一种磷石膏陶瓷透水砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种透水砖，尤其是涉及一种磷石膏陶瓷透水砖及其制备方法。

背景技术

透水砖是一种较为重要的透水材料，可以有效的渗透和净化积水，调节城市热岛效应。同时其工艺简单，原料来源包括钢渣、矿山尾矿和粉煤灰等工业固废。陶瓷透水砖具有生产效率高，机械强度和化学稳定性较高，透水性能较好等优点，同时其制备原料多为工业固废，具有较好的应用前景。基于我国海绵城市概念的提出，透水砖在人行道、停车场、公园和景区等场景有了越来越多的应用。据多孔透水砖的制备原材料和制备工艺的区别，可以将透水砖分为混凝土透水砖、陶瓷透水砖以及高分子透水砖。混凝土透水砖的养护时间较长，高分子透水砖的制备成本较高，而陶瓷透水砖生产效率高，同时由于经过高温烧结，陶瓷透水砖的机械强度较高，透水性能较好。

磷石膏是湿法生产磷酸时产生的一种固废，其成分中二水硫酸钙的含量一般达到90%左右，其次为SiO

磷石膏作为建筑材料已有较多的研究，但以磷石膏为原料制备透水砖的相关研究成果较少。杨步雷等（CN107512895B）以磷石膏、活性水淬渣、环氧树脂为主要原料制备了机械性能较高的透水砖，但环氧树脂的成本较高，同时在制备过程中需要进行造粒和蒸压养护，工艺较为复杂；郭泰民等（CN102180637A）以磷石膏作为原料制备了陶瓷透水砖，但其原料中天然原料占比较多，提高了制备成本且不利于可持续发展，同时在制备过程中还需经过陈腐等步骤，生产效率较低，不利于工业化生产；刘琴等（CN105777065A）制备的陶瓷透水砖中磷石膏的使用量较少，且也需要经过造粒和陈腐等步骤。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的磷石膏透水砖及其制备工艺所存在的上述问题，提供了一种原料来源广泛，制备成本较低的磷石膏陶瓷透水砖。

本发明还提供了一种磷石膏陶瓷透水砖制备方法，制备步骤简单，制备过程对环境友好，生产效率较高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明的一种磷石膏陶瓷透水砖，以质量百分比计，由体粉料和为固体粉料质量5~10%的水制成；所述固体粉料由以下质量百分比的组分组成：10~50%磷石膏，35~80%陶瓷废料，1~3%废玻璃，3~5%赤泥，0~10%活性污泥，3~5%钠盐，固体粉料中各组分质量百分比之和为100%。陶瓷废料颗粒具有较高的强度，可以作为透水砖的骨架；磷石膏、赤泥、性污泥和钠盐在高温作用下会释放气体，可以起到造孔和扩充孔隙的作用，并且磷石膏、赤泥、性污泥成分中的SiO

作为优选，所述磷石膏、废玻璃、活性污泥和赤泥均过40目筛，所述陶瓷废料粒径为8~40目。

作为优选，所述钠盐为碳酸钠和/或硫酸钠。

一种磷石膏陶瓷透水砖制备方法，包括以下步骤：

（1）混料：将固体粉料中的各组分按上述质量百分比混合均匀后，加水，搅拌均匀，得混合料；

（2）制备生坯：将混合料注入模具中并压制成型，干燥，得生坯；

（3）制备透水砖：将生坯进行高温烧结后保温，保温结束后冷却，得磷石膏陶瓷透水砖。

作为优选，步骤（1）中，所述磷石膏、废玻璃、活性污泥和赤泥均过40目筛，所述陶瓷废料粒径为8~40目。

作为优选，步骤（1）中，所述钠盐为碳酸钠和/或硫酸钠。

作为优选，步骤（2）中，干燥温度为100~120℃。

作为优选，步骤（2）中，烧结温度为1100~1200℃，升温速度为10~15℃/min，保温时间为1~2h。

因此，本发明具有如下有益效果：

（1）磷石膏陶瓷透水砖的主要原料为磷石膏等固体废物，原料来源广泛，成本低；

（2）原料配比合理，除了依靠骨料间的孔隙外，还利用原料高温下产生的气体形成微小通孔，有利于提高产品的透水性能；

（3）无需改性、造粒和陈腐等工序，制备步骤较为简单，生产效率较高，制备过程对环境友好，具有较大的工业推广价值。

附图说明

图1是实施例1制得的磷石膏陶瓷透水砖实物图。

图2是实施例2制得的磷石膏陶瓷透水砖实物图。

图3是实施例3制得的磷石膏陶瓷透水砖实物图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

（1）混料：按10%磷石膏，80%陶瓷废料，1%废玻璃，4%赤泥，5%钠盐（硫酸钠）的质量百分比称取各组分后，混合均匀，得固体粉料，其中磷石膏、废玻璃、活性污泥和赤泥均过40目筛，陶瓷废料粒径为8~40目；在固体粉料中加入为固体粉料质量5%的水，搅拌均匀，得混合料；

（2）制备生坯：将混合料注入模具中并压制成型，100℃干燥，得生坯；

（3）制备透水砖：将生坯进行高温烧结后保温，保温结束后冷却，得磷石膏陶瓷透水砖（如图1所示），烧结温度为1100℃，升温速度为10℃/min，保温时间为2h。

实施例2

（1）混料：按50%磷石膏，35%陶瓷废料，3%废玻璃，3%赤泥，5%活性污泥，4%钠盐（碳酸钠）的质量百分比称取各组分后，混合均匀，得固体粉料，其中磷石膏、废玻璃、活性污泥和赤泥均过40目筛，陶瓷废料粒径为8~40目；在固体粉料中加入为固体粉料质量10%的水，搅拌均匀，得混合料；

（2）制备生坯：将混合料注入模具中并压制成型，120℃干燥，得生坯；

（3）制备透水砖：将生坯进行高温烧结后保温，保温结束后冷却，得磷石膏陶瓷透水砖（如图2所示），烧结温度为1200℃，升温速度为15℃/min，保温时间为1h。

实施例3

（1）混料：按30%磷石膏，50%陶瓷废料，2%废玻璃，5%赤泥，10%活性污泥，3%钠盐（碳酸钠和硫酸钠，质量比1：1）的质量百分比称取各组分后，混合均匀，得固体粉料，其中磷石膏、废玻璃、活性污泥和赤泥均过40目筛，陶瓷废料粒径为8~40目；在固体粉料中加入为固体粉料质量5~10%的水，搅拌均匀，得混合料；

（2）制备生坯：将混合料注入模具中并压制成型，110℃干燥，得生坯；

（3）制备透水砖：将生坯进行高温烧结后保温，保温结束后冷却，得磷石膏陶瓷透水砖（如图3所示），烧结温度为1150℃，升温速度为12℃/min，保温时间为1.5h。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。