CN108744714A - 一种凹凸棒陶粒滤料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及陶瓷滤料，特别是一种凹凸棒陶粒滤料。本发明提供的利用湿法提纯凹凸棒石粘土制备挤压型陶瓷滤料的方法，将在凹凸棒石粘土提纯后，经搅拌混匀、揉团、挤压成型，然后经烘干和焙烧工序制得成品。可对水体中污染物进行高效的吸附净化，还可以应用于对NOx、VOCs、NH3、H2S和SO2等有害气体高效去除，同时具有机械强度高、气阻小、孔隙率和比表面积大、吸附容量大、稳定性好、成本低可重复再生使用等优点。

Description

一种凹凸棒陶粒滤料
技术领域
本发明涉及陶瓷滤料，特别是一种凹凸棒陶粒滤料。
背景技术
凹凸棒石是指以凹凸棒石(attapulgite)为主要矿物成份的一种天然非金属黏土矿物，在矿物学上隶属于海泡石族。天然凹凸棒石存在着一定的矿物学局限性。矿物中含有相当比例的共生、伴生杂质，杂质以蒙脱石为主,含有少量的伊利石及伊蒙混层矿物，常见碳酸盐类矿物(白云石为主, 少量方解石) 及各种形态的硅氧化物(石英、微晶蛋白石、非晶蛋白石等) ，还含有微量的磷灰石、软锰矿、绿帘石、磁铁矿等。凹凸棒石矿物组成随着矿石类型不同变化范围很大。这些杂质的存在削弱了凹凸棒石整体的物理化学性能，从而使凹凸棒石的胶体性、吸附性等在工业应用中受到很大的影响。
目前没有一种凹凸棒水处理滤料推广使用，凹凸棒陶瓷滤料具有广阔的市场。在提高吸附效率、降低吸附成本和节约源方面发挥着越来越大的作用，成为非常有发展前途的新型材料。
发明内容
本发明提供一种低成本、长寿命、不易形成二次污染且可重复利用的凹凸棒陶粒滤料。
本发明解决其技术问题采用的技术方案为：
一种凹凸棒陶粒滤料，包括如下步骤：
A、选料处理
凹凸棒石粘土经晾晒，使凹凸棒石粘土的含水率降至30%-45%；
B、制浆
凹凸棒石粘土加入水中常温下搅拌，固液重量比为1:20，充分搅拌15min制浆；
C、剪切、分散
浆液中加入分散剂，分散剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠，分散剂添加量为凹凸棒石粘土重量的0.1-3%，搅拌15min后形成悬浮液，将此悬浮液置在高速剪切机中进行剪切分散，在经过离心机离心处理，离心后取上层浆液脱水干燥，得到高纯度凹凸棒石粉料；
D、酸活化
以高纯度凹凸棒石粉料为原料，高纯度凹凸棒石粉料、水和硫酸按重量份进行配制，高纯度凹凸棒石粉料45-65份、水35-50份、质量分数98%硫酸0.5-2份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释后喷洒在凹凸棒石粘土上，搅拌均匀后堆放24-48h；
E、揉团、挤压
酸化处理的高纯度凹凸棒石粉料通过挤压机制备挤压成型颗粒，在低压 3 -5MPa下保持1 -10 分钟，在高压10 -40MPa 下连续挤压成型；
F、焙烧
挤压成型颗粒经过450-550℃焙烧1-2h，料球脱水固化后自然冷却至常温得到成品；焙烧中的成品上喷洒4-20℃的冷水。
所述步骤F焙烧中的成品上喷洒4-20℃的冷水，冷水分多次喷洒在成品表层。
所述步骤F焙烧中喷洒冷水量占成品的质量的10-20%，冷水分3-5次喷洒。
所述步骤E中成型颗粒尺寸长50mm-200mm、宽50mm-200mm、高50mm-1000mm。
本发明的有益效果为：
本发明以凹凸棒石粘土为原料，采用湿法提纯工艺，经高剪切力搅拌和加入适量分散剂，脱除大部分杂质，再经过酸活化、搅拌混匀、揉团，然后由挤压机挤压成型，在经过烘干、破碎、过筛、高温焙烧活化，得到水处理陶粒滤料。
为了提高凹凸棒石的质量以满足工业上的需要，通常在使用前对其进行纯化前处理，对凹凸棒石原矿进行前处理的目的主要是为了提高凹凸棒石的含量、提高其分散性、去除泥质杂质疏通晶体内部孔洞，便于进一步改进处理。可见自然存在的凹凸棒石土矿物往往需要经过提纯才能得到高纯度的凹凸棒石土有利于进一步的开发利用。
利用凹凸棒石晶体纤维细长，内部孔道多，比表面积大和由此而拥有的优良
的选择吸附性质，而广泛应用于化工、农业、食品、医学、环保等领域。目前正广泛应用于污水处理特别是印染厂制革厂的废水处理，经过处理的污水能达到国家排放标准。在脱色的同时还能够去处理油胺等有毒性较大的有机物。凹凸棒石还具有一定的离子交换能力，所以可用于治理镉、铅、锶等重金属离子污染。
通过合理配料和控制烧成工艺生产出适应曝气生物滤池中要求的陶粒滤料，各方优于石英砂等传统滤料。凹凸棒陶粒滤料克服了一般陶粒填料表面结釉、开放孔隙率低的缺点。凹凸棒石原矿石中含有大量的杂质，杂质的存在直接影响凹凸棒石的使用性能，经过提纯才能使凹凸棒石具有较高的吸附性能。
