一種用于制造濾料陶粒的組合物及濾料陶粒制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是關(guān)于一種用于制造濾料陶粒的組合物及濾料陶粒制造方法,其是以75%～90%頁巖、5%～15%鋁礬土和5%～15%鐵礦石為原料，該頁巖含有粘土礦物成分總量大于40%，以伊利石、蒙脫石為主，高嶺石、沸石為輔；經(jīng)混合原材料的獲取及處理，生料球的制備、篩選及圓化和陶粒燒制過程而成。該方法生產(chǎn)的陶粒其吸附性能強(qiáng)，強(qiáng)度大，可以用作吸附材料,用于污水處理和凈化水資源等方面。
【專利說明】一種用于制造濾料陶粒的組合物及濾料陶粒制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造濾料陶粒的組合物及濾料陶粒制造方法，特別是涉及一種以頁巖、鋁礬土和鐵礦石為原料燒制陶粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，有關(guān)濾料陶粒制備方法的專利有很多，主要原料是粘土、污泥、爐渣、粉煤灰、煤礦剝離物等，并加入粘結(jié)劑、外加劑制備而成。但粘土、黃土的利用，不僅造成耕地破壞、水土流失等，而且所制得的陶粒大都密度偏大、強(qiáng)度偏低、吸附性能較差、力學(xué)性能與熱工性能較差，功能較少。
[0003]頁巖是由黏土沉積經(jīng)壓力和溫度形成的巖石，頁巖是粘土巖的一種，成分復(fù)雜，除粘土礦物外，還含有許多碎屑礦物和自生礦物，具頁狀或薄片狀層理，是由粘土物質(zhì)經(jīng)壓實(shí)作用、脫水作用、重結(jié)晶作用后形成。頁巖礦石的成分是由總量大于40%的伊利石和蒙托石為主、高嶺石和沸石為輔組成的泥狀頁巖；目前國內(nèi)外，利用頁巖粉，中間混入一些金屬礦石材料，所生產(chǎn)的陶粒具有體輕、強(qiáng)度大、吸附性能好等特點(diǎn)，有效解決了水資源污染問題。
[0004]鋁礬土又稱礬土或鋁土礦，其組成成分異常復(fù)雜，是多種地質(zhì)來源極不相同的含水氧化鋁礦石的總稱。鋁土礦一般是經(jīng)化學(xué)風(fēng)化或外生作用形成的，很少有純礦物，總是含有一些雜質(zhì)礦物，或多或少含有粘土礦物、鐵礦物、鈦礦物及碎屑重礦物等。是一種土狀礦物，白色或灰白色，因含鐵而呈褐黃或淺紅色。具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、熱容小和耐機(jī)械震動等優(yōu)點(diǎn)。極難熔化，不溶于水，能溶于硫酸和氫氧化鈉溶液。鋁土礦可用來提取鋁以及制造耐火材料、礬土水泥、人造剛玉和各種鋁化合物等。目前，已知賦存鋁土礦的國家有49個。我國有豐富的鋁礬土資源，約37億噸，居世界前列，我國鋁土礦資源比較豐富，在全國18個省、自治區(qū)、直轄市已查明鋁土礦產(chǎn)地205處，其中大型產(chǎn)地72處。鋁礬土的產(chǎn)量在河南境內(nèi)較豐富。在一定程度上金屬鋁離子的存在提高了濾料陶粒的吸附性能，另外，在燒制陶粒時加入鋁礬土還可以增加陶粒的硬度。
[0005]鐵礦石是含有鐵元素或鐵化合物能夠經(jīng)濟(jì)利用的礦物集合體。鐵礦石的種類很多，用于煉鐵的主要有磁鐵礦(Fe3O4)、赤鐵(Fe2O3)和菱鐵礦(FeCO3)等。顏色為鐵黑色，條痕為黑色，半金屬光澤，不透明，硬度5.5~6.5，比重4.9~5.2，具強(qiáng)磁性。鐵礦石是鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的重要原材料。中國鐵礦資源有兩個特點(diǎn):一是貧礦多，貧礦資源儲量占總量的80%;二是多元素共生的復(fù)合礦石較多。中國進(jìn)口鐵礦石庫存量較大，中國擁有穩(wěn)定的國產(chǎn)礦自給率。中國的鐵礦石產(chǎn)量近年來不斷增長，2008年中國鐵礦石原礦產(chǎn)量達(dá)到78481.64萬噸，同比增長12.43%。由于三價鐵離子可以吸附水中的PO廣和CO廣等離子生成沉淀，故在制備濾料陶粒時加入鐵礦石可以有效地增加陶粒的吸附性能。
[0006]由此可見，上述現(xiàn)有的濾料陶粒在制造方法上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般制造方法又沒有適切的方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的濾料陶粒的制造方法，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的濾料陶粒制造方法存在的缺陷，而提供一種密度較小、硬度更大、吸附性能更好的濾料陶粒的制造方法。
[0008]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的用于制造濾料陶粒的組合物，其特征在于其組分及其重量百分含量為:75%~90%頁巖、5%~15%鋁礬土和5%~15%鐵礦石，該頁巖為含有粘土礦物成分總重量大于40%的以伊利石、蒙托石為主，高嶺石和沸石為輔組成的泥狀頁巖。
