CN112979343B - 一种岩石材料的活化方法及水体矿化岩石 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种岩石材料的活化方法及水体矿化岩石，所述活化方法包括：(1)岩石材料依次经破碎、筛分和洗涤，得到预处理后岩石；(2)所述预处理后岩石经酸冲刷开孔，得到开孔后岩石；(3)所述开孔后岩石依次经蒸汽扩孔、孔隙固化、洗涤和干燥，得到活化后岩石，所述活化方法能够在扩大岩石孔隙的同时，可以对孔隙内的有机污染物和其他杂质进行处理，增加岩石内部孔道数量和大小，稳固孔道结构，提高天然岩石的对微量元素和矿物质的溶出效率和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及岩石处理技术领域，尤其涉及一种岩石材料的活化方法及水体矿化岩石。
背景技术
近年来，水资源紧缺和水污染严重己经成为影响社会经济发展和人民生活水平的重要因素。为了解决此问题，各种水处理技术发展迅猛。反渗透、电渗析、蒸馏、离子交换树脂等脱盐技术快速应用于各行各业，并在净水器等家用水处理设备中大量应用，进入千家万户。现有脱盐技术己经可以将高矿化度的咸水和各种污染类型的污水处理成纯水，极大的解决了饮用水以及生活用水的安全性问题。
目前，天然岩石对微量元素和矿物质的溶出效率低，溶出效果不稳定，由于天热岩石内部孔道小，不利于岩石内部固溶体态的微量元素和矿物质的溶出，其在天然岩石中的晶格结构也不稳定，容易受酸碱和高温环境的影响。
CN109305728A公开了一种自来水专用净化剂及其制备方法，该自来水专用净化剂采用以下重量配比的原料制备：斜发沸石15～20份、麦饭石10～15份、木鱼石5～10份、膨润土10～15份、活性炭5～8份、单宁2～7份、柠檬酸1～5份。
CN110143638A公开了一种高活性多元素岩矿复合材料及其制备方法，所述的复合材料，由如下重量份数的原料制成：富氢水瓷20～50份、改性白云岩5～10份、改性天青石5～10份、改性麦饭石5～20份、木鱼石粉3～8份、负离子粉5～10份、三维石墨烯1～3份、抗菌剂3～5份和粘结剂5～20份；将粘结剂以外的原料按配比混合均匀，研磨至粒径小于50微米；加入粘结剂造粒成球，然后，进行烘焙，烘焙温度为420～480℃，烘焙时间为4～5h；筛选，得高活性多元素岩矿复合材料。
CN110833723A公开了一种矿物质滤料及其制备方法，其制备方法通过将矿物质材料进行酸处理或蒸汽处理等处理方式，提高矿物质滤料中有益物质的浸出效率。
综上所述，现有矿物滤料中主要针对不同矿物的配方进行调整，针对矿物质本身的活化改进技术较少，因此，研发安全并且健康的矿物岩石活化技术非常重要。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种岩石材料的活化方法及水体矿化岩石，所述活化方法能够在扩大岩石孔隙的同时，可以对孔隙内的有机污染物和其他杂质进行处理，增加岩石内部孔道数量和大小，稳固孔道结构，提高天然岩石的对微量元素和矿物质的溶出效率和稳定性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法包括：
(1)岩石材料依次经破碎、筛分和洗涤，得到预处理后岩石；
(2)所述预处理后岩石经酸冲刷开孔，得到开孔后岩石；
(3)所述开孔后岩石依次经蒸汽扩孔、孔隙固化、洗涤和干燥，得到活化后岩石。
本发明提供的岩石材料的活化方法依次通过酸冲刷开孔，以冲刷的形式同时实现污染物杂质的冲洗和酸的腐蚀开孔作用，再通过蒸汽处理进行扩孔，同时部分小分子有机物在蒸汽高温下挥发，扩孔的同时进一步去除有机污染物，后续进行孔隙固化，有利于活化后岩石的稳定溶出以及岩石结构的稳定性，防止岩石破碎对水体造成的污染，活化后岩石可作为水体矿化岩石，有益元素溶出效率高且有机污染物和杂质等含量低，应用前景广阔。
本发明对所述天然岩石没有特殊限制，可根据实际情况进行选择，例如可以是白云岩、天青石、麦饭石、沸石、方解石、炉甘石或菱锌矿石中的任意一种或至少两种的组合，其中典型非限制性的组合为白云岩和天青石的组合，麦饭石和天青石的组合，白云岩和麦饭石的组合，沸石和炉甘石的组合，沸石和方解石的组合，方解石和天青石的组合，白云岩和炉甘石的组合。
优选地，步骤(1)中所述筛分包括破碎后岩石依次过10目和18目筛网。
优选地，所述洗涤为超声洗涤。
优选地，所述洗涤的时间为0.5～2h，例如可以是0.5h、0.7h、0.9h、1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.7h、1.9h或2h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)中所述酸包括柠檬酸、醋酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合，其中典型非限制性组合为柠檬酸和醋酸的组合，醋酸和盐酸的组合，盐酸和柠檬酸的组合，优选为柠檬酸。
优选地，所述柠檬酸为食品级柠檬酸。
优选地，所述醋酸为食品级醋酸。
