CN104311128B - 一种多孔吸附型陶粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多孔吸附型陶粒及其制备方法，属于固体废弃物综合利用技术领域，由下述重量份的原料制成：城市污泥65～80份、丝瓜瓤1～3份、水泥熟料10～20份、粉煤灰10～20份。该陶粒的制备过程包括：原料处理、配料、造粒、热解干馏、焙烧。本发明在制备陶粒时加入具有一定网络结构的丝瓜瓤，可以防止陶粒开裂，并使陶粒内部形成连通孔隙；本发明的陶粒强度高且耐高温、耐酸碱、吸附性能优良，实现了固体废弃物的资源化利用，为固体废弃物所带来的环境污染问题寻找到了新的出路，可用于污水的水净化、工业废水吸附、油井填料等，具有广阔的应用前景。

Description

一种多孔吸附型陶粒及其制备方法

技术领域

本发明属于固体废弃物综合利用技术领域，尤其涉及一种利用丝瓜瓤制备的多孔吸附型陶粒，同时还涉及其制备方法。

背景技术

随着城市化速度的加快，城市人口快速增加、城市废水、污水的排放量日益增多，导致了城市污泥排放量的，城市污泥排放量巨大。目前，城市污泥主要处理方式有填埋、农用堆肥、填海和热化学处理等。然而，城市污泥含水量高、易腐烂，有强烈的臭味，并且含有寄生虫卵、病原微生物及重金属等，现有处理方式会带来重金属、二噁英等二次污染问题。此外，由于城市污泥含水率高，其运输成本高、堆放面积大，会造成挤压垃圾填埋场库容等问题。

与此同时，多孔吸附型陶粒强度高且耐高温、耐酸碱性、吸附性能优良，可用于污水的日常处理、过滤、净化等，具有广阔的应用前景。

本发明正是基于对城市污泥和丝瓜瓤的资源化重复利用，开发了一种新的陶粒产品。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种多孔吸附型陶粒，同时还提供了该陶粒的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多孔吸附型陶粒，由下述重量份的原料制成：城市污泥65～80份、丝瓜瓤1～3份、水泥熟料10～20份、粉煤灰10～20份。

优选地，所述多孔吸附型陶粒，由下述重量份的原料制成：城市污泥69份、丝瓜瓤1份、水泥熟料15份、粉煤灰15份。

所述城市污泥的含水率（水分的重量占污泥总重量的百分比）为70~85%。

所述多孔吸附型陶粒的制备方法，其步骤为：

a、将丝瓜瓤分割成小块，对水泥熟料粉磨，然后将各原料混合、造粒，所得料粒球直径为10-20mm，对料粒球进行干燥；

b、热解干馏：将干燥后的料粒球放入热解干馏炉中，以5～10℃/min的升温速率从180℃加热到850℃，进行热解干馏，可避免二噁英的产生；

c、焙烧：将热解干馏后的料粒球输送至回转窑中焙烧，从850℃加热到1100～1250℃，并保温30～90min。

丝瓜瓤切割成长10～20mm、宽10～15mm、高10～15mm的小块后，然后用质量分数为3%～10%的NaOH溶液浸泡1～5h，捞出晾干后再与其他原料混合。

每个粒料球中有1-3个丝瓜瓤小块。

所述步骤a中，对粒料球进行干燥使其含水率达到10%以下。

所述步骤a中，水泥熟料粉磨后过180目筛。

造粒前，控制原料混合物的含水率为55~62%。

所述热解干馏炉采用螺旋式进料，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中加入具有一定网络结构的丝瓜瓤，可以防止陶粒在干燥及热解干馏、炭化过程的开裂，并可在焙烧阶段在陶粒内部形成连通孔隙。

(2)本发明中使用了大量的城市污泥，在制备过程中对料粒球进行热解干馏和焙烧，避免了城市污泥在传统焚烧过程中产生二噁英等二次污染问题，并且城市污泥中含有的大量有机成分，会在焙烧颗粒中产生空隙，有利于提高陶粒的吸附性能。

(3)本发明能够变废为宝，不仅实现了城市污泥资源化利用，提高了企业收益，同时还为固体废弃物所带来的环境污染问题寻找到了新的出路。

(4)本发明中陶粒强度高且具有优良的耐高温、耐酸碱、吸附性能，可用于污水的水净化、工业废水吸附、油井填料等，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种多孔吸附型陶粒，由下述重量份的原料制成：城市污泥（含水率83%）69份、丝瓜瓤1份、水泥熟料15份、粉煤灰15份。

