本发明涉及一种获得大透水系数透水砖制造原料组合方法，属于建筑材料以及废弃资源再利用技术领域。
背景技术：
目前，有近80％的城市地面被不透水、不透气的混凝土建筑物和混凝土路面或沥青路面所覆盖，雨水、雪水不能有效渗入地下，致使地下水减少，地面下沉，土壤含水量低，花草树木的生长受抑制等，破坏了生态环境。透水砖是砖内部含有大量的连通孔的路面铺装材料，透水砖结构内存在的连续孔隙,可以在雨天及时排除路面积水,便于汽车的安全行驶和居民的行走方便。另外还可以通过其连通的孔隙将雨水回渗到地下，补充日益缺乏的地下水资源，改善植物的生存环境，恢复地表的水循环系统。目前透水砖的制备方法通常有两种，高温烧结法和常温压制成型法。常温成型时所用胶结料主要有水泥基材料和树脂基材料，水泥基透水砖往往存在抗冻性、耐磨性、耐久性差等缺点；树脂基透水砖是以高分子树脂为胶结材料实现物料的成型，存在由于树脂老化导致耐久性、耐磨性差等缺点。高温烧结法制备的陶瓷基透水砖具有硬度高、强度大、耐久性好等优点，其缺点是需要加入大量成孔剂和高温粘结剂，生产工艺复杂，资源消耗大。中国专利CN105601254A公布了一种采用粉煤灰、粘土、菱镁矿粉为主要原材料制备的烧结透水砖。近年来由于耕地的减少，国家关于粘土的使用采取保护政策，粘土砖方法会消耗大量的资源与能源，如何降低烧结成本是烧结透水砖需要解决的问题。
油页岩半焦是利用油页岩提取页岩油后剩余的工业固体废弃物，不前对其利用较少，大量的堆积占用土地、污染环境，是亟待开发利用的固体废弃物。油页岩半胶主要化学成分为无机氧化物和残余有机质，矿物组成主要为长石和石英。长石和石英是制备陶瓷的主要矿物物相，长石的存在可以降低烧成温度，有利于降低烧成时的能耗。有机质在烧成过程中一方面可以通过燃烧提供部分热能，降低生产能耗，另一方面有机物的燃烧移除可以使制品中形成部分连通的通孔，提高透水砖的透水性能。因此，利用油页岩半焦制备烧结透水砖既可以降低能耗，为透水砖的透水性能发挥作用，也可以为实现油页岩半焦的高效利用开发新途径。
铁尾矿是国内排放量较大的固体废弃物之一。大量的铁尾矿堆放带来了安全隐患和资源浪费。但到目前为止，大宗消纳铁尾矿仍然是社会的一大难题。铁尾矿的主要化学组分是SiO2、Al2O3以及Fe2O3，主要物相为石英、赤铁矿等，颗粒粒度为4-100目，可以作为烧结材料的骨料利用，实现变废为宝。
本发明烧结透水砖以油页岩半焦为高温粘结剂和成孔剂，以铁尾矿为骨料，外加少量造孔剂与粘合剂，通过压制成型、高温烧成制得透水砖，本发明结合两种固体废弃物特点，进行有效组合，拓宽了铁尾矿与油页岩半焦两种固体废弃物的应用新途径。本发明制备的具有烧结透水砖透水性好，抗压强度高，耐老化性能好、能耗低等特点，不仅可以为解决油页岩半焦和尾矿带来的环境问题和资源浪费问题，而且可以为市场提供性能优异的透水砖，具有很大的社会效益和经济效益。
技术实现要素：
本发明公开一种利用油页岩半焦和铁尾矿制备烧结透水砖的方法，烧结透水砖由以下质量百分比的原料组成：
油页岩半焦30-40wt％、铁尾矿30-50wt％、羧甲基纤维素钠2-5wt％、工业碳酸钠2-4wt％、水15-20wt％。
所述的油页岩半焦是油页岩原矿经干馏后剩余的固体废弃物，主要由无机氧化物和残余有机质组成。尾矿是铁矿石提取有价元素后剩余的固体废弃物。
上述烧结透水砖制备方法及工艺步骤如下：
(1)油页岩半焦的粉磨和铁尾矿的筛分：将油页岩半焦采用球磨机粉磨至通过200目方孔筛备用；将铁尾矿通过10目方孔筛和40目方孔筛，取10-40目细度的铁尾矿备用；
(2)透水砖坯的制备：按质量称取一定量油页岩半焦、铁尾矿、工业碳酸钠、羧甲基纤维素纳进行混合搅拌均匀，再称取一定量水倒入固体混合物中搅拌均匀，在压力机上采用20MPa的压力进行压制成型，压制成型后自然干燥；
(3)透水砖的烧成：将干燥后的透水砖坯在1000-1100℃高温下进行烧成，烧成工艺为室温至600℃为200℃/h，600-800℃为100℃/h，800-目标温度为300℃/h，在目标温度下保温1-3h，保温结束后自然冷却即可制得本发明产品。
