粉煤灰活化再生複合濾料及其製造方法
2023-06-20 08:28:06
專利名稱：：粉煤灰活化再生複合濾料及其製造方法
技術領域：
：本發明涉及一種水處理介質材料，尤其是一種能對工業廢水進行淨化，使其達到排汙標準的、以燃煤煙囪中的沉積的粉煤灰或爐灰為主要原料製造的水處理用濾料，具體地說是一種粉煤灰活化再生複合濾料及其製造方法。
背景技術：
：在人類歷史的長河中，人類與環境是在一種同生共長的和諧狀態下發展的。到了工業革命以後，特別是二戰以後，社會進入現代化的發展階段。這種和諧被徹底打破了，資源被透支利用，對環境有害的各種廢水、廢氣、廢渣衝斥地表，造成極度的汙染。打破了自然界的平衡，使得很多地區的人們生活在一種對自身健康極為不利的環境中。在上述各種汙染中，尤其是水源的汙染對人類最為危害，因為水是生命之源。沒有了健康的水源，植物的生長、生物的發育、人類自身的飲用及使用，都受到極大的傷害，造成了人類賴以生存的動植物致病、飲用水致病的這一惡果。所以對治理水的汙染顯得特別重要。在工業革命之前，自然界是通過怎樣的模式自身淨化而沒有造成汙染的呢？研究發現，大地本身就具有很強的淨化功能，其中作用最大的就是土壤和植被；在土壤中，一些微孔鋁矽酸鹽礦物具有很強的吸附(其中包括離子交換)作用。能去除水中的有害元素，對無機物的吸附效果特明顯，而植被富含碳質元素，對有機物吸附效果較佳。土壤植被的作用實質就是具有較強吸附性的鋁矽酸鹽礦物和富含碳質物質的共同作用。然而，目前，水處理領域中主要應用的濾料有PP棉、R0膜、KDF鋅銅合金、活性氧化鋁、石英砂等。這些原料不是存在壽命短，就是存在吸附效果較差，或者是使用成本高，對水的浪費較為嚴重，如RO膜雖然能直接用於飲用水的過濾，但它必須定期進行反衝洗，浪費大量的水。其它的如石英砂只能用於廢水的初級過濾，無法直接達到排放標準，必須配以成本很高的輔助設備才能實現廢水的處理，因而導致水處理成本過高，一些不法業主為了降低成本，往往將大量廢水直接排入江湖河泊中，造成嚴重的生態問題。因此開發一種含有鋁矽酸鹽礦物的濾料是解決當前工業用水汙染的最佳方案。與此同時在石化、冶煉、火力發電企業中每天需要燃燒大量的煤炭以獲得熱能，同時每天也需要處理大量的工業廢水，煤炭燃燒過程中會在煙囪中產生大量的粉煤灰，這種粉煤灰的主要成份有可作為水處理用礦物質的Si02、A120.,、Fe0、FeA、Mg0、Ca0、Mn0等，同時粉煤灰中還含有530%的右作為活性劑的碳。這些行業不會未對粉煤灰加以利用，而且為了清除粉煤灰而不得不利用大量的水去進行清除，造成新的汙染，因此如果能將原先作為廢棄物的粉煤灰加以利用，充分利用其活性成分，將其製造成水處理用礦物濾料，不僅解決了煤炭燃燒過程的汙染問題，而且可為他們提供原料廣泛、成本低廉的水處理濾料，在降低汙染的同時，大大降低了運行成本。
發明內容本發明的目的是針對現有的燃煤企業將大量的粉煤灰未得到充分利用易造成環境汙染，同時水處理用濾料成本過高的問題，發明一種以粉煤灰為主要原料製造的成本低、淨化效果好且能活化再生的粉煤灰活化再生複合濾料及其製造方法。本發明的技術方案是一種粉煤灰活化再生複合濾料，其特徵是它由重量份為8090份、粒徑>80目的粉煤灰或爐灰和1020份的多孔鋁矽酸鹽混合粉末組成，所述的粉煤灰或爐灰粘結成粒徑小於8毫米的顆粒狀，所述的多孔鋁矽酸鹽混合粉末包裹在粉煤灰或爐灰的表面並經燒結形成帶有與內核相通的吸附微孔的瓷化層。