该多孔吸附型陶粒的采用以下方法制备，其步骤为：

a、丝瓜瓤用机械设备剪切成长10mm、宽10mm、高10mm的小块后，然后用质量分数为3%的NaOH溶液浸泡5h，捞出并晾干，水泥熟料粉磨后过180目筛；然后将城市污泥、粉煤灰、粉磨后的水泥熟料和处理过的丝瓜瓤加入水泥净浆搅拌机中，调至自动设置进行搅拌，在搅拌120秒后停顿，混合后含水率降到62%；将混合物料制成粒径为10mm的料粒球，每个料粒球中含有1~3个丝瓜瓤小块；将成型后的料粒球放置在温度20±2℃，相对湿度在75%的恒温恒湿干燥箱内干燥3天后，将料粒球放入马弗炉中，100℃下继续干燥120min，使得料粒球含水率达到10%以下，料粒球的直径降到了7mm；

b、热解干馏：将干燥后的料粒球采用螺旋进料式送入热解干馏炉中，以5℃/min的升温速率从180℃加热到850℃，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气，进行热解干馏；

c、焙烧：将热解干馏后的陶粒输送至回转速为1.5r/min转窑中焙烧，以5℃/min的升温速率从850℃加热到1250℃，并在1250℃下保温30min，使陶粒内部形成连通孔隙。

实施例2

一种多孔吸附型陶粒，由下述重量份的原料制成：城市污泥（含水率85%）65份、丝瓜瓤2份、水泥熟料10份、粉煤灰10份。

该多孔吸附型陶粒的采用以下方法制备，其步骤为：

a、丝瓜瓤用机械设备剪切成长15mm、宽12mm、高12mm的小块后，然后用质量分数为7%的NaOH溶液浸泡4h，捞出并晾干，水泥熟料粉磨后过180目筛；然后将城市污泥、粉煤灰、粉磨后的水泥熟料和处理过的丝瓜瓤加入水泥净浆搅拌机中，调至自动设置进行搅拌，在搅拌120秒后停顿，混合后控制含水率降到60%；将混合物料制成粒径为14mm的料粒球，料粒球中含有1~3个丝瓜瓤小块；然后将成型后的料粒球放置在温度20±2℃，相对湿度在80%的恒温恒湿干燥箱内干燥5天后，将料粒球放入马弗炉中，130℃下继续干燥100min，使得料粒球达到10%以下，料粒球的直径降到了9mm；

b、热解干馏：将干燥后的料粒球采用螺旋进料式送入热解干馏炉中，以7℃/min的升温速率从180℃加热到850℃，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气，进行热解干馏；

c、焙烧：将热解干馏后的陶粒输送至回转速为2.5r/min转窑中焙烧，以4℃/min的升温速率从850℃加热到1200℃，并在1200℃下保温50min，使陶粒内部形成连通孔隙。

实施例3

一种多孔吸附型陶粒，由下述重量份的原料制成：城市污泥（含水率70%）75份、丝瓜瓤3份、水泥熟料17份、粉煤灰17份。

该多孔吸附型陶粒的采用以下方法制备，其步骤为：

a、丝瓜瓤用机械设备剪切成长17mm、宽12mm、高12mm的小块后，然后用质量分数为7%的NaOH溶液浸泡3h，捞出并晾干，水泥熟料粉磨后过180目筛；然后将城市污泥、粉煤灰、粉磨后的水泥熟料和处理过的丝瓜瓤加入水泥净浆搅拌机中，调至自动设置进行搅拌，在搅拌120秒后停顿，混合后控制含水率降到57%；将混合物料制成粒径为17mm的料粒球，料粒球中含有1~3个丝瓜瓤小块；然后将成型后的料粒球放置在温度20±2℃，相对湿度在85%的恒温恒湿干燥箱内干燥5天后，将料粒球放入马弗炉中，150℃下继续干燥60min，使得料粒球含水率达到10%以下，料粒球的直径降到了12mm；

b、热解干馏：将干燥后的料粒球采用螺旋进料式送入热解干馏炉中，以8℃/min的升温速率从180℃加热到850℃，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气，进行热解干馏，可避免二噁英的产生；

c、焙烧：将热解干馏后的陶粒输送至回转速为4r/min转窑中焙烧，以3℃/min的升温速率从850℃加热到1150℃，并在1150℃下保温70min，使陶粒内部形成连通孔隙。

实施例4

一种多孔吸附型陶粒，由下述重量份的原料制成：城市污泥（含水率75%）80份、丝瓜瓤3份、水泥熟料20份、粉煤灰20份。

该多孔吸附型陶粒的采用以下方法制备，其步骤为：

a、丝瓜瓤用机械设备剪切成长20mm、宽15mm、高15mm的小块后，然后用质量分数为10%的NaOH溶液浸泡1h，捞出并晾干，水泥熟料粉磨后过180目筛；然后将城市污泥、粉煤灰、粉磨后的水泥熟料和处理过的丝瓜瓤加入水泥净浆搅拌机中，调至自动设置进行搅拌，在搅拌120秒后停顿，混合后控制含水率降到55%；将混合物料制成粒径为20mm的料粒球，每个料粒球中含有1~3个丝瓜瓤小块；然后将成型后的料粒球放置在温度20±2℃，相对湿度在75%的恒温恒湿干燥箱内干燥6天后，将料粒球放入马弗炉中，180℃下继续干燥90min，使得料粒球含水率在10%以下，料粒球的直径降到了15mm；

b、热解干馏：将干燥后的料粒球采用螺旋进料式送入热解干馏炉中，以10℃/min的升温速率从180℃加热到850℃，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气，进行热解干馏，可避免二噁英的产生；

c、焙烧：将热解干馏后的陶粒输送至回转速为3r/min转窑中焙烧，以2℃/min的升温速率从850℃加热到1100℃，并在1100℃下保温90min，使陶粒内部形成连通孔隙。

