基本信息
- 项目名称：
- 固体废弃物制作环保陶瓷透水砖
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 以固体废弃物为研究对象，对污泥成分进行定性分析和研究。以糖滤泥作为成孔剂、废陶瓷作为骨料、粘土作为粘结剂，将糖滤泥、粉煤灰、粘土和废陶瓷按一定比例混合，进行烧结，制成绿色环保透水砖。 对该透水砖进行实验室测定，得出最优制作工艺和条件，并测定出该砖的各项性能，得出实验结果。 通过对实验结果的研究分析，固体废弃物研制绿色环保透水砖是可行性的，这为废弃物的回收利用提供了一定实验基础。
- 详细介绍：
- 透水砖的配方设计要满足废物利用率高、能耗低、对环境污染小、生产工艺简单、产品保水性的要求，以及保证透水性好、防滑、耐磨、抗压、抗折强度能满足道路砖标准等。本砖采用配方：糖滤泥含量15%、粉煤灰含量20%、吉林水曲柳35%、废陶瓷含量20%、污泥含量5%、玻璃粉5%；工艺条件：烧成温度是1100℃、保温时间为30min。烧制出来的透水砖吸水率为24.50%、孔隙率为34.81%、弯曲强度为14.33MPa。 糖滤泥中主要成分是碳酸钙。此外还含有镁、铁、铝、硅等氧化物及有机物，在制作透水砖的过程中起着成孔剂的作用，适量加入糖滤泥不但能起到成孔作用，同时还起到了熔剂作用，使产品的强度有了明显的提高，但是加入过多则会起到相反的作用。通过对糖滤泥进行煅烧。随着煅烧温度的升高，糖滤泥中有机物碳化和燃烧。当温度继续升高，碳酸钙开始分解，随煅烧温度的升高和保温时间的延长，碳酸钙分解更完全。将糖滤泥与一定量的废陶瓷、粘土和粉煤灰混合，在一定的工艺条件下烧结。由于碳酸钙分解放出二氧化碳以及有机物碳化和燃烧，产生气体，使得烧结的制品具有一定的孔隙率。加入的废陶瓷是颗粒料，它也是制作透水砖的主要原料，同时是制作透水砖的骨料，对产品的成型性能、烧成性能及理化性能影响都很大。加入粘土主要是为了满足产品的成形性能要求，其次是为了满足产品烧成过程中和烧成后的强度、结构的要求。粘土中含有铝、硅等氧化物，在温度达到一定时，发生化学反应，生成莫来石晶体和钙长石。粉煤灰是粉状料，是原料中的辅料，主要有两种作用，一是起到助熔作用，降低烧成温度；二是提前熔化，使粘结剂(粘土)在烧成分解时产生对骨料(废陶瓷)的粘结作用，减弱因粘结剂分解后失去。这样研制的环保透水砖不仅带有一般透水砖的透水性能，而且还具有一定陶瓷材料的性能，例如强度，耐磨度。 本课题小组在参考借鉴国内外科研成果的前提下，利用固体废弃物如糖滤泥、粉煤灰、建筑垃圾、工业废渣、城市污泥、江河淤泥、少量粘土、石英以及城市垃圾、木屑等各种成孔剂生产和制备环保陶瓷透水砖，该产品研制成功，将达到国内先进水平！
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：使目前日益增加的工业废渣得以利用，减轻环境负荷，使雨水或城市用水迅速渗透地下，调节城市气候、减少城市水资源流失。 思路：透水砖的配方设计要满足废物利用率高、能耗低、对环境污染小、生产工艺简单、产品保水性的要求，以及保证透水性好、防滑、耐磨、抗压、抗折强度能满足道路砖标准等。根据实验总结，最终选用糖滤泥作为成孔剂，废陶瓷作为骨料，粘土作为粘结剂。 创新：利用建筑垃圾和工业废渣等固体废弃物为原料，制作绿色环保陶瓷透水砖。达到废物利用、净化空气、降低噪音、改善水质等目的；城市垃圾、木屑等作为低温成孔剂，糖滤泥作为高温成孔剂；陶瓷透水砖透水性强，强度高，使用寿命长。 技术关键：糖滤泥、城市垃圾、木屑等作为成孔剂的加入量以及透水孔的形成机理和大小的控制是技术关键。为了提高产品的透水性，但要控制成孔剂的加入量以获得良好的产品成形性能和干燥强度，并避免产生黑芯等缺陷。 技术指标： 透水砖的外观质量、尺寸偏差、力学性能、物理性能等技术要求应符合建材行业标准《透水砖》（JC/T945）的规定，其中如下：透水系数 > 0.5mm/s，抗压强度 > 35Mpa，抗冻标号 > 25次，抗折强度 > 6Mpa，磨抗长度 > 35mm；吸水率约为25%。
