本发明属于透水砖制备领域，具体而言，本发明涉及透水砖及其制备方法。
背景技术：
赤泥熔渣主要含cao、sio2、al2o3、na2o、tio2、残c及少量feo，是赤泥经“转底炉碳热还原—燃气熔分炉熔分处理赤泥”后得到的副产品。热态赤泥熔渣经水萃成为非晶态赤泥熔渣玻璃颗粒，其按一定工艺进行热处理可发生显著的晶化反应，非晶颗粒成为赤泥熔渣微晶颗粒，相比于非晶颗粒，赤泥熔渣微晶颗粒体积缩小，密度增加，力学性能显著增加，力学强度高、耐磨性好。
透水砖的砖体布满均匀贯通微孔，是一种可使雨水从砖体表面快速透过的新型建筑材料，对减轻城市排洪负担、缓解城市热岛效应有显著的效果。目前，透水砖由于制造工艺的原因普遍存在力学强度较低、耐磨性较差等特点。
因此，现有透水砖的制备技术有待进一步改进。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种透水砖及其制备方法。采用该方法可得到具有显著透水性且抗压强度大于50mpa的高强度透水砖，从而不仅降低了透水砖的生产成本，而且实现了赤泥熔渣的资源化利用。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备透水砖的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将热态赤泥熔渣进行水淬、破碎和筛分处理，以便得到赤泥熔渣玻璃颗粒；
(2)将所述赤泥熔渣玻璃颗粒与水玻璃混合，以便得到混合物料；
(3)将所述混合物料注入磨具中进行成型和陈化处理，以便得到砖坯；
(4)将所述砖坯进行热处理，以便得到透水砖。
根据本发明实施例的制备透水砖的方法，通过将赤泥熔渣玻璃颗粒与水玻璃进行混合，因赤泥熔渣玻璃颗粒为非晶态，较脆，力学性能较差，与水玻璃混合、成型、陈化后可得到具有一定强度的砖坯，此时砖胚由赤泥熔渣玻璃颗粒组成，颗粒与颗粒之间由水玻璃保持粘连；在热处理过程中，赤泥熔渣玻璃颗粒发生核化反应，玻璃颗粒内部产生大量晶核，随着热处理的进行，大量晶核开始成长为微小的晶体，赤泥熔渣玻璃颗粒转变为赤泥熔渣微晶颗粒，体积缩小、密度增加、力学强度随之提升，且产生了一系列均匀的、联通的气孔，提升了砖体的透水性，同时水玻璃中的na2o促进了赤泥熔渣微晶颗粒与赤泥熔渣微晶颗粒接触面处的烧结反应，保证了赤泥熔渣微晶颗粒的联结强度，进而提高透水砖的力学性能和耐磨性能，热处理完毕后随炉降温，即可得到抗压强度大于50mpa的高强度透水砖，从而不仅降低了透水砖的生产成本，而且实现了赤泥熔渣的资源化利用。
另外，根据本发明上述实施例的制备透水砖的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述赤泥熔渣包括：10-30重量份的氧化钙；20-60重量份的二氧化硅；5-20重量份的氧化铝；1-7重量份的氧化钠；2-5重量份的二氧化钛；0.5-2重量份的氧化亚铁；以及0.1-0.5重量份的残碳。由此，通过将赤泥熔渣作为制备透水砖的原料使用，不仅可以显著降低透水砖的原料成本，而且可以实现赤泥熔渣的资源化利用。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述热态赤泥熔渣的温度为1400～1600摄氏度。由此，有利于降低制备透水砖工艺的能耗。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述赤泥熔渣玻璃颗粒的粒径为0.5-1.5mm。由此，有利于提高透水砖的品位。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述赤泥熔渣玻璃颗粒与所述水玻璃的混合质量比为(15-20)：1。由此，可进一步提高透水砖的品位。