CN105999850B - 高效复合金刚砂滤料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理滤料，具体是一种高效复合金刚砂滤料及其制备方法和应用。高效复合金刚砂滤料成分按重量百分比计，包括：高纯度金刚砂60‑66%，高纯度磁铁矿25‑31%，稀土4‑4.5%，复合剂3‑3.5%。本发明通过在普通的金刚砂中添加磁铁矿石、稀土，经过高温烧制成高效复合金刚砂滤料，对改进承托层和配水系统有着良好的适用能力；解决了传统污水、饮用水二级过滤滤料易出现的板结、脱丝、断丝、脱落及反洗效果差等问题。本发明提供的高效复合金刚砂滤料在各类水的二级过滤中得到广泛的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及水处理滤料，具体是一种高效复合金刚砂滤料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，污水、饮用水常规过滤分为两个级，即：污水、饮用水一级过滤和二级过滤。传统污水、饮用水二级过滤滤料是用纤维球滤料、纤维束滤料、普通金刚砂滤料、核桃壳+改性纤维球滤料等，重点是去除水中的小分子有机物、小型悬浮物质、小粒粒径物质、杂质等，这些滤料易出现板结、脱丝、断丝、脱落及反洗效果差等问题，造成污水、饮用水二级过滤后的水中含有机物、悬浮物、粒径物质这三项指标不能稳定达到石油石化含油污水、工矿企业生产废水、城市污水、居民饮用水二级过滤阶段的指标要求。
此外，由于传统水二级处理滤料易板结的弊端，就必须在二级过滤设备上安装大功率的搅拌电动机构，这样就给二级过滤设备的采购成本、日常运行成本、设备及滤料的维护成本大大提高，运行过程中需要对滤料持续不断的搅拌、反冲洗，造成滤料不断板结、磨损、漏失，使过滤器的污水日处理量减少20%以上，同时过滤器大量反冲洗液排出过滤器、进入污水常规处理的源头，造成大量污水、饮用水重复处理。
目前，尚未有报道新的水二级处理滤料及相应的制作工艺，本领域技术人员有必要开发一种新的二级水处理过滤滤料。
发明内容
本发明旨在解决现有水处理二级过滤滤料存在的上述问题，而提供一种高效复合金刚砂滤料及制备方法和应用；其可以解决污水、饮用水二级过滤滤料易出现板结、脱丝、脱落及反洗效果差的问题。
本发明解决上述技术问题，采用的技术方案是：
一种高效复合金刚砂滤料，包括高纯度金刚砂、高纯度磁铁矿、稀土、复合剂，按重量百分比计，高纯度金刚砂60-66%、高纯度磁铁矿25-31%，稀土4-4.5%、复合剂3-3.5%。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：
在普通的金刚砂中添加磁铁矿石、稀土，经过高温烧制成高效复合金刚砂滤料，对改进承托层和配水系统有着良好的适用能力，强度高、滤速快、反冲洗时不易混层，滤料也不易被腐蚀，滤料的机械强度、除有机物和去除悬浮物的能力大大增强，过滤效果明显优于传统污水、饮用水二级处理的各种滤料。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：
所述稀土为稀土镨粉。
所述高纯度金刚砂为SiC、SiO2重量含量在95%以上；所述高纯度磁铁矿为铁重量含量在65%以上。
所述复合剂包括成孔剂、粘结剂、耐油剂，耐油剂为多氟代烷聚合物。
按重量百分比计，所述高纯度金刚砂62.16%，高纯度磁铁矿30.58%，稀土镨粉4.25%，复合剂占3.01%。
按重量百分比计，所述高纯度金刚砂65.28%，高纯度磁铁矿27.36%，稀土镨粉4.21%，复合剂占3.15%。
复合金刚砂滤料规格为粗目、中目、细目，所述粗目为黑红色，中目为淡红色，细目为红白色，各种目数粒度均匀，颗粒形状均一成棱，边缘锋利。
上述高效复合金刚砂滤料的制备方法，包括如下步骤：
a）制作生料粉：
将高纯度金刚砂、高纯度磁铁矿、稀土破碎粒度分别控制在0.5mm以下，分开堆放，备用；
b）配料：
根据预处理水的物理性质和化学成分的含量，确定高效复合金刚砂滤料各个成分的重量百分比为：高纯度金刚砂62.16%、高纯度磁铁矿30.58%、稀土镨粉4.25%、复合剂占3.01%，其中，高纯度金刚砂为SiC、SiO2重量含量在95%以上，高纯度磁铁矿为铁重量含量在65%以上，复合剂由成孔剂、粘结剂和耐油剂组成；