优选地，所述酸冲刷开孔包括：预处理后岩石经酸进行冲刷，得到开孔后岩石。
优选地，所述酸的浓度为0.5～5mol/L，例如可以是0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L、4mol/L、4.5mol/L或5mol/L等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述酸的流量为0.5～7L/min，例如可以是0.5L/min、1.3L/min、2L/min、2.7L/min、3.4L/min、4.2L/min、4.9L/min、5.6L/min、6.3L/min或7L/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述冲刷的时长为2～4.5h，例如可以是2h、2.3h、2.6h、2.9h、3.2h、3.4h、3.7h、4h、4.3h或4.5h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)中所述酸冲刷开孔包括：预处理后岩石经酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石。
本发明优选采用两次冲刷的方式进行，通过高速的第一冲刷，对杂质和有机物进行充分冲洗，而低速的第二冲刷，利于酸对岩石的腐蚀和开孔作用。
优选地，所述第一冲刷的酸浓度为2～5mol/L，例如可以是2mol/L、2.4mol/L、2.7mol/L、3mol/L、3.4mol/L、3.7mol/L、4mol/L、4.4mol/L、4.7mol/L或5mol/L等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一冲刷的流量为3～7L/min，例如可以是3L/min、3.5L/min、3.9L/min、4.4L/min、4.8L/min、5.3L/min、5.7L/min、6.2L/min、6.6L/min或7L/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一冲刷的时长为0.5～1.5h，例如可以是0.5h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二冲刷的酸浓度为0.5～1.5mol/L，例如可以是0.5mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L或1.5mol/L等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二冲刷的流量为0.5～1.5L/min，例如可以是0.5L/min、0.7L/min、0.8L/min、0.9L/min、1L/min、1.1L/min、1.2L/min、1.3L/min、1.4L/min或1.5L/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二冲刷的时长为1.5～3h，例如可以是1.5h、1.7h、1.9h、2h、2.2h、2.4h、2.5h、2.7h、2.9h或3h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)中所述第二冲刷的酸浓度比第一冲刷的酸浓度低1～3mol/L，例如可以是1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、2.0mol/L、2.2mol/L、2.3mol/L、2.5mol/L、2.8mol/L或3.0mol/L等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二冲刷的流量比第一冲刷小2～5L/min，例如可以是2L/min、2.4L/min、2.7L/min、3L/min、3.4L/min、3.7L/min、4L/min、4.4L/min、4.7L/min或5L/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明优选将第一冲刷和第二冲刷的浓度和流量关系控制在上述范围内，更有利于在较低酸用量条件下实现更佳的冲刷开孔和污染物去除效果。
优选地，步骤(3)中所述蒸汽扩孔包括：所述开孔后岩石在第一压力、第一温度条件下进行蒸汽处理，得到蒸汽扩孔后岩石。
优选地，所述第一压力为0.7～1.5MPa，例如可以是0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa或1.5MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一温度为550～650℃，例如可以是550℃、562℃、573℃、584℃、595℃、606℃、617℃、628℃、639℃或650℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述蒸汽处理的时长为4～12h，例如可以是4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)中所述孔隙固化包括：蒸汽扩孔后岩石经硅溶胶溶液浸泡，进行孔隙固化。
