[0020] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
[0021] 本发明提供了一种铸造废砂制造空心砖的方法，包括以下步骤：
[0022] (1)将铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维加入到混料机中混合均匀，得到混合料；
[0023] (2)将混合料与聚乙烯醇水溶液混合，然后注入到空心砖模型中，使用压力机将空心砖模型中的原料加压使其成形；
[0024] (3)将成形后的空心砖错位堆码在真空干燥箱中低温干燥，接着在烧结炉中烧结成型，得到空心砖成品。
[0025] 本发明的技术构思是，向铸造废砂中掺入煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维，以聚乙烯醇水溶液作为粘结剂，将上述混合料粘接成形，并在空心砖模型中成型为空心砖坯料，经低温干燥、烧结炉烧结得到空心砖成品。
[0026] 所述的煤矸石粉是由煤矸石粉碎而成的粉末状物质，煤矸石是在采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比煤坚硬的黑灰色岩石，煤矸石的主要成分有Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)；现有技术中，煤矸石作为固体废弃物，不仅堆积占地，而且还能产生自燃污染空气或引起火灾，因此煤矸石的开发利用也是一个亟待解决的技术问题。本发明将煤矸石与铸造废砂混合在一起成型为空心砖，煤矸石在烧结过程中，其中含有的碳可以被烧蚀从而在空心砖中形成孔隙结构，该孔隙结构能够提供空心砖透气透水的通路，从而减少空心砖在烧制过程中产生的应力；提高空心砖的抗裂性能；此外，该孔隙结构还能作为空心砖在使用过程中的涨缩空间，从而达到抑制空心砖的开裂的目的。
[0027] 所述的玻化微珠是一种无机玻璃质矿物材料，经过多级碳化硅电加热管式生产工艺技术加工而成，呈不规则球状体颗粒，内部多孔空腔结构，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能稳定，具有质轻、绝热、防火、耐高低温、抗老化和吸水率小等优异特性，将其作为填料添加到空心砖中，可以进一步的降低空心砖的质量，并且，基于该玻化微珠具有的空腔结构，其还具有一定的保温隔热性能，另外，在高温烧结的过程中，玻化微珠配合熔化在其表面的玻璃纤维，对煤矸石粉与铸造废砂进行有效的熔化粘接，提高了空心砖整体的黏结力，确保了空心砖的强度。
[0028] 所述的玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其单丝的直径为几微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20‑1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成，玻璃纤维的传统用途是作为复合材料中的增强材料，而在本发明中，在空心砖的烧结过程中，玻璃纤维最先熔融，成为附着在玻化微珠、煤矸石以及铸造废砂之间的连接体，相当于空心砖成型初期聚乙烯醇水溶液的作用，将整个空心砖中的各原料连接为一体，显著的提高了空心砖成品的整体强度。
[0029] 本发明中，聚乙烯醇水溶液作为粘结剂将铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维混合得到的混合料粘接成型，所述聚乙烯醇水溶液的浓度为5％，聚乙烯醇水溶液的用量为步骤(1)中混合料总重量的6％～10％。
[0030] 本发明中，所述铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维的重量比可以在较宽的范围内选择，为了取得较好的经济效益，即满足较好的性价比，以及确保制备得到的空心砖具有较好的综合性能，所述铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维的重量比为1：(0.2～0.6)：(0.25～0.3)：(0.1～0.2)。
[0031] 进一步优选的，所述铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维的重量比为1：0.4：0.28：0.15。
[0032] 根据本发明，所述煤矸石粉的粒径为0.3～1.5mm，煤矸石粉的含碳量介于10～20％。通过将煤矸石的粒径以及含碳量限定在上述范围内，使得在空心砖成品中形成合适大小的孔隙结构，在不影响空心砖整体结构强度的前提下，提高空心砖的透水透气性能，防止空心砖的开裂现象。
[0033] 根据本发明，优选条件下，所述玻化微珠的粒径为300～700μm。
[0034] 本发明中，步骤(3)中，低温干燥的工艺条件包括，真空度为0.10～0.45Mpa，温度为35～45℃，干燥至含水率低于5％。通过在低温真空的条件下进行干燥，不仅确保了空心砖坯料的干燥速度，同时有效的防止了空心砖坯料在干燥过程中出现开裂的现象，提高了空心砖的良率。
[0035] 根据本发明，步骤(3)中，空心砖的烧结工艺包括：先以100℃/小时的升温速率升温至300～350℃，保温2h；接着以200℃/小时的升温速率升温至600～650℃，保温1h；再以50℃/小时的降温速率降温至400～450℃，保温2h，接着自然冷却至室温，完成烧结。
[0036] 在上述烧结过程中，先升温至300～350℃，在该温度下，玻璃纤维并不会出现熔融，而煤矸石中的碳开始氧化，并逐渐成型孔隙结构；再升温到600～650℃的温度下，此时玻璃纤维开始熔融，并黏附在玻璃微珠、煤矸石粉以及铸造废砂的表面，使其粘结为一体结构，接着在降温至400～450℃，此温度下的玻璃纤维仍处于软化的状态下，可以提供空心砖释放内部应力的时机，适时调整，从而确保在低应力的平衡状态下，自然冷却得到空心砖成品。
