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一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-05-20
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-09-18
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-10-27
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-05-20
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201810484821.5 申请日 2018-05-20
公开/公告号 CN108439952B 公开/公告日 2020-10-27
授权日 2020-10-27 预估到期日 2038-05-20
申请年 2018年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 C04B33/132C04B33/13 主分类号 C04B33/132
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 4
权利要求数量 5 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、CN 106336201 A,2017.01.18CN 106631122 A,2017.05.10CN 107759153 A,2018.03.06CN 106588065 A,2017.04.26CN 102515816 A,2012.06.27JP H05238802 A,1993.09.17CN 101492276 A,2009.07.29CN 107698232 A,2018.02.16Chaoqun Zhou et al..Feasibility ofusing dredged mud for prepared thepermeable brick《.IOP Conference Series:Materials Science and Engineering》.2017,第250卷第1-5页. 时浩等.长英质尾矿制备透水路面砖研究. 《硅酸盐通报》.2018,第37卷(第3期),第967-973页. 井强山等.低品位非金属矿制备多孔陶瓷及其吸音性能研究《.人工晶体学报》.2017,第46卷(第10期),第2008-2013页.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 信阳师范学院 当前专利权人 信阳师范学院
发明人 田永尚、唐旖天、李水云、刘鹏、李天天、孙书杰、井强山 第一发明人 田永尚
地址 河南省信阳市浉河区南湖路237号 邮编 464000
申请人数量 1 发明人数量 7
申请人所在省 河南省 申请人所在市 河南省信阳市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
郑州科维专利代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
赵继福
摘要
本发明公开了一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖,其物料包括低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉。本发明中透水砖的硅氧铝骨架结构主要利用复配的碱激发剂溶液作用,生成空隙利用了阿拉伯胶和碳粉的发泡,透水性和力学强度的调控利用了不同特性的膨胀珍珠岩。透水砖的抗压强度为53Mpa~68Mpa、透水系数为2.3mm/s~3.7mm/s,耐候性、抗冻融性和应用舒适性等均符合行业内现行标准。利用低品位白泥制备的高强度透水砖,适用于我国“海绵城市”建设中的透水铺装路面,不仅可以提高非金属矿开采过程中尾矿的高效利用、变废为宝,而且可以起到环保的作用。
  • 摘要附图
    一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-10-27 授权
2 2018-09-18 实质审查的生效 IPC(主分类): C04B 33/132 专利申请号: 201810484821.5 申请日: 2018.05.20
3 2018-08-24 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖,其特征在于:其物料包括:低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉;所述物料质量分数为:低品位白泥55% 75%,膨胀珍珠岩15% 30%,阿拉伯胶2% 4%,碳粉12% 16%,上述四种物料~ ~ ~ ~
质量分数之和为100%;
所述低品位白泥是高岭土矿开采过程中的尾矿,经过筛分和粉碎后,取150 230目下筛~
分的物料;所述膨胀珍珠岩为开孔膨胀珍珠岩,粒度大小为80 100目;所述氢氧化钠和碳酸~
氢钠的质量比为1:2 3,并将其配置成5%的碱激发水溶液。
~

2.根据权利要求1所述的一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖,其特征在于:所述的阿拉伯胶为细粉状。

3.根据权利要求1所述的一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖,其特征在于:所述碳粉颗粒大小为250μm 380μm。
~

4.根据权利要求1所述的一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖,其特征在于:所述氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶、碳粉物料的纯度均为工业级。

5.如权利要求1所述的以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)用5%的碱激发水溶液充分喷雾润湿低品位白泥后静置5h 8h,备用;
~
2)将筛分的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶和碳粉在搅拌器中混匀后,加入到步骤1)中的搅拌器内充分混合;
3)将步骤2)得到的混合物料陈化1天 2天,然后在12MPa 20 MPa的单向压力下制成长~ ~
为25cm、宽为20cm、厚为4cm 5cm的生坯;
~
4)将步骤3)得到的生坯采用自然风干或者在90℃ 120℃的电加热循环烘箱中烘干;
~
5)将步骤4)得到的坯体,在950℃ 1050℃的高温炉中烧结2h 3h,随炉自然冷却后得到~ ~
透水砖制品。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于无机矿物复合材料和透水铺装的建材领域,具体涉及一种利用低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料制备高强度透水砖的方法。

