一种生物陶粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冶金渣处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种生物陶粒及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 1、粉煤灰是燃煤发电的固体废弃物，我国年产粉煤灰约3亿吨，综合利用率约 50%，每年都有大量积存，给环境保护带来了巨大的压力，将粉煤灰资源化利用受到国家和 各地方政府的大力支持。
[0003] 2、陶粒是一种多孔的陶瓷材料，可作为建材轻骨料、污水处理滤料、种植基质等， 用途广泛；其原料可以是粘土、页岩、粉煤灰等；其制备方法主要是经过原料粉碎、混合、造 粒、烧结等过程； 3、 粘土作为陶粒生产最优原料之一，但因为破坏耕地，已经被国家明令禁止；页岩为原 料生产工艺比粘土陶粒和粉煤灰陶粒复杂，页岩需要进行开采然后粉磨，烧胀温度要高出 粘土陶粒200 °C甚至更高，因此页岩陶粒生产成本最高；以粉煤灰为原料生产陶粒，能够 节约资源、降低成本； 4、 常用生化滤池填料为沸石、陶粒、瓷粒、活性炭、火山岩等，陶粒处理效果相对较好， 填料表面粗糙，孔隙率高，强度高，表面亲水，生化滤池处理污水效果好(文献1-3报导）； 文献1 :曹春艳等，曝气生物滤池及其填料性能，黑龙江科技学院学报，第15卷第3 期； 文献2 :孙霞等，填料对曝气生物滤池影响的综述，实用科技； 文献3:金吴云等，不同填料的曝气生物滤池的起动与挂膜对比，苏州科技学院学报， 第20卷，第4期； 目前生物陶粒存在的问题有： 1. 表面起釉，表面粗糙度偏低；通孔率低，可利用孔隙相对较低； 2. 生广能耗尚： 如专利I (CN 101439964):提出一种粉煤灰制备陶粒的方法，材料配比为粉煤灰 85-95%、煤粉1-10%和粘土 0-10%配制浓度为0.5% -0.05%的助燃剂溶液1% -2%，为 烧结温度1450°C ±50°C，进窑焙烧1. 0-1. 5小时； 3. 制备周期长，生产效率低，粉煤灰用量低 如专利2 (CN 102515833):提出用凹凸棒石和粉煤灰混合制备陶粒，烧结温度 550-850°C，焙烧时间控制在1-6小时，粉煤灰用量为45-75%。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的提供一种低温烧结，表面不起釉，烧结时间短，能耗低，粉煤灰用量 高的生物陶粒及其制备方法。
[0005] 为实现本发明的目的，本发明提供了以下技术方案： 一种生物陶粒，原料包括固体原料和液体原料，重量份数分别为：固体原料100份，液 体原料5-40份，所述固体原料包括：粉煤灰100份，增塑剂1-5份，矿渣1-20份，造孔剂0-5 份；所述液体原料包括水玻璃100份，碱金属氢氧化物5-40份，水1-20份。
[0006] 所述增塑剂为白泥、黑泥、高岭土、聚乙烯醇材料的一种或多种。
[0007] 所述造孔剂为煤粉、纤维、甘蔗渣中的一种或多种。
[0008] 所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂的一种或多种。
[0009] 所述水玻璃为钠水玻璃、钾水下玻璃、锂水玻璃中的一种或多种。
[0010] 一种生物陶粒制备方法，包括步骤如下：a、称取固体原料混合，并制备液体原料： 将碱金属氢氧化物溶于水玻璃中，加入适量水，冷却至室温，形成液体原料；b、混合：固体 原料与液体原料进行充分混合，形成混合料；c、造粒：将混合料进行造粒，形成颗粒；d、固 化：将颗粒一定温度和湿度条件下进行养护4-24小时，使其固化；e、烘干：对于固化了 的颗粒进行烘干，烘干温度105-120°C ;f、烧结：将烘干颗粒在400-1000°C温度下，烧结 30-50min ;g、成品：烧结颗粒降温到室温，为成品陶粒。
[0011] 所述步骤d固化的温度和湿度分别为：温度：IO-KKTC ;湿度：70-90%。
[0012] 所述f步骤烧结温度优选为500-900 °C。
[0013] 本发明的优点在于： 1、 原料无需球磨直接混合，降低能耗，减少工序； 2、 造粒可采用半干法造粒，颗粒中水份含量低，烘干时间短，能耗少； 3、 颗粒先固化后烧结： 产品烧结时不发泡，不起釉，粒形和粒径容易控制、孔隙分布均匀、比表面积大； 产品烧结过程中不产生灰尘，污染小； 产品强度高，不易受损；还可用于建筑砌块、轻质混凝土等； 4、 烧结温度低、时间短，能耗低，效率高； 5、 表面粗糙，比表面积大，通孔率高，有利于生物挂膜。
【具体实施方式】
[0014]为了更详细地说明本发明，给出下述制备实例。但本发明的范围并不局限于此。
