專利名稱：紅泥巖多孔陶粒濾料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水凈化處理及環(huán)境材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種長期閑置的紅泥巖資源的開發(fā)利用及其與工業(yè)廢渣配合生產(chǎn)高性能多孔陶粒濾料的制造方法。
背景技術(shù)：
長期以來，我國的污水處理工藝中的濾池填料主要采用砂、碎石、焦炭、礦渣、無煙煤等不規(guī)則填料以及塑料材質(zhì)的蜂窩填料、波紋填料和纖維填料等。這些填料都不同程度地存在缺陷，如不規(guī)則填料水流阻力大，容易堵塞；塑料填料掛膜性能差，易老化等。80年代末興起的曝氣生物濾池污水處理工藝已在國外發(fā)達國家廣泛采用，90年代中后期我國開始應(yīng)用該工藝，所使用的填料大多采用粘土為主要原料經(jīng)燒結(jié)而成球形濾料。如安徽工業(yè)大學(xué)華冶自動化工程公司開發(fā)的以粘土、煉鋼赤泥和粉煤灰為原料的球形輕質(zhì)陶粒(見專利CN02112755.7)，江西萍鄉(xiāng)地區(qū)的全興化工填料有限公司、新安工業(yè)有限責(zé)任公司、富通化工填料有限公司等企業(yè)生產(chǎn)的球形陶粒濾料都是采用粘土(用量一般在40％以上)、陶土等為主要原料，以粘土為原料要消耗大量的粘土，不利于保護耕地和山林植被，陶土資源緊缺，價格昂貴，而且要摻加較多數(shù)量的價值昂貴的造孔劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用紅泥巖和粉煤灰為主要原料，摻加少量工業(yè)固體廢料作造孔劑，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的高性能球形多孔陶粒濾料的制備方法。該產(chǎn)品專用于污水凈化曝氣濾池的濾料。
本發(fā)明的制造工藝為將紅泥巖烘干并粉碎至100-200目，與粉煤灰(電廠干排粉煤灰，細度滿足100目以上即可)配合，添加少量造孔劑(細度在100目以上)，經(jīng)混合機混合后，在造粒機中摻加10-20％的水進行成球造粒，形成φ3-10mm的球形顆粒。然后將球粒進行干燥和燒結(jié)，冷卻后即得產(chǎn)品。
本發(fā)明產(chǎn)品配方(以質(zhì)量百分比計)為紅泥巖40-70％，粉煤灰28-55％，造孔劑1-5％。造孔劑可以包括廢玻璃粉(鈉鈣玻璃)、碳粉、糠粉、木屑、碳酸鈣粉、云母粉等中的一種或兩種。
本發(fā)明所說的造孔劑以廢玻璃粉或由碳粉加碳酸鈣粉配合使用為佳。而從制造成本和資源利用考慮，以廢玻璃粉較好。
本發(fā)明可以將紅泥巖、粉煤灰、造孔劑各自粉磨后再在混合機中進行混合，也可以將原料先進行配料后一起喂入球磨機中粉磨、混合。
本發(fā)明所述的料球造粒最好采用兩段成球工藝，首先將料粉加水制成φ1-2mm的母球，然后將母球在造粒機內(nèi)滾大成φ3-10mm的球形顆粒。
本發(fā)明料球在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的干燥預(yù)燒溫度為300-500℃，時間為10-20分鐘，煅燒溫度為1050-1180℃，時間為10-30分鐘。出窯后的熾熱料球可采用冷卻機冷卻，也可采取自然冷卻。冷卻方式對料球的顏色有較大影響，若要控制料球成橙紅色，則采取吹風(fēng)快冷，若要控制料球為灰黑色，則采取缺氧慢冷。
本發(fā)明所采用的紅泥巖是指分布于我國南方的一種紫紅色或鍺紅色致密狀泥巖，它以白云母為主導(dǎo)礦物，含有少量的蒙脫石、綠泥石和高嶺石，其化學(xué)成分見表1。由于其組成和結(jié)構(gòu)的特殊性，使得該巖系不利于植被的生長，土地十分貧瘠。紅泥巖在我國南方分布較廣，僅江西境內(nèi)就有紅泥巖沉積的大小盆地30余個。開發(fā)紅泥巖代替粘土應(yīng)用于環(huán)境材料和建筑材料領(lǐng)域，對節(jié)約粘土資源，保護耕地和森林，防止水土流失具有重要意義。
表1紅泥巖的化學(xué)成分波動范圍(％)

