CN101486563B

CN101486563B - 一种由矿山尾渣烧制的生物陶粒及其制备方法和使用方法

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Publication number: CN101486563B
Application number: CN2009100094506A
Authority: CN
Inventors: 刘阳生; 杜芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: CN101486563A

Abstract

本发明公开了一种由矿山尾渣烧制的生物陶粒及其制备方法和使用方法，它以矿山尾渣3～5份；粉煤灰3～5份；污泥或生物质发泡剂1～3份为原料，在300～550℃预热温度下预热15～30min；按10～30℃/min的升温速度升温至1000～1250℃；在焙烧温度1000～1250℃条件下焙烧40～100min。可以用做污水生物处理的微生物载体。污水处理的脱除效率可以达到COD 90～92％；氨氮60～80％；磷60～72％。它是一种在铁尾矿利用率较高的条件下生产的生物陶粒，减少了铁尾矿和城市污泥的污染，净化城市污水。本发明制备方法简单、易行。利用本发明进行的污水生物处理设备结构简单，运行方便。

Description

一种由矿山尾渣烧制的生物陶粒及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明涉及一种由矿山尾渣和城市污泥类生物质制生物陶粒的方法。

背景技术

随着我国矿业全面、高速的发展，选矿厂排出的尾矿也在以惊人的速度增加。例如鞍钢集团是我国大型钢铁企业，鞍钢铁矿矿产资源丰富，周边分布着齐大山、大弧山、东鞍山、弓长岭几大矿山。各矿山在生产钢铁原料铁精矿的同时，也产生了大量固体废弃物，仅选矿厂尾矿每年排出量已达1700多万吨。铁尾矿的总量已达5亿之多。

我国的铁矿石开采品位平均为32％，每3吨原矿才能得到1吨产品，同时产生2吨的废矿石和尾矿。

2005年我国铁尾矿的堆存量已达到28亿吨，每年新增1.8亿吨。

一些企业的尾矿库已快到服务年限，有的还在超期服役。随着尾矿量不断增加，建设新的尾矿库势在必行。

一个年产200万吨铁精矿的选厂，建一座尾矿库需占地800～1000亩，也只能维持10～15年生产之用。

鞍钢齐大山选厂风水沟尾矿库，自1992年建设，历时3年9个月总投资2.3亿元，占用耕地133hm2。

土地资源紧张，征地费用越来越高。尾矿库的基建投资占整个采选企业费用的5～40％。每吨尾矿库容的基建投资1～3元，运行费用3～5元。尾矿给企业带来沉重的经济负担。

总之，铁尾矿是工业固体废弃物的主要组成部分，不但占用大量耕地，同时要投入大量资金用于尾矿库修筑及维护，提高了生产成本，而且造成环境污染。如何从源头减少尾矿的产生量，提高尾矿的综合利用率越来越受到国家、政府和企业的广泛关注。因此如何在铁尾矿利用率较高的条件下生产附加值高的产品，成为了减少铁尾矿污染的关键因素。

目前国内外公知的铁尾矿处置技术主要是用作建筑材料、矿山采空区填料、土壤改良剂及微量元素肥料、铁尾矿再选和有价元素的综合回收等方式。将铁尾矿用作建筑材料和采空区填料使得其附加值低或者无附加值；而作为土壤改良剂或微量元素肥料则对尾矿成分有着严格的要求，同时使用量极少；再选或者有价元素综合回收则存在固体废弃物产量大、铁精矿产率低、投资大的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由矿山尾渣烧制的生物陶粒及其制备方法和使用方法，它是一种在铁尾矿重量份配比较高的条件下生产的能够快速挂膜并有效净化生活污水的生物陶粒。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种由矿山尾渣烧制的生物陶粒，所述生物陶粒整体烧结完好，外表粗糙且孔隙发达，内部孔隙连通。

本发明同时公开了所述由矿山尾渣烧制的生物陶粒的制备方法，包括下列步骤：

1)、原材料混合：按下列重量份配比将原材料粉碎混合均匀：矿山尾渣3～5份；粉煤灰3～5份；污泥或生物质发泡剂1～3份；

2)、造粒：将混合均匀的原材料造粒成粒径为10-100mm的颗粒；

3)、烧结：按下列烧结条件进行烧结：在300～550℃预热温度下预热15～30min；按10～30℃/min的升温速度升温至1000～1250℃；在焙烧温度1000～1250℃条件下焙烧40～100min。

所述矿山尾渣为铁尾矿。

所述污泥为城市污泥

所述生物质包括稻草秸秆、枯枝落叶或含有机质的废弃物。

本发明还公开了由矿山尾渣烧制的生物陶粒的使用方法，将所述生物陶粒用做污水生物处理的微生物载体。

所述需要处理的污水中的污染物含量为：COD 100～780mg/L；氨氮8～60mg/L；磷2～10mg/L；处理的脱除效率为COD 90～92％；氨氮60～80％；磷60～72％。

