专利名称：一种用于水处理的陶粒的制备方法
技术领域：
本发明属于陶粒的制备领域，特别涉及一种用于水处理的陶粒的制备方法。
背景技术：
粉煤灰陶粒是一条很好的粉煤灰的资源化利用的途径。不但解决了粉煤灰的污染 问题，而且能变废为宝，收到一定的经济效益。粉煤灰陶粒广泛应用于建筑建材和水处理等 方面。粉煤灰除了能够吸附去除有害物质外，粉煤灰中的一些成分还能与废水中的有害物 质作用使其絮凝沉淀，与粉煤灰一起产生吸附-絮凝沉淀协同作用。另外，由于粉煤灰多种 颗粒的机械混合物，孔隙率较大，因此，废水通过粉煤灰时，粉煤灰也能过滤截留一部分悬 浮物。应该说明的是粉煤灰的沉淀和过滤只能起吸附补充作用，不能替代吸附的主导地位。 利用粉煤灰处理废水的机理及规律，还有待于进一步研究。陶粒是在高温下制成的，由某些特种性质的粘土在高温下熔化而释放出气体，产 生膨胀，其表面由于玻璃化而形成一层外皮，冷却后就形成了一种轻质、坚硬、具有明显蜂 窝状结构的产品，其颗粒容重一般在750 1200kg/m3。其主要特点是容重轻、强度高、导热 系数低、耐火度高、化学稳定性好等，因而比天然石料具有更为优良的物理力学性能。用回 转窑生产的陶粒形状一般呈圆形，其内部具有黑色的蜂窝状结构，外皮呈栗红色。为了使生 产出来的陶粒具有多孔结构，对材料的化学成分和矿物成分及粒径有一定的要求，必须选 择那些具有能分解和氧化的成分，以便释放出气体。颗粒大小的选择也非常重要，如果大颗 粒成分所占有的比例太大，在一定的温度下，材料的粘性太大，不利于成粒。由于陶粒内部多孔，比表面积大，化学和热稳定好，使之具有较好的吸附性能，易 于再生，便于重复利用，是一种价廉高效的吸附材料。用陶粒处理印染废水有良好的前景。 由于粉煤灰陶粒的比表面积大、表面能高，且内部存在着主原料粉煤灰中存在的铝、硅氧化 物等活性点，因此，它具有较强的吸附能力。吸附包括物理吸附和化学吸附。但起主要作用 的还是物理吸附。物理吸附效果取决于粉煤灰陶粒的多孔性及比表面积，比表面积越大，吸 附效果越好。许多研究结果表明，粉煤灰陶粒的吸附等温规律一般符合吸附等温Froehlich 式，即Ig^e =Ig^7 +-IgCe
η其中qe为平衡吸附量，Ce为平衡浓度，kf、η为经验常数。由于粉煤灰陶粒表面的孔隙较大，所以在水分子和染料等大分子有机物同时存在 的情况下，陶粒会选择性的有先吸引与孔隙孔径大小相近的染料等大分子有机物。所以用 陶粒吸附印染废水将会有很好的效果。普通陶粒尽管挂膜性能良好，但水流阻力大，容易堵塞，强度差，易破碎，不耐水冲 刷，限制了它仅能应用于水源水的微污染处理，而不能应用于废水处理。正是由于这些传统 的接触填料存在一定的缺陷，限制了曝气生物滤池在我国废水处理中的应用。因此，研究和 开发一种好的接触填料是关系到曝气生物滤池应用于我国废水处理成败的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水处理的陶粒的制备方法，该方法生 产工艺容易控制，能耗少，原料成本低，有利于工业化生产；制取的陶粒抗压强度大、吸水率 高、各方面性能良好、且易于挂膜、填料易于再生。本发明的一种用于水处理的陶粒的制备方法，包括(1)将粉煤灰、粘土、煤粉和添加剂分别磨细；然后按照60 90wt%粉煤灰、5 20wt%粘土、1 15wt%煤粉和0. 5 IOwt %添加剂研磨混合，并在研磨过程中添加占混合 物总重量的2% 8%的水；(2)将上述混合后的物料输送至造粒机中，使物料中形成微核，随后在成球机中形 成生料球，将生料球于1000°C 1500°C焙烧30min 90min，取出冷却，即得。所述步骤(1)中的添加剂为一种碳水化合物(质量含量C 40 50%、0 45 55%,H 4 8% )。所述步骤(1)中研磨后的物料需要过60目筛。所述步骤(1)中的研磨为用氧化铝球作为研磨介质，控制氧化铝球和原料的质量 比为2 3 1，分别研磨0. 5 2. 