CN1150975C - 一种用于废水处理球型多孔轻质陶粒及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以工业废渣炼钢赤泥、粉煤灰为主要原料，以粘土为粘合剂，添加适量的造孔剂，经高温烧结生产球型多孔轻质陶粒及其制造方法。所生产陶粒专门用于水处理滤料，其性能指标符合环保水处理要求。该陶粒产品质量为：比表面积4～10m2/g，平均孔径为50～250μm，视密度1.40～1.80g/cm3，孔隙率30～40%。本发明具有原料来源广泛，生产工艺简单，无污染、成本低等特点，同时也可以利用现有水泥厂的生产设备与工艺转产轻质多孔陶粒。

Description

一种用于废水处理球型多孔轻质陶粒及其制造方法
技术领域：
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种以工业废渣炼钢赤泥、粉煤灰为主要原料经高温烧结生产球型多孔轻质陶粒及其制造方法。
背景技术：
目前对工业和城市生活污水治理的方法很多，如采用混凝与化学氧化相结合治理印染废水；采用混凝与生物曝气相结合治理城市生活污水；采用混凝、生物曝气与活性炭吸附相结合深度治理焦化废水以及采用硝化与反硝化生物技术治理高氨氮、有机磷废水等。上述环境治理技术都有广泛的应用，对减轻污水对环境的危害也起到了积极的作用。然而，进一步分析可以发现现有的生物曝气技术效率低、占地面积大；活性炭吸附成本高，企业难以接受。近年来国内外大力发展在于提高生物曝气效率的固定床生物滤池深度治理废水技术与工艺，如河南萍乡佳能环保工程有限公司1999年以优质陶土为原料开发成功轻质多孔陶粒的生产技术，见中国专利CN-238795Y。中国专利CN-1065603A公告了一种以活性炭、陶土为原料生产水处理用活性炭陶粒复合滤料及制造方法。虽然上述两项技术都提供了生产多孔陶粒的方法，但均以牺牲不可再生的环境资源为代价。此外，专利CN-1065603A提出的多孔陶粒生产方法实际上是用粉末状活性炭为吸附剂，陶土仅仅是粘合剂，因此该专利缺少新异。四川建材科学研究院(项目编号188587)，以粉煤灰为原料通过添加胶粘剂和水，经成型和烧结生产轻质、多孔陶粒混凝土技术。比较可以发现，虽然利用该技术以粉煤灰为原料能够生产出多孔陶粒，但其密度大，孔隙分布并不适用于水处理，专门用于制造轻质混凝土的填料。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种以工业废渣炼钢赤泥、粉煤灰为主要原料，添加少量造孔剂，高温烧结制备轻质多孔陶粒及其制造方法。由此方法制造的陶粒专门用于水处理滤料。
本发明的生产工艺为：将烘干并粉碎的粘土(粒度60～300目)与工业废渣炼钢赤泥、粉煤灰(粒度60～300目)以及造孔剂(粒度60～300目)按配方量加入到混合釜中，搅拌混合10～60分钟，混合器选择双螺旋锥型混合器。然后将混合好的料加入到转盘造粒机中，再按配方量加入水进行造粒，粒度控制在φ3～10mm，物料在造粒机中的平均停留时间为10～60分钟。将粒料加入到高温烧成窑中进行干燥与烧结，温度为150℃～1300℃，时间为1～6小时。由此制造出的轻质多孔陶粒能够达到作为水处理滤料的质量要求，如比表面积4～10m2/g，平均孔径为50～250μm，视密度1.40～1.80g/cm3，孔隙率30～40％。优选的制造工艺条件为：原料混合时间15～30分钟，造粒机中停留时间10～30分钟。在烧成窑中干燥时间30～180分钟，温度150℃～350℃，烧结时间20～60分钟，温度800℃～1100℃。
原料配比以质量为基准，其中粘土为10～70％，粉煤灰30～80％，炼钢赤泥5～20％，造孔剂0.5～15％。加水量为原料量的10～30％。较佳的原料用量为：粘土20～50％，粉煤灰40～70％，炼钢赤泥5～10％，造孔剂1～10％。配方中的造孔剂可以选择废塑料粉；碳粉，如煤粉、木炭粉；矿石粉，如重钙粉、云母粉任意一种，但本发明推荐采用碳粉与云母粉。
本发明的显著特点表现为两个方面，一是以工业废渣为原料生产具有较高经济价值的环保产业的产品。解决了炼钢赤泥与粉煤灰的出路问题，特别是粉煤灰的利用，实现了以废制废的目的。另一方面，可以通过控制碳粉或云母粉的粒度与用量，方便地生产出指定产品孔径与视密度的陶粒。下面将通过实施例对本发明的效果给予进一步的说明，实施例中的物料配比以质量为基准，配料为1000g。
具体实施方式：
实施例1
以粘土、粉煤灰、炼钢赤泥、碳粉为原料。配比为：粘土200g，粉煤灰700g，炼钢赤泥50g，碳粉50g。生产过程如下：
1、将原料粘土200g，粉煤灰700g，炼钢赤泥50g，碳粉50g，分别加入到混合釜中进行混合20分钟。然后加入200g的水进行混合，人工造粒。
2、将粒料放入温度为250℃的烧结炉中，保温烘干60分钟，然后升温烧结造孔。升温度到1100℃时，保温30分钟。
3、烧结好的陶粒出炉后自然冷却到室温。
实施例2与实施例1的不同之处为粉煤灰的用量减少，碳粉与炼钢赤泥的量增加，其余原料用量不变，操作条件不变。实施例3与实施例1的不同之处是粘土用量增加，不用炼钢赤泥，其余不变。实施例4造孔剂由碳粉改为云母粉，原料用量与操作条件均不变，与实施例1相同。实施例1～4的原料配比见表1，相应产品的性质见表2。
               表1实例中不同原料的用量
  实施例编号                 原料配比/％
  粘土   粉煤灰   炼钢赤泥   造孔剂
    1     20     70     5     5
    2     20     60     10     10
    3     40     55     /     5
    4     20     70     5     5
         表2不同原料配比实例生产的产品质量
    实施例编号                    产品质量
  视密度/g/cm3   气孔率/％ 比表面积/m2/g 平均孔径/μm
    1     1.43     39.5     9.5     230
    2     1.75     32.8     5.2     85
    3     1.65     36.9     8.0     150
    4     1.52     38.5     7.5     190