本发明优选硅溶胶浸泡进行孔隙固化，不仅没有污染杂质产生，而且固化效果佳。
优选地，所述硅溶胶溶液中硅溶胶的浓度为10～20wt％，例如可以是10wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述硅溶胶溶液中硅溶胶的粒径为3～5nm，例如可以是3nm、3.3nm、3.5nm、3.7nm、3.9nm、4.2nm、4.4nm、4.6nm、4.8nm或5nm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述硅溶胶溶液的pH为9～11，例如可以是9、9.3、9.5、9.7、9.9、10.2、10.4、10.6、10.8或11等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述硅溶胶溶液的温度为35～40℃，例如可以是35℃、35.6℃、36℃、36.7℃、37℃、37.8℃、38℃、38.9℃、39℃或40℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述浸泡的时长为1～4h，例如可以是1h、1.4h、1.7h、2h、2.4h、2.7h、3h、3.4h、3.7h或4h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)中所述洗涤包括超声洗涤。
优选地，所述洗涤的时长为0.5～2h，例如可以是0.5h、0.7h、0.9h、1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.7h、1.9h或2h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥的温度为200～400℃，例如可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、330℃、350℃、370℃或400℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥后还包括冷却。
优选地，所述冷却为冷却至室温。
作为本发明优选地技术方案，所述活化方法包括如下步骤：
(1)岩石材料经破碎、依次过10目和18目筛网进行筛分和超声洗涤0.5～2h，得到预处理后岩石；
(2)所述预处理后岩石经酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石；所述第一冲刷的酸浓度为2～5mol/L，流量为3～7L/min，时长为0.5～1.5h；所述第二冲刷的酸浓度为0.5～1.5mol/L，流量为0.5～1.5L/min，时长为1.5～3h；
(3)所述开孔后岩石依次经0.7～1.5MPa、550～650℃蒸汽扩孔4～12h，得到蒸汽扩孔后岩石；
所述蒸汽扩孔后岩石经硅溶胶粒径为3～5nm，浓度为10～20wt％，pH为9～11，温度为35～40℃的硅溶胶溶液浸泡1～4h进行孔隙固化，再依次经洗涤和200～400℃干燥，冷却，得到活化后岩石。
第二方面，本发明提供一种水体矿化岩石，所述水体矿化岩石采用第一方面所述岩石材料的活化方法活化制得。
本发明提供的水体矿化岩石包括第一方面所述岩石材料的活化方法活化得到的活化后岩石，其不仅污染物含量少且有益元素的溶出效率高。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的岩石材料的活化方法流程简单易控，可通过改进优化的岩石材料活化改性处理技术，对天然岩石进行活化改性，提高岩石材料在水中对微量元素和矿物质的溶出效率和稳定性；
(2)本发明提供的水体矿化岩石在水中对微量元素和矿物质的溶出效率和稳定性高且有机污染物少，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明提供的岩石材料的活化方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
本发明提供的岩石材料的活化方法流程图如图1所示，所述活化方法包括如下步骤：
(1)岩石材料经破碎、依次过10目和18目筛网进行筛分和超声洗涤0.5～2h，得到预处理后岩石；
(2)所述预处理后岩石经酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石；所述第一冲刷的酸浓度为2～5mol/L，流量为3～7L/min，时长为0.5～1.5h；所述第二冲刷的酸浓度为0.5～1.5mol/L，流量为0.5～1.5L/min，时长为1.5～3h；
(3)所述开孔后岩石依次经0.7～1.5MPa、550～650℃蒸汽扩孔4～12h，得到蒸汽扩孔后岩石；