5h。本发明以粉煤灰、粘土、无烟煤和特殊添加剂为原料制取粉煤灰陶粒，主要原料粉 煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，用粉煤灰制备陶粒不仅有利于环境保护，而且降低了 陶粒生产成本，粉煤灰主要为微米级球形颗粒，与天然矿物相比，原料无需使用大功率破碎 机破碎，且混料均勻。特殊添加剂可以大大增强制成陶粒的吸附性能，采用焙烧炉温度升高 到烧成温度再将生料球放入焙烧炉中进行焙烧的方法能大大提高制成陶粒的强度。有益效果(1)本发明生产工艺容易控制，能耗少，原料成本低，有利于工业化生产；(2)制取的陶粒抗压强度大、吸水率高、各方面性能良好、且易于挂膜、作为接触氧 化池的填料处理印染废水，对COD的去除率为80%以上，对氨氮的去除率为70%以上，对色 度的去除率为20% 50%，且填料易于再生。(3)实验室某次试验结果表明，利用制取的粉煤灰陶粒处理某模拟印染废水，对 COD的去除率为82. 5%，对氨氮的去除率为71.6%，对色度的去除率为25.5%。
图1为本发明所述用于水处理的粉煤灰陶粒的生产方法流程示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。实施例1(1)将粉煤灰、粘土、煤粉和添加剂分别放入球磨机中干磨磨细，利用氧化铝球作为研磨介质，控制研磨球和原料的质量比为3 1，分别研磨0. ，然后分别过60目筛；(2)通过搅拌设备按粉煤灰80%，粘土 10%，煤粉5%，添加剂5%将各物料混合， 并将混合料放入球磨机中湿磨混勻，利用氧化铝球作为研磨介质，控制磨球和混合料的质 量比为3 1，同时添加占混合物重量的5%的水；研磨Ih后混合成泥浆；(3)将混合后的物料输送至造粒机中，物料在造粒机中通过滚针的高速旋转使滚 针、机体的圆柱壁与物料产生摩擦，在物料中形成微核；(4)在可调节预加水盘式成球机中，在成球过程中进一步添加5%的水，并通过成 球机的成球盘的滚动使其中具有微核的物料逐渐长大，最终形成生料球；(5)将生料球置于坩埚上，当焙烧炉温度升高到1100°C再把生料球置于焙烧炉焙 烧，焙烧60min，取出冷却，既得高强度陶粒；(6)将制成的陶粒堆放储存。实施例2(1)将粉煤灰、粘土、煤粉和添加剂分别放入球磨机中干磨磨细，利用氧化铝球作 为研磨介质，控制研磨球和原料的质量比为2 1，分别研磨lh，然后分别过60目筛；(2)通过搅拌设备按粉煤灰75 %，粘土 15 %，煤粉8 %，添加剂2 %将各物料混合， 并将混合料放入球磨机中湿磨混勻，利用氧化铝球作为研磨介质，控制磨球和混合料的质 量比为2 1，同时添加占混合物重量的6%的水；研磨Ih后混合成泥浆；(3)将混合后的物料输送至造粒机中，物料在造粒机中通过滚针的高速旋转使滚 针、机体的圆柱壁与物料产生摩擦，在物料中形成微核；(4)在可调节预加水盘式成球机中，在成球过程中进一步添加4%的水，并通过成 球机的成球盘的滚动使其中具有微核的物料逐渐长大，最终形成生料球；(5)将生料球置于坩埚上，当焙烧炉温度升高到1200°C再把生料球置于焙烧炉焙 烧，焙烧45min，取出冷却，既得高强度陶粒；(6)将制成的陶粒堆放储存。实施例3(1)将粉煤灰、粘土、煤粉和添加剂分别放入球磨机中干磨磨细，利用氧化铝球作 为研磨介质，控制研磨球和原料的质量比为2. 5 1，分别研磨池，然后分别过60目筛；(2)通过搅拌设备按粉煤灰70%，粘土 15%，煤粉14%，添加剂1 %将各物料混合， 并将混合料放入球磨机中湿磨混勻，利用氧化铝球作为研磨介质，控制磨球和混合料的质 量比为2. 5 1，同时添加占混合物重量的6%的水；研磨池后混合成泥浆；(3)将混合后的物料输送至造粒机中，物料在造粒机中通过滚针的高速旋转使滚 针、机体的圆柱壁与物料产生摩擦，在物料中形成微核；(4)在可调节预加水盘式成球机中，在成球过程中进一步添加4%的水，并通过成 球机的成球盘的滚动使其中具有微核的物料逐渐长大，最终形成生料球；(5)将生料球置于坩埚上，当焙烧炉温度升高到1250°C再把生料球置于焙烧炉焙 烧，焙烧30min，取出冷却，既得高强度陶粒；(6)将制成的陶粒堆放储存。