c）烧结：
原料经高温烧结，制成复合金刚砂，再经球磨机制成多棱角状复合金刚砂；
d）制粒及筛分：
烧结完成后，采用回转式冷却机对球状复合金刚砂进行冷却，出冷却机的金刚砂可以直接输送到多级振动筛，按要求分为多个粒径品级，或将不需要的品级金刚砂研磨破碎，最终筛选出需要的品级球状金刚砂；
e) 磁选：
去除品级球状金刚砂中的铁，去除铁后的碎料存放待酸处理；
f) 酸处理：
用酸将堵塞复合金刚砂空隙的铁、钙、铝、镁的氧化物进行还原；
g) 漂洗、烘干封存：
经酸处理后的高效复合金刚砂在碱液、清水中清洗，清洗后呈中性的高效复合金刚砂经过高温烘烤，冷却、干燥后装袋封存，获得成品。
进一步的，步骤e)中所述去除品级球状金刚砂中的铁方式为强力磁耙去除；步骤f）中所述的酸为浓度20%的稀HCL，或柠檬酸；步骤g）中所述碱液为浓度20%的NaOH。
上述高效复合金刚砂滤料的应用，包括：
在各类水的二级过滤中的应用；
在电子、微电子、通讯、机房、光学、生化制药、食品、印刷、化工、医疗器械、精密机械、电镀、塑胶五金、各种喷涂车间和汽车制造行业的应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。
实施例1
一种高效复合金刚砂滤料的制备方法，步骤如下：
a）制作生料粉：
将高纯度金刚砂、高纯度磁铁矿、稀土破碎，粒度分别控制在0.5mm以下，分开堆放，备用。
b）配料：
根据预处理水的物理性质和化学成分的含量，确定高效复合金刚砂滤料各个成分的重量百分比为：高纯度金刚砂62.16%、高纯度磁铁矿30.58%、稀土镨粉4.25%、复合剂占3.01%，其中，高纯度金刚砂为SiC、SiO2重量含量在95%以上，高纯度磁铁矿为铁重量含量在65%以上，复合剂由成孔剂、粘结剂和耐油剂组成。
c）烧结：
原料经高温烧结，制成复合金刚砂，再经球磨机制成5-8mm多棱角状复合金刚砂。
d)制粒及筛分：
烧结完成后，采用回转式冷却机对球状复合金刚砂进行冷却，出冷却机的金刚砂可以直接输送到多级振动筛，按要求分为多个粒径品级，或将不需要的品级金刚砂研磨破碎，最终筛选出需要的品级球状金刚砂。
e)磁选：
去除品级球状金刚砂中的铁，去除铁后的碎料存放待酸处理。
其中，去除品级球状金刚砂中的铁方式为强力磁耙去除。
f)酸处理：
用酸将堵塞复合金刚砂空隙的铁、钙、铝、镁的氧化物进行还原。
酸为浓度20%的稀HCL。
g)漂洗、烘干封存：
经酸处理后的高效复合金刚砂在碱液、清水中清洗，清洗后呈中性的高效复合金刚砂经过高温烘烤，冷却、干燥后装袋封存，获得成品。
碱液为浓度20%的NaOH。
上述方法制备的高效复合金刚砂滤料，在采油厂污水站的污水二级过滤器上使用验证：
该站采用4组30m3二级高效复合金刚砂过滤器进行污水二级处理，过滤器内滤料设有全自动反冲洗系统，但没有反冲洗搅拌装置；每个过滤罐内装22吨高效复合金刚砂滤料、1吨无烟煤碳质保护层、2吨鹅卵石垫层。
该滤料完全适应待处理水质各项指标的需求，实践中发现该滤料不板结、不破碎、没有明显反冲洗的阻力，脱水效果较好，没有漏失、补充，二级污水处理水质的指标始终达到设计要求。
实施例2
一种高效复合金刚砂滤料的制备方法，步骤如下：
a）制作生料粉：
将高纯度金刚砂、高纯度磁铁矿、稀土破碎，粒度分别控制在0.5mm以下，分开堆放，备用。
b）配料：
根据预处理水的物理性质和化学成分的含量，确定高效复合金刚砂滤料各个成分的重量百分比为：高纯度金刚砂65.28%、高纯度磁铁矿27.36%、稀土镨粉4.21%、复合剂占3.15%，其中，高纯度金刚砂为SiC、SiO2重量含量在95%以上；高纯度磁铁矿为铁重量含量在65%以上；复合剂由成孔剂、粘结剂和耐油剂组成。
c）烧结：
原料经高温烧结，制成复合金刚砂，再经球磨机制成5-8mm多棱角状复合金刚砂。
c）制粒及筛分：
烧结完成后，采用回转式冷却机对球状复合金刚砂进行冷却，出冷却机的金刚砂可以直接输送到多级振动筛，按要求分为多个粒径品级，或将不需要的品级金刚砂研磨破碎，最终筛选出需要的品级球状金刚砂。
d) 磁选：
去除品级球状金刚砂中的铁，去除铁后的碎料存放待酸处理。
其中，去除品级球状金刚砂中的铁方式为强力磁耙去除。
e) 酸处理：
用酸将堵塞复合金刚砂空隙的铁、钙、铝、镁的氧化物进行还原。
酸为柠檬酸。
f) 漂洗、烘干封存：
