过滤型活性炭铝矿渣制备多孔集水海绵砖的方法技术领域
本发明涉及过滤型活性炭铝矿渣制备多孔集水海绵砖的方法，属于材料技术领。
背景技术
由于厄尔尼诺和拉尼娜现象，我国的气候出现极端的变化，降雨分布极不均匀，南
北方旱涝不均，在同一个地区，一年中降雨量也极不均等，缺水已经制约经济的发展和人民
生活，合理利用现有的降水，将小区路面、马路、公共休闲广场有效的降水合理收集、储存、
利用，缓解干旱缺水季节的用水，水的热容量大，既能吸热也能放热，改善小气候。
发明内容
铝矿渣也称为铝土矿渣，铝矿渣中主要成分含氧化铝和氧化硅，氧化硅是玻璃质
的组成相，经过高温改性烧结，铝矿渣具有重量轻，耐高温，热稳定性好，导热率低，热容小
和耐机械震动，经过改性烧结，铝矿渣中的重金属元素被固定，达到废物利用的目的，活性
炭采用粒径100～150µm，粒径越小比表面积越大，过滤型的活性炭指活性炭强大的吸附功
能，活性炭具有吸附性和催化性能，对水中溶解的有机污染物如苯类化合酚类化合物、石油
及石油产品等具有较强的吸附能力，有效去除水中的重金属及重金属离子的能力，还具有
除去水中的异臭、异味，对细菌也有极好的过滤作用，利用开孔的铝矿渣空心微珠作为基
料，以硅酸钠作为粘结剂，水泥为多孔集水海绵砖增加机械强度和粘结作用，粉煤灰和聚乙
烯醇高吸水的树脂纤维是强吸水剂，采用膨胀浆液，降低浆液的密度，制成的多孔集水海绵
砖的一个面呈燕尾槽状，多孔集水海绵砖吸收的水分进入燕尾槽，受重力的作用再流入集
水管，集水管将多孔集水海绵砖连接在一起，雨水汇集到集水池中。
其技术方案为：过滤型活性炭铝矿渣制备多孔集水海绵砖的方法，第一步、多孔集
水海绵砖的配料：水泥10～20wt%、粒径100～250µm铝矿渣开孔空心微珠45～65wt%、模数
3.2～3.5的硅酸钠 5～15wt%、粒径100～250µm氧化钙3～10wt%、聚乙烯醇高吸水树脂纤维
0.5～3.0wt%和粒径100～150µm活性炭10～30wt%，以上各组分的重量百分比之和为100%；
第二步、多孔集水海绵砖膨胀吸水浆液的制备：按第一步的重量百分比取样，先将粒径
为100～250µm铝矿渣开孔空心微珠放入料仓中，由提升机送入布料器，布料器将活性炭铝
矿渣开孔空心微珠均匀分布在调速皮带秤上，喷淋器将模数3.2～3.5的硅酸钠均匀喷洒在
活性炭铝矿渣开孔空心微珠的外表面，活性炭铝矿渣开孔空心微珠随调速皮带秤进入内螺
旋滚筒搅拌器中，使每个铝矿渣开孔空心微珠的外表面都均匀附着硅酸钠，硅酸钠是无机
粘合剂，是亲水型的，粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，亲水性能不影响粘结性，混合
料为水泥10～20wt%、粒径100～250µm铝矿渣开孔空心微珠45～65wt%、模数3.2～3.5的硅
酸钠 5～15wt%、粒径100～250µm氧化钙3～10wt%、聚乙烯醇高吸水树脂纤维0.5～3.0wt%
和粒径100～150µm活性炭10～30wt%，再将混合料以0.5～0.7的水灰比调浆，灰为混合料，
最后加入混合料总重量为0.2～1.0%的铝粉膏，水化反应生成气泡，形成多孔膨胀吸水的浆
液，降低海绵砖的重量，聚乙烯醇高吸水树脂纤维具有极强的吸水性，吸水后的海绵砖抗压
强度不变；
第三步、过滤型多孔集水海绵砖的制备：将第二步制备的膨胀吸水浆液搅拌均匀倒入
海绵砖压制机的试模中，按1.2～2.0:1体积比压制，比例1.2～2.0为压制前的体积，比例1
为压制后的体积，经刮平、压制、脱模、晾干，制成多孔集水海绵砖，多孔集水海绵砖的一个
面呈燕尾槽状，多孔集水海绵砖吸收的水分进入燕尾槽内，集水管嵌入燕尾槽内，集水管嵌
入燕尾槽内的一部分圆弧面为开口状，另一部分圆弧面为封闭状，雨水经过多孔集水海绵
砖的汇集，进入燕尾槽内，受重力的作用再流入集水管，集水管将单个多孔集水海绵砖连接
在一起，集水管汇集的雨水进入集水池中。
铝矿渣开孔空心微珠的制备：先将铝矿渣加工成粒径200～400µm实心微珠，再将
粒径100～200µm高岭土两者按重量百分比65～75wt%:25～45wt%混合均匀，两者重量百分
比之和为100%，放入压力机做成毛坯并烘干，放入1000～1500℃硅钼棒高温炉烧结中保温
烧结20～40min，形成烧结块，高岭土是强粘结剂，铝矿渣中主要成分含氧化铝和氧化硅，氧
化硅是玻璃质的组成相，经过高温改性烧结，铝矿渣具有重量轻，耐高温，热稳定性好，导热
率低，热容小和耐机械震动，将烧结块破碎，制成粒径100～300µm改性的铝矿渣实心微珠，
按0.5～0.7的水灰比调浆，经过离心旋转高速喷射形成微珠，再经800～950℃膨胀、1000～
1500℃烧制、快速冷却，形成壁厚50～100µm、粒径100～250µm铝矿渣开孔空心微珠，经过改
性烧结，铝矿渣中的重金属元素被固定，达到废物利用的目的。
活性炭采用粒径100～150µm，粒径越小比表面积越大，过滤型的活性炭指活性炭
强大的吸附功能，活性炭具有吸附性和催化性能，对水中溶解的有机污染物如苯类化合酚