所述的多孔鋁矽酸鹽混合粉末由6070重量份的高嶺土、2535重量份的凹凸棒土及餘量的硅藻土組成。本發明的粉煤灰活化再生複合濾料呈球狀顆粒，經燒結鈍化後表面分布有與內核相通的大量吸附微孔。一種粉煤灰活化再生複合濾料的製造方法，其特徵是-首先，從沉澱池中將粉煤灰或爐灰撈出，瀝水涼幹；其次，向上述瀝水涼幹的粉煤灰或爐灰中加入粘結劑混合攪拌均勻；第三，向造粒機中投放已加工好的小核(可採用由高嶺土和凹凸棒的混合物製造的粒徑很小的小核，其作用是作為造粒的種子)；第四，將上述加有粘結劑並攪拌均勻的粉煤灰或爐灰送入造粒機中造粒得到粉煤灰顆粒；第五，繼續向上述已形成粉煤灰顆粒的造粒機中加入多孔鋁矽酸鹽混合粉末，使其在顆粒內核表面形成薄殼；第六，將上述所製得的帶有薄殼的顆粒在15020(TC下烘乾34小時以去除水分；第七，將上述烘乾的顆粒置於真空焙燒爐中焙燒，控制爐溫在700900'C之間，焙燒時間控制在25小時之間得到表面鈍化且帶有大量孔隙的球狀粉煤灰活化再生複合濾料。本發明的有益效果1、本發明具有原料成本較低，來源廣泛，全部為天然材料製成，本身不會產生對人體和環境有害的影響，它不僅解決了困擾燃燒企業的粉煤灰的處理，而且可以就地取材，自行解決水處理濾料的生產問題，降低運行成本。2、當本發明的濾料顆粒的直徑在58毫米時可用於工業廢水的過濾，尤其是可用於重金屬含量較大的廢水的處理。3、本發明的濾料的最大優點還在於其可通過二次加溫焙燒實現濾料的活化，濾料可反覆使用，且不會對使用效果產生影響。主體選用了對環境友好的天然材料，循環使用的最終廢棄物是一種很好的肥料(特別適合養花種草)，也可作為制磚、築路的建材使用，對環境無影響。4、本發明通過水質淨化時的吸附過濾協同作用，濾料中孔經從微米級到納米級改變，可以濾掉水質中絕大部分細菌和無機汙染物。表面富含的Si、Al、Mg和微的Ca、Fe、Zn、Sr溶入水中對人體健康有利，粉煤灰中的碳粉微粒對各種有機汙染物有很強的親和力。無機有機協同作用達到超級淨化水質的效果。5、本發明的濾料是對土壤自身淨化的仿真再現。土壤中絕大多數的礦物化學性質相對穩定，主要有石英砂和其他碎粒，粘土礦物種類佔有相當比例，如高嶺土類；蒙脫石類和伊利石類；呈薄片層狀結構；多孔狀構造，化學穩定性高，具有離子交換和吸收性能。如土壤中含有有機質或腐殖質，其吸附性能更強。這是因為有機質或腐殖質中含有大量炭，對吸附有機類物質有利。6、本發明還可根據不同水源的水質，開發出相應的具有針對性的濾料，表1本發明的濾料為基礎開發的普通型濾料，表2即為利用本發明的濾料為基礎開發的特殊型濾料。表ltableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7在礦物組合上接近自然，與自然原土非常相似。浸泡試驗各種指標符合相關標準，可作淨化水質濾料使用。本發明的濾料還具有較大的隙度，比表面積和碘吸附值，其量是普通石英砂幾十倍甚至上百倍，吸附效果好，使用壽命長。即相同的原礦物顆粒相比，其表面也得到了不同程度的增加。本發明的濾料所形成的陶瓷框架結構穩定，吸附飽和後的濾料可重新活化循環使用，一般可使用45次，這樣可大大節約水處理成本，符合循環經濟的方針。9、本發明的濾料經過造粒和表面鈍化後，結構縝密，抗衝擊能力強，不影響水的色度和汙度。10、由於本發明的濾料的主要成份為鋁矽酸鹽和炭的複合體，為無機有機協同作用，可對水體中的無機和有機物進行全面去除。