CN115057717A - 一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法。以FeCl3和K2CO3为原料配制复合溶液，作为活化剂，然后将污泥、铁尾矿、建筑渣土和锯末混合搅拌均匀得到混合料，将混合料在复合溶液中浸渍活化8~12小时，将浸渍活化后的混合料陈化8~12小时后，再轮碾30~40分钟，将混合料放入造粒机中造粒，将所得物料送入回转窑中干燥，然后焙烧，冷却，筛分后获得陶粒。本发明制备的陶粒具有轻质，高强，导热系数低，磁性等特点。

Description

一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法
技术领域
本发明涉及陶粒制备领域，具体涉及一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法。
背景技术
城市污水处理厂污泥是由有机物、无机颗粒、胶体、重金属及持久性有机物和微生物等组成，若不加以处理利用会对环境造成污染。当前对于污泥资源化处理的技术主要包括填埋、焚烧发电、制备活性炭、沼气化利用等，也有研究者利用污泥制备陶粒。陶粒是通过高温焙烧，经膨化而成，是一种凝结土轻骨料，由于其内部是呈蜂窝状结构，因而具有轻质，高强，导热系数低，吸水率大等特点。
污泥脱水成本高，脱水后污泥在原料混合过程分散性差等缺点，导致污泥无法有效进行资源化利用。铁矿石选矿过程产生大量的铁尾矿，目前大部分堆存在尾矿库，存在一定的安全隐患以及对生态环境的破坏。此外，目前建筑施工过程产生大量渣土，主要以回填为主，未能有效进行资源化利用。
目前，利用污泥、铁尾矿、建筑渣土、锯末制备磁性陶粒还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服传统技术存在的不足，提供一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）复合活化剂配制：将FeCl3和K2CO3配制成质量分数为30%~60%的复合溶液；
（2）原材料预处理：将40~50重量份污泥、5~10重量份铁尾矿、25~40重量份建筑渣土、1~3重量份锯末混合，搅拌均匀得到混合料，将混合料在复合溶液中浸渍活化8~12小时；
（3）磁性陶粒的制备：将浸渍活化后的混合料陈化8~12小时后，再轮碾30~40 min，接着将混合料放入造粒机中造粒，将所得物料送入回转窑中干燥，然后焙烧，冷却，筛分后获得陶粒。
步骤（1）中，所述FeCl3和K2CO3的质量比为1:1。
步骤（1）中，所述建筑渣土的粒径小于100目，锯末的粒径小于100目。
步骤（2）中，所述混合料与复合溶液的质量比为1:1.5~3。
步骤（3）中，所述干燥温度为200-300℃，干燥时间为10-20 min。
步骤（3）中，所述焙烧温度为950-1050℃，焙烧时间为15-45 min。
步骤（3）中，造粒得到的物料粒径为9-11mm，最后制备得到的陶粒粒径为5-20mm。
本发明采用城市污水处理厂污泥、铁尾矿、建筑渣土和锯末作为原料，烧结制备磁性陶粒，是制备的产品可以作为一种保温建材的轻质骨料，或水处理、大气处理、土壤修复等的污染物吸附材料。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明利用污泥、铁尾矿和建筑渣土为原料制备磁性陶粒，不仅减少了这些固体废弃物对环境产生的影响，而且能够实现三种固体废弃物的高值化利用，例如陶粒可作为绿色建材，用于水、气、土壤等环境治理。
（2）目前利用污泥烧结制备陶粒的工艺，基本采用经过深度脱水后的污泥，脱水成本大大提高，本发明采用污泥作为主要原料，其含水率为40%-70%，不需要经过脱水处理，此外污泥、铁尾矿、建筑渣土和锯末来源广泛，成本低廉。
（3）本发明采用FeCl3和K2CO3复合溶液作为活化原料，可以提高陶粒吸附能力。
（4）本发明利用污泥、锯末中的有机物提供热值，无需添加内燃煤粉；添加铁尾矿可增加陶粒磁性，提高陶粒强度。
（5）本发明制备过程中，增加陈化与轮碾工艺，可以提高生料均匀性和塑性，从而提高陶粒质量。
（6）本发明制备的陶粒具有轻质，高强，导热系数低，磁性等特点。陶粒性能数据如下：400kg/m3<堆积密度≤500kg/m3; 2MPa≤筒压强度≤5MPa；10×104cm2/g≤比表面积≤20×104cm2/g；25emu/g≤比饱和磁化强度≤35 emu/g；陶粒对于废水中磷去除率大于95%。
附图说明
图1为本发明的生产工艺流程图。
图2为本发明制备的磁性陶粒的产品图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）复合活化剂配制：将质量比为1:1的FeCl3和K2CO3配制成质量分数为30%的复合溶液，备用；
（2）原材料预处理：建筑渣土粉碎后过100目筛，锯末过100目筛，备用；
将40重量份污泥、10重量份铁尾矿、35重量份建筑渣土、3重量份锯末混合，搅拌均匀得到混合料，将混合料与复合溶液按照以1:1.5的质量比浸渍活化8小时，过滤，备用；
（3）高吸附性磁性陶粒的制备：将浸渍活化后的混合料陈化8小时后，再轮碾30分钟提高混合料的塑性，接着将混合料放入圆盘造粒机中造粒，控制生料粒径约10mm，将其送入200℃回转窑中干燥20分钟，然后在950℃焙烧45 min，经自然冷却至室温，筛分后获得5-20mm粒径的圆形或椭圆形陶粒。
实施例2
一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）复合活化剂配制：将质量比为1:1的FeCl3和K2CO3配制成质量分数为60%的复合溶液，备用；
（2）备原材料预处理：建筑渣土粉碎后过100目筛，锯末过100目筛，备用；
将50重量份污泥、50重量份铁尾矿、40重量份建筑渣土、1重量份锯末混合，搅拌均匀得到混合料，将混合料与复合溶液按照以1: 3的质量比浸渍活化12小时，过滤，备用；
（3）高吸附性磁性陶粒的制备：将浸渍活化后的混合料陈化12小时后，再轮碾40分钟提高混合料的塑性，接着将混合料放入圆盘造粒机中造粒，控制生料粒径约10mm，将其送入300℃回转窑中干燥10分钟，然后在1050℃焙烧15min，经自然冷却至室温，筛分后获得5-20mm粒径的圆形或椭圆形陶粒。
实施例3
一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）复合活化剂配制：将质量比为1:1的FeCl3和K2CO3配制成质量分数为45%的复合溶液，备用；
（2）备原材料预处理：建筑渣土粉碎后过100目筛，锯末过100目筛，备用；
将45重量份污泥、8重量份铁尾矿、35重量份建筑渣土、2重量份锯末混合，搅拌均匀得到混合料，将混合料与复合溶液按照以1:2.3的质量比浸渍活化10小时，过滤，备用；
（3）高吸附性磁性陶粒的制备：将浸渍活化后的混合料陈化10小时后，再轮碾35分钟提高混合料的塑性，接着将混合料放入圆盘造粒机中造粒，控制生料粒径约10mm，将其送入250℃回转窑中干燥15分钟，然后在1000℃焙烧30min，经自然冷却至室温，筛分后获得5-20mm粒径的圆形或椭圆形陶粒。