[0009]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0010]前述的組合物，其中:該鋁礬土中包含以下重量百分含量的組分:60%~85%A1203，1%~3%Fe203和0.6%Ca0 ;及該鐵礦石中包含以下重量百分含量的組分:60%~75%Fe203。
[0011]前述的組合物，其中該頁巖中包含以下重量百分含量的組分:58.l%Si02，
15.7%A1203, 7.8%Fe203, 3.l%MgO, 3.4%CaO, 0.9%Na20 和 1.5%K20。
[0012]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的以前述的組合物為原料的濾料陶粒的制造方法，其包括以下步驟:
[0013](I)混合原材料的獲取及處理:開采含有粘土礦物成分總重量大于40%的以伊利石、蒙托石為主，高嶺石和沸石為輔組成的泥狀頁巖；以及開采鋁礬土和鐵礦石；
[0014]將上述三種原料經(jīng)自然風(fēng)干或干燥、破碎機(jī)破碎后，將75%~90% (重量)該頁巖、5%~15% (重量)該鋁礬土和5%~15% (重量)該鐵礦石放入攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈?，并在攪拌時噴灑霧狀的水，得混合原料，并控制其所含水分的重量百分含量為20%~30% ；
[0015](2)生料球的制備、篩選及圓化:將該混合原料經(jīng)壓機(jī)壓制成生料球，壓機(jī)工作壓力為58.0MPa~62.0MPa，然后，對該生料球的形狀進(jìn)行篩選，篩選出粒徑在2mm~25mm的生料球，最后再通過圓化成球盤進(jìn)行圓化；
[0016](3)濾料陶粒的燒制:
[0017]將圓化后的該生料球送入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，先將生料球以恒定速率從室溫增溫至260~280°C，在該溫度范圍保持lOmin，然后以14~16°C /min的速率加熱至最大溫度1180°C，在最大溫度時保持8~lOmin，然后再以12~14°C /min的速率降溫至600~700°C,自然冷卻至室溫，完成濾料陶粒的燒制。
[0018]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0019]前述的濾料陶粒的制造方法，其中所述的混合原材料的獲取及處理步驟中，所述的破碎機(jī)破碎是經(jīng)雙滾破碎機(jī)一級粗碎、二級細(xì)碎，至粒徑小于3mm。
[0020]前述的濾料陶粒的制造方法，其中該回轉(zhuǎn)窯利用煤氣發(fā)生爐制得的煤化氣燃燒為濾料陶粒的燒制提供熱源，其溫度可達(dá)到1180°C。
[0021 ] 前述的濾料陶粒的制造方法，其中制得濾料陶粒的表觀密度為1442~2112kg/m3，比表面積為1.543~1.956m2/g，耐壓強(qiáng)度為55.14~68.2IMPa0
[0022]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明用于制造濾料陶粒的組合物及濾料陶粒制造方法其至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0023](I)用頁巖粉、鋁礬土和鐵礦石為原料燒制的陶粒，它比一般用粘土等為原料燒制的濾料陶粒的強(qiáng)度更大，吸附性能更好，用于污水處理中可以有效緩解水資源污染問題。
[0024](2)利用頁巖粉、鋁礬土和鐵礦石為原料燒制的陶粒，不僅節(jié)省了粘土的用量，節(jié)約用地，更重要是，開辟了一條頁巖礦石、鋁礬土和鐵礦石資源利用的的新途徑。
[0025]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明以頁巖、鋁礬土和鐵礦石為原料燒制濾料陶粒的方法流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0027]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的以頁巖、鋁礬土和鐵礦石為原料燒制濾料陶粒的方法其【具體實(shí)施方式】、制造方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0028]如圖1所示，以頁巖粉、鋁礬土和鐵礦石為原料燒制濾料陶粒的方法步驟如下:獲取頁巖、鋁礬土和鐵礦石一預(yù)處理一配比混合一擠壓成型一篩選、圓化一預(yù)熱烘干一高溫焙燒一冷卻一入庫。具體操作 步驟如下所述。
[0029](1)混合原材料的獲取及處理
[0030]在一實(shí)施例中，頁巖取自河南省洛陽市汝陽縣周邊的頁巖礦。本發(fā)明所選用頁巖是由粘土礦物成分總重量大于40%的伊利石和蒙托石為主、高嶺石和沸石為輔組成的泥狀頁巖，該頁巖的成分包括SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na20+K20，它們的重量百分含量分別為 55~60%，15~20%，7~10%，2~5%，2~4% 和 I~3%，優(yōu)選包含 58.l%Si02,15.7%A1203, 7.8%Fe203,3.l%MgO, 3.4%CaO, 0.9%Na20 和 1.5%K20 的頁巖。