实施例5陶粒的物理指标测试实验

按照GB/T17431.2-2010（800级）标准测定陶粒的物理指标。

所制造的多孔吸附型陶粒的各项物理指标如表1。

表1陶粒的物理指标

实施例6陶粒的性能检测实验

（1）破碎率与磨损率之和的测定

称取经洗净并截留于孔径0.5mm试验筛上的陶粒样品G，置于内径50mm，高150mm的金属圆筒内。加入6颗直径为8.mm的轴承钢珠，盖紧桶盖在行程为140mm、频率为150次/min的震荡机上震荡15min，分别称取通过筛孔径0.5mm而截留于筛孔径0.25mm筛上的样品质量G1，以及同筛孔经0.25mm的样品质量G2。通过下面公式A1计算得到破碎与磨损率之和C1。

C1=（G1+G2）/G………………………A1

（2）含泥量的测定

称取干燥滤料样品质量B置于1000ml洗沙桶中，加水，充分搅拌5min，浸泡2h，然后在水中搅拌淘洗样品，约1min后，把清洗过陶粒的水倒入孔径为0.08mm的试验筛中。测定前，试验筛的两面先用水润湿。在整个操作过程中，应避免陶粒的损失。重复上述操作，直至桶中的水清澈为止。用水冲洗截留在筛上的颗粒，并将筛放在水中来回摇动，以充分洗除粒径小于0.08mm的颗粒，然后将筛上的截留的颗粒和杯中洗净的样品一起倒入已经干燥到恒重的称量瓶中，称量瓶的重量为B1，置于105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒重质量为B2，通过公式A2算得含泥量C2。

C2={B-（B2-B1）}/B……………………A2

（3）盐酸可溶率测定

将陶粒样品用水清洗干净，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒重，称取一部分质量为D，置于500ml烧杯中，加入1+1盐酸（1体积分析纯盐酸与1体积水混合）160ml（使得样品完全浸没），在室温下静置，偶做搅拌，待停止发泡30min后倒出盐酸溶液，用水反复清洗样品（但是不能让样品流失），直至用PH试纸检查洗净水呈中性为止。把洗净后的样品倒入恒重质量为D1的称量瓶中，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒重D2，通过公式A3计算出盐酸可溶率C3。

C3={D-(D2-D1)}/D………………………A3

（4）孔隙率的检测方法按照GB/T3810.3-2006规定操作。

将实施例1中制备的多孔吸附型陶粒做人工陶粒滤料检测所得到的数据如表2。

表2陶粒做人工陶粒滤料检测所得到的数据

Claims (9)

1.一种多孔吸附型陶粒，其特征在于，由下述重量份的原料制成：城市污泥65～80份、丝瓜瓤1～3份、水泥熟料10～20份、粉煤灰10～20份，所述城市污泥的含水率70-85%。

2.根据权利要求1所述多孔吸附型陶粒，其特征在于，由下述重量份的原料制成：城市污泥69份、丝瓜瓤1份、水泥熟料15份、粉煤灰15份。

3.权利要求1或2所述多孔吸附型陶粒的制备方法，其特征在于，步骤为：

a、将丝瓜瓤分割成小块，对水泥熟料粉磨，然后将各原料混合、造粒，所得料粒球直径为10-20mm，对料粒球进行干燥；

b、热解干馏：将干燥后的料粒球放入热解干馏炉中，以5～10℃/min的升温速率从180℃加热到850℃，进行热解干馏；

c、焙烧：将热解干馏后的料粒球输送至回转窑中焙烧，从850℃加热到1100～1250℃，并保温30～90min。

4.根据权利要求3所述多孔吸附型陶粒的制备方法，其特征在于，丝瓜瓤切割成长10～20mm、宽10～15mm、高10～15mm的小块后，然后用质量分数为3%～10%的NaOH溶液浸泡1～5h，捞出晾干后再与其他原料混合。

5.根据权利要求4所述多孔吸附型陶粒的制备方法，其特征在于，每个粒料球中有1-3个丝瓜瓤小块。

6.根据权利要求3所述多孔吸附型陶粒的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，对粒料球进行干燥使其含水率达到10%以下。

7.根据权利要求3所述多孔吸附型陶粒的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，水泥熟料粉磨后过180目筛。

8.根据权利要求3所述多孔吸附型陶粒的制备方法，其特征在于，造粒前，控制原料混合物的含水率为55~62%。

9.根据权利要求3所述多孔吸附型陶粒的制备方法，其特征在于，所述热解干馏炉采用螺旋式进料，反向火进行加热，进气方式为上部进气下部出气。