(yè)和地區(qū)經(jīng) 濟的發(fā)展帶來嚴重的影響。因此，對稀土尾砂的資源再生利用，是實現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展 的的重要途徑，不僅是我國稀土產(chǎn)區(qū)發(fā)展的戰(zhàn)略需求，也是我國建立資源、能源節(jié)約型社會 的迫切要求。如能利用稀土尾砂制備透水磚，將大大降低透水磚的成本、以及尾砂掩埋治理 的費用，從而減少企業(yè)壓力和環(huán)境污染，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以稀土尾砂為主要原料的陶瓷 透水磚，在實現(xiàn)稀土廢棄資源再生利用的同時，獲得具有良好透水性和保水性、強度高的陶 瓷透水磚，從而有利于環(huán)境保護、并促進行業(yè)和地區(qū)經(jīng)濟以及城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展。本發(fā)明的 另一目的在于提供上述陶瓷透水磚的制造方法。
[0005] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明提供的一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，由包裹物料包覆粘結(jié)稀土粗尾 砂顆粒而獲得；所述陶瓷透水磚的原料組成為：稀土粗尾砂65?80wt%、稀土細尾砂3? IOwt%、粘土 2?6wt%、恪劑10?20wt%，其中，稀土細尾砂、粘土、恪劑的混合物為所述 包裹物料。
[0007] 稀土尾砂的主要礦物為石英。本發(fā)明以稀土粗尾砂顆粒為骨料，通過熔劑和粘土 與稀土細尾砂的細顆粒石英形成液相，對骨料顆粒形成表面粘結(jié)而得到孔隙，從而獲得透 水性能優(yōu)良的陶瓷透水磚。
[0008] 為進一步提高產(chǎn)品性能，使其具備良好透水能力的同時具有良好的保水性能和較 高的強度，本發(fā)明所述稀土粗尾砂的粒級為10目篩以上16?28wt%、10-30目篩44? 62wt %、30-100 目篩 11 ?20wt %、100-350 目篩 5 ?IOwt %。
[0009] 上述方案中，本發(fā)明所述稀土粗尾砂其化學(xué)組成含有SiO2 76?88wt%、Al2O3 5 ?12wt%、K20 0.6 ?2wt%、Na20 0.3 ?lwt%、CaO 0· 1 ?0.6wt%、Mg0 0.3 ?0.8wt%、 Fe2O3 L6?3.0wt%、LL 2.3?5. 5wt%。所述稀土細尾砂其化學(xué)組成含有SiO2 55? 78wt %、A1203 10 ?30wt %、K20 4. 2 ?9. 6wt %、Na20 0· 5 ?2wt %、Fe203 2. 5 ?4. 2wt %、 TiO2 0.4?0.9wt%、I. L 2.6?5. 3wt%。為進一步使稀土細尾砂也具有熔劑作用，本發(fā) 明所述稀土細尾砂中含K2CHNa2O 6?9wt %。
[0010] 進一步地，本發(fā)明所述熔劑為黑滑石、石灰、中溫砂、低溫砂中的一種或其組合。
[0011] 本發(fā)明的另一目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0012] 本發(fā)明提供的上述以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚的制造方法，包括以下步驟：
[0013] (1)將所述稀土細尾砂、粘土、熔劑混合細磨至全部通過萬孔篩，而得到包裹物料； 然后將所述稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料機混合均勻；
[0014] (2)加入水繼續(xù)攪拌混合，至稀土粗尾砂顆粒被包裹物料包裹成為分散狀，而得到 混合物料；
[0015] (3)將所述混合物料壓制成型，經(jīng)干燥、燒成而得到陶瓷透水磚產(chǎn)品。
[0016] 進一步地，本發(fā)明所述步驟（1)混料機中的混合時間為30?60min ;所述步驟（2) 中水在混合物料中所占比例為6?16wt %，加水?dāng)嚢杌旌蠒r間為40?IOOmin。所述步驟 (3)中成型壓力為5?30Mpa ;干燥溫度為40?100°C，干燥時間為60?150min ;燒成溫度 為1150?1250°C，燒成時間為2. 5?5h，其中保溫時間為20?80min。