與現(xiàn)有球形陶粒濾料比較，本發(fā)明具有以下特點(1)紅泥巖的礦物組成以白云母為主導(dǎo)礦物，其中含有較多的鉀，同時紅泥巖中較高的燒失量表明其中含有較多的有機物(腐殖酸衍生物、蠟等)，這些都有利于陶粒在煅燒時的發(fā)氣膨脹，因此紅泥巖具有一定的自燒脹性。這一特點使紅泥巖陶粒濾料在保持一定的孔隙率時可以少摻加造孔劑，而且產(chǎn)品孔隙分布均勻，生產(chǎn)工藝簡化，生產(chǎn)成本降低。
(2)紅泥巖土質(zhì)細膩，粘粒含量高，可塑性好(可塑性指數(shù)16-25)，摻水制成的料球柔韌光滑，這種致密的料球在煅燒時受氣氛影響較小，并有利于發(fā)氣反應(yīng)在較寬的溫度范圍內(nèi)持續(xù)進行，因此產(chǎn)品質(zhì)量易于控制。
(3)紅泥巖陶粒濾料與粘土陶料粒濾料相比，在兩者孔隙率相同時，紅泥巖陶粒濾料的筒壓強度可提高50％以上。
(4)紅泥巖的耐火度低于普通粘土，熔點較低，孔隙形成速度快，因此燒成溫度較低而且物料在燒結(jié)窯內(nèi)的停留時間較短，產(chǎn)品耗能少，產(chǎn)量高。
(5)紅泥巖來源豐富，開采方便，作為一種閑置資源和無植被礦產(chǎn)資源，其對粘土的代用具有重要的資源利用和生態(tài)意義。
具體實施例方式
實施例1取用的紅泥巖的化學(xué)成分見表2。
表2某紅泥巖的化學(xué)成分(％)

各原料配比為紅泥巖55％，粉煤灰40，玻璃粉2％，石灰石粉3％。各原料分別粉磨后計量配合進入犁式混合機中混合均勻，在造粒機中先制備φ1-2mm母球粒，然后將母球在造粒機中滾大成φ3-6mm，將成好的料球喂入雙段雙轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行干燥和煅燒。控制干燥預(yù)燒溫度300℃，煅燒溫度1150℃，干燥時間為15分鐘，煅燒時間為20分鐘。出窯陶粒經(jīng)自然冷卻至室溫即得產(chǎn)品。產(chǎn)品的性能指標見表3。
表3紅泥巖陶粒濾料的技術(shù)性能指標

實施例2各原料配比為紅泥巖60％，粉煤灰37％，玻璃粉3％。
各原料分別粉磨后稱量配合混合均勻，制成φ3-6mm的料球，將料球裝入剛玉坩鍋中放入高溫爐內(nèi)在500℃干燥預(yù)燒10分鐘，再放入硅碳棒高溫爐中在1050℃煅燒30分鐘，出爐冷卻到室溫。
實施例3各原料配比為紅泥巖50％，粉煤灰47％，玻璃粉3％。
各原料分別粉磨后稱量配合混合均勻，制成φ3-6mm的料球，將料球裝入剛玉坩鍋中放入高溫爐內(nèi)在450℃干燥預(yù)燒12分鐘，再放入硅碳棒高溫爐中在1180℃煅燒10分鐘，出爐冷卻到室溫。
實施例4各原料配比為紅泥巖50％，粉煤灰42％，碳粉5％，碳酸鈣粉3％。
各原料分別粉磨后稱量配合混合均勻，制成φ3-6mm的料球，將料球裝入剛玉坩鍋中放入高溫爐內(nèi)在350℃干燥預(yù)燒18分鐘，再放入硅碳棒高溫爐中在1100℃煅燒25分鐘，出爐冷卻到室溫。
實施例2-4的產(chǎn)品部分性能技術(shù)指標見表4。
表4不同實例產(chǎn)品的部分性能指標

*注單粒強度是指取10個φ8mm±1mm料球在電子萬能試驗機上測定抗壓強度，取平均值。
權(quán)利要求
1.一種用于廢水處理的輕質(zhì)球形陶粒濾料，其特征是以紅泥巖、粉煤灰為主要原料，摻加少量造孔劑，經(jīng)成球、干燥、燒結(jié)而成，各組分質(zhì)量比為紅泥巖40-70％，粉煤灰28-55％，造孔劑1-5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒濾料，其特征是造孔劑為廢玻璃粉、煤粉、木炭粉、碳酸鈣粉、云母粉、糠粉、木屑中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒濾料，其特征是造孔劑為碳粉加碳酸鈣粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒濾料的制備方法，其特征是將紅泥巖、粉煤灰、造孔劑按配比進行粉磨、混合，成球造粒，形成φ3-10mm的球形顆粒，300-500℃溫度下，干燥預(yù)燒10-20分鐘，1050-1180℃溫度下，煅燒10-30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒濾料的制備方法，其特征是采用兩段成球工藝，首先將料粉加水制成φ1-2mm的母球，然后將母球在造粒機內(nèi)滾大成φ3-10mm的球形顆粒。
全文摘要
一種用于廢水處理的輕質(zhì)球形陶粒濾料及其制備方法，其特征是以紅泥巖、粉煤灰為主要原料，摻加少量造孔劑，各組分質(zhì)量比為紅泥巖40－70％，粉煤灰28－55％，造孔劑1－5％，經(jīng)粉磨、混合，成球造粒，形成ф3－10mm的球形顆粒，300－500℃溫度下，干燥預(yù)燒10－20分鐘，1050－1180℃溫度下，煅燒10－30分鐘，本發(fā)明產(chǎn)品孔隙分布均勻，工藝簡單，質(zhì)量易于控制，筒壓強度高(比粘土陶料粒濾料提高50％以上)，燒成溫度較低且停留時間較短，耗能少，產(chǎn)量高，生產(chǎn)成本低，可以提高紅泥巖作為閑置資源和無植被礦產(chǎn)資源的利用率，對粘土的代用具有重要的資源利用和生態(tài)意義。
文檔編號C04B38/00GK1883746SQ20061008514
公開日2006年12月27日 申請日期2006年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月28日
發(fā)明者黃少文, 徐玉華, 張思宇 申請人:南昌大學(xué)