Claims (8)

1.一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）复合活化剂配制：将FeCl3和K2CO3配制成质量分数为30%~60%的复合溶液；
（2）原材料预处理：将40~50重量份污泥、5~10重量份铁尾矿、25~40重量份建筑渣土、1~3重量份锯末混合，搅拌均匀得到混合料，将混合料在复合溶液中浸渍活化8~12小时；
（3）磁性陶粒的制备：将浸渍活化后的混合料陈化8~12小时后，再轮碾30~40 min，接着将混合料放入造粒机中造粒，将所得物料送入回转窑中干燥，然后焙烧，冷却，筛分后获得陶粒。
2.根据权利要求1所述的一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述FeCl3和K2CO3的质量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述建筑渣土的粒径小于100目，锯末的粒径小于100目。
4.根据权利要求1所述的一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混合料与复合溶液的质量比为1:1.5~3。
5.根据权利要求1所述的一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述干燥温度为200-300℃，干燥时间为10-20 min。
6.根据权利要求1所述的一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述焙烧温度为950-1050℃，焙烧时间为15-45min。
7.根据权利要求6所述的一种高吸附性能磁性陶粒的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，造粒得到的物料粒径为9-11mm，最后制备得到的陶粒粒径为5-20mm。
8.根据权利要求1~7任一项所述的制备方法得到的磁性陶粒的。
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