背景技术

[0002] 随着社会的发展,尤其是科学技术的进步,大大促进了社会生产力的飞速发展;社会在飞速发展带给人们日益丰盈的物质生活的同时,也伴随着对于环境的过度透支消耗,一些社会负面现象不断显现,如全球气候变暖、雾霾天气等。
[0003] 为了提高能源、矿产资源的利用率,减少环境污染和加快我国“海绵城市”道路的建设,研发无机矿物复合材料的透水铺装建材成为解决以上问题重要途径。
[0004] 公开号为CN106747196A的专利申请公开了一种环保型透水砖,由磷石膏,粉煤灰,生石灰,填料,助剂,水等组分混合配制而成;过利用磷肥、磷酸生产时排放出的固体废弃物磷石膏进行透水砖的开发,进行废物资源化的合理利用,通过加入生石灰,粉煤灰等组分,有效降低透水砖的生产成本。通过合理调整配方的填料粒径,水灰比,添加适量助剂等保证透水砖28d抗压强度达到25MPa以上,28d抗折强度达到5MPa以上,孔隙率为20%以上,透水系数达到1.5mm/s以上的透水砖。
[0005] 公开号为CN 107721250A的专利申请公开了一种高强度透水砖及其制造方法,该透水砖以磷石膏、铅锌炉渣、二氧化钛、高岭土、聚四氟乙烯乳液为主要原料,通过物料充分混合、成型、养护等工序处理制得高强度透水砖。
[0006] 公开号为CN 107488017A的专利申请公开了一种透水砖,按重量分数配比由以下组分制成:石英砂230-337份、铁尾矿特细砂100份、硅盐酸水泥73-94份、环氧树脂GCCl354-6份、水32-36份、固化剂GCCl371.20-1.92份、砂浆凝固剂6-14份、硅烷偶联剂KH5500.08-
0.18份、引气剂55-70份、胶结剂11-13份、外加剂1.5-2.1份、细石骨料340-531份、颜料1-4份、水泥增强剂9-13份、速凝剂12-14份。
[0007] 上述专利申请的技术方案及其生产的产品都达到了行业内对铺装建材的现行标准,但是透水系数和力学强度略低,且多数不能兼得高的透水系数和优异的力学强度,从而使得其在透水铺装路面建设的过程中优势不明显。此外,利用高品位原矿和硅酸盐水泥等制备透水砖造成了资源和能源的巨大浪费。
[0008] 低品位白泥是在高岭土矿开采过程中的尾矿,其纯度低、活性差且不利于培植植物,这些尾矿废弃物大多堆积在矿区周围的农田或空地,对环境带来了严重的破坏。这些低品位尾矿本身也是由硅、氧、铝等主要元素组成,且具有一定层状硅酸盐结构,如能使得硅、氧、铝等元素在烧结过程中组成硅氧铝骨架结构,并以半晶态结构存在于烧制品中就能明显的提高力学强度。此外,经过膨胀的珍珠岩不仅具有丰富的孔道结构,而且价格低廉,通过调配其组成配方可以得到不同空隙结构和力学性能,最终满足透水铺装路面建设的需求。
[0009] 因此,提供一种利用低品位白泥和膨胀珍珠岩制备高强度透水砖的方法,是一个值得研究的问题。