11、本發明的結構縝密，內部框架穩定，吸附飽和後可重新活化使用，一般可使用4-5次，大大降低了使用成本，減少廢料。12、該濾料最終可作為肥料或建築材料使用，符合循環經濟的要求。13、用炭質粉煤灰生產濾料，變廢為寶，符合國家產業政策，利國利民。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步的說明。實施例一。一種粉煤灰活化再生複合濾料，它採用以下方法製造而成。首先，從沉澱池中將的粉煤灰或爐灰撈出，瀝水涼幹，取重量800kg，所述的粉煤灰或爐灰優先採用煙道回收型並經沉澱池沉澱，粒徑應^S0目，實際製造時粒徑越小越好；其次，向上述瀝水涼幹的粉煤灰或爐灰中加入粘結劑混合攪拌均勻，粘結劑可採用濃度為5%左右的泡鹼花(即水玻璃)，粘結劑的用量以滿足造粒要求為宜；再次，向造粒機中投放己加工好的小核，該小核既可採用造粒機常用的小核，也可採用由70%高嶺土和30%凹凸棒及粘結劑預製的小核，其作用是作為造粒的基礎，最終的粉煤灰顆粒必須在小核的表面形成，也只有當造料機中存在小核時，才能完成造粒過程，下同；第四，將上述加有粘結劑並攪拌均勻的粉煤灰或爐灰送入造粒機中造粒得到粉煤灰顆粒；第五，繼續向上述己形成粉煤灰顆粒的造粒機中加入200kg的多孔鋁矽酸鹽混合粉末進行二次造粒，使其在顆粒內核表面形成薄殼，得到粒徑不大於8毫米(用於廢水處理時的最佳料徑為58毫米)的待鈍化顆粒。200kg由120kg的高嶺土粉末、70kg的凹凸棒土粉末及10kg的硅藻土粉末混合而成；第六，將上述所製得的帶有薄殼的顆粒在15020(TC下烘乾34小時以進一步去除水分；第七，將上述烘乾的顆粒置於真空焙燒爐中焙燒，控制爐溫在700900'C之間，焙燒時間控制在25小時之間得到表面鈍化(相當於在表面形成陶瓷層)且帶有大量孔隙的球狀粉煤灰活化再生複合濾料。實施例二。一種粉煤灰活化再生複合濾料，它採用以下方法製造而成。首先，從沉澱池中將的粉煤灰或爐灰撈出，瀝水涼幹，取重量900kg，所述的粉煤灰或爐灰優先採用煙道回收型並經沉澱池沉澱，粒徑應》80目，實際製造時粒徑越小越好；其次，向上述瀝水涼幹的粉煤灰或爐灰中加入粘結劑混合攪拌均勻，粘結劑可採用濃度為5%左右的泡鹼花(即水玻璃)，粘結劑的用量以滿足造粒要求為宜；再次，向造粒機中投放己加工好的小核；第四，將上述加有粘結劑並攪拌均勻的粉煤灰或爐灰送入造粒機中造粒得到粉煤灰顆粒；第五，繼續向上述已形成粉煤灰顆粒的造粒機中加入100kg的多孔鋁矽酸鹽混合粉末(相當於進行二次造粒)，使其在顆粒內核表面形成薄殼，得到粒徑不大於8毫米(用於廢水處理時的最佳料徑為58毫米)的待鈍化顆粒。100kg由70kg的高嶺土粉末、25kg的凹凸棒土粉末及5kg的硅藻土粉末混合而成；第六，將上述所製得的帶有薄殼的顆粒在15020(TC下烘乾34小時以進一步去除水份；第七，將上述烘乾的顆粒置於真空焙燒爐中焙燒，控制爐溫在700900。C之間，焙燒時間控制在25小時之間得到表面鈍化(相當於在表面形成陶瓷層)且帶有大量孔隙的球狀粉煤灰活化再生複合濾料。實施例三。一種粉煤灰活化再生複合濾料，它採用以下方法製造而成。