渗水砖分析

2023年12月20日发(作者：谢世楞)

渗水砖的可行性分析

石煤渣中含有大量SiO2,其次，钙、镁、铁、铝、硫、磷、钾均有一定含量。其质轻而特别脆，呈灰色，多为片状或块状颗粒，堆集比重1．1O～ 1．15．吸水性能良好，透气性强，雨后不板结，团粒结构差。其结构疏松多孔，主要以玻璃相为主。渗水砖要求具有一定的强度的同时，还必须具备一定的渗爪性能。利用部分渣在一定的温度下发生熔融，与骨架材料发生粘结，使制品产生较高的强度，同时又利用渣本身所具有的孔洞，以及骨料的堆积作用，产生大量在三维上相互贯通的孔洞，这样不仅可以使渣的利用率提高，而且制备出来的渗水砖具有较高强度和渗水率。因此，利用渣来可能制备生态渗水砖是完全可行的。

制备渗水砖技术开发带来的社会效益和经济效益

渣制备生态渗水砖，不仅解决了渣堆放占用土地问题，环境污染问题，而且还变废为宝。利用渣制备的渗水砖铺筑城市行道，不但能保证土地和大气之间的水循环，有效缓解都市的“热岛”效应，同时可减轻城市水排放的压力，社会环保效益显著，而且还会带来可观的经济效益。对一般的利用陶瓷生产渗水砖企业而言，按照每平方米计算，原料成本为46元计，如改用硅锰渣制备的渗水砖原料成本仅为原来的1/6，年利润比陶瓷渗水砖产品高10%-15%，经济效益明显。

制备渗水砖研究思路

当前国内外对硅锰渣的利用主要集中在用于生产灰渣砖、用于生产小型空心砌块、生产水泥等。这些都是利用石煤渣的高钙、高硅来代替中配方的某中原料。制备渗水砖除了要让砖具备一定的抗压强度，还要具有良好的渗水性能、保水性能。当前利用工业废渣制备渗水砖的报道有很多，如山东铝业集团和武汉理工大学合作利用工业废渣研制渗水砖。他们利用尾矿废渣，莱阳土、高岭土和石英作为原料，再外加一定的高温粘结剂，闷料24~48h，在1050℃-1100℃下烧成。所制备的渗水砖抗压强度可达24.2MPa，渗水率达到3.49＊102L/cm2·s，气孔率达到70.15%[18]。但是根据国家最新颁布的行业标准JC/T945一2005《透水砖》，上述指标并未完全达到要求。因此，这样制备的渗水砖不能完全推广使用，有待于进一步的研究。但是，这也为本课题研究提供了一定思路，如我们应该通过实验研究，确定出强度超过标准要求的基础坯体，然后考虑加入不同的成孔剂于基础坯体中进行造孔，从而制备具有较高渗水率和抗压强度的渗水砖。并且达到JC/T945一2005《透水砖》的技术指标要求。

然而利用石煤渣制备渗水砖未见报道，这又为本课题的研究提出了难题。由于国内生产石煤渣的生产工艺不尽相同、矿石品位不尽相同、不同石煤提钒企业所选用的矿源以及生产过程中所采用的控制参数不同，使得各地石煤渣理化性质有一定的差异，因此，不能完全按照以往的实验研究来确定渗水砖烧成制度，首先应该分析石煤渣理化性质，尤其要根据其特有的热性能来确定烧成制度。

课题研究的基本内容

根据以上提出的课题研究思路，开展实验，主要有以下几个方面的内容:

a对石煤渣的理化性质进行初步分析，以使石煤渣资源化提供理论基础，尤其在利用石煤渣研制渗水砖方面。

b利用石煤渣及辅助原料，探索石煤渣渗水砖的新工艺，协调好渗水砖抗压强度与透水系数间的矛盾关系，研制出性能符合要求的石煤渣渗水砖产品。

c讨论了影响石煤渣渗水砖的工艺条件，并探讨了相关的机理问题。

实验的目的是一方面通过我们实验要验证石煤渣制备生态渗水砖是可行的，要求所得的石煤渣渗水砖达到JC/T945一2005《透水砖》的技术指标要求;另一方面要以减少能耗、节省投资、降低成本为前提，研制出能实现该制品的工业化生产的工艺条件。同时，还要为以后研制石煤渣渗水砖积累一些经验。