本发明提供的利用湿法提纯凹凸棒石粘土制备挤压型陶瓷滤料的方法，将在凹凸棒石粘土提纯后，经搅拌混匀、揉团、挤压成型，然后经陈化、烘干和焙烧工序制得成品。可对水体中污染物进行高效的吸附净化，还可以应用于对 NOx、VOCs、NH3、H2S 和 SO2等有害气体高效去除，同时具有机械强度高、气阻小、孔隙率和比表面积大、吸附容量大、稳定性好、成本低可重复再生使用等优点。
此外本案与已公开的凹凸棒粉加工方法最大的不同在于，焙烧中在高温凹凸棒中多次少量加入冷水，使用冷水降温可使凹凸棒出现局部碎裂产生孔隙，同时通过高温使得冷水气化进一步形成内部孔道，凹凸棒粉透气性增强30%。喷洒冷水和焙烧同时进行，一次便可以生产陶瓷滤料。
附图说明
图1为本发明成品的电镜图。
具体实施方式
一种凹凸棒陶粒滤料，包括如下步骤：
A、选料处理
凹凸棒石粘土经晾晒，使凹凸棒石粘土的含水率降至30%-45%；
B、制浆
凹凸棒石粘土加入水中常温下搅拌，固液重量比为1:20，充分搅拌15min制浆；
C、剪切、分散
浆液中加入分散剂，分散剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠，分散剂添加量为凹凸棒石粘土重量的0.1-3%，搅拌15min后形成悬浮液，将此悬浮液置在高速剪切机中进行剪切分散，在经过离心机离心处理，离心后取上层浆液脱水干燥，得到高纯度凹凸棒石粉料；
D、酸活化
以高纯度凹凸棒石粉料为原料，高纯度凹凸棒石粉料、水和硫酸按重量份进行配制，高纯度凹凸棒石粉料45-65份、水35-50份、质量分数98%硫酸0.5-2份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释后喷洒在凹凸棒石粘土上，搅拌均匀后堆放24-48h；
E、揉团、挤压
酸化处理的高纯度凹凸棒石粉料通过挤压机制备挤压成型颗粒，在低压 3 -5MPa下保持1 -10 分钟，在高压10 -40MPa 下连续挤压成型；
F、焙烧
挤压成型颗粒经过450-550℃焙烧1-2h，料球脱水固化后自然冷却至常温得到成品；焙烧中的成品上喷洒4-20℃的冷水。
所述步骤F焙烧中的成品上喷洒4-20℃的冷水，冷水分多次喷洒在成品表层。
所述步骤F焙烧中喷洒冷水量占成品的质量的10-20%，冷水分3-5次喷洒.
所述步骤E中成型颗粒尺寸长50mm-200mm、宽50mm-200mm、高50mm-1000mm。
实施例1
一种凹凸棒陶粒滤料，包括如下步骤：
A、选料处理
凹凸棒石粘土经晾晒，使凹凸棒石粘土的含水率降至30%-45%；
B、制浆
凹凸棒石粘土加入水中常温下搅拌，固液重量比为1:20，充分搅拌15min制浆；
C、剪切、分散
浆液中加入分散剂，分散剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠，分散剂添加量为凹凸棒石粘土重量的0.1-3%，搅拌15min后形成悬浮液，将此悬浮液置在高速剪切机中进行剪切分散，在经过离心机离心处理，离心后取上层浆液脱水干燥，得到高纯度凹凸棒石粉料；
D、酸活化
以高纯度凹凸棒石粉料为原料，高纯度凹凸棒石粉料、水和硫酸按重量份进行配制，高纯度凹凸棒石粉料45-65份、水35-50份、质量分数98%硫酸0.5-2份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释后喷洒在凹凸棒石粘土上，搅拌均匀后堆放24-48h；
E、揉团、挤压
酸化处理的高纯度凹凸棒石粉料通过挤压机制备挤压成型颗粒，在低压 3 -5MPa下保持1 -10 分钟，在高压10 -40MPa 下连续挤压成型；
F、焙烧
挤压成型颗粒经过450-550℃焙烧1-2h，料球脱水固化后自然冷却至常温得到成品；焙烧中的成品上喷洒4℃的冷水。
实施例2
一种凹凸棒陶粒滤料，包括如下步骤：
A、选料处理
凹凸棒石粘土经晾晒，使凹凸棒石粘土的含水率降至30%-45%；
B、制浆
凹凸棒石粘土加入水中常温下搅拌，固液重量比为1:20，充分搅拌15min制浆；
C、剪切、分散
浆液中加入分散剂，分散剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠，分散剂添加量为凹凸棒石粘土重量的0.1-3%，搅拌15min后形成悬浮液，将此悬浮液置在高速剪切机中进行剪切分散，在经过离心机离心处理，离心后取上层浆液脱水干燥，得到高纯度凹凸棒石粉料；
