專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于水處理的陶瓷顆粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理材料，具體地說(shuō)是一種用于水處理的陶瓷顆粒及其 制備方法。
背景技術(shù)：
陶粒是目前常用到的一種水處理濾料，它們均為多孔不規(guī)則球狀顆粒。水 處理過(guò)程中，在陶粒表面及內(nèi)腔均可形成生物膜，污水流經(jīng)陶粒濾層時(shí)，通過(guò) 生物吸附和生物氧化作用除去水中的生物懸浮顆粒。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的陶粒 大多存在以下不足其一、制造過(guò)程中需要大量輔助材料，如造孔劑、粘合劑 等，成本高、產(chǎn)品合格率難以控制；其二、制備過(guò)程通過(guò)需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間(幾 個(gè)小時(shí))的高溫煅燒(100(TC左右)，能耗高、浪費(fèi)能源；其三、微生物掛膜慢， 附著和懸浮活性微生物的含量低；其四、硬度低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種凈水效果好、生 產(chǎn)成本低、能耗小的用于水處理的陶瓷顆粒。
本發(fā)明另 一個(gè)技術(shù)任務(wù)是提供上述陶瓷顆粒的制備方法。
本發(fā)明的陶瓷顆粒主要由花崗石粉末、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末及煤粉制成， 其中，以膨潤(rùn)土為主要原料；以花崗石粉末補(bǔ)充大量硅，并起到疏松劑作用； 以焦粉穩(wěn)定有機(jī)物質(zhì)在分解時(shí)的速度，避免產(chǎn)生窯內(nèi)粘接成塊，影響產(chǎn)品的質(zhì) 量和產(chǎn)量；用鋸末添補(bǔ)產(chǎn)品顆粒中的活性碳，同時(shí)降低顆粒自身的比重；用煤 粉助燃，縮短顆粒在旋窯內(nèi)的高溫煅燒時(shí)間，來(lái)降低煤的用量，減少成本，并 加大產(chǎn)品顆粒對(duì)水的吸附力，加強(qiáng)對(duì)水中有害物質(zhì)的吸附作用。
經(jīng)過(guò)發(fā)明人大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出，配方中各原料的用量在以下配比范圍內(nèi)時(shí) 都有較好的應(yīng)用效果
花崗石粉末15 28份 膨潤(rùn)土 60 80份
焦粉5 8份
煤粉2 10份。
各原料的優(yōu)選配比范圍為
花崗石粉末18 25份
焦粉6 8份
煤粉4 8份。
各原料的最佳配比為
花崗石粉末20份
焦粉7份
鋸末5 15份
膨潤(rùn)土65 75份 鋸末8 12份
膨潤(rùn)土 70份 鋸末10份
煤粉6份。
優(yōu)選的，上述花崗石粉末、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末及煤粉的粒度不大于100pm。 本發(fā)明陶瓷顆粒的制備方法，包括以下步驟
a、分別將花崗石、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末、煤粉粉碎成粒度不大于100^im的
b、 將步驟a所得粉末混合，攪拌均勻；
c、 混合均勻的原料送入成球盤(pán)中，制成球形顆粒；
d、 步驟c所得顆粒進(jìn)窯煅燒35 52分鐘即得成品。 優(yōu)選的，步驟d包括以下過(guò)程
dl、在150 650。C下烘干預(yù)熱20 30分鐘； d2、在650 80(TC下分解12 18分鐘； d3、在800 950'C下高溫煅燒3 5分鐘。 步驟c中所述球形顆粒的粒徑優(yōu)選為2.5 10mm。
本發(fā)明的用于水處理的陶瓷顆粒與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下突出的有益效
(一)以膨潤(rùn)土為主要原料，其中所含化學(xué)物質(zhì)齊全(如三氧化二鋁、 二氧化硅、三氧化二鐵、二氧化鈦、氧化鎂等)、比例適當(dāng)、膨 脹系數(shù)小，在制備過(guò)程中不需要附加任何添加劑(如造孔劑、 粘合劑等)即可制備得到性能良好的陶瓷顆粒，原料成本低。
(二) 在造粒方面大大提高成品率，節(jié)約制造成本。本發(fā)明陶瓷顆粒
的原料遇水成膠，是天然的粘合劑。合格率在99%，基本沒(méi)有廢 料、廢渣的出現(xiàn)。