[0015]实施例1 称取固体原料：粉煤灰900g，白泥20g，矿渣50g，煤粉10g，甘蔗渣20g，将以上固体原 料混合； 制备液体原料：称取氢氧化钠l〇g，钠水玻璃80g，水10g，将氢氧化钠加入钠水玻璃中， 进行溶解，加水搅拌均匀，冷却至室温，制得液体原料； 固体原料与液体原料进行充分混合，形成混合料； 将混合料进行造粒，形成颗粒； 固化：将颗粒一定温度和湿度条件下进行养护4-24小时，使其固化； 温度：10-100 °C 湿度：70-90% 烘干：对于固化了的颗粒进行烘干，烘干温度l〇5-120°C ; 烧结：将烘干颗粒在400-1000°C温度下，烧结30-50min ; 成品：烧结颗粒降温到室温，为实施例1的成品陶粒。
[0016] 实施例2 称取固体原料：粉煤灰900g，高岭土 40g，矿渣30g，甘蔗渣30g，将以上固体原料混合； 制备液体原料：称取氢氧化钾15g，钾水玻璃87g，水8g，将氢氧化钾加入钾水玻璃中， 进行溶解，加水搅拌均匀，冷却至室温，制得液体原料； 固体原料与液体原料进行充分混合，形成混合料； 将混合料进行造粒，形成颗粒； 固化：将颗粒一定温度和湿度条件下进行养护4-24小时，使其固化； 温度：10-100 °C 湿度：70-90% 烘干：对于固化了的颗粒进行烘干，烘干温度l〇5-120°C ; 烧结：将烘干颗粒在400-1000°C温度下，烧结30-50min ; 成品：烧结颗粒降温到室温，为实施例2的成品陶粒。
[0017] 实施例3 称取固体原料：粉煤灰900g，黑泥15g，矿渣70g，煤粉15g，将以上固体原料混合； 制备液体原料：称取氢氧化锂12g，锂水玻璃80g，水8g，将氢氧化锂加入锂水玻璃中， 进行溶解，加水搅拌均匀，冷却至室温，制得液体原料； 固体原料与液体原料进行充分混合，形成混合料； 将混合料进行造粒，形成颗粒； 固化：将颗粒一定温度和湿度条件下进行养护4-24小时，使其固化； 温度：10-100 °C 湿度：70-90% 烘干：对于固化了的颗粒进行烘干，烘干温度l〇5-120°C ; 烧结：将烘干颗粒在400-1000°C温度下，烧结30-50min ; 成品：烧结颗粒降温到室温，为实施例3的成品陶粒。
[0018] 1样品性能
以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖 在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种生物陶粒，原料包括固体原料和液体原料，重量份数分别为：固体原料100份， 液体原料5-40份，所述固体原料包括：粉煤灰100份，增塑剂1-5份，矿渣0-20份，造孔剂 0-5份；所述液体原料包括水玻璃100份，碱金属氢氧化物5-40份，水1-20份。2. 根据权利要求1所述的生物陶粒，所述增塑剂为白泥、黑泥、高岭土、聚乙烯醇材料 的一种或多种。3. 根据权利要求1所述的生物陶粒，所述造孔剂为煤粉、纤维、甘蔗渣中的一种或多 种。4. 根据权利要求1所述的生物陶粒，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧 化锂的一种或多种。5. 根据权利要求1所述的生物陶粒，所述水玻璃为钠水玻璃、钾水下玻璃、锂水玻璃中 的一种或多种。6. -种生物陶粒制备方法，包括步骤如下：a、称取固体原料混合，并制备液体原料：将 碱金属氢氧化物溶于水玻璃中，加入适量水，冷却至室温，形成液体原料；b、混合：固体原 料与液体原料进行充分混合，形成混合料；c、造粒：将混合料进行造粒，形成颗粒；d、固化： 将颗粒一定温度和湿度条件下进行养护4-24小时，使其固化；e、烘干：对于固化了的颗粒 进行烘干，烘干温度l〇5_120°C;f、烧结：将烘干颗粒在400-1000°C温度下，烧结30-50min ; g、成品：烧结颗粒降温到室温，为成品陶粒。7. 根据权利要求6所述的生物陶粒制备方法，所述步骤d固化的温度和湿度分别为： 温度：10-KKTC ;湿度：70-90%。8. 根据权利要求6所述的生物陶粒制备方法，所述f步骤烧结温度优选为500-900°C。
【专利摘要】本发明现提供一种生物陶粒，原料包括固体原料和液体原料，重量份数分别为：固体原料100份，液体原料5-40份，所述固体原料包括：粉煤灰100份，增塑剂1-5份，矿渣0-20份，造孔剂0-5份；所述液体原料包括水玻璃100份，碱金属氢氧化物5-40份，水1-20份。本发明的生物陶粒产品强度高，不易受损；其表面粗糙，比表面积大，通孔率高，有利于生物挂膜；除用于污水处理外，还可用于建筑砌块、轻质混凝土制备，具有极大的推广价值。
【IPC分类】B09B3/00, C04B38/00
【公开号】CN104945003
【申请号】CN201510320491
【发明人】贾屹海
【申请人】东莞深圳清华大学研究院创新中心
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月12日