所述蒸汽扩孔后岩石经硅溶胶粒径为3～5nm，浓度为10～20wt％，pH为9～11，温度为35～40℃的硅溶胶溶液浸泡1～4h进行孔隙固化，再依次经洗涤和200～400℃干燥，冷却，得到活化后岩石。
一、实施例
实施例1
本实施例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法包括如下步骤：
(1)岩石材料(麦饭石)经破碎、依次过10目和18目筛网进行筛分和200±50W功率下超声洗涤1h，得到预处理后岩石；
(2)所述预处理后岩石经食品级柠檬酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石；所述第一冲刷的食品级柠檬酸浓度为3mol/L，流量为5L/min，时长为1h；所述第二冲刷的食品级柠檬酸浓度为1mol/L，流量为1L/min，时长为2h；
(3)所述开孔后岩石依次经1.0MPa、600℃蒸汽扩孔8h，得到蒸汽扩孔后岩石；
所述蒸汽扩孔后岩石经硅溶胶粒径范围为3～5nm，浓度为15wt％，pH为10，温度为35～40℃的硅溶胶溶液浸泡2h进行孔隙固化，再依次经200±50W功率下超声洗涤1h和300℃干燥，冷却至室温，得到活化后岩石。
实施例2
本实施例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法包括如下步骤：
(1)岩石材料(炉甘石和菱锌矿石的混合物，混合质量比1:1)经破碎、依次过10目和18目筛网进行筛分和200±50W功率下超声洗涤0.5～2h，得到预处理后岩石；
(2)所述预处理后岩石经食品级醋酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石；所述第一冲刷的食品级醋酸浓度为2mol/L，流量为7L/min，时长为0.5h；所述第二冲刷的食品级醋酸浓度为0.5mol/L，流量为0.5L/min，时长为3h；
(3)所述开孔后岩石依次经1.5MPa、650℃蒸汽扩孔4h，得到蒸汽扩孔后岩石；
所述蒸汽扩孔后岩石经硅溶胶粒径范围为3～5nm，浓度为10wt％，pH为9，温度为40℃的硅溶胶溶液浸泡4h进行孔隙固化，再依次经200±50W功率下超声洗涤2h和400℃干燥，冷却至室温，得到活化后岩石。
实施例3
本实施例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法包括如下步骤：
(1)岩石材料(白云岩、天青石、炉甘石和沸石的混合物，混合质量比0.5:1:1:2.5)经破碎、依次过10目和18目筛网进行筛分和200±50W功率下超声洗涤2h，得到预处理后岩石；
(2)所述预处理后岩石经食品级柠檬酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石；所述第一冲刷的食品级柠檬酸浓度为5mol/L，流量为3L/min，时长为1.5h；所述第二冲刷的食品级柠檬酸浓度为1.5mol/L，流量为1.5L/min，时长为1.5h；
(3)所述开孔后岩石依次经0.7MPa、550℃蒸汽扩孔12h，得到蒸汽扩孔后岩石；
所述蒸汽扩孔后岩石经硅溶胶粒径范围为3～5nm，浓度为20wt％，pH为11，温度为35℃的硅溶胶溶液浸泡1h进行孔隙固化，再依次经200±50W功率下超声洗涤0.5h和200℃干燥，冷却至室温，得到活化后岩石。
实施例4
本实施例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法除步骤(2)为下列步骤外，其余均与实施例1相同。
具体地，步骤(2)为：所述预处理后岩石经食品级柠檬酸进行冲刷，得到开孔后岩石；所述冲刷的食品级柠檬酸浓度为2mol/L，流量为2L/min，时长为3h。
实施例5
本实施例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法除步骤(2)为下列步骤外，其余均与实施例1相同。
具体地，步骤(2)为：所述预处理后岩石经食品级柠檬酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石；所述第一冲刷的食品级柠檬酸浓度为1mol/L，流量为5L/min，时长为1h；所述第二冲刷的食品级柠檬酸浓度为3mol/L，流量为1L/min，时长为2h；。
实施例6
本实施例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法除步骤(2)为下列步骤外，其余均与实施例1相同。
具体地，步骤(2)为：所述预处理后岩石经食品级柠檬酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石；所述第一冲刷的食品级柠檬酸浓度为3mol/L，流量为1L/min，时长为1h；所述第二冲刷的食品级柠檬酸浓度为1mol/L，流量为5L/min，时长为2h；
二、对比例
对比例1