(三) 膨潤(rùn)土作為一種天然的粘合劑，在造粒時(shí)，通過(guò)高壓水泵噴霧 后膨潤(rùn)土粉末立刻變成小米粒， 一部小米粒在成球盤(pán)的作用下 逐漸增大，成為需求規(guī)格的顆粒，而另外一部分小米粒被送進(jìn) 成品區(qū)，遇水后直接粘接在球體的表面，出盤(pán)后即可形成表面 粘合著許多小米粒的顆粒，這種結(jié)構(gòu)可以有效地增大比表面積， 微生物掛膜快，適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)測(cè)算，附著和懸浮活性微生物為 含量超過(guò)10000—15000mg/L，極高的微生物濃度，超過(guò)了現(xiàn)有 技術(shù)中普通陶粒的l倍以上。
(四) 由于原料中各元素比例適當(dāng)，在高溫煅燒時(shí)有15%左右的燒失 量，比現(xiàn)有技術(shù)中普通陶粒內(nèi)腔氣孔的分布均勻豐富，透氣率 高，減輕了自身比重，在水中運(yùn)行效果明顯突出。
(五) 原料經(jīng)高溫煅燒后，直接成為瓷性結(jié)構(gòu)。比現(xiàn)有技術(shù)中的普通 陶粒耐化學(xué)腐蝕、耐高溫，常年在水中運(yùn)行無(wú)破損，不需更換 和補(bǔ)充，節(jié)約資金。
(六) 整個(gè)煅燒過(guò)程只需要35 52分鐘，其中的高溫帶甚至只占用只 有3 5分鐘的時(shí)間，而且高溫帶溫度也只要800 950。C，比現(xiàn) 有技術(shù)中普通陶粒的煅燒時(shí)間明顯縮短，溫度也明顯降低，熱 工制度穩(wěn)定，能夠節(jié)約能源、降低能源成本。
(七) 應(yīng)用成本低、效果好。本發(fā)明陶瓷顆粒在使用時(shí)，集截留SS生 物吸附和生物氧化為一體，不設(shè)二沉池，減化了凈化工藝；高 水力負(fù)荷，高容積負(fù)荷，高生物膜活性，降低了投資和運(yùn)行成 本；經(jīng)過(guò)處理后，水質(zhì)可達(dá)國(guó)家綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和城鎮(zhèn)雜水 回用標(biāo)準(zhǔn)CODcr^40， BOD555， SS 〈10， NH3—N 〈0.5。
(八) 應(yīng)用范圍廣。其一、不僅能高效處理市政污水，可生化的有機(jī) 工業(yè)廢水，還能對(duì)給水的微污染原水進(jìn)行處理，取代石英砂、
無(wú)煙煤、普通陶粒等過(guò)濾介質(zhì)同時(shí)，可對(duì)已經(jīng)過(guò)污水二級(jí)處理 后的尾水作深度處理，變成中水回用。其二、由于其耐化學(xué)腐 蝕、耐高溫，強(qiáng)度超過(guò)一般陶粒，化學(xué)性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，所 以特別適用于固液化離，油水分離，空氣過(guò)濾，水過(guò)濾等工藝， 能廣泛用于化工、冶金、熱電、焦化、造紙各個(gè)行業(yè)，在電站 鍋爐、工業(yè)鍋爐除塵和廢水回用中，利用本發(fā)明陶瓷顆粒過(guò)濾
的處理懸浮物，去除率達(dá)到90%~96%， COD去除率達(dá)60。/o以 上。其三、由于處理效果好，還特別適用于集成式污水處理裝 置，用以處理城市生活污水。
實(shí)施方式
以下通過(guò)制備實(shí)施例和試驗(yàn)例來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明的用于水處理的陶瓷顆 粒，但不以任何形式限制本發(fā)明。 制備實(shí)施例一 配方
花崗石粉末18Kg 膨潤(rùn)土78Kg 焦粉6Kg
鋸末12 Kg 煤粉8 Kg。
制備方法
a、 分別將花崗石、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末、煤粉粉碎成粒度不大于lOO)im的 細(xì)粉末；
b、 根據(jù)配方比例將步驟a所得粉末混合，攪拌均勻；
c、 混合均勻的原料粉末送入成球盤(pán)中，制成粒徑為2 3mm的球形顆粒；
d、 球形顆粒進(jìn)窯煅燒即得成品，其中，烘干和預(yù)熱過(guò)程是在150 50(TC下 進(jìn)行22分鐘；分解過(guò)程是在500 600'C下進(jìn)行13分鐘；高溫煅燒過(guò)程是在850 'C下進(jìn)行3.5分鐘。
制備實(shí)施例二
配方
花崗石粉末25Kg 膨潤(rùn)土70Kg 焦粉7.5Kg
鋸末6Kg 煤粉4Kg。 制備方法
a、 分別將花崗石、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末、煤粉粉碎成粒度不大于100pm的 細(xì)粉末；
b、 根據(jù)配方比例將步驟a所得粉末混合，攪拌均勻；
c、 混合均勻的原料粉末送入成球盤(pán)中，制成粒徑為3 5mm的球形顆粒；
d、 球形顆粒進(jìn)窯煅燒即得成品，其中，烘干和預(yù)熱過(guò)程是在200 550'C下 進(jìn)行25分鐘；分解過(guò)程是在550 65(TC下進(jìn)行15分鐘；高溫煅燒過(guò)程是在870 'C下進(jìn)行4分鐘。
制備實(shí)施例三
配方
花崗石粉末20Kg 膨潤(rùn)土70Kg 焦粉7Kg
鋸末10Kg 煤粉6Kg。
制備方法
