一种锂渣基防堵塞生态透水砖及其制备方法与流程

1.本发明属于利用工业固废生产建筑材料技术领域，涉及一种利用锂渣粉制备防堵塞透水砖及其制备工艺。


背景技术：

2.江西省锂云母资源丰富，宜春市的钽铌矿伴生锂云母矿为目前已探明亚洲最大的锂云母矿之一，但是锂云母品位低、开采难度大，以致每生产1t碳酸锂将会产生15-18t的浸出渣（锂渣）及大量的钾钠长石粉。2021年宜春地区利用锂云母生产的碳酸锂预计产量为10万余t，届时副产的锂渣将达150万t以上。目前大量的锂渣只能在堆场存放，不仅浪费土地资源，还易污染当地的生态环境。
3.为减少城市洪涝灾害的发生，调节城市的生态环境，缓解热岛效应等环境问题，透水铺装材料近年来在人行道、广场、停车场等场所被广泛应用。研究表明，锂渣中含有的活性成分sio2和al2o3能够与ca(oh)2发生弱火山灰反应，生成具有一定强度的胶凝性物质-水化硅酸钙及水化铝酸钙。因此可利用锂渣配合其他活性固体废弃物及激发剂配制生态水泥制备透水混凝土。但相关研究大多采用水玻璃、naoh等强碱激发，或掺入较多的硅酸盐水泥做激发剂，不仅成本较高，而且也极易造成透水混凝土砖上出现较为严重的泛碱现象。
4.专利cn114249559a的中国发明专利公开了一种具备吸附性能的全固废基透水砖及其制备方法。该透水砖将锂渣、粉煤灰、硅灰、矿渣微粉混合得到均匀的粉状固废原料，依次加入氢氧化钠溶液-钠基水玻璃-偏铝酸钠溶液组成的复合激发剂溶液、高效减水剂及适量水，搅拌均匀后经浇注、振实、密封、梯级养护即得到具有吸附性能的全固废基透水砖。但氢氧化钠溶液-钠基水玻璃-偏铝酸钠溶液组成的复合激发剂溶液成本较高，且极易造成透水砖出现泛碱的情况，严重影响透水砖铺砖后的美观性。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有锂渣大量堆积的问题，及目前利用锂渣作为生态水泥制备透水砖时，碱性激发剂掺量过高造成的透水砖成本过高及其容易出现泛碱的情况，提供一种锂渣基防堵塞生态透水砖及其制备方法，且该制备工艺简单、成本较低。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：首先，本发明提供一种锂渣基生态防堵塞透水砖，该透水砖是由基层和面层胶结形成的双层结构；所述的基层按重量份计由以下原料制成：20~25份的锂渣生态水泥、75~80份的5~10mm石灰岩类碎石、0.2~0.4份的硅灰、0.008~0.01份的减水剂、7.2~10份的水；所述的面层按重量份计由以下材料制成：15~20份锂渣生态水泥、80~85份的烘干沙、0.45~1.2份的水性环氧树脂、0.1125~0.6份的固化剂树脂、3~4.8份的水和0.006~0.008份的减水剂。
7.本发明优选的方案中，所述的锂渣基生态水泥由400~500m2/kg比表锂渣粉、400~500m2/kg比表钢渣粉、s95级矿渣粉、二水石膏含量88%以上的脱硫石膏、普通42.5硅酸盐水泥按25：45：10：9：1混合均匀而成。由于锂渣基生态水泥的原材料中普通硅酸盐水泥含量极
少，且其反应生成的ca(oh)2大都会作为激发剂与生态水泥中的矿粉及锂渣粉反应掉，可有效解决现有锂渣基透水混凝土的泛碱严重的问题。同时由于锂渣生态水泥仅采用少量普通硅酸盐水泥及二水石膏作为激发剂，故而成本较低，具有明显的价格优势。
8.本发明优选的方案中，所述的石灰岩类碎石中，针片状含量小于10%，含泥量小于0.5%，压碎值小于12%。
9.本发明优选的方案中，所述烘干沙是由沙漠风积沙经过水洗烘干制得，细度为40~70目，含泥量低于0.03%。
10.本发明优选的方案中，所述水性环氧树脂为乳白色液体、固含量为52%~54%、环氧含量900~1100g/mol。
11.本发明优选的方案中，所述固化剂树脂为黄色液体，固含量≥99%，胺值320~360 mg koh/g，活泼氢含量大于105。
12.本发明优选的方案中，所述硅灰，sio2含量大于95%以上，活性指数大于110%。
13.本发明优选的方案中，所述减水剂为聚羧酸减水剂粉体，减水率大于25%。