首先，從沉澱池中將的粉煤灰或爐灰撈出，瀝水涼幹，取重量850kg，所述的粉煤灰或爐灰優先採用煙道回收型並經沉澱池沉澱，粒徑應》80目，實際製造時粒徑越小越好；其次，向上述瀝水涼幹的粉煤灰或爐灰中加入粘結劑混合攪拌均勻，粘結劑可採用濃度為5%左右的泡鹼花(即水玻璃)，粘結劑的用量以滿足造粒要求為宜；再次，向造粒機中投放己加工好的小核；第四，將上述加有粘結劑並攪拌均勻的粉煤灰或爐灰送入造粒機中造粒得到粉煤灰顆粒；第五，繼續向上述已形成粉煤灰顆粒的造粒機中加入150kg的多孔鋁矽酸鹽混合粉末，使其在顆粒內核表面形成薄殼(相當於進行了二次造粒)，得到粒徑不大於8毫米(用於廢水處理時的最佳料徑為58毫米)的待鈍化顆粒。150kg由97kg的高嶺土粉末、45kg的凹凸棒土粉末及8kg的硅藻土粉末混合而成；第六，將上述所製得的帶有薄殼的顆粒在15020(TC下烘乾34小時以進一步去除水分；第七，將上述烘乾的顆粒置於真空焙燒爐中焙燒，控制爐溫在700900'C之間，焙燒時間控制在25小時之間得到表面鈍化(相當於在表面形成陶瓷層)且帶有大量孔隙的球狀粉煤灰活化再生複合濾料。在使用過程中如果發現過濾效果下降，可將濾料取出烘乾後進行再次焙燒使其恢復活性。下表是本發明的濾料與常規濾料在廢水處理方面應用對比結果表。tableseeoriginaldocumentpage10權利要求1、一種粉煤灰活化再生複合濾料，其特徵是它由重量份為80～90份、粒徑≥80目的粉煤灰或爐灰和10～20份的多孔鋁矽酸鹽混合粉末組成，所述的粉煤灰或爐灰粘結成粒徑小於8毫米的顆粒狀，所述的多孔鋁矽酸鹽混合粉末包裹在粉煤灰或爐灰的表面並經燒結形成帶有與內核相通的吸附微孔的瓷化層。2、根據權利要求1所述的粉煤灰活化再生複合濾料，其特徵是所述的多孔鋁矽酸鹽混合粉末由6070重量份的高嶺土、2535重量份的凹凸棒土及餘量的硅藻土組成。3、根據權利要求1所述的粉煤灰活化再生複合濾料，其特徵是它呈球狀顆粒，經燒結鈍化後表面分布有與內核相通的大量吸附微孔。4、一種權利要求1所述的粉煤灰活化再生複合濾料的製造方法，其特徵是.-首先，從沉澱池中將粉煤灰或爐灰撈出，瀝水涼幹;其次，向上述瀝水涼幹的粉煤灰或爐灰中加入粘結劑混合攪拌均勻；再次，向造粒機中投放己加工好的小核；第四，將上述加有粘結劑並攪拌均勻的粉煤灰或爐灰送入造粒機中造粒得到粉煤灰顆粒；第五，繼續向上述已形成粉煤灰顆粒的造粒機中加入多孔鋁矽酸鹽混合粉末，使其在顆粒內核表面形成薄殼；第六，將上述所製得的帶有薄殼的顆粒在150200。C下烘乾34小時以去除水分；第七，將上述烘乾的顆粒置於真空焙燒爐中焙燒，控制爐溫在700900'C之間，焙燒時間控制在25小時之間得到表面鈍化且帶有大量孔隙的球狀粉煤灰活化再生複合濾料。5、根據權利要求4所述的粉煤灰活化再生複合濾料的製造方法，其特徵是所述的粘結劑為濃度為5%左右的泡花鹼稀釋液。6、根據權利要求4所述的粉煤灰活化再生複合濾料的製造方法，其特徵是所述的粉煤灰或爐灰為煙道回收型粉煤灰或爐灰。全文摘要本發明公開了一種粉煤灰活化再生複合濾料及其製造方法，屬於水處理
技術領域：
，它由重量份為80～90份、粒徑≥80目的粉煤灰或爐灰和10～20份的多孔鋁矽酸鹽混合粉末組成，所述的粉煤灰或爐灰粘結成粒徑小於8毫米的顆粒狀，所述的多孔鋁矽酸鹽混合粉末包裹在粉煤灰或爐灰的表面並經燒結形成帶有與內核相通的吸附微孔的瓷化層。經過原料攪拌、一次造粒、二次造粒、烘乾、焙燒等步驟製造而成，具有成本低，淨化效果好的優點。文檔編號B01J20/02GK101274172SQ20071019193公開日2008年10月1日申請日期2007年12月27日優先權日2007年12月27日發明者傅成義申請人:江蘇正本淨化節水科技實業有限公司