[0017] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0018] (1)本發(fā)明以主要為粗顆粒石英的稀土粗尾砂為骨料，為了更大程度地使用廢棄 尾砂，同時利用含K 2CHNa2O相對較高的稀土細尾砂，與熔劑、粘土一起包覆粘結(jié)骨料顆粒而 獲得性能優(yōu)良的透水磚產(chǎn)品，從而有效并充分利用了大量稀土尾砂，實現(xiàn)稀土廢棄資源的 再生利用，從而有利于環(huán)境保護、并促進行業(yè)和地區(qū)經(jīng)濟以及城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展。
[0019] (2)本發(fā)明無需添加任何造孔劑、發(fā)泡劑等，僅通過骨料顆粒堆積的方法獲得優(yōu)良 的透水性能，從而大大降低了成本。由于骨料顆粒的形貌都趨于球形，這樣通過顆粒之間的 粘結(jié)可以使其內(nèi)部更易于獲得連通的開口孔，從而有利于提高透水系數(shù)。此外，通過調(diào)整優(yōu) 化骨料的顆粒級配比例，使粗顆粒之間的孔隙內(nèi)具有細顆粒而增加了通道的長度，使得產(chǎn) 品在具有良好透水能力的同時還兼具良好的保水性能和較高的強度。
[0020] (3)本發(fā)明制備工藝簡單，稀土尾砂骨料無需加工破碎，隨取隨用，只需簡單過篩 即可，從而顯著降低了能耗和成本，提高了產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性，有助于大規(guī)模推廣應(yīng)用和產(chǎn) 業(yè)化的實現(xiàn)。
[0021] 下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明實施例采用的稀土粗尾砂和稀土細尾砂來源于江西贛南尋烏縣的兩個不 同礦區(qū)，以稀土粗尾砂為骨料，并配合利用少量稀土細尾砂。稀土粗尾砂主要含有石英 74?85wt %、高嶺土 10?18wt %、長石2?8wt %、云母I. 5?3wt %、欽磁鐵礦I. O? 1.8￥七％褐鐵礦0.2?0.6￥七％;其化學(xué)組成含有5丨02 76?88￥七％、41203 5?12￥七％、1(20 0· 6 ?2wt%、Na2O 0· 3 ?lwt%、CaO 0· 1 ?0· 6wt%、MgO 0· 3 ?0· 8wt%、Fe2O3 1. 6 ? 3.0wt%、I.L 2.3?5.5wt%。稀土細尾砂其化學(xué)組成含有SiO2 55?78wt%、Al203 10? 30wt%、K20 4.2 ?9.6wt%、Na20 0.5 ?2wt%、Fe203 2.5 ?4.2wt%、Ti02 0.4 ?0.9wt%、 I. L 2.6?5. 3wt%，優(yōu)選含K2CHNa2O 6?9wt%;其粒級為30目篩以上8?14wt%、30-100 目篩28?35wt%、100-350目篩46?52wt%、350目篩以下7?12wt%。
[0023] 實施例一：
[0024] 1、本實施例一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其原料組成為：
[0025] 稀土粗尾砂70wt %、稀土細尾砂IOwt %、粘土 4wt %、中溫砂3wt %、黑滑石 4. 5wt %、石灰 8. 5wt %。
[0026] 其中，稀土粗尾砂的顆粒級配為：10目篩以上21wt%、10-30目篩57wt%、30-100 目篩 16wt%、100-350 目篩 6wt% ;稀土細尾砂含 K2CHNa2O 8.5wt%。
[0027] 2、本實施例上述以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚的制造方法，其步驟如下：
[0028] (1)將稀土細尾砂、粘土、中溫砂、黑滑石、石灰混合細磨至全部通過萬孔篩，而得 到包裹物料；然后將稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料機混合30min至混合均勻；
[0029] (2)加入水繼續(xù)攪拌混合60min，至稀土粗尾砂顆粒被包裹物料包裹成為分散狀， 而得到混合物料；其中，水在混合物料中所占比例為15wt% ;