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，将所述砖坯进行热处理是按照下列步骤进行的：将所述砖坯从室温以5～10摄氏度/分钟的升温速度升至600～700摄氏度保温3～4小时，然后以3～5摄氏度/分钟的升温速度升至800～950摄氏度保温2～3小时。由此，可进一步提高透水砖的品位。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种透水砖。根据本发明的实施例，所述脱水砖是采用上述制备透水砖的方法制备得到的。由此，可得到具有显著透水性且抗压强度大于50mpa的高强度透水砖。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的制备透水砖的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备透水砖的方法，根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：
s100：将热态赤泥熔渣进行水淬、破碎和筛分处理
该步骤中，将热态赤泥熔渣进行水淬、破碎和筛分处理，以便得到赤泥熔渣玻璃颗粒。具体的，热态赤泥熔渣是由“转底炉碳热还原-燃气熔分炉熔分处理赤泥”工艺得到的，其经常温水淬，可得到粒度不一的赤泥熔渣玻璃颗粒，再经破碎及筛分，即可得到粒度符合要求的赤泥熔渣玻璃颗粒。
根据本发明的一个实施例，赤泥熔渣可以包括：10-30重量份的氧化钙；20-60重量份的二氧化硅；5-20重量份的氧化铝；1-7重量份的氧化钠；2-5重量份的二氧化钛；0.5-2重量份的氧化亚铁；以及0.1-0.5重量份的残碳。由此，可以利用该赤泥熔渣制备得到透水砖。
根据本发明的再一个实施例，热态赤泥熔渣的温度可以为1400～1600摄氏度。由此，通过将该温度下的热态赤泥熔渣直接进行常温水淬，可以让赤泥熔渣内部的应力在短时间内显著提高，从而得到粒度相对较小的赤泥熔渣玻璃颗粒，降低后续破碎工艺的能耗。
根据本发明的又一个实施例，赤泥熔渣玻璃颗粒的粒径可以为0.5-1.5mm。发明人发现，若赤泥熔渣玻璃颗粒的粒径过大，颗粒之间接触面积较小，难以产生较大的结合力，将会显著降低透水砖的力学强度；而若赤泥熔渣玻璃颗粒的粒径过小，则透水砖的孔隙率将降低，显著影响透水砖的透水效果。
s200：将赤泥熔渣玻璃颗粒与水玻璃混合
该步骤中，将赤泥熔渣玻璃颗粒与水玻璃混合，以便得到混合物料。由此，有利于后续混合物料的成型和陈化处理。
根据本发明的一个实施例，赤泥熔渣玻璃颗粒与水玻璃的混合质量比可以为(15-20)：1。发明人发现，若赤泥熔渣玻璃颗粒与水玻璃的混合质量比过高，水玻璃含量相对不足，赤泥熔渣颗粒之间的结合强度难以保证，会导致透水砖力学强度降低；而若赤泥熔渣玻璃颗粒与水玻璃的混合质量比过低，水玻璃的含量相对过剩，会导致水玻璃充斥在透水砖的空隙中，降低其透水率。
s300：将混合物料注入磨具中进行成型和陈化处理
该步骤中，将混合物料注入磨具中进行成型和陈化处理，以便得到砖坯。发明人发现，赤泥熔渣玻璃颗粒为非晶态，较脆，力学性能较差，与水玻璃混合、注入模具中成型、陈化一段时间后可得到具有一定强度的砖坯，此时砖胚由赤泥熔渣玻璃颗粒组成，颗粒与颗粒之间由水玻璃保持粘连。
s400：将砖坯进行热处理
该步骤中，将砖坯进行热处理，以便得到透水砖。发明人发现，在热处理过程中，赤泥熔渣玻璃颗粒发生核化反应，玻璃颗粒内部产生大量晶核，随着热处理的进行，大量晶核开始成长为微小的晶体，赤泥熔渣玻璃颗粒转变为赤泥熔渣微晶颗粒，体积缩小、密度增加、力学强度随之提升，且产生了一系列均匀的、联通的气孔，提升了砖体的透水性，同时水玻璃中的na2o促进了赤泥熔渣微晶颗粒与赤泥熔渣微晶颗粒接触面处的烧结反应，保证了赤泥熔渣微晶颗粒的联结强度，热处理完毕后随炉降温，即可得到抗压强度大于50mpa的高强度透水砖。