Claims (6)

1、一种用于废水处理球型多孔轻质陶粒，其特征在于它以工业废渣炼钢赤泥、粉煤灰为主要原料，以粘土为粘结剂，添加少量造孔剂，经混合，造粒、干燥与高温烧结而成。所述的原料及各组分的质量配比为：炼钢赤泥5-10％，粉煤灰40-70％，粘土20-50％，造孔剂1-10％。
2、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型多孔轻质陶粒，其特征在于所述的造孔剂为：废塑料粉、碳粉、矿石粉中任意一种。
3、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型多孔轻质陶粒，其特征在于所述的碳粉是煤粉或木炭粉。
4、根据权利要求2所述的一种用于废水处理球型多孔轻质陶粒，其特征在于所述的矿石粉是云母粉或重钙粉。
5、根据权利要求1所述陶粒的制造方法，其特征在于包含以下步骤：
(一)、将烘干并粉碎的粘土与工业废渣炼钢赤泥、粉煤灰及造孔剂按配方量加入到混合釜中，搅拌混合1060分钟；
(二)、将混合好的料加入到转盘造粒机中，再按配方量加入水进行造粒，粒度控制在φ3-10mm，物料在造粒机中的平均停留时间为10-60分钟；
(三)、将粒料加入到高温烧成窑中进行干燥与烧结，温度控制为150℃-1300℃，时间为1-6小时。
6、根据权利要求5所述陶粒的制造方法，其特征在于工艺条件为：原料混合时间15-30分钟，造粒机中停留时间10-30分钟。在烧成窑中干燥时间30-180分钟，干燥温度150-350℃，烧成时间20-60分钟，温度800-1100℃。
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