类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，有效去除水中的重金属及重金属离子
的能力，还具有除去水中的异臭、异味，对细菌也有极好的过滤作用。
氧化钙水化作用生成氢氧化钙，在氢氧化钙的激发作用下能够生成凝胶，对硬化
浆体的孔结构有改善的效果，在水泥浆后期凝固过程产生膨胀作用，增加孔隙度。
粉煤灰是强吸水剂，经过高温烧结，有较高的活性。
多孔集水海绵砖将蓄积的雨水一部分通过集水管汇集到集水池中，另一部分渗入
到土壤中，增加土壤水分含量，在夏天高温季节，多孔集水海绵砖还能将表面的热量传导到
土壤中，降低海绵砖地表面的温度，水的热容量大，既能吸热也能放热。
本发明具有以下优点。
1、制备海绵砖所用的材料无机环保材料，对环境不会造成危害，海绵砖可回收能
多次使用。
2、制备海绵砖粉煤灰和聚乙烯醇高吸水的树脂纤维是强吸水剂，能吸收海绵砖表
面的水分进入内部，达到一定数量时，受重力的作用下落进入集水管内。
3、在混合料中加入铝粉膏，形成多孔膨胀的浆液，降低了浆液的密度。
4、铝矿渣中含游离的氧化钙和氧化镁矿物，在水泥浆后期凝固过程产生膨胀作
用，增加孔隙度。
5、活性炭具有吸附性和催化性能，是对水中溶解的有机污染物如苯类化合酚类化
合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，有效去除水中的重金属及重金属离子的能
力，还具有除去水中的异臭、异味，对细菌也有良好的过滤作用。
铝矿渣具有重量轻，耐高温，热稳定性好，导热率低，热容小和耐机械震动特性。
附图说明
图1 是本发明实施例的海面砖的轴测结构示意图。
图2是本发明实施例的海面砖的底视结构示意图。
图3 是本发明实施例的单块海绵砖由集水管连接在一起的结构示意图。
其中图中1、海绵砖 2、燕尾槽 3、集水管。
具体实施方式
实施例。
在如图1～3所示的实施例中，过滤型活性炭铝矿渣制备多孔集水海绵砖的方法，
第一步、先将铝矿渣加工成粒径100µm实心微珠，再将粒径400µm高岭土两者按重量百分比
75wt%:25wt%混合均匀，放入压力机做成毛坯并烘干，放入1100℃硅钼棒高温炉烧结中保温
烧结30min，形成烧结块，高岭土是强粘结剂，铝矿渣中主要成分含氧化铝和氧化硅，氧化硅
是玻璃质的组成相，经过高温改性烧结，铝矿渣具有重量轻，耐高温，热稳定性好，导热率
低，热容小和耐机械震动，将烧结块破碎，制成粒径300µm改性的铝矿渣实心微珠，按按0.55
的水灰比调浆，经过离心旋转高速喷射形成微珠，再经860℃膨胀、1150℃高温烧制、快速冷
却，形成壁厚100µm、粒径200µm铝矿渣开孔空心微珠。
第二步、多孔集水海绵砖的配料：取水泥15wt%、粒径200µm铝矿渣开孔空心微珠
50wt%、模数3.5的硅酸钠 13wt%、粒径150µm氧化钙5wt%和聚乙烯醇高吸水树脂纤维2.0wt%
和粒径150µm活性炭15wt%。
第三步、多孔集水海绵砖膨胀吸水浆液的制备：按第一步的重量百分比取样，先将
粒径为200µm铝矿渣开孔空心微珠放入料仓中，由提升机送入布料器，布料器将铝矿渣开孔
空心微珠均匀分布在调速皮带秤上，喷淋器将模数3.5的硅酸钠 均匀喷洒在铝矿渣开孔空
心微珠的外表面，随调速皮带秤进入内螺旋滚筒搅拌器，将混合料以0.55的水灰比调浆，再
加入混合料总重量为1.0%的铝粉膏，水化反应生成气泡，形成多孔膨胀吸水的浆液，降低海
绵砖的重量，聚乙烯醇高吸水树脂纤维具有极强的吸水性，吸水后的海绵砖抗压强度不变，
过滤型的活性炭指活性炭强大的吸附功能，活性炭具有吸附性和催化性能，是对水中溶解
的有机污染物如苯类化合酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，有效去除
水中的重金属及重金属离子的能力，除去水中的异臭、异味，对细菌也有良好的过滤作用，
采用改性的活性炭，增强活性炭的性能。
第四步、过滤型多孔集水海绵砖的制备：将第二步制备的膨胀吸水浆液搅拌均匀
倒入海绵砖压制机的试模中，按1.6: 1的体积比压制，经刮平、压制、脱模、晾干，制成多孔
集水海绵砖1，多孔集水海绵砖1的一个面呈燕尾槽2状，多孔集水海绵砖1吸收的水分进入
燕尾槽2内，在燕尾槽2内安装着集水管3，雨水经过多孔集水海绵砖1的汇集，进入燕尾槽2
内，受重力的作用再流入集水管3，集水管3将单个多孔集水海绵砖1连接在一起，集水管3汇
集的雨水进入集水池中，经过沉淀、过滤，再次使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任
何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等
效实施例，凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明型的技术实质对以上实施例所作
的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明型技术方案的保护范围。