一種利用湖泊底泥和廢料添加劑制備水處理輕質(zhì)陶粒的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用湖泊底泥等廢料制備水處理用輕質(zhì)陶粒的方法，包括步驟：1)將湖泊底泥干燥至含水率在20％以下，并將其制成100目以下的粉末；將干燥的鋼渣制成80目以下的粉末；將秸稈干燥并制成60目以下的粉末；2)將上述預(yù)處理好的湖泊底泥、鋼渣、秸稈混合均勻，加水?dāng)嚢?，水的用量是混勻的物料重量?0％-25％，混勻后形成粒徑為6-8mm的生料球；生料球中，以干重計，底泥的含量是80％-100％；3)使所制生料球干燥；4)將所述干燥的生料球在溫度為1080℃-1150℃的馬弗爐中保溫5-15min后取出，冷卻后即得到膨脹輕質(zhì)水處理陶粒濾料。本發(fā)明還提供了所述方法制備的輕質(zhì)陶粒。
【專利說明】一種利用湖泊底泥和廢料添加劑制備水處理輕質(zhì)陶粒的方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于濾料領(lǐng)域，涉及湖泊底泥和鋼渣廢料制備輕質(zhì)膨脹陶粒的方法，特別 是利用湖泊底泥為主要原料，以鋼渣和秸桿為添加劑生產(chǎn)的水處理輕質(zhì)陶粒濾料的制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的不斷發(fā)展，工業(yè)化進程的不斷加快，大量污染物通過工業(yè)廢水、生活污 水、禽畜養(yǎng)殖廢水以及大氣降水等方式進入水體，通過吸附、富集、沉積等作用轉(zhuǎn)移到湖泊 底泥中，使我國絕大部分湖泊和主要河流均受到不同程度的污染，受污染底泥的合理處置 受到了高度重視。環(huán)保疏浚已經(jīng)成為受污染底泥處理的常用方式，但大量疏浚底泥的合理 處置一直是難題。常規(guī)的填埋和土地利用，不僅占用大量土地，可能會使污染物二次釋放， 造成環(huán)境污染，湖泊底泥資源化利用正在逐漸取代原有的常規(guī)處理處置方式，成為人們研 究的重點。
[0003] 在目前的專利或研究中，利用湖泊底泥制備陶粒的研究較少，中國專利申請公開 CN102173850A介紹了一種以底泥為原料制備陶粒的方法，但其制備的陶粒性能一般，堆積 密度為500-900kg/m 3,所制陶粒達不到輕質(zhì)陶粒的標(biāo)準(zhǔn)。中國專利申請公開CN102173746A 介紹了燒制輕質(zhì)陶粒的方法，但是它的原料是城鎮(zhèn)污泥、河道淤泥和膨潤土，且其原料配比 中河道淤泥占45-50%，并用膨潤土作為添加物進行制備。中國專利申請公開CN1850713介 紹了一種超輕淤泥陶粒及其制備方法，采用的添加物為焦炭、粉煤灰、鋁礬土。這些專利申 請中制備的陶粒存在陶粒膨脹性能不佳或所用添加物并非完全固體廢物等情況，因此與本 專利在燒制工藝上有很大不同。
[0004] 鋼渣是煉鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣，我國鋼渣產(chǎn)量極大，鋼渣的主要化學(xué)成分包 括：CaO、Si0 2、A1203、Fe203、MgO。秸桿屬于農(nóng)業(yè)廢物，近年來秸桿焚燒不僅嚴(yán)重造成環(huán)境污 染，而且造成資源浪費。鋼渣和秸桿二者都屬于固體廢物范疇，對它們的處理也是目前亟待 解決的環(huán)保問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決疏浚湖泊底泥堆放二次污染的問題，提出一種以湖泊底泥為原料， 以鋼渣、秸桿廢物為添加劑制備水處理用膨脹輕質(zhì)陶粒填料的方法。
[0006] 本發(fā)明利用湖泊底泥、鋼渣和植物秸桿這三種廢物為原料，替代粘土制備陶粒，因 其所用材料均為廢棄物，在解決了受污染疏浚底泥二次污染問題的同時，達到降低原料成 本，廢物無害化、資源化的目的，具有極大的社會價值和經(jīng)濟價值，其大規(guī)模生產(chǎn)，工業(yè)化前 景廣闊。
[0007] 在第一方面，本發(fā)明提供了一種以湖泊底泥為主要原料，鋼渣和植物秸桿為添加 劑制備水處理用輕質(zhì)陶粒的方法，所述方法具體包括以下步驟：