本发明的有益效果是：采用油页岩半焦与铁尾矿组合作为透水砖的主要原材料，可以充分利用油页岩半焦中存在的长石矿物和残余有机质组分，在烧成过程中降低烧成温度，提供能量，降低能耗，并实现在产品中连通孔的形成，保证透水性能，降低了生产成本。
随着城市建设的发展，透水砖的应用越来越广泛，利用油页岩半焦和铁尾矿制备透水砖，对两种固体废弃物的大宗消纳开辟了新领域，显著提高这两种固体废弃物的资源化利用率。
具体实施方式
实施例1
(1)油页岩半焦的粉磨和铁尾矿的筛分：称取100Kg油页岩半焦采用球磨机粉磨至通过200目方孔筛备用；称取铁尾矿通过10目方孔筛和40目方孔筛，取10-40目细度的铁尾矿备用。
(2)透水砖坯的制备：按总质量10Kg进行配料，称取油页岩半焦30wt％(3Kg)、铁尾矿50wt％(5Kg)、羧甲基纤维素钠2wt％(0.2Kg)、工业碳酸钠3wt％(0.3Kg)进行混合搅拌均匀，再称取15wt％(1.5Kg)水倒入固体混合物中搅拌均匀，在压力机上采用20MPa的压力进行压制成型，压制成型后自然干燥。
(3)透水砖的烧成：将干燥后的透水砖坯按室温至600℃时200℃/h，600-800℃时100℃/h，800-1000℃时300℃/h，在1000℃下保温2h的烧成制度进行烧成，保温结束后自然冷却即可制得本发明产品。
(4)对本发明产品进行性能测试，经检测，透水砖抗压强度24.6MPa，抗折强度5.4MPa，劈裂抗拉强度4.9MPa，透水系数3.6×10-2cm/s,抗冻性质量损失率0.8％，强度损失率2.0％。完全符合GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》标准要求。
实施例2
(1)油页岩半焦的粉磨和铁尾矿的筛分：称取100Kg油页岩半焦采用球磨机粉磨至通过200目筛备用；称取铁尾矿通过10目筛和40目筛，取10-40目细度的铁尾矿备用。
(2)透水砖坯的制备：按总质量10Kg进行配料，称取油页岩半焦35wt％(3.5Kg)、铁尾矿40wt％(4.5Kg)、羧甲基纤维素钠4wt％(0.4Kg)、工业碳酸钠3wt％(0.3Kg)进行混合搅拌均匀，再称取18wt％(1.8Kg)水倒入固体混合物中搅拌均匀，在压力机上采用20MPa的压力进行压制成型，压制成型后自然干燥。
(3)透水砖的烧成：将干燥后的透水砖坯按室温至600℃时200℃/h，600-800℃时100℃/h，800-1050℃时300℃/h，在1050℃下保温4h的烧成制度进行烧成，保温结束后自然冷却即可制得本发明产品。
(4)对本发明产品进行性能测试，经检测，透水砖抗压强度29.6MPa，抗折强度6.8MPa，劈裂抗拉强度5.4MPa，透水系数2.8×10-2cm/s,抗冻性质量损失率0.4％，强度损失率1.4％。完全符合GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》标准要求。
实施例3
(1)油页岩半焦的粉磨和铁尾矿的筛分：称取100Kg油页岩半焦采用球磨机粉磨至通过200目方孔筛备用；称取铁尾矿通过10目方孔筛和40目方孔筛，取10-40目细度的铁尾矿备用。
(2)透水砖坯的制备：按总质量10Kg进行配料，称取油页岩半焦40wt％(4Kg)、铁尾矿30wt％(3Kg)、羧甲基纤维素钠5wt％(0.5Kg)、工业碳酸钠4wt％(0.4Kg)进行混合搅拌均匀，再称取21wt％(2.1Kg)水倒入固体混合物中搅拌均匀，在压力机上采用20MPa的压力进行压制成型，压制成型后自然干燥。
(3)透水砖的烧成：将干燥后的透水砖坯按室温至600℃时200℃/h，600-800℃时100℃/h，800-1100℃时300℃/h，在1100℃下保温4h的烧成制度进行烧成，保温结束后自然冷却即可制得本发明产品。
(4)对本发明产品进行性能测试，经检测，透水砖抗压强度32.6MPa，抗折强度7.8MPa，劈裂抗拉强度5.9MPa，透水系数2.2×10-2cm/s,抗冻性质量损失率0.2％，强度损失率0.4％。完全符合GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》标准要求。