本对比例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法除步骤(2)中依次经相同浓度的食品级柠檬酸浸泡外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法除不进行步骤(3)中的蒸汽扩孔外，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法除不进行步骤(3)中的孔隙固化外，其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法除先进行(3)中蒸汽扩孔再进行步骤(2)的开孔外，其余均与实施例1相同，具体步骤包括：
(2)所述预处理后岩石依次经1.0MPa、600℃蒸汽扩孔8h，得到蒸汽处理后岩石；
(3)所述蒸汽处理后岩石经食品级柠檬酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到酸处理后岩石；所述第一冲刷的食品级柠檬酸浓度为3mol/L，流量为5L/min，时长为1h；所述第二冲刷的食品级柠檬酸浓度为1mol/L，流量为1L/min，时长为2h；
所述酸处理后岩石经硅溶胶粒径范围为3～5nm，浓度为15wt％，pH为10，温度为35～40℃的硅溶胶溶液浸泡2h进行孔隙固化，再依次经200±50W功率下超声洗涤1h和300℃干燥，冷却至室温，得到活化后岩石。
对比例5
本对比例提供一种岩石材料的活化方法，所述活化方法除不进行步骤(2)外，其余均与实施例1相同。
三、测试及结果
测试方法：经过上述实施例和对比例处理后的岩石以下步骤进行测试，取1L烧杯，加入500mL纯净水，用水浴锅加热至75℃，加入3g矿化材料，用玻璃棒搅拌1min，静置浸泡3h，按GB8538测试矿化元素的含量，，考察锶、锌、偏硅酸等微量元素和矿物质的溶出效果，并检测上述实施例和对比例处理后岩石中的耗氧量(CODMn法，以O2计)，其结果如表1所示。
表1
从表1可以看出以下几点：
(1)综合实施例1～6可以看出，本发明提供的岩石材料的活化方法将酸冲刷与蒸汽开孔组合，针对不同岩石均能取得较佳的活化效果，活化后岩石中CODMn≤2.44mg/L，而锶、锌或偏硅酸等有益物质的浸出效果得到较大强化；
(2)综合实施例1和对比例1以及对比例5来看，实施例1中采用食品级柠檬酸进行冲刷，相较于对比例1中采用食品级柠檬酸进行浸泡，对比例5中不进行酸处理而言，实施例1中处理后岩石的耗氧量仅为1.63mg/L，锶、锌和偏硅酸的浸出溶度分别为0.48mg/L、0.18mg/L和2.1mg/L，而对比例1和对比例5中处理后岩石的耗氧量分别为2.45mg/L和4.65mg/L，锶、锌和偏硅酸的浸出溶度均比实施例1低，由此表明，本发明通过采用冲刷的方式，提高了有机杂质的去除率以及有益物质浸出效果；
(3)综合实施例1和对比例2可以看出，实施例1中进行了蒸汽扩孔，相较于对比例2中不进行蒸汽扩孔而言，实施例1中处理后岩石的耗氧量仅为1.63mg/L，锶、锌和偏硅酸的浸出溶度分别为0.48mg/L、0.18mg/L和2.1mg/L，而对比例2中处理后岩石的耗氧量为2.51mg/L，锶、锌和偏硅酸的浸出溶度分别仅为0.21mg/L、0.07mg/L和1.2mg/L，由此表明，本发明通过采用蒸汽扩孔步骤，提高了有机杂质的去除率以及有益物质浸出效果；
(4)综合实施例1和对比例3可以看出，实施例1中先进行孔隙固化再进行蒸汽扩孔，相较于对比例3中未进行孔隙固化而言，实施例1中处理后岩石的耗氧量仅为1.63mg/L，锶、锌和偏硅酸的浸出溶度分别为0.48mg/L、0.18mg/L和2.1mg/L，而对比例3中处理后岩石的耗氧量为2.43mg/L，锶、锌和偏硅酸的浸出溶度分别仅为0.24mg/L、0.09mg/L和1.4mg/L，由此表明，本发明通过采用孔隙固化步骤，提高了有机杂质的去除率以及有益物质浸出效果；
(4)综合实施例1和对比例4可以看出，实施例1中先进行开孔再进行蒸汽扩孔，相较于对比例4中调换顺序而言，实施例1中处理后岩石的耗氧量仅为1.63mg/L，锶、锌和偏硅酸的浸出溶度分别为0.48mg/L、0.18mg/L和2.1mg/L，而对比例4中处理后岩石的耗氧量为3.89mg/L，锶、锌和偏硅酸的浸出溶度分别仅为0.19mg/L、0.05mg/L和0.8mg/L，由此表明，本发明通过先进行开孔再进行蒸汽扩孔，提高了有机杂质的去除率以及有益物质浸出效果。
综上所述，本发明提供的岩石材料的活化方法将酸冲刷与蒸汽开孔组合，针对不同岩石均能取得较佳的活化效果，活化后岩石中CODMn≤2.44mg/L，而且增加了岩石内部孔道数量和大小，稳固孔道结构，提高了天然岩石的对微量元素和矿物质的溶出效率和稳定性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (28)
1.一种岩石材料的活化方法，其特征在于，所述活化方法包括：
(1)岩石材料依次经破碎、筛分和洗涤，得到预处理后岩石；所述岩石材料为用于矿化水体的天然岩石；
(2)所述预处理后岩石经酸冲刷开孔，所述酸冲刷开孔包括：预处理后岩石经酸进行冲刷，得到开孔后岩石；