经酸处理后的高效复合金刚砂在碱液、清水中清洗，清洗后呈中性的高效复合金刚砂经过高温烘烤，冷却、干燥后装袋封存，获得成品。
碱液为浓度20%的NaOH。
上述方法制备的高效复合金刚砂滤料，在油田油气集输联合站2万方污水处理装置上的使用验证：
该站采用4组40m3高效复合金刚砂过滤器进行污水二级处理，过滤器内滤料有自动化反冲洗系统，但没有反冲洗搅拌装置。由于滤料中含有镨土粉、成孔剂、粘结剂使高效复合金刚砂滤料不板结、不破碎、没有明显反冲洗的阻力，脱水效果较好。
上述实施例1、2提供的高效复合金刚砂滤料其物理、化学性能如下表：
| 分析项目 | 测试数据 | 分析项目 | 测试数据 |
| 强度 | 7.5-8.0% | SiO<sub>2</sub> | 18-35% |
| 熔点 | 1338-1450℃ | SiC | 28.5% |
| 比重 | 3.76-4.53ｇ/㎝<sup>3</sup> | MgO、CaO | 5-6% |
| 耐酸度 | 98.81% | FeO | 18-20% |
| 耐碱度 | 98.62% | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 20-23% |
| TiO2 | 1.0-1.5% | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 4.5% |
上述实施例1、2提供的高效复合金刚砂滤料具有如下优势：
1）力学性能高,极好的耐磨性，耐磨度为普通混凝土的285%，莫氏硬度大于8,具有优良的耐冲击和耐点荷载能力，表面强度大于70Mpa。
2）高效复合金刚砂滤料具有强耐腐蚀性，抗氧化；化学性能稳定、过滤阻力小、滤后杂质清洗效果好，滤料不板结、不易破损，反冲洗不用搅拌装置，使用寿命长等优点。
3）用于循环水处理过滤，过滤水头损失小，再生周期长，再生简易方便，不易堵塞，可达到最佳效益。
4）有机物去除率达95%以上，重金属去除率达90%以上，悬浮物去除率达100%，浊度去除率90%。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (2)
1.一种高效复合金刚砂滤料的制备方法，高效复合金刚砂滤料包括：
高纯度金刚砂、高纯度磁铁矿、稀土、复合剂，按重量百分比计，高纯度金刚砂60-66%，高纯度磁铁矿25-31%，稀土4-4.5%，复合剂3-3.5%；
所述稀土为稀土镨粉；
所述高纯度金刚砂为SiC、SiO2重量含量在95%以上；所述高纯度磁铁矿为铁重量含量在65%以上；
所述复合剂包括成孔剂、粘结剂、耐油剂，耐油剂为多氟代烷聚合物；
其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
a）制作生料粉：
将高纯度金刚砂、高纯度磁铁矿、稀土破碎粒度分别控制在0.5mm以下，分开堆放，备用；
b）配料：
根据预处理水的物理性质和化学成分的含量，确定高效复合金刚砂滤料各个成分的重量百分比为：高纯度金刚砂62.16%、高纯度磁铁矿30.58%、稀土镨粉4.25%、复合剂占3.01%，其中，高纯度金刚砂为SiC、SiO2重量含量在95%以上，高纯度磁铁矿为铁重量含量在65%以上，复合剂由成孔剂、粘结剂和耐油剂组成；
c）烧结：
原料经高温烧结，制成复合金刚砂，再经球磨机制成球状复合金刚砂；
d）制粒及筛分：
烧结完成后，采用回转式冷却机对球状复合金刚砂进行冷却，出冷却机的金刚砂可以直接输送到多级振动筛，按要求分为多个粒径品级，或将不需要的品级金刚砂研磨破碎，最终筛选出需要的品级球状金刚砂；
e) 磁选：
去除品级球状金刚砂中的铁，去除铁后的碎料存放待酸处理；
f) 酸处理：
用酸将堵塞复合金刚砂空隙的铁、钙、铝、镁的氧化物进行还原；
g) 漂洗、烘干封存：
经酸处理后的高效复合金刚砂在碱液、清水中清洗，清洗后呈中性的高效复合金刚砂经过高温烘烤，冷却、干燥后装袋封存，获得成品。
2.根据权利要求1 所述的高效复合金刚砂滤料的制备方法，其特征在于：
步骤e)中所述去除品级球状金刚砂中的铁方式为强力磁耙去除；
步骤f）中所述的酸为浓度20%的稀HCl ，或柠檬酸；
步骤g）中所述碱液为浓度20%的NaOH。
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