[0031]在一實(shí)施例中，鋁礬土取自河南省洛陽市汝陽縣周邊的鋁礬土礦，鋁礬土的產(chǎn)量在河南境內(nèi)較豐富。它的主要成分是氧化鋁，其重量百分含量為60%~85%，另外還含有約
1.0%~3.0%Fe203。在一定程度上金屬鋁離子的存在提高了濾料陶粒的吸附性能，另外，在燒制陶粒時加入鋁礬土還可以增加陶粒的硬度。
[0032]在一實(shí)施例中，鐵礦石取自河南安陽境內(nèi)的鐵礦區(qū)，其主要含有60%~75%Fe203。由于三價鐵離子可以吸附水中的PO33-和CO32-等離子生成沉淀，故在制備濾料陶粒時加入鐵礦石可以有效地增加陶粒的吸附性能。當(dāng)然，頁巖、鋁礬土和鐵礦石也可取自其它地域。
[0033]對比頁巖、鋁礬土和鐵礦石中的主要成分可以發(fā)現(xiàn)，各成分的含量有很大的差異，但是仍可以通過合適的配比混合后，使各成分組成在可用于燒制濾料陶粒的化學(xué)組成范圍內(nèi)，如表1所示，以制得質(zhì)量比較好的濾料陶粒。
[0034]表1可用于燒制濾料陶粒的化學(xué)組成
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造濾料陶粒的組合物，其特征在于其組分及其重量百分含量為:75%~90%頁巖、5%~15%鋁礬土和5%~15%鐵礦石， 該頁巖為含有粘土礦物成分總重量大于40%的以伊利石、蒙托石為主，高嶺石和沸石為輔組成的泥狀頁巖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于: 該鋁礬土中包含以下重量百分含量的組分:60%~85%A1203，1%~3%Fe203和0.6%CaO ；及 該鐵礦石中包含以下重量百分含量的組分:60%~75%Fe203。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于該頁巖中包含以下重量百分含量的組分:58.l%Si02,15.7%A1203, 7.8%Fe203, 3.l%MgO, 3.4%CaO, 0.9%Na20 和 1.5%K20。
4.一種以權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的組合物為原料的濾料陶粒的制造方法，其特征在于其包括以下步驟: (1)混合原材料的獲取及處理:開采含有粘土礦物成分總重量大于40%的以伊利石、蒙托石為主，高嶺石和沸石為輔組成的泥狀頁巖；以及開采鋁礬土和鐵礦石； 將上述三種原料經(jīng)自然風(fēng)干或干燥、破碎機(jī)破碎后，將75%~90% (重量)該頁巖、5%~15% (重量)該鋁礬土和5%~15% (重量)該鐵礦石放入攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈⒃跀嚢钑r噴灑霧狀的水，得混合原料，并控制其所含水分的重量百分含量為20%~30% ； (2)生料球的制備、篩選及圓化:將該混合原料經(jīng)壓機(jī)壓制成生料球，壓機(jī)工作壓力為58.0MPa~62.0MPa，然后，對該生料球的形狀進(jìn)行篩選，篩選出粒徑在2mm~25mm的生料球，最后再通過圓化成球盤進(jìn)行圓化； (3)濾料陶粒的燒制: 將圓化后的該生料球送入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，先將生料球以恒定速率從室溫增溫至260~280°C，在該溫度范圍保持lOmin，然后以14~16°C /min的速率加熱至最大溫度1180°C，在最大溫度時保持8~lOmin，然后再以12~14°C /min的速率降溫至600~700°C,自然冷卻至室溫，完成濾料陶粒的燒制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濾料陶粒的制造方法，其特征在于所述的混合原材料的獲取及處理步驟中，所述的破碎機(jī)破碎是經(jīng)雙滾破碎機(jī)一級粗碎、二級細(xì)碎，至粒徑小于3_。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濾料陶粒的制造方法，其特征在于該回轉(zhuǎn)窯利用煤氣發(fā)生爐制得的煤化氣燃燒為濾料陶粒的燒制提供熱源，其溫度可達(dá)到1180°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濾料陶粒的制造方法，其特征在于制得濾料陶粒的表觀密度為 1442 ~2112kg/m3，比表面積為 1.543 ~1.956m2/g，耐壓強(qiáng)度為 55.14 ~68.2IMPa。
【文檔編號】C04B33/04GK103570373SQ201210275578
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月3日
【發(fā)明者】鐘正全 申請人:河南美賽克科技有限公司