CN112500111B - 利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于资源回收再利用技术领域，具体涉及一种利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，包括以下步骤：（1）将蒸压加气混凝土砌块废料粉碎并过筛；（2）制备含镧离子或锆离子等能与磷酸根生成沉淀的盐溶液；（3）用步骤（2）所制备的盐溶液浸泡步骤（1）得到的粉碎的砌块废料球，并烘干；（4）将水泥、粉煤灰、石灰、石膏和造孔剂混合均匀；（5）以步骤（3）制备的砌块小球为核，以步骤（4）中预混料为外涂层，添加盐溶液后搅拌均匀，然后造粒机制得生料球；（6）将生料球进行蒸压养护；（7）出料。本发明能对蒸压加气混凝土砌块废料进行有效的回收利用，并制成高附加值的除磷滤料，具有很高的经济及环保效益。
Description
技术领域
本发明属于废料回收利用技术领域，具体涉及一种利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法。
背景技术
蒸压加气混凝土制作加工过程中，能产生1~3%左右废料，包括次品、下脚料等，其中很少一部分被掺和在砂浆中重复利用，大部分都作为建筑垃圾处理处置，造成资源的极大浪费。
硅酸钙盐类物质具有缓慢释放钙离子和碱度的能力，同时易于制成各种形状的多孔材料，对水体磷酸根具有较好的吸附效果。蒸压混凝土砌块中的托勃莫来石能提供钙离子，使其与水中磷酸根结合，并在其表面生成稳定的羟基磷酸钙（HAP）而实现除磷。
专利CN 201410432978.5公布了一种利用混凝土搅拌站废弃灰浆制备免烧陶粒的方法。利用混凝土搅拌站废弃灰浆，结合水泥，粉煤灰、废弃灰浆粉，粘结剂，成孔剂等组分，利用蒸压技术制备免烧陶粒。但该方法仅可重复利用15~25%左右的废弃灰浆粉，且废弃灰浆大部为实心颗粒，在该工艺中仅作为普通填料使用，其他组分与普通蒸压加气混凝土砌块所用原料基本无异，必定会影响到最终陶粒的孔隙率及比表面积。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，利用蒸压加气混凝土砌块废料，包括次品及切割废料等，结合镧离子与磷酸根能快速生成磷酸镧沉淀的原理，针对污水处理日益要求严格的磷去除率要求，制备出一种除磷生物滤料，不但能满足目前的除磷需求，且能达到废物循环利用的目的，具有极高的经济及社会效益。
本发明所述的利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，具体包括以下步骤：
（1）将蒸压加气混凝土砌块废料粉碎并过筛，得到粉碎的砌块废料球；
（2）制备含镧离子或锆离子能与磷酸根生成沉淀的盐溶液；
（3）用步骤（2）所制备的盐溶液浸泡步骤（1）得到的粉碎的砌块废料球，并烘干，使镧、锆离子等附着在砌块废料球表面或内部空隙中；
（4）原料预混：按重量比取以下组分混合：水泥40~50%，粉煤灰20~25%，石灰20~30%，造孔剂0.1~0.2%，余量石膏,制得预混料；
（5）造粒成型：以步骤（3）制备的废弃砌块小球为核，以步骤（4）中预混料为外涂层，添加步骤（2）中的盐溶液，并搅拌均匀，然后造粒机制得生料球；
（6）将生料球进行蒸压养护；
（7）出料。
其中：
步骤（1）中蒸压加气混凝土砌块废料粉碎至直径为3~5mm的球体。
步骤（2）中的盐溶液浓度为3~7%，优选5%，由氯化镧或氯化锆溶液制备，盐溶液优选由市售水合氯化镧制备的氯化镧溶液。
步骤（4）中水泥为普通硅酸盐水泥，优选为52.5MPa型普通硅酸盐水泥。
步骤（4）中造孔剂为铝粉或碳酸氢钠，优选碳酸氢钠。
步骤（5）中生料球直径为8~15mm，优选10mm。
步骤（6）中养护温度为110~120℃，养护时间为6~10小时，优选8小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明生产工艺简单，采用原料种类少，且大部分是废弃的蒸压加气混凝土砌块废品，不含塑料或橡胶型等污染性轻质化组分，节约了生产成本和工序，且可应用领域广泛。