根据本发明的一个实施例，将砖坯进行热处理可以是按照下列步骤进行的：将砖坯从室温以5～10摄氏度/分钟的升温速度升至600～700摄氏度保温3～4小时，然后以3～5摄氏度/分钟的升温速度升至800～950摄氏度保温2～3小时。发明人发现，将砖坯从室温以5～10摄氏度/分钟的升温速度升至600～700摄氏度保温3～4小时，此时赤泥熔渣玻璃颗粒发生核化反应，玻璃颗粒内部产生大量晶核；之后以3～5摄氏度/分钟的升温速度升至800～950摄氏度保温2～3小时，大量晶核开始成长为微小的晶体，赤泥熔渣玻璃颗粒转变为赤泥熔渣微晶颗粒，体积缩小、密度增加、力学强度随之提升，且产生了一系列均匀的、联通的气孔，提升了砖体的透水性，同时水玻璃中的na2o促进了赤泥熔渣微晶颗粒与赤泥熔渣微晶颗粒接触面处的烧结反应，保证了赤泥熔渣微晶颗粒的联结强度。热处理完毕后随炉降温，即可得到抗压强度大于50mpa的高强度透水砖。
根据本发明实施例的制备透水砖的方法，通过将赤泥熔渣玻璃颗粒与水玻璃进行混合，因赤泥熔渣玻璃颗粒为非晶态，较脆，力学性能较差，与水玻璃混合、成型、陈化后可得到具有一定强度的砖坯，此时砖胚由赤泥熔渣玻璃颗粒组成，颗粒与颗粒之间由水玻璃保持粘连；在热处理过程中，赤泥熔渣玻璃颗粒发生核化反应，玻璃颗粒内部产生大量晶核，随着热处理的进行，大量晶核开始成长为微小的晶体，赤泥熔渣玻璃颗粒转变为赤泥熔渣微晶颗粒，体积缩小、密度增加、力学强度随之提升，且产生了一系列均匀的、联通的气孔，提升了砖体的透水性，同时水玻璃中的na2o促进了赤泥熔渣微晶颗粒与赤泥熔渣微晶颗粒接触面处的烧结反应，保证了赤泥熔渣微晶颗粒的联结强度，进而提高透水砖的力学性能和耐磨性能，热处理完毕后随炉降温，即可得到抗压强度大于50mpa的高强度透水砖，从而不仅降低了透水砖的生产成本，而且实现了赤泥熔渣的资源化利用。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种透水砖。根据本发明的实施例，所述脱水砖是采用上述制备透水砖的方法制备得到的。由此，可得到具有显著透水性且抗压强度大于50mpa的高强度透水砖。需要说明的是，上述针对制备透水砖的方法所描述的特征和优点同样适用于该透水砖，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
选用经“转底炉还原-燃气熔分炉熔分”处理赤泥所得的热态赤泥熔渣，其化学成分为：cao16重量份，al2o38重量份，sio250重量份，na2o5重量份、tio24重量份、feo2重量份、残c0.3重量份。将该热态赤泥熔渣水淬、破碎、筛分后得到粒度0.8mm左右的赤泥熔渣玻璃颗粒；将该玻璃颗粒与水玻璃按15：1的质量比混匀，注入模具中，陈化12小时得到赤泥熔渣玻璃砖坯；将该砖坯在670摄氏度下保温2小时进行核化反应，再升温至930摄氏度下保温2小时进行晶化反应及烧结反应，之后随炉降温，得到了外观淡青色的赤泥熔渣微晶砖坯，其抗压强度大于50mpa，透水性能良好。
实施例2
选用经“转底炉还原-燃气熔分炉熔分”处理赤泥所得的热态赤泥熔渣，其化学成分为：cao17重量份，al2o312重量份，sio245重量份，na2o4重量份、tio25重量份、feo1.5重量份、残c0.2重量份。将该热态赤泥熔渣水淬、破碎、筛分后得到粒度0.8mm左右的赤泥熔渣玻璃颗粒；将该玻璃颗粒与水玻璃按18：1的质量比混匀，注入模具中，陈化10小时得到赤泥熔渣玻璃砖坯；将该砖坯在650摄氏度下保温2小时进行核化反应，再升温至950摄氏度下保温2小时进行晶化反应及烧结反应，之后随炉降温，得到了外观淡青色的赤泥熔渣微晶砖坯，其抗压强度大于56mpa，透水性能良好。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。