发明内容

[0010] 为了解决上述现有技术中的不足,提高高岭土矿开采过程中低品位白泥的高效利用率、减少环境的污染和加快我国“海绵城市”道路的建设中对无机矿物复合环保材料的需求,本发明提供一种以低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉为主要原料的高强度透水砖及其生产方法。
[0011] 本发明的目的是这样实现的:
[0012] 一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖,其物料包括:低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉;
[0013] 所述物料质量分数为:低品位白泥质量分数为55% 75%,膨胀珍珠岩15% 30%,阿拉~ ~伯胶2% 4%,碳粉12% 16%,上述四种物料质量分数之和为100%;
~ ~
[0014] 所述低品位白泥是高岭土矿开采过程中的尾矿,经过筛分和粉碎后,取150 230目~下筛分的物料;
[0015] 所述膨胀珍珠岩为开孔膨胀珍珠岩,粒度大小为80 100目;~
[0016] 所述氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1:2 3,并将其配置成5%的碱激发水溶液;~
[0017] 所述的阿拉伯胶为细粉状;
[0018] 所述碳粉颗粒大小为250μm 380μm;~
[0019] 所述氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶、碳粉物料的纯度均为工业级;
[0020] 所述的以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖的制备方法,包括以下步骤:
[0021] 1)用5%的碱激发水溶液充分喷雾润湿低品位白泥后静置5h 8h,备用;~
[0022] 2)将筛分的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶和碳粉在搅拌器中混匀后,加入到步骤1)中的搅拌器内充分混合;
[0023] 3)将步骤2)得到的混合物料陈化1天 2天,然后在12Mpa 20Mpa的单向压力下制成~ ~长为25cm、宽为20cm、厚为4cm 5cm的生坯;
~
[0024] 4)将步骤3)得到的生坯采用自然风干或者在90℃ 120℃的电加热循环烘箱中烘~干;
[0025] 5)将步骤4)得到的坯体,在950℃ 1050℃的高温炉中烧结2h 3h,随炉自然冷却后~ ~得到透水砖制品。
[0026] 积极有益效果:本发明采用传统的单向压力压制坯体工艺,利用复配的碱激发溶液促使坯体中低品位白泥中的硅氧铝骨架结构在烧结过程中生成,提高透水砖强度;利用阿拉伯胶和碳粉的发泡作用,使得其结构中生成不同类别的空隙提高透水性;利用不同特性的膨胀珍珠岩调控透水砖的内部结构、透水性、容重和力学强度等。本发明制备透水砖的显著优点为抗压强度为53Mpa 68Mpa、透水系数为2.3mm/s 3.7mm/s,该结果要明显优于行~ ~业内现行标准;此外,制备的透水砖耐候性、抗冻融性和应用舒适性等均符合现行标准要求。利用低品位白泥制备的高强度透水砖,适用于我国“海绵城市”道路的建设中的透水铺装路面,不仅可以提高非金属矿开采过程中尾矿的高效利用、变废为宝,而且可以起到环保的作用。