2、本发明能够将造成环境污染的废弃加气混凝土砌块废料，收集利用，变废为宝。
3、本发明各个组分配比合理，且使用高强度普通硅酸盐水泥，使得最终的生物滤料的强度提高，筒压强度最高可达10MPa以上，进一步拓展了其适用范围。
4、由于蒸压加气混凝土砌块本身就密度低且比表面积大、多孔，本发明所制取的生物滤料比表面积更大，可达普通滤料5倍以上，在水处理应用方面具有更明显的优势。
5、本发明在水泥固化前的混料生产过程中加入氯化镧溶液，使之包裹在莫来石内部结构中，一定程度上促成了镧离子的缓释效果，加之莫来石自有的除磷作用，使该生物滤料的除磷效果更持久。
6、本发明生物滤料的生产流程可套用现有的蒸压加气混凝土生产工艺，使生产成本较低，增强了产品的市场竞争优势。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
（1）蒸压加气混凝土砌块废料粉碎至直径为3mm的球体，并过筛；
（2）制备5%浓度的镧离子溶液；
（3）用步骤（2）所制备的盐溶液浸泡步骤（1）中粉碎的砌块废料球，并烘干，使镧离子等附着在砌块废料球表面或内部空隙中；
（4）原料预混：按重量比取以下组分混合：水泥45%，粉煤灰22%；石灰26%，碳酸氢钠0.1%，余量石膏，并混合均匀；
（5）造粒成型：以步骤（3）制备的废弃砌块小球为核，以步骤（4）中预混料为外涂层，添加步骤（2）中的5%盐溶液，并搅拌均匀；然后开动造粒机，制备成直径10mm的生料球；
（6）、将生料球进行蒸压养护，养护温度为120℃，养护时间为6.5小时；
（7）出料。
实施例2
（1）蒸压加气混凝土砌块废料粉碎至直径为4mm的球体，并过筛；
（2）制备5%浓度的镧离子溶液；
（3）用步骤（2）所制备的盐溶液浸泡步骤（1）中粉碎的砌块废料球，并烘干，使镧离子等附着在砌块废料球表面或内部空隙中；
（4）原料预混：按重量比取以下组分混合：水泥48%，粉煤灰20%；石灰25%，碳酸氢钠0.1%，余量石膏，并混合均匀；
（5）造粒成型：以步骤（3）制备的废弃砌块小球为核，以步骤（4）中预混料为外涂层，添加步骤（2）中的5%盐溶液，并搅拌均匀；然后开动造粒机，制备成直径10mm的生料球；
（6）将生料球进行蒸压养护，养护温度为120℃，养护时间为7小时；
（7）出料。
实施例3
（1）蒸压加气混凝土砌块废料粉碎至直径为5mm的球体，并过筛；
（2）制备5%浓度的镧离子溶液；
（3）用步骤（2）所制备的盐溶液浸泡步骤（1）中粉碎的砌块废料球，并烘干，使镧离子等附着在砌块废料球表面或内部空隙中；
（4）原料预混：按重量比取以下组分混合：水泥50%，粉煤灰20%；石灰27%，碳酸氢钠0.1%，余量石膏，并混合均匀；
（5）造粒成型：以步骤（3）制备的废弃砌块小球为核，以步骤（4）中预混料为外涂层，添加步骤（2）中的5%盐溶液，并搅拌均匀；然后开动造粒机，制备成直径12mm的生料球；
（6）将生料球进行蒸压养护，养护温度为115℃，养护时间为8小时；
（7）出料。
实施例4
（1）蒸压加气混凝土砌块废料粉碎至直径为4mm的球体，并过筛；
（2）制备3%浓度的镧离子溶液；
（3）用步骤（2）所制备的盐溶液浸泡步骤（1）中粉碎的砌块废料球，并烘干，使镧离子等附着在砌块废料球表面或内部空隙中；
（4）原料预混：按重量比取以下组分混合：水泥40%，粉煤灰25%；石灰30%，铝粉0.2%，余量石膏，并混合均匀；
（5）造粒成型：以步骤（3）制备的废弃砌块小球为核，以步骤（4）中预混料为外涂层，添加步骤（2）中的3%盐溶液，并搅拌均匀；然后开动造粒机，制备成直径8mm的生料球；
（6）将生料球进行蒸压养护，养护温度为110℃，养护时间为10小时；
（7）出料。
实施例5
（1）蒸压加气混凝土砌块废料粉碎至直径为4mm的球体，并过筛；
（2）制备7%浓度的镧离子溶液；
（3）用步骤（2）所制备的盐溶液浸泡步骤（1）中粉碎的砌块废料球，并烘干，使镧离子等附着在砌块废料球表面或内部空隙中；
（4）原料预混：按重量比取以下组分混合：水泥47%，粉煤灰23%；石灰20%，铝粉0.1%，余量石膏，并混合均匀；