(3)所述开孔后岩石依次经蒸汽扩孔、孔隙固化、超声洗涤和干燥，得到活化后岩石，所述孔隙固化包括：蒸汽扩孔后岩石经硅溶胶溶液浸泡，进行孔隙固化；所述硅溶胶溶液中硅溶胶的粒径为3～5nm。
2.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)中所述洗涤为超声洗涤。
3.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，步骤(1)中所述洗涤的时间为0.5～2h。
4.根据权利要求1或2所述的活化方法，其特征在于，步骤(2)中所述酸包括柠檬酸、醋酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1或2所述的活化方法，其特征在于，所述酸的浓度为0.5～5mol/L。
6.根据权利要求1或2所述的活化方法，其特征在于，所述酸的流量为0.5～7L/min。
7.根据权利要求1或2所述的活化方法，其特征在于，所述冲刷的时长为2～4.5h。
8.根据权利要求1～3任一项所述的活化方法，其特征在于，步骤(2)中所述酸冲刷开孔包括：预处理后岩石经酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石。
9.根据权利要求8所述的活化方法，其特征在于，所述第一冲刷的酸浓度为2～5mol/L。
10.根据权利要求8所述的活化方法，其特征在于，所述第一冲刷的流量为3～7L/min。
11.根据权利要求8所述的活化方法，其特征在于，所述第一冲刷的时长为0.5～1.5h。
12.根据权利要求8所述的活化方法，其特征在于，所述第二冲刷的酸浓度为0.5～1.5mol/L。
13.根据权利要求8所述的活化方法，其特征在于，所述第二冲刷的流量为0.5～1.5L/min。
14.根据权利要求8所述的活化方法，其特征在于，所述第二冲刷的时长为1.5～3h。
15.根据权利要求8所述的活化方法，其特征在于，步骤(2)中所述第二冲刷的酸浓度比第一冲刷的酸浓度低1～3mol/L。
16.根据权利要求15所述的活化方法，其特征在于，所述第二冲刷的流量比第一冲刷小2～5L/min。
17.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，步骤(3)中所述蒸汽扩孔包括：所述开孔后岩石在第一压力、第一温度条件下进行蒸汽处理，得到蒸汽扩孔后岩石。
18.根据权利要求17所述的活化方法，其特征在于，所述第一压力为0.7～1.5MPa。
19.根据权利要求17所述的活化方法，其特征在于，所述第一温度为550～650℃。
20.根据权利要求17所述的活化方法，其特征在于，所述蒸汽处理的时长为4～12h。
21.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述硅溶胶溶液中硅溶胶的浓度为10～20wt％。
22.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述硅溶胶溶液的pH为9～11。
23.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述硅溶胶溶液的温度为35～40℃。
24.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述浸泡的时长为1～4h。
25.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，步骤(3)中所述超声洗涤的时长为0.5～2h。
26.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述干燥的温度为200～400℃。
27.根据权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述活化方法包括如下步骤：
(1)岩石材料经破碎、依次过10目和18目筛网进行筛分和超声洗涤0.5～2h，得到预处理后岩石；
(2)所述预处理后岩石经酸依次进行第一冲刷和第二冲刷，所述第二冲刷的流速小于第一冲刷的流速，得到开孔后岩石；所述第一冲刷的酸浓度为2～5mol/L，流量为3～7L/min，时长为0.5～1.5h；所述第二冲刷的酸浓度为0.5～1.5mol/L，流量为0.5～1.5L/min，时长为1.5～3h；
(3)所述开孔后岩石依次经0.7～1.5MPa、550～650℃蒸汽扩孔4～12h，得到蒸汽扩孔后岩石；
所述蒸汽扩孔后岩石经硅溶胶粒径为3～5nm，浓度为10～20wt％，pH为9～11，温度为35～40℃的硅溶胶溶液浸泡1～4h进行孔隙固化，再依次经洗涤和200～400℃干燥，冷却，得到活化后岩石。
28.一种水体矿化岩石，其特征在于，所述水体矿化岩石采用权利要求1～27任一项所述岩石材料的活化方法活化制得。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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