科学性、先进性
- （1）使日益增加的工业废渣得以利用，减轻环境负荷，体现低碳环保主题。 （2）绿色环保透水砖透气透水，净化空气，吸收噪音，改善水质，可以平衡城市生态系统。 （3)采用低温成孔剂和高温成孔剂的共同作用，不仅能实现固体废弃物的综合化利用，还能实现更好的透水性。 (4)工艺简单，成本低，糖滤泥起成孔作用；废陶瓷是骨料，对产品的成型性能、烧成性能影响很大；粘土是为了满足产品的成形性能要求；粉煤灰是辅料，主要有两种作用，一是起到助熔作用，降低烧成温度；二是提前熔化，使粘土在烧成时产生对骨料的粘结作用。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年印信通低碳环保（辽宁赛区）创意大赛中跻身于前20名行列，并获得了优秀奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本产品透水砖利用各种工业废弃物与少量粘土制成，主要针对于大连市各街道路面雨天或发水时期不能很好的将水返回到地下，从而造成水资源的浪费以及公用排水管网负担过重，引起社会大众的不便。同时大连也是一个水资源缺乏的城市，为此大连市政府对于大连市的环保事业非常重视，倡导地毯环保的事业，如何改变雨天街道存水情况以及雨水回收是急需解决的问题之一。目前透水砖的事业在大连尚未成熟和推广，是需要但还未满足的市场。 目前，随着建设节约型社会和走可持续发展战略需要，国内许多科研单位和生产厂家加入到此类产品的研发行列，全国许多城市在道路扩建工程中大量使用具有渗水功能的渗水砖和迅速自然下排雨水的透水砖，其行业发展状况十分红火。 我国的一些大中城市在政府部门的重视和引导下,透水性材料（透水砖）已开始铺设。如上海世博会园区地面，北京长安街步行道，西安大明宫国家遗址公园等均铺设了新型透水砖并取得了良好的环保效果及社会反响。但耗费成本较高。本产品充分利用废物，降低成本，经济效益较高。
同类课题研究水平概述
- 2001年佛山市乐华陶瓷有限公司(中外合资)公司又发明了一种侧、底面透水砖的制造方法。其特点是采用两种不同的原料进行二次布料。用这种方法制造的透水砖不仅透水性能良好，而且耐磨性很高。可延长其作为地面砖的使用寿命。2001年佛山一家陶瓷企业也开发了一种适用于需要迅速排除雨水的广场、道路等公共场所排水系统的铺面陶瓷透水砖。 近年来，陕西、河南、山东、河北等地相继出现了一些生产陶瓷透水砖的企业，但生产规模均较小，多数没有连续生产。我国烟台等地都有全自动化生产非陶瓷透水砖的进口生产线，但现在还没有透水砖的国家标准。目前，行业标准已由成阳陶瓷研究设计院和西安墙体材料研究设计院联合起草并通过了审议。 在一些发达的国家，采用透水性材料(混凝土或砖)铺筑各种场地和路面,增大透水透气面积，有效缓解城市不透水硬化地面对城市生态造成的负面影响,使城市与自然协调发展、维护生态平衡的可持续发展。我国，一些大中城市在政府部门的重视和引导下,透水性材料（透水砖）已开始铺设。例如：上海，深圳，福建等。 近期，透水砖已成为国内外开发的热点。日本利用硅藻土、粉煤灰、矿渣和废陶瓷为原料，研制出透水性良好的铺路砖。这种砖已投放市场，广泛用于城市道路、庭园和别墅的小道。国内一公司通过优选最佳水灰比、集灰比、集料粒径的工艺参数，采用振动加压或其他成型工艺，开发出28天抗压强度达35.9MPa，透水系数为0.02cm/s的透水砖。使用表明，这些透水砖含有连通孔隙，可保证渗透快速下行，直接渗透到地表下，减少因长时间降雨路面路径流的现象，且保持蓄水功能，在空气干燥的环境下，通过蒸发，其含有的水分透过路面散发到空气中，增大空气湿度，降低地面湿度，调节周围环境。 日本INAX陶瓷透水砖早已投放市场，有严格的企业标准，产生了良好的社会经济效益。广东佛山某中日合资企业生产与日本INAX相同的产品，但产量不大，且几乎全部返销到日本，在国内的销量有限。 由于透水砖属一种新型生态产品，具有透水、蓄水、放湿调湿的功能，用于路面能缓解雨水过多对城市路面的压力和降低城市地表温度，提高人们在城市里的生活质量，因此大有开发和应用前景。