（5）造粒成型：以步骤（3）制备的废弃砌块小球为核，以步骤（4）中预混料为外涂层，添加步骤（2）中的7%盐溶液，并搅拌均匀；然后开动造粒机，制备成直径15mm的生料球；
（6）将生料球进行蒸压养护，养护温度为120℃，养护时间为6小时；
（7）出料。
实施例6
（1）蒸压加气混凝土砌块废料粉碎至直径为4mm的球体，并过筛；
（2）制备5%浓度的锆离子溶液；
（3）用步骤（2）所制备的盐溶液浸泡步骤（1）中粉碎的砌块废料球，并烘干，使锆离子等附着在砌块废料球表面或内部空隙中；
（4）原料预混：按重量比取以下组分混合：水泥46%，粉煤灰24%；石灰22%，铝粉0.1%，余量石膏，并混合均匀；
（5）造粒成型：以步骤（3）制备的废弃砌块小球为核，以步骤（4）中预混料为外涂层，添加步骤（2）中的5%盐溶液，并搅拌均匀；然后开动造粒机，制备成直径10mm的生料球；
（6）将生料球进行蒸压养护，养护温度为115℃，养护时间为8小时；
（7）出料。
对实施例1~6所制备的生物滤料堆积密度、比表面积、孔隙率、筒压强度、除磷效率等性能指标进行测定，测定标准按照现有常规的国标，具体测定结果见表1。
表1实施例1~6所制备的生物滤料测定结果
| 项目 | 堆积密度kg/m3 | 比表面积m2/g | 孔隙率% | 筒压强度Mpa | 除磷效率% |
| 实施例1 | 608 | 12.3 | 61.8 | 7.8 | 97.3 |
| 实施例2 | 612 | 12.5 | 60.1 | 8.2 | 98.1 |
| 实施例3 | 610 | 12.5 | 60.3 | 8.3 | 98 |
| 实施例4 | 607 | 12.1 | 62.1 | 8.1 | 97.5 |
| 实施例5 | 609 | 12.4 | 60 | 8.5 | 97.9 |
| 实施例6 | 612 | 12.5 | 60.2 | 8.4 | 98 |
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (7)
1.一种利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将蒸压加气混凝土砌块废料粉碎并过筛，得到粉碎的砌块废料球；
（2）制备含镧离子或锆离子能与磷酸根生成沉淀的盐溶液；
（3）用步骤（2）所制备的盐溶液浸泡步骤（1）得到的粉碎的砌块废料球，并烘干；
（4）原料预混：按重量比取以下组分混合：水泥40~50%，粉煤灰20~25%，石灰20~30%，造孔剂0.1~0.2%，余量石膏，制得预混料；
（5）造粒成型：以步骤（3）制备的砌块小球为核，以步骤（4）中预混料为外涂层，添加步骤（2）中的盐溶液，并搅拌均匀，然后造粒机制得生料球；
（6）将生料球进行蒸压养护；
（7）出料。
2.根据权利要求1所述的利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，其特征在于：步骤（1）中蒸压加气混凝土砌块废料粉碎至直径为3~5mm的球体。
3.根据权利要求1所述的利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，其特征在于：步骤（2）中的盐溶液浓度为3~7%，由氯化镧或氯化锆溶液制备。
4.根据权利要求1所述的利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，其特征在于：步骤（4）中水泥为普通硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，其特征在于：步骤（4）中造孔剂为铝粉或碳酸氢钠。
6.根据权利要求1所述的利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，其特征在于：步骤（5）中生料球直径为8~15mm。
7.根据权利要求1所述的利用蒸压加气混凝土砌块废料制作除磷型生物滤料的方法，其特征在于：步骤（6）中养护温度为110~120℃，养护时间为6~10小时。
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