实施例4(1)将粉煤灰、粘土、煤粉和添加剂分别放入球磨机中干磨磨细，利用氧化铝球作为研磨介质，控制研磨球和原料的质量比为2. 8 1，分别研磨1.他，然后分别过60目筛；(2)通过搅拌设备按粉煤灰80%，粘土 10%，煤粉7%，添加剂3%将各物料混合， 并将混合料放入球磨机中湿磨混勻，利用氧化铝球作为研磨介质，控制磨球和混合料的质 量比为2. 8 1，同时添加占混合物重量的5%的水；研磨1. 后混合成泥浆；(3)将混合后的物料输送至造粒机中，物料在造粒机中通过滚针的高速旋转使滚 针、机体的圆柱壁与物料产生摩擦，在物料中形成微核；(4)在可调节预加水盘式成球机中，在成球过程中进一步添加5%的水，并通过成 球机的成球盘的滚动使其中具有微核的物料逐渐长大，最终形成生料球；(5)将生料球置于坩埚上，当焙烧炉温度升高到1300°C再把生料球置于焙烧炉焙 烧，焙烧30min，取出冷却，既得高强度陶粒；(6)将制成的陶粒堆放储存。实施例5(1)将粉煤灰、粘土、煤粉和添加剂分别放入球磨机中干磨磨细，利用氧化铝球作 为研磨介质，控制研磨球和原料的质量比为2. 2 1，分别研磨2. 5h，然后分别过60目筛；(2)通过搅拌设备按粉煤灰65%，粘土 15%，煤粉16%，添加剂4%将各物料混合， 并将混合料放入球磨机中湿磨混勻，利用氧化铝球作为研磨介质，控制磨球和混合料的质 量比为2. 2 1，同时添加占混合物重量的5%的水；研磨Ih后混合成泥浆；(3)将混合后的物料输送至造粒机中，物料在造粒机中通过滚针的高速旋转使滚 针、机体的圆柱壁与物料产生摩擦，在物料中形成微核；(4)在可调节预加水盘式成球机中，在成球过程中进一步添加5%的水，并通过成 球机的成球盘的滚动使其中具有微核的物料逐渐长大，最终形成生料球；(5)将生料球置于坩埚上，当焙烧炉温度升高到1400°C再把生料球置于焙烧炉焙 烧，焙烧60min，取出冷却，既得高强度陶粒；(6)将制成的陶粒堆放储存。
权利要求
1.一种用于水处理的陶粒的制备方法，包括(1)将粉煤灰、粘土、煤粉和添加剂分别磨细；然后按照60 90wt%粉煤灰、5 20wt%粘土、1 15wt%煤粉和0. 5 IOwt %添加剂研磨混合，并在研磨过程中添加占混合 物总重量的2% 8%的水；(2)将上述混合后的物料输送至造粒机中，使物料中形成微核，随后在成球机中形成生 料球,将生料球于1000°C 1500°C焙烧30min 90min，取出冷却，即得。
2.根据权利要求1所述的一种用于水处理的陶粒的制备方法，其特征在于所述步骤 (1)中的添加剂为一种碳水化合物，质量含量C 40 50%、0 45 55%、H 4 8%。
3.根据权利要求1所述的一种用于水处理的陶粒的制备方法，其特征在于所述步骤 ⑴中的研磨为用氧化铝球作为研磨介质，控制氧化铝球和原料的质量比为2 3 1，分 别研磨0. 5 2. 5h。
全文摘要
本发明涉及一种用于水处理的陶粒的制备方法，包括(1)将粉煤灰、粘土、煤粉和特殊添加剂分别研磨后混合，并在研磨过程中添加占混合物总重量的2％～8％的水；(2)将上述混合后的物料输送至造粒机中，使物料中形成微核，随后在成球机中形成生料球，将生料球焙烧，取出冷却，即得。本发明的生产工艺容易控制，能耗少，原料成本低，有利于工业化生产；制取的陶粒抗压强度大、吸水率高、各方面性能良好、且易于挂膜、填料易于再生。
文档编号C04B38/00GK102060558SQ201010534819
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月8日 优先权日2010年11月8日
发明者时鹏辉, 李登新 申请人:东华大学