a、 分別將花崗石、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末、煤粉粉碎成粒度不大于100pm的 細(xì)粉末；
b、 根據(jù)配方比例將步驟a所得粉末混合，攪拌均勻；
c、 混合均勻的原料粉末送入成球盤(pán)中，制成粒徑為6 8mm的球形顆粒；
d、 球形顆粒進(jìn)窯煅燒即得成品，其中，烘干和預(yù)熱過(guò)程是在200 60(TC下 進(jìn)行25分鐘；分解過(guò)程是在600 700。C下進(jìn)行15分鐘；高溫煅燒過(guò)程是在900 'C下進(jìn)行5分鐘。
制備實(shí)施例四 配方
花崗石粉末22Kg 膨潤(rùn)土65Kg 焦粉5.5Kg
鋸末8Kg 煤粉9Kg。
制備方法
a、分別將花崗石、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末、煤粉粉碎成粒度不大于100pm的 細(xì)粉末；
b、 根據(jù)配方比例將步驟a所得粉末混合，攪拌均勻；
c、 混合均勻的原料粉末送入成球盤(pán)中，制成粒徑為8 10mm的球形顆粒；
d、 球形顆粒進(jìn)窯煅燒即得成品，其中，烘干和預(yù)熱過(guò)程是在200 65(TC下 進(jìn)行28分鐘；分解過(guò)程是在650 75(TC下進(jìn)行17分鐘；高溫煅燒過(guò)程是在900 。C下進(jìn)行7分鐘。
實(shí)驗(yàn)例-
在兩個(gè)同等大小的燒杯中裝滿(mǎn)水庫(kù)水。
在燒杯a中放入占燒杯容量的1/5的本發(fā)明陶瓷顆粒，在燒杯b中加入同等 量的市售普通陶粒。肉眼觀察可以發(fā)現(xiàn)，燒杯a中有大量氣泡升起，接連不斷， 越來(lái)越多，三天后可以發(fā)明比原來(lái)大10倍的氣泡附在顆粒表面；而燒杯b中氣 泡較少，4個(gè)多小時(shí)后，便不再有氣泡產(chǎn)生。過(guò)5 7天后，再次觀察可發(fā)現(xiàn)， 燒杯a中陶瓷顆粒的表面會(huì)附著綠色生物膜，而燒杯b中沒(méi)有異常變化。
權(quán)利要求
1、一種用于水處理的陶瓷顆粒，其特征在于由以下重量配比的原料制成花崗石粉末15～28份膨潤(rùn)土60～80份焦粉5～8份 鋸末5～15份煤粉2～10份。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的陶瓷顆粒，其特征在于，各原料的 重量配比為花崗石粉末18 25份 膨潤(rùn)土 65 75份焦粉6 8份 鋸末8 12份 煤粉4 8份。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的陶瓷顆粒，其特征在于，各原料的 重量配比為花崗石粉末20份 膨潤(rùn)土 70份焦粉7份 鋸末10份 煤粉6份。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的用于水處理的陶瓷顆粒，其特征在于， 所述花崗石粉末、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末及煤粉的粒度不大于100pm。
5、 權(quán)利要求l、 2或3所述陶瓷顆粒的制備方法，包括以下步驟a、 分別將花崗石、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末、煤粉粉碎成粒度不大于100pm的 粉末；b、 將步驟a所得粉末混合，攪拌均勻；c、 混合均勻的原料送入成球盤(pán)中，制成球形顆粒；d、 步驟c所得顆粒進(jìn)窯煅燒35 52分鐘即得成品。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟d包括以下過(guò)程 dl、在150 65(TC下烘干預(yù)熱20 30分鐘；d2、在650 800。C下分解12 18分鐘； d3、在800 95(TC下高溫煅燒3 5分鐘。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟c中所述球形顆粒的 粒徑為2.5 10mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于水處理的陶瓷顆粒及其制備方法，屬于水處理濾料生產(chǎn)領(lǐng)域。所述陶瓷顆粒由花崗石粉末、膨潤(rùn)土、焦粉、鋸末及煤粉按一定配比制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的陶瓷顆粒具有凈水效果好、生產(chǎn)成本低、能耗小等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的污水處理之中。
文檔編號(hào)C04B33/02GK101348383SQ20081001534
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者商士強(qiáng) 申請(qǐng)人:商士強(qiáng)