本发明生物陶粒的阳离子交换容量较大，为2.63×10³mg/kg(或4.92cmol/kg)。陶粒含有较多的钙、镁、铁等阳离子，在水处理过程中可以和磷酸盐反应，生成溶解度非常小的化合物，磷酸根离子在填料表面产生化学沉淀而被固定；同时还可以通过阳离子交换的作用吸附去除水中的重金属离子。

本发明具有以下的特点：

(1)本发明是以铁尾矿、粉煤灰和城市污泥或生物质发泡剂为原料，通过高温烧结制备的生物陶粒，在铁尾矿利用率较高的条件下生产了附加值高的产品，减少了铁尾矿和城市污泥的污染，净化城市污水。

(2)本发明制备方法简单、易行。

(3)本发明生物陶粒用做污水生物法处理的微生物载体，在污水中COD、氨氮、磷的负荷较大的情况下，均能得到较高的脱除效率。

(4)利用本发明生物陶粒进行污水生物法处理设备结构简单，运行方便。

附图说明

图1为利用本发明所述生物陶粒进行污水处理的流程示意图。

图中：1.模拟生活污水；2.生物陶粒；3.曝气头；4.净化后排水；5.曝气生物滤池。

具体实施方式

实施例1制备方法

1)、原材料混合：按下列重量份配比将原材料粉碎混合均匀：铁尾矿3份；粉煤灰5份；城市污泥3份；

2)、造粒：将混合均匀的原材料造粒成粒径为10mm的颗粒；

3)、烧结：按下列烧结条件进行烧结：在300℃预热温度下预热30min；按30℃/min的升温速度升温至1250℃；在焙烧温度1250℃条件下焙烧40min。

制备的生物陶粒整体烧结完好，外表粗糙且孔隙发达，内部孔隙连通。

实施例2制备方法

1)、原材料混合：按下列重量份配比将原材料粉碎混合均匀：铁尾矿5份；粉煤灰3份；稻草秸1份；

2)、造粒：将混合均匀的原材料造粒成粒径为100mm的颗粒；

3)、烧结：按下列烧结条件进行烧结：在550℃预热温度下预热15min；按10℃/min的升温速度升温至1000℃；在焙烧温度1000℃条件下焙烧100min。

实施例3制备方法

1)、原材料混合：按下列重量份配比将原材料粉碎混合均匀：铁尾矿3份；粉煤灰5份；枯枝落叶1份；

2)、造粒：将混合均匀的原材料造粒成粒径为50mm的颗粒；

3)、烧结：按下列烧结条件进行烧结：在450℃预热温度下预热20min；按20℃/min的升温速度升温至1100℃；在焙烧温度1100℃条件下焙烧80min。

实施例4使用例

如图1所示，模拟生活污水1进入曝气生物滤池5中，通过曝气头3进入生物陶粒2，最后为净化后排水4。

模拟生活污水在曝气生物滤池中的停留时间为5h，与生物陶粒接触停留时间为2.5h，污水中的污染物含量为：COD 100～780mg/L；氨氮8～60mg/L；磷2～10mg/L；污水中的COD、氨氮、磷被生物陶粒中的微生物吸收，同时磷能够与陶粒中的活性元素发生化学反应而被去除。处理的的脱除效率为COD 90～92％；氨氮60～80％；磷60～72％。

本发明所述生物膜陶粒污水处理运行效果

本发明生物陶粒的阳离子交换容量较大，为2.63×103mg/kg(或4.92cmol/kg)。陶粒含有较多的钙、镁、铁等阳离子，在水处理过程中可以和磷酸盐反应，生成溶解度非常小的化合物，磷酸根离子在填料表面产生化学沉淀而被固定；同时还可以通过阳离子交换的作用吸附去除水中的重金属离子。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims

1.一种由矿山尾渣烧制的生物陶粒的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括下列步骤：

1)、原材料混合：按下列重量份配比将原材料粉碎混合均匀：矿山尾渣3～5份；粉煤灰3～5份；污泥或生物质发泡剂1～3份；所述矿山尾渣为铁尾矿；

2)、造粒：将混合均匀的原材料造粒成粒径为10-100mm的颗粒；

3)、烧结：按下列烧结条件进行烧结：在300～550℃预热温度下预热15～30min；按10～30℃/min的升温速度升温至1000～1250℃；在焙烧温度1000～1250℃条件下焙烧40～100min；

所述生物陶粒整体烧结完好，外表粗糙且孔隙发达，内部孔隙连通。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述污泥为城市污泥。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述生物质发泡剂为稻草秸秆、枯枝落叶或含有机质的废弃物。