D、酸活化
以高纯度凹凸棒石粉料为原料，高纯度凹凸棒石粉料、水和硫酸按重量份进行配制，高纯度凹凸棒石粉料45-65份、水35-50份、质量分数98%硫酸0.5-2份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释后喷洒在凹凸棒石粘土上，搅拌均匀后堆放24-48h；
E、揉团、挤压
酸化处理的高纯度凹凸棒石粉料通过挤压机制备挤压成型颗粒，在低压 3 -5MPa下保持1 -10 分钟，在高压10 -40MPa 下连续挤压成型；
F、焙烧
挤压成型颗粒经过450-550℃焙烧1-2h，料球脱水固化后自然冷却至常温得到成品；焙烧中的成品上喷洒20℃的冷水。冷水分5次喷洒。
实施例3
一种凹凸棒陶粒滤料，包括如下步骤：
A、选料处理
凹凸棒石粘土经晾晒，使凹凸棒石粘土的含水率降至30%-45%；
B、制浆
凹凸棒石粘土加入水中常温下搅拌，固液重量比为1:20，充分搅拌15min制浆；
C、剪切、分散
浆液中加入分散剂，分散剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠，分散剂添加量为凹凸棒石粘土重量的0.1-3%，搅拌15min后形成悬浮液，将此悬浮液置在高速剪切机中进行剪切分散，在经过离心机离心处理，离心后取上层浆液脱水干燥，得到高纯度凹凸棒石粉料；
D、酸活化
以高纯度凹凸棒石粉料为原料，高纯度凹凸棒石粉料、水和硫酸按重量份进行配制，高纯度凹凸棒石粉料45-65份、水35-50份、质量分数98%硫酸0.5-2份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释后喷洒在凹凸棒石粘土上，搅拌均匀后堆放24-48h；
E、揉团、挤压
酸化处理的高纯度凹凸棒石粉料通过挤压机制备挤压成型颗粒，在低压 3 -5MPa下保持1 -10 分钟，在高压10 -40MPa 下连续挤压成型；
F、焙烧
挤压成型颗粒经过450-550℃焙烧1-2h，料球脱水固化后自然冷却至常温得到成品；焙烧中的成品上喷洒10℃的冷水。所述步骤F焙烧中喷洒冷水量占成品的质量的15%，冷水分4次喷洒。
对比试验：
使用相同凹凸棒粉原料分为3份，样品1：:不做任何处理，样品2：:采用传统步骤处理，样品3：使用本发明方法处理。3份材料堆积同等高度并加入同等分量水，样品2和3的水分下渗深度明显大于样品1，样品3的水分下渗深度大于样品2。更好的下渗率可以使得凹凸棒粉与重金属离子接触，便于吸附重金属离子。一次便可以生产陶瓷滤料，其下渗深度更优，特别适合陶瓷基使用。

Claims (4)

1.一种凹凸棒陶粒滤料，其特征在于包括如下步骤：
A、选料处理
凹凸棒石粘土经晾晒，使凹凸棒石粘土的含水率降至30%-45%；
B、制浆
凹凸棒石粘土加入水中常温下搅拌，固液重量比为1:20，充分搅拌15min制浆；
C、剪切、分散
浆液中加入分散剂，分散剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠，分散剂添加量为凹凸棒石粘土重量的0.1-3%，搅拌15min后形成悬浮液，将此悬浮液置在高速剪切机中进行剪切分散，在经过离心机离心处理，离心后取上层浆液脱水干燥，得到高纯度凹凸棒石粉料；
D、酸活化
以高纯度凹凸棒石粉料为原料，高纯度凹凸棒石粉料、水和硫酸按重量份进行配制，高纯度凹凸棒石粉料45-65份、水35-50份、质量分数98%硫酸0.5-2份，将质量分数98%硫酸稀释在水中，硫酸稀释后喷洒在凹凸棒石粘土上，搅拌均匀后堆放24-48h；
E、揉团、挤压
酸化处理的高纯度凹凸棒石粉料通过挤压机制备挤压成型颗粒，在低压 3 -5MPa下保持1 -10 分钟，在高压10 -40MPa 下连续挤压成型；
F、焙烧
挤压成型颗粒经过450-550℃焙烧1-2h，料球脱水固化后自然冷却至常温得到成品；焙烧中的成品上喷洒4-20℃的冷水。
2.根据权利要求1所述的一种提纯挤压型凹凸棒陶粒滤料，其特征在于所述步骤F焙烧中的成品上喷洒4-20℃的冷水，冷水分多次喷洒在成品表层。
3.根据权利要求2所述的一种提纯挤压型凹凸棒陶粒滤料，其特征在于所述步骤F焙烧中喷洒冷水量占成品的质量的10-20%，冷水分3-5次喷洒。
4.根据权利要求1所述的一种提纯挤压型凹凸棒陶粒滤料，其特征在于所述步骤E中成型颗粒尺寸长50mm-200mm、宽50mm-200mm、高50mm-1000mm。
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