实施方案

[0027] 下面结合具体实施例,对本发明做进一步的说明:
[0028] 一种以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖,其物料包括:低品位白泥、膨胀珍珠岩、氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶和碳粉;
[0029] 所述物料质量分数为:低品位白泥质量分数为55% 75%,膨胀珍珠岩15% 30%,阿拉~ ~伯胶2% 4%,碳粉12% 16%,上述四种物料质量分数之和为100%;
~ ~
[0030] 所述低品位白泥是高岭土矿开采过程中的尾矿,经过筛分和粉碎后,取150 230目~下筛分的物料;
[0031] 所述膨胀珍珠岩为开孔膨胀珍珠岩,粒度大小为80 100目;~
[0032] 所述氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1:2 3,并将其配置成5%的碱激发水溶液;~
[0033] 所述的阿拉伯胶为细粉状;
[0034] 所述碳粉颗粒大小为250μm 380μm;~
[0035] 所述氢氧化钠、碳酸氢钠、阿拉伯胶、碳粉物料的纯度均为工业级;
[0036] 所述的以低品位白泥和膨胀珍珠岩为主要原料的高强度透水砖的制备方法,包括以下步骤:
[0037] 1)用5%的碱激发水溶液充分喷雾润湿低品位白泥后静置5h 8h,备用;~
[0038] 2)将筛分的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶和碳粉在搅拌器中混匀后,加入到步骤1)中的搅拌器内充分混合;
[0039] 3)将步骤2)得到的混合物料陈化1天 2天,然后在12Mpa 20Mpa的单向压力下制成~ ~长为25cm、宽为20cm、厚为4cm 5cm的生坯;
~
[0040] 4)将步骤3)得到的生坯采用自然风干或者在90℃ 120℃的电加热循环烘箱中烘~干;
[0041] 5)将步骤4)得到的坯体,在950℃ 1050℃的高温炉中烧结2h 3h,随炉自然冷却后~ ~得到透水砖制品。
[0042] 实施例1
[0043] 称取230目筛分和粉碎后的低品位白泥10.0kg置于搅拌器中,将配置好质量分数为5%的碱激发剂水溶液以喷雾润湿的方式使得白泥浸润(其中碱激发剂中氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1:2.5),将浸润的白泥静置6h后备用;称取3.2kg粒度大小为100目的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶540.0g、300μm的碳粉2.4kg混合搅拌均匀后加入到白泥搅拌器中充分混合得到混合料;混合料陈化1天,然后在18Mpa的单向压力下制成长为25cm、宽为20cm、厚为4.5cm左右的生坯;生坯在110℃的电加热循环烘箱中烘干后,在1000℃的高温炉中烧结2h,随炉自然冷却后得到透水砖制品。
[0044] 制备透水砖的抗压强度为62Mpa、透水系数为3.1mm/s。
[0045] 实施例2
[0046] 称取200目筛分和粉碎后的低品位白泥7.5kg置于搅拌器中,将配置好质量分数为5%的碱激发水剂溶液以喷雾润湿的方式使得白泥浸润(其中碱激发剂中氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1:2),将浸润的白泥静置7h后备用;称取3.0kg粒度大小为80目的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶400.0g、250μm的碳粉1.6kg混合搅拌均匀后加入到白泥搅拌器中充分混合得到混合料;混合料陈化2天,然后在20Mpa的单向压力下制成长为25cm、宽为20cm、厚为4.5cm左右的生坯;生坯在110℃的电加热循环烘箱中烘干后,在1050℃的高温炉中烧结2h,随炉自然冷却后得到透水砖制品。
[0047] 制备透水砖的抗压强度为68Mpa、透水系数为2.3mm/s。
[0048] 实施例3
[0049] 称取150目筛分和粉碎后的低品位白泥6.7kg置于搅拌器中,将配置好质量分数为5%的碱激发水剂溶液以喷雾润湿的方式使得白泥浸润(其中碱激发剂中氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1:3),将浸润的白泥静置7h后备用;称取2.6kg粒度大小为100目的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶350.0g、380μm的碳粉1.5kg混合搅拌均匀后加入到白泥搅拌器中充分混合得到混合料;混合料陈化2天,然后在12Mpa的单向压力下制成长为25cm、宽为20cm、厚为4.5cm左右的生坯;生坯在100℃的电加热循环烘箱中烘干后,在950℃的高温炉中烧结3h,随炉自然冷却后得到透水砖制品。
[0050] 制备透水砖的抗压强度为53Mpa、透水系数为3.7mm/s。
[0051] 实施例4
[0052] 称取200目筛分和粉碎后的低品位白泥9.5kg置于搅拌器中,将配置好质量分数为5%的碱激发水剂溶液以喷雾润湿的方式使得白泥浸润(其中碱激发剂中氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1:2),将浸润的白泥静置6h后备用;称取2.9kg粒度大小为80目的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶500.0g、300μm的碳粉1.9kg混合搅拌均匀后加入到白泥搅拌器中充分混合得到混合料;混合料陈化1天,然后在16Mpa的单向压力下制成长为25cm、宽为20cm、厚为4.5cm左右的生坯;自然风干后,在1000℃的高温炉中烧结3h,随炉自然冷却后得到透水砖制品。
[0053] 制备透水砖的抗压强度为56Mpa、透水系数为3.3mm/s。
[0054] 实施例5
[0055] 称取180目筛分和粉碎后的低品位白泥1.1kg置于搅拌器中,将配置好质量分数为5%的碱激发剂水溶液以喷雾润湿的方式使得白泥浸润(其中碱激发剂中氢氧化钠和碳酸氢钠的质量比为1:3),将浸润的白泥静置8h后备用;称取3.3kg粒度大小为100目的膨胀珍珠岩、阿拉伯胶550.0g、380μm的碳粉2.1kg混合搅拌均匀后加入到白泥搅拌器中充分混合得到混合料;混合料陈化1天,然后在18Mpa的单向压力下制成长为25cm、宽为20cm、厚为4.5cm左右的生坯;自然风干后,在1050℃的高温炉中烧结3h,随炉自然冷却后得到透水砖制品。
[0056] 制备透水砖的抗压强度为60Mpa、透水系数为2.9mm/s。
[0057] 本发明采用传统的单向压力压制坯体工艺,利用复配的碱激发剂溶液促使坯体中的低品位白泥中的硅氧铝骨架结构在烧结过程中生成,提高透水砖强度;利用阿拉伯胶和碳粉的发泡作用,使得其结构中生成不同类别的空隙提高透水性;利用不同特性的膨胀珍珠岩调控透水砖的内部结构、透水性、容重和力学强度等。本发明制备透水砖的显著优点为抗压强度为53Mpa 68Mpa、透水系数为2.3mm/s 3.7mm/s,该结果要明显优于行业内现行标~ ~准;此外,制备的透水砖耐候性、抗冻融性和应用舒适性等均符现行标准合要求。利用低品位白泥制备的高强度透水砖,适用于我国“海绵城市”道路的建设中的透水铺装路面,不仅可以提高非金属矿开采过程中尾矿的高效利用、变废为宝,而且可以起到环保的作用。
[0058] 最后针对本专利提出的具体实施例进行说明,专利中涉及的实施例仅用于说明本发明的优选实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内,本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。
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