[0008] (1)將湖泊底泥干燥，優(yōu)選至含水率在20 %以下，并將其制成粉末，優(yōu)選在100目 以下，將干燥的鋼渣制成粉末，優(yōu)選80目以下，將秸桿干燥并制成粉末，優(yōu)選60目以下；
[0009] (2)將上述預(yù)處理好的湖泊底泥、鋼渣、秸桿與以其重量之和計20% -25%的水混 勻后制成生料球，優(yōu)選粒徑為6-8mm，其中以干重計，湖泊底泥的含量是80% -100%，更優(yōu) 選85% -95%，最優(yōu)選約90%，鋼渣的添加量< 20%，以占整個混合物的8% -10%為最佳， 結(jié)桿的添加量< 6%，以2%含量為最佳；
[0010] ⑶使所制生料球干燥；
[0011] (4)將所述干燥的生料球在溫度為1080°C -1150°C的馬弗爐中保溫5-15min后取 出，冷卻后即得到膨脹輕質(zhì)水處理陶粒濾料。
[0012] 在第二方面，本發(fā)明提供了一種制備水處理用輕質(zhì)陶粒的原料組合物，所述原料 組合物包含湖泊底泥、鋼渣和秸桿，其中以干重計：
[0013] (1)湖泊底泥的含量是80% -100%，更優(yōu)選85% -95%，最優(yōu)選約90% ;
[0014] (2)鋼渣的含量是5%-20%，更優(yōu)選8%-10%，最優(yōu)選約8% ;
[0015] (3)結(jié)桿的含量是< 6%，以2%含量為最佳。
[0016] 在一個具體的實施方案中，所述湖泊底泥的含水率在20%以下、大小在100目以 下。
[0017] 在一個具體的實施方案中，所述鋼渣的大小在80目以下。
[0018] 在一個具體的實施方案中，所述秸桿的大小在60目以下。
[0019] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0020] 1)本發(fā)明的方法所用的原材料均為固體廢棄物，無需任何其他添加，最大限度的 利用各種廢料。以鋼渣作為添加劑，鋼渣具有很好的助融效果，添加鋼渣能有效的降低陶粒 燒制所需的溫度，而秸桿的添加能在一定程度上增加陶粒的比表面積和孔隙。
[0021] 2)本發(fā)明的方法燒制工藝簡單，在沒有回轉(zhuǎn)窯的情況下，在一般實驗室同樣能實 現(xiàn)燒制膨脹輕質(zhì)陶粒，適合小規(guī)模輕質(zhì)陶粒燒制的實驗室研究。
[0022] 3)按本發(fā)明的方法能生產(chǎn)的陶粒具有良好的膨脹性能，輕質(zhì)、有較高的比表面積、 表面粗糙、有利于微生物附著生長掛膜，能用于替代一般填料。而且由于其輕質(zhì)性，也可以 作為水處理浮床基質(zhì)，能滿足不同場合水處理應(yīng)用。
[0023] 4)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的陶粒質(zhì)量磨損率低，具有較好的強度，鹽酸可溶性低，性質(zhì) 穩(wěn)定，可以反復(fù)使用，有較長的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施方案結(jié)果進行詳細說明：
[0025] 圖1是本發(fā)明陶粒濾料實物圖，所制陶粒輕質(zhì)，浮于水面；
[0026] 圖2是為本發(fā)明陶粒濾料和普通商品陶粒濾料對比的表面和截面掃描電鏡圖片， 其中A-a和A-b為本發(fā)明陶粒濾料放大30倍表面和截面掃描電鏡圖，B-a和B-b是市售陶 粒（江西萍鄉(xiāng)填料廠）放大30倍表面和截面掃描電鏡圖。

【具體實施方式】
[0027] 不拘囿于理論，湖泊底泥成分與粘土很相近，因此利用底泥代替粘土燒制陶粒可 產(chǎn)生更高的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)污染治理和資源化的結(jié)合；同時，合理的利用鋼渣和秸桿，能很 好的實現(xiàn)固體廢物的資源化利用，變廢為寶，產(chǎn)生環(huán)境、資源、經(jīng)濟效益。
