[發明專利]一種生物陶粒及其制備方法

在審

• 申請號: 201510320491.2
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104945003A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 賈屹海
• 申請（專利權）人: 東莞深圳清華大學研究院創新中心
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;B09B3/00
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產權代理有限公司 44272
• 代理人: 張作林

技術領域

本發明涉及冶金渣處理及資源化利用技術領域，具體涉及一種生物陶粒及其制備方法。

背景技術

1、粉煤灰是燃煤發電的固體廢棄物，我國年產粉煤灰約3億噸，綜合利用率約50%，每年都有大量積存，給環境保護帶來了巨大的壓力，將粉煤灰資源化利用受到國家和各地方政府的大力支持。

2、陶粒是一種多孔的陶瓷材料，可作為建材輕骨料、污水處理濾料、種植基質等，用途廣泛；其原料可以是粘土、頁巖、粉煤灰等；其制備方法主要是經過原料粉碎、混合、造粒、燒結等過程；

3、粘土作為陶粒生產最優原料之一，但因為破壞耕地，已經被國家明令禁止；頁巖為原料生產工藝比粘土陶粒和粉煤灰陶粒復雜，頁巖需要進行開采然后粉磨，燒脹溫度要高出粘土陶粒200?℃甚至更高，因此頁巖陶粒生產成本最高；以粉煤灰為原料生產陶粒，能夠節約資源、降低成本；

4、常用生化濾池填料為沸石、陶粒、瓷粒、活性炭、火山巖等，陶粒處理效果相對較好，填料表面粗糙，孔隙率高，強度高，表面親水，生化濾池處理污水效果好（文獻1-3報導）；

文獻1：曹春艷等，曝氣生物濾池及其填料性能，黑龍江科技學院學報，第15卷?第3期；

文獻2：孫霞等，填料對曝氣生物濾池影響的綜述，實用科技；

文獻3：金吳云等，不同填料的曝氣生物濾池的起動與掛膜對比，蘇州科技學院學報，第20卷，第4期；

目前生物陶粒存在的問題有：

1.表面起釉，表面粗糙度偏低；通孔率低，可利用孔隙相對較低；

2.生產能耗高：

如專利1（CN?101439964）：提出一種粉煤灰制備陶粒的方法，材料配比為粉煤灰85-95％、煤粉1-10％和粘土0-10％配制濃度為0.5％-0.05％的助燃劑溶液1％-2％，為燒結溫度1450℃?±50℃，進窯焙燒1.0-1.5?小時；

3.制備周期長，生產效率低，粉煤灰用量低

如專利2（CN?102515833）：提出用凹凸棒石和粉煤灰混合制備陶粒，燒結溫度550-850℃，焙燒時間控制在1-6?小時，粉煤灰用量為45-75%。

發明內容

本發明的目的提供一種低溫燒結，表面不起釉，燒結時間短，能耗低，粉煤灰用量高的生物陶粒及其制備方法。

為實現本發明的目的，本發明提供了以下技術方案：

一種生物陶粒，原料包括固體原料和液體原料，重量份數分別為：固體原料100份，液體原料5-40份，所述固體原料包括：粉煤灰100份，增塑劑1-5份，礦渣1-20份，造孔劑0-5份；所述液體原料包括水玻璃100份，堿金屬氫氧化物5-40份，水1-20份。

所述增塑劑為白泥、黑泥、高嶺土、聚乙烯醇材料的一種或多種。

所述造孔劑為煤粉、纖維、甘蔗渣中的一種或多種。

所述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰的一種或多種。

所述水玻璃為鈉水玻璃、鉀水下玻璃、鋰水玻璃中的一種或多種。

一種生物陶粒制備方法，包括步驟如下：a、稱取固體原料混合，并制備液體原料：將堿金屬氫氧化物溶于水玻璃中，加入適量水，冷卻至室溫，形成液體原料；b、混合：固體原料與液體原料進行充分混合，形成混合料；c、造粒：將混合料進行造粒，形成顆粒；d、固化：將顆粒一定溫度和濕度條件下進行養護4-24小時，使其固化；?e、烘干：對于固化了的顆粒進行烘干，烘干溫度105-120℃；f、燒結：將烘干顆粒在400-1000℃溫度下，燒結30-50min；g、成品：燒結顆粒降溫到室溫，為成品陶粒。

所述步驟d固化的溫度和濕度分別為：溫度：10-100℃；濕度：70-90%。

所述f步驟燒結溫度優選為500-900℃。

本發明的優點在于：

1、原料無需球磨直接混合，降低能耗，減少工序；

2、造粒可采用半干法造粒，顆粒中水份含量低，烘干時間短，能耗少；

3、顆粒先固化后燒結：

產品燒結時不發泡，不起釉，粒形和粒徑容易控制、孔隙分布均勻、比表面積大；

產品燒結過程中不產生灰塵，污染小；

產品強度高，不易受損；還可用于建筑砌塊、輕質混凝土等；

4、燒結溫度低、時間短，能耗低，效率高；

5、表面粗糙，比表面積大，通孔率高，有利于生物掛膜。

具體實施方式

為了更詳細地說明本發明，給出下述制備實例。但本發明的范圍并不局限于此。

實施例1