14.此外，本发明还提供所述的锂渣基防堵塞透水砖的制备方法，具体步骤包括：1）按重量份计，将以下原料搅拌均匀制成面层浆料：20~25份的锂渣生态水泥、75~80份的5~10mm石灰岩类碎石、0.2~0.4份的硅灰、0.008~0.01份的减水剂和7.2~10份的水；2）按重量份计，将以下原料搅拌均匀制成基层浆料：15~20份锂渣生态水泥、80~85份的烘干沙、0.45~1.2份的水性环氧树脂、0.1125~0.6份的固化剂树脂、3~4.8份的水和0.006~0.008份的减水剂；3）按面层 : 基层为2:11的厚度比，将1）制备的面层浆料和2）制备的基层浆料分两次装模，并在10-20 mpa成型压力下保压3-8s，即得本发明所述的锂渣基生态防堵塞透水砖。
15.与现有技术相比，本发明提供了一种锂渣基防堵塞生态透水砖及其制备方法，本发明的制备工艺简单，且原材料来源简单，充分利用了锂渣作为透水砖的胶材原料。本发明所述的锂渣基防堵塞生态透水砖，其双层结构可起到防堵塞作用，其中面层材料用的是孔隙结构较小的砂基透水材料，从而防止大颗粒灰尘堵塞基层透水混凝土孔隙。更重要的是，本发明还有效解决了目前有关利用锂渣作为胶凝材料制备透水砖过程中，碱激发剂用量过高造成透水砖成本较高且极易出现泛碱的情况，大大提高了锂渣利用率，同时生产能耗低、生产成本低，具有巨大的经济效益和社会效益。本发明科学有效的将锂渣粉与各种工业废渣经混合后作为胶凝材料制备透水砖，利用少量普通硅酸盐水泥与钢渣粉发生水化反应生成的ca(oh)2与锂渣粉、矿渣粉中的活性氧化铝、活性二氧化硅反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙，并与脱硫石膏中的caso4·
2h2o反应生成钙矾石，从而提高透水铺装材料的抗压强度。由于仅采用了极少的普通硅酸盐水泥作为激发剂，故而可有效解决现有利用锂渣制备透水砖技术中，由于碱性激发剂掺量过高导致的成本较高及容易泛碱问题。本发明制备方法简单易行，成本低廉，在海绵城市建设工程中具有广阔的应用前景。大大提高了锂渣的综合利用价值，具有很好的经济效益和环境效应。
具体实施方式
16.为了便于理解本发明，下面通过实施例对本发明进行更详细的描述。本文所描述
的实施例仅用于本发明的补充说明，而不视为本发明的全部范围。
17.实施例1透水砖基层的原料为20份的锂渣生态水泥、80份的5~10mm石灰岩类碎石、0.3份的硅灰、7.6份的水、0.009份的减水剂；透水砖面层材料为15份锂渣生态水泥、85份的烘干沙、0.46份水性环氧树脂、0.1130份固化剂、3.5份的水、0.008份的减水剂。将透水砖的面层、基层材料按上述配比分别搅拌均匀后，按面层：基层2:11的厚度比分两次装模，并在15mpa成型压力下保压5s，即得锂渣基生态防堵塞透水砖，透水砖的尺寸为100*200*60mm。养护28d后，测试透水砖的抗折、抗压强度及透水系数。测试结果如表1所示。
18.实施例2重复实施例1的方法，但基层材料中，锂渣生态水泥用量改为17份，5~10mm石灰岩类碎石用量改为83份。
19.实施例3重复实施例1的方法，但基层材料中，锂渣生态水泥用量改为23份，5~10mm石灰岩类碎石用量改为77份。
20.实施例4重复实施例1的方法，但基层材料中，锂渣生态水泥用量改为28份，5~10mm石灰岩类碎石用量改为72份。
21.实施例5重复实施例1的方法，但面层材料中，锂渣生态水泥用量改为13份，烘干沙用量改为87份。
22.实施例6重复实施例1的方法，但面层材料中，锂渣生态水泥用量改为17份，烘干沙用量改为83份。
23.实施例7重复实施例1的方法，但面层材料中，锂渣生态水泥用量改为20份，烘干沙用量改为80份。
24.实施例8重复实施例1的方法，但面层材料中，锂渣生态水泥用量改为23份，烘干沙用量改为77份。
25.表1：各个实施例中透水砖的强度透水系数及28d时的抗压强度实施例编号透水系数（mm/s）28d抗折强度（mpa）28d抗压强度（mpa）实施例13.03.231.1实施例23.22.627.5实施例32.83.534.5实施例42.63.735.3实施例53.43.032.2实施例62.73.232.2实施例72.53.333.1实施例82.43.433.9
上述表1中各实施例说明当锂渣生态水泥在透水基层用量为20份～25份，面层用量为15份~20份，制备的透水砖透水系数大于2.5mm/s，28d抗压强度均大于30mpa，均能满足设计要求。
26.任何人在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。