渣的理化性质分析与表征

不同石煤渣所选用的矿源以及生产过程中所采用的控制参数不同，都会使渣的理化性质发生差异，从而渣的资源化利用条件就不能千篇一律。因此，对渣的理化性质分析与表征是很有必要的。本章节选取具有代表性企业所排放的渣进行理化性质的分析与表征，比较它们理化性质之间的差异，从而为渣的资源化利用提供理论依据。

实验原料

卢溪酸浸石煤提钒厂

实验方法

a石煤渣化学成分测定:按照GB 176-87《水泥化学分析方法》执行。

b石煤渣放射性检测:按照GB6566 - 2001《建筑材料放射性核素限量》执行。

c石煤渣微量元素测定:采用高频电感祸合等离子发射光谱(ICP-AES)对微量元素进行分析。

d石煤渣粒径分布:将石煤渣于(1051)℃烘干至恒重，采用筛析法测定石煤渣粒径分布。

e锻烧石煤渣:取一定量的石煤渣于管式电炉中锻烧，锻烧温度分别在880 ℃ ,1050℃，保温0.5h，缓慢冷却后，放入干燥器中备用。

f采用D / Max-2200型X射线衍射仪(XRD)分析石煤渣及经高温锻烧后的石煤渣矿物组成。

b采用KYKV-1000B型扫描电子显微镜(SEM)分析石煤渣的显微形貌，NORAN-SYSTEM SIX型X射线能谱仪(EDS)分析微区成分。

h采用NETZSCH STA449C型同步差热分析仪(DSC/TG)分析石煤渣的热性能

渣制生态渗水砖的研究

渗水砖是一种生态型的路面建筑材料。通过对渣理化性质的分析与表征，发现渣是一种高硅、工业废料。因此，我们利用其独特的化学组成和多孔的特性来制备渗水砖，从而为渣的资源化利用提供一个新思路。

实验工艺

将以上原料与外加剂按一定的配比混和，其中物料:水=1:0.12，将配好的物料加入到尺寸为100x100x10和Φ75x40的模具中，用一定的成形方式，脱模后，将坯体于105士1℃下烘干后再置于马弗炉中烧成最后得到制品。

坯体配方的确定（JC/T945-2000《透水砖》）

基础坯体配方的确定

外加剂种类的选取

渗水砖配方的确定

成形方法的选择

常用成形成型方法主要有三种即:振动成型法、真空挤出法、压制成型

坯体干燥

干燥主要是为了排除坯体中的自由水，以减少坯体烧结中开裂的可能性。干燥采用人工干燥，干燥箱温度采用105一110℃，干燥时间以测定坯体处于恒重时所需时间为准。干燥时间为9h。

烧成制度确定

选择最优配比样品，于不同的烧成制度下进行烧成、保温一段时间后得到样品，检测其物理性能，得到适宜的烧成温度。

样品物理性能的检测

产品的透水系数、抗压强度、保水性、抗冻性测定参照JC江945一2005《透水砖》执行。产品的吸水率、气孔率、体积密度测定参照GB9966.2《天然饰面石材实验方法体积密度、真密度、真气孔率、吸水率》执行。

部份检测方法详细如下:

3.4.1保水性的测定:

保水性越高，渗水砖调节空气湿度的能力越强。其具体测定、计算方法如下:

A.检测过程

将试样置于温度为1100C士1℃的烘箱内烘干，每隔24h将试样取出分别称量一次，直至两次连续称量之差小于0.1%，视为干燥试样质量(ml)。将试样冷却至室温后竖直放入水槽中，注入温度为20℃士10℃的蒸溜水，将试样浸没，使水面高出试样约20mmc在水中浸泡24h，使试样上表面向上从水中取出，用拧干的湿毛巾擦去表面附着水，立即称量，为试样吸水24h的质量(mZ)。

B.结果计算:

计算公式:

式中

B一保水性，单位为克每平方厘米

M1一干燥试样的质量，单位为克(g);

M2，一试样吸水24h的质量，单位为克(g);

Al一试样的上表面面积，单位为平方厘米(cm2)。

报告所测三块试样平均值，精确至0.1留cm2。