一种利用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法，涉及垃圾焚烧炉渣和钼尾矿资源化利用及无害化处理技术领域。本发明专利技术制备陶粒所用的主要原料由垃圾焚烧炉渣和钼尾矿组成，其中垃圾焚烧炉渣的质量百分比为20～40％，钼尾矿的质量百分比为40～70％；陶粒的制备方法为：将烘干磨碎成干粉；按配比称取垃圾焚烧炉渣、钼尾矿和添加剂粉料，混合搅拌均匀送至成球制粒机中造粒成型，最后经烘干后煅烧制得陶粒成品。本发明专利技术的陶粒表面粗糙、内部多孔，可用作水处理滤料；本发明专利技术的水处理陶粒滤料将垃圾焚烧炉渣和钼尾矿资源化利用，具有良好的经济效益和社会效益。具有良好的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种利用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法


[0001]本专利技术涉及垃圾焚烧炉渣和钼尾矿资源化利用及无害化处理
，具体而言涉及一种利用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法。

技术介绍

[0002]随着社会的不断发展，生活垃圾清运量逐年上升。焚烧发电作为一种有效的废物处理方式，在我国得到广泛运用。垃圾经焚烧处理后产生大量固体残余物焚烧炉渣，其成分主要有二氧化硅、氧化铝、氧化钙和铁氧化物等成分。目前对于垃圾焚烧炉渣多以填埋或堆存为主，资源化利用率较低，一方面占用大量场地，另一方面由于焚烧炉渣中含有活性重金属成分，如果管理不善，容易造成环境污染。
[0003]中国作为钼资源丰富的国家，潜在资源量为8960万吨。但是大部分矿区的钼品位较低，富矿仅占总储量的1％。随着钼资源的不断开发，随之而来产生的钼尾矿不仅侵占土地资源，还对周围环境造成一定的污染。
[0004]水处理陶粒为一种具有一定强度及较大比表面积的多孔球形陶瓷颗粒材料，具有负载水处理微生物的作用，主要作为滤料应用于曝气生物滤池、人工湿地等废水处理技术中。随着生态建设的不断推进，水处理陶粒原料从原来的页岩、黏土转向废渣尾矿等工业固体废弃物，部分工业固废可以作为陶粒基体材料，在制备陶粒成品的过程中消耗工业废弃物，同时带来良好的社会环境效益和客观的经济效益。
[0005]目前也有钼尾矿(CN202011535271.9、CN201511031607.7)和垃圾焚烧炉渣(CN202010657111.5)制备陶粒的专利和技术，但是陶粒制品主要用作建筑材料，其孔隙率和吸水率均较低，不能用于水处理领域，因此如何能利用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备出满足水处理要求的陶粒是本申请的难点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，提供一种用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法，解决垃圾焚烧炉渣和钼尾矿无害化处理及资源化利用问题。该方法以垃圾焚烧炉渣和钼尾矿为主要原料，通过各种原料粉磨、混料、成型、干燥、烧结得到多孔材料。本专利技术的材料应用于生活污水处理，具有良好的应用前景，可以达到以废制废的目的，对环境保护具有重要意义。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0008]一种用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法，所述的水处理陶粒由以下质量百分比的原料制备而成：20～40wt.％垃圾焚烧炉渣、40～70wt.％钼尾矿、5～10wt.％粘结剂、10～15wt.％造孔剂，所述炉渣为垃圾焚烧产生的一种固体残渣，其中碱金属和碱土金属氧化物含量很高可作为陶粒烧结过程中的助熔成分，钼尾矿中氧化硅含量很高，可作为优良的成陶基体材料。
[0009]本专利技术陶粒配方中粘结剂为具有良好的粘结性和吸附性质的凹凸棒石和高硅含
量、质轻、内部分布