[0037] 以下通过具体的实施例对本发明提供的铸造废砂制造空心砖的方法做出进一步的说明。
[0038] 实施例1
[0039] 一种铸造废砂制造空心砖的方法，包括以下步骤：
[0040] (1)将铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维加入到混料机中混合均匀，得到混合料；所述铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维的重量比为1：0.4：0.28：0.15；
[0041] 所述煤矸石粉的粒径为0.3～1.5mm，煤矸石粉的含碳量介于10～20％；
[0042] 所述玻化微珠的粒径为500μm；
[0043] (2)将混合料与聚乙烯醇水溶液混合，然后注入到空心砖模型中，使用压力机将空心砖模型中的原料加压使其成形；
[0044] (3)将成形后的空心砖错位堆码在真空干燥箱中，在真空度为0.3Mpa，温度为40℃，干燥至含水率低于5％，接着在烧结炉中烧结成型，得到空心砖成品；
[0045] 空心砖的烧结工艺包括：先以100℃/小时的升温速率升温至320℃，保温2h；接着以200℃/小时的升温速率升温至640℃，保温1h；再以50℃/小时的降温速率降温至440℃，保温2h，接着自然冷却至室温，完成烧结。
[0046] 实施例2
[0047] 一种铸造废砂制造空心砖的方法，包括以下步骤：
[0048] (1)将铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维加入到混料机中混合均匀，得到混合料；所述铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维的重量比为1：0.2：0.25：0.1；
[0049] 所述煤矸石粉的粒径为0.3～1.5mm，煤矸石粉的含碳量介于10～20％；
[0050] 所述玻化微珠的粒径为500μm；
[0051] (2)将混合料与聚乙烯醇水溶液混合，然后注入到空心砖模型中，使用压力机将空心砖模型中的原料加压使其成形；
[0052] (3)将成形后的空心砖错位堆码在真空干燥箱中，在真空度为0.3Mpa，温度为40℃，干燥至含水率低于5％，接着在烧结炉中烧结成型，得到空心砖成品；
[0053] 空心砖的烧结工艺包括：先以100℃/小时的升温速率升温至320℃，保温2h；接着以200℃/小时的升温速率升温至640℃，保温1h；再以50℃/小时的降温速率降温至440℃，保温2h，接着自然冷却至室温，完成烧结。
[0054] 实施例3
[0055] 一种铸造废砂制造空心砖的方法，包括以下步骤：
[0056] (1)将铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维加入到混料机中混合均匀，得到混合料；所述铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维的重量比为1：0.6：0.3：0.2；
[0057] 所述煤矸石粉的粒径为0.3～1.5mm，煤矸石粉的含碳量介于10～20％；
[0058] 所述玻化微珠的粒径为500μm；
[0059] (2)将混合料与聚乙烯醇水溶液混合，然后注入到空心砖模型中，使用压力机将空心砖模型中的原料加压使其成形；
[0060] (3)将成形后的空心砖错位堆码在真空干燥箱中，在真空度为0.3Mpa，温度为40℃，干燥至含水率低于5％，接着在烧结炉中烧结成型，得到空心砖成品；
[0061] 空心砖的烧结工艺包括：先以100℃/小时的升温速率升温至320℃，保温2h；接着以200℃/小时的升温速率升温至640℃，保温1h；再以50℃/小时的降温速率降温至440℃，保温2h，接着自然冷却至室温，完成烧结。
[0062] 对比例1
[0063] 如实施例1中铸造废砂制造空心砖的方法，不同的是，调整铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维的重量比1：0.1：0.28：0.15；其余制造方法不变，得到空心砖成品。
[0064] 对比例2
[0065] 如实施例1中铸造废砂制造空心砖的方法，不同的是，调整铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维的重量比1：0.4：0.2：0.15；其余制造方法不变，得到空心砖成品。
[0066] 对比例3
[0067] 如实施例1中铸造废砂制造空心砖的方法，不同的是，调整铸造废砂、煤矸石粉、玻化微珠和玻璃纤维的重量比1：0.4：0.28：0.05；其余制造方法不变，得到空心砖成品。
[0068] 对比例4
[0069] 如实施例1中铸造废砂制造空心砖的方法，不同的是，调整使用的煤矸石粉，使用的煤矸石粉中含碳量低于10％；其余制造方法不变，得到空心砖成品。
[0070] 对比例5
[0071] 如实施例1中铸造废砂制造空心砖的方法，不同的是，调整使用的玻化微珠的粒径为200μm；其余制造方法不变，得到空心砖成品。
[0072] 对比例6
[0073] 如实施例1中铸造废砂制造空心砖的方法，不同的是，调整空心砖的烧结工艺，具体的：以200℃/小时的升温速率升温至640℃，保温2h；再以50℃/小时的降温速率降温至440℃，保温2h，接着自然冷却至室温，完成烧结；其余制造方法不变，得到空心砖成品。
[0074] 测试上述实施例1‑3、对比例1‑6制备得到的空心砖的性能，并将测试结果记录到表1中。所述空心砖的尺寸为：长390mm，宽190mm，高190mm，空心结构为四排气孔。采用传统的粘土和煤渣灰为制造原料制造的空心砖作为对照组。
[0075] 表1：空心砖的性能
[0076]
[0077] 结合试验数据可以看出，本发明提供的铸造废砂制造的空心砖具有较高的强度，且具有较好的保温能力，能够有效的防止空心砖在后续使用过程中发生开裂的问题。
[0078] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
