[發明專利]一種利用礦山廢渣制備除磷劑的方法

有效

• 申請號: 202011290890.6
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112341244B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 周春財;張偉偉;孫金科;劉桂建;張志國;沈承勝
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B33/138;C04B33/32;C02F1/28;C02F1/52;C02F1/42;C02F101/10
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種利用礦山廢渣制備除磷劑的方法，選用銅渣、煤矸石、煤泥和秸稈固廢為原料，利用銅渣中高含量的鐵與溶液中的磷酸鹽發生反應進行脫除；利用煤矸石中高硅鋁和一定的燒失量制備結構優良的陶粒骨架；利用煤泥的高含碳量減少燃料使用和改善孔隙率；利用秸稈的高揮發分、高堿土金屬含量和低灰分改善陶粒強度和通道性能，提高磷的物理吸附效率。本發明充分利用銅渣、煤矸石和煤泥中高鐵含量、高燒失量和造孔性能優等特點，制得強度高、孔道結構好和除磷效率高的高效除磷陶粒，實現了銅渣、煤矸石和煤泥等工業礦山固廢的高附加值利用。

技術領域

本發明涉及固體廢棄物資源化利用技術，具體涉及一種利用礦山廢渣制備除磷劑的方法。

背景技術

近年來，水體富營養化已成為全球關注的水環境問題。磷是影響水體富營養化的關鍵因素之一，水體中磷主要來源于肥料、農業廢棄物和城市污水等人為活動，過量的磷會引起水體富營養化，破壞水生態環境，進而對人體健康造成嚴重威脅。

目前水體中磷的去除技術主要有生物除磷和化學除磷兩個工藝。生物除磷是將有機磷轉化為無機磷的過程，是一種相對經濟的除磷方法，但由于該除磷工藝出水水質穩定性不足，為了達到穩定出水標準，常需結合化學除磷措施。化學除磷是通過投加藥劑，基于化學反應或物理吸附，將溶解態磷酸鹽轉化為難溶性或顆粒狀的鹽類，具有高效、迅速、適應性強、易操作及無二次污染等優點。根據化學除磷的藥劑，可分為石灰沉淀除磷和金屬鹽沉淀除磷兩種方法。其中，金屬氧化物(如鋁氧化物、鐵氧化物、錳氧化物、稀土氧化物等)對磷具有較強的吸附性和選擇性，收到廣泛研究與關注。然而，常規的鋁、鐵、錳和稀土等金屬氧化物的使用存在成本偏高，處理效率一般等問題。因此，尋找成本低廉的金屬氧化物替代物制備高效經濟的除磷材料成為環境研究者關注的重點和熱點。此外，制備的吸附劑通常是粉末狀，在實際除磷過程中存在固液分離難、處理成本增加的問題。因此，研發顆粒態的除磷材料，可便于除磷材料的工程應用。

發明內容

本發明針對上述現有技術所存在的問題，旨在提供一種利用礦山廢渣制備除磷劑的方法。本發明利用銅渣、煤矸石和煤泥等工業礦山固廢制備高效除磷陶粒，以減少水體富營養化，同時實現工業礦山固廢的高附加值利用。

本發明選用銅渣、煤矸石、煤泥和秸稈固廢為原料，利用銅渣中高含量的鐵與溶液中的磷酸鹽發生反應進行脫除；利用煤矸石中高硅鋁和一定的燒失量制備結構優良的陶粒骨架；利用煤泥的高含碳量減少燃料使用和改善孔隙率；利用秸稈的高揮發分、高堿土金屬含量和低灰分改善陶粒強度和通道性能，提高磷的物理吸附效率。

本發明利用礦山廢渣制備除磷劑的方法，包括如下步驟：

步驟1：將銅渣、煤矸石、煤泥和秸稈分別研磨破碎；

步驟2：將步驟1處理后的銅渣、煤矸石、煤泥、秸稈和水按一定比例混合，進行成型造粒，制備陶粒生料；

步驟3：將步驟2獲得的陶粒生料依次于不同溫度下焙燒，制得除磷陶粒。

步驟1中，將銅渣、煤矸石、煤泥和秸稈分別研磨破碎至150um以下。

步驟1中，所述銅渣中鐵含量占50％以上；煤矸石理化性質分別為灰分50-80％，碳含量10-30％，硅鋁組分占灰分80％以上；煤泥中碳含量占30-60％；秸稈為玉米、花生、小麥、水稻等一種以上的農業秸稈。

步驟2中，各組分的配比為：銅渣20-35質量份、煤矸石40-60質量份、煤泥5-15質量份、秸稈5-15質量份；所述混合用的水的質量為銅渣、煤矸石、煤泥和秸稈總質量的25-30％。

進一步地，步驟2中，將步驟1處理后的銅渣、煤矸石、煤泥、秸稈和水充分攪拌混合均勻，靜置8-12小時，將靜置后的混合料制成粒徑為10±2mm的球狀顆粒。