[0030] (3)將混合物料在15Mpa下壓制成型得到生坯，在100°C溫度下干燥90min，然后在 1180°C溫度下進行燒成，燒成時間為3h，保溫時間為30min，而得到陶瓷透水磚產(chǎn)品。
[0031] 實施例二：
[0032] 1、本實施例一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其原料組成為：
[0033] 稀土粗尾砂75wt%、稀土細尾砂6wt%、粘土 3wt%、中溫砂2wt%、低溫砂2wt%、 黑滑石5wt%、石灰7wt%。
[0034] 其中，稀土粗尾砂的顆粒級配為：10目篩以上23wt%、10-30目篩50wt%、30-100 目篩 20wt %、100-350 目篩 7wt % ;稀土細尾砂含 K2CHNa2O 6. 4wt %。
[0035] 2、本實施例上述以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚的制造方法，其步驟如下：
[0036] (1)將稀土細尾砂、粘土、中溫砂、低溫砂、黑滑石、石灰混合細磨至全部通過萬孔 篩，而得到包裹物料；然后將稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料機混合50min至混合均勻；
[0037] (2)加入水繼續(xù)攪拌混合40min，至稀土粗尾砂顆粒被包裹物料包裹成為分散狀， 而得到混合物料；其中，水在混合物料中所占比例為6wt% ;
[0038] (3)將混合物料在IOMpa下壓制成型得到生坯，在90°C溫度下干燥lOOmin，然后在 1200°C溫度下進行燒成，燒成時間為2. 5h，保溫時間為40min，而得到陶瓷透水磚產(chǎn)品。
[0039] 實施例三：
[0040] 1、本實施例一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其原料組成為：
[0041] 稀土粗尾砂80wt%、稀土細尾砂5wt%、粘土 3wt%、中溫砂2wt%、低溫砂3wt%、 石灰7wt%。
[0042] 其中，稀土粗尾砂的顆粒級配為：10目篩以上16wt%、10-30目篩56wt%、30-100 目篩 19wt%、100-350 目篩 9wt% ;稀土細尾砂含 K2CHNa2O 7.2wt%。
[0043] 2、本實施例上述以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚的制造方法，其步驟如下：
[0044] (1)將稀土細尾砂、粘土、中溫砂、低溫砂、石灰混合細磨至全部通過萬孔篩，而得 到包裹物料；然后將稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料機混合60min至混合均勻；
[0045] (2)加入水繼續(xù)攪拌混合lOOmin，至稀土粗尾砂顆粒被包裹物料包裹成為分散 狀，而得到混合物料；其中，水在混合物料中所占比例為l〇wt% ;
[0046] (3)將混合物料在5Mpa下壓制成型得到生坯，在80°C溫度下干燥90min，然后在 1230°C溫度下進行燒成，燒成時間為4. 5h，保溫時間為50min，而得到陶瓷透水磚產(chǎn)品。
[0047] 實施例四：
[0048] 1、本實施例一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其原料組成為：
[0049] 稀土粗尾砂65wt%、稀土細尾砂IOwt%、粘土6wt%、中溫砂Iwt%、低溫砂Iwt、黑 滑石7wt%、石灰10wt%。
[0050] 其中，稀土粗尾砂的顆粒級配為：10目篩以上16wt%、10-30目篩61wt%、30-100 目篩 16wt%、100-350 目篩 7wt% ;稀土細尾砂含 K2CHNa2O 6.9wt%。
[0051] 2、本實施例上述以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚的制造方法，其步驟如下：
[0052] (1)將稀土細尾砂、粘土、中溫砂、低溫砂、黑滑石、石灰混合細磨至全部通過萬孔 篩，而得到包裹物料；然后將稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料機混合60min至混合均勻；
[0053] (2)加入水繼續(xù)攪拌混合70min，至稀土粗尾砂顆粒被包裹物料包裹成為分散狀， 而得到混合物料；其中，水在混合物料中所占比例為16wt% ;