[0028] 不拘囿于理論，鋼渣可以作為陶粒生產(chǎn)的有效補充材料，其中的Fe203、Mg0具有助 熔特性，降低燒結(jié)溫度。
[0029] 同樣不拘囿于理論，秸桿的加入，在燒制過程中與鋼渣共同作用，作為產(chǎn)氣物質(zhì)， 主要以氣體形式從陶粒表面逸出，使陶粒表面更粗糙，增加比表面積。
[0030] 在本發(fā)明中，湖泊底泥優(yōu)選是疏浚底泥。
[0031] 在一個實施方案中，所用秸桿可為植物秸桿，例如香蒲、蘆葦、稻桿。
[0032] 實例1 :將湖泊底泥置于烘箱中105°C烘干，使其含水率在20%以下，破碎研磨至 1〇〇目以下，加水?dāng)嚢瑁挠昧考s占底泥量的22 %，混勻后在顆粒擠壓機成型，后置于圓 盤中滾動，形成一定規(guī)格大小的生料球，粒徑為6-8mm。將所制生料球在105°C下烘干l_2h， 備用；將已干燥的料球在溫度為1120-1125°C的馬弗爐中保溫lOmin后取出，冷卻至室溫后 即得到膨脹輕質(zhì)水處理陶粒濾料。得到的陶粒濾料表觀密度為780kg/m 3,堆積密度453kg/ m3。
[0033] 強度是反應(yīng)陶粒性能的一個重要指標(biāo)。本發(fā)明實驗過程中采用自行設(shè)計磁力攪 拌實驗方法，模擬陶粒在水中受到剪切力和陶粒之間摩擦力影響，檢驗陶粒強度，該方法經(jīng) 過多次反復(fù)實驗，重復(fù)性較強。實驗方法是取約30g左右放入105°C的烘箱中烘干至恒重， 稱重為1?，放入800ml燒杯中，加入100ml水。將燒杯放在磁力攪拌器上，用2cm磁力攪拌 棒，在最高轉(zhuǎn)速下進行攪拌，經(jīng)過一個小時攪拌，將燒杯中的陶粒沖洗后于105°C烘干至恒 重m 2，按式（1)求得質(zhì)量磨損率Z，反應(yīng)陶粒強度。
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種制備水處理用輕質(zhì)陶粒的方法，所述方法包括下述步驟： 1) 將湖泊底泥干燥，優(yōu)選至含水率在20%以下，并將其制成粉末，優(yōu)選在100目以下， 將干燥的鋼渣制成粉末，優(yōu)選80目以下，將秸桿干燥并制成粉末，優(yōu)選60目以下； 2) 將上述預(yù)處理好的湖泊底泥、鋼渣、秸桿與以它們重量之和計20% -25%的水混 勻后制成生料球，優(yōu)選粒徑為6-8mm，其中以干重計，底泥的含量是80 % -100 %，更優(yōu)選 85% -95 %，最優(yōu)選約90% ; 3) 使所制生料球干燥； 4) 將所述干燥的生料球在溫度為1080°C -1150°C的馬弗爐中保溫5-15min，以lOmin 為最佳，后取出，冷卻后即得到膨脹輕質(zhì)水處理陶粒濾料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用秸桿可為植物秸桿，例如香蒲、蘆葦、 稻桿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟2)所述的湖泊底泥、鋼渣、秸桿的混合 比例按重量百分比，其中鋼渣的添加量< 20%，以占整個原料混合物的8% -10%最佳，秸 桿的添加量< 6%，以占混合物2%為最佳。
4. 一種制備水處理用輕質(zhì)陶粒的原料組合物，所述原料組合物包含湖泊底泥、鋼渣和 秸桿，其中以干重計： (1) 底泥的含量是80%-100%，更優(yōu)選85%-95%，最優(yōu)選約90% ; (2) 鋼渣的含量是5 %-20 %，更優(yōu)選8 %-10 %，最優(yōu)選約8 % ; (3) 結(jié)桿的含量是< 6%，以2%含量為最佳。
5. 權(quán)利要求5的原料組合物，所述湖泊底泥的含水率在20%以下、大小在100目以下。
6. 權(quán)利要求5的原料組合物，所述鋼渣的大小在80目以下。
7. 權(quán)利要求5的原料組合物，所述秸桿的大小在60目以下。
【文檔編號】C04B33/132GK104058723SQ201410240993
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】李春華, 章丹, 葉春, 張大磊 申請人:李春華, 章丹, 葉春