[0054] ⑶將混合物料在25Mpa下壓制成型得到生還，在80°C溫度下干燥150min，然后在 1150°C溫度下進行燒成，燒成時間為2. 5h，保溫時間為20min，而得到陶瓷透水磚產(chǎn)品。
[0055] 性能測試：
[0056] 本發(fā)明上述各實施例制得的陶瓷透水磚，按照建材行業(yè)標準（JC/T945-2005)方 法進行檢測，其測試結(jié)果如表1所示。
[0057] 表1本發(fā)明各實施例制得的陶瓷透水磚的性能指標
[0058]

【權(quán)利要求】
1. 一種以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其特征在于：由包裹物料包覆粘結(jié)稀土粗尾砂 顆粒而獲得；所述陶瓷透水磚的原料組成為：稀土粗尾砂65?80wt%、稀土細尾砂3? 10wt%、粘土 2?6wt%、恪劑10?20wt%，其中，稀土細尾砂、粘土、恪劑的混合物為所述 包裹物料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其特征在于：所述稀土粗尾 砂的粒級為10目篩以上16?28wt%、10-30目篩44?62wt%、30-100目篩11?20wt%、 100-350 目篩 5 ?10wt%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其特征在于：所述稀土 粗尾砂其化學(xué)組成含有Si02 76?88wt%、Al203 5?12wt%、K20 0.6?2wt%、Na20 0.3? lwt %、CaO 0? 1 ?0? 6wt %、MgO 0? 3 ?0? 8wt %、Fe203 1. 6 ?3. Owt %、I. L2. 3 ?5. 5wt %。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其特征在于：所述稀土細尾 砂其化學(xué)組成含有 Si02 5 5 ?78wt%、Al203 10 ?30wt%、K20 4.2 ?9.6wt%、Na20 0.5 ? 2wt%、Fe203 2. 5 ?4. 2wt%、Ti02 0. 4 ?0. 9wt%、I.L 2. 6 ?5. 3wt%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其特征在于：所述稀土 細尾砂中含K20+Na20 6?9wt%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚，其特征在于：所述熔劑為黑 滑石、石灰、中溫砂、低溫砂中的一種或其組合。
7. 權(quán)利要求1-6之一所述以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚的制造方法，其特征在于包括 以下步驟： (1) 將所述稀土細尾砂、粘土、熔劑混合細磨至全部通過萬孔篩，而得到包裹物料；然 后將所述稀土粗尾砂加入包裹物料中于混料機混合均勻； (2) 加入水繼續(xù)攪拌混合，至稀土粗尾砂顆粒被包裹物料包裹成為分散狀，而得到混合 物料； (3) 將所述混合物料壓制成型，經(jīng)干燥、燒成而得到陶瓷透水磚產(chǎn)品。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚的制造方法，其特征在于：所 述步驟（1)混料機中的混合時間為30?60min ;所述步驟（2)中水在混合物料中所占比例 為6?16wt%，加水?dāng)埌杌旌蠒r間為40?lOOmin。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的以稀土尾砂制備的陶瓷透水磚的制造方法，其特征在于：所 述步驟（3)中成型壓力為5?30Mpa ;干燥溫度為40?100°C，干燥時間為60?150min ; 燒成溫度為1150?1250°C，燒成時間為2. 5?5h，其中保溫時間為20?80min。
【文檔編號】C04B35/14GK104478420SQ201410680859
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】汪永清, 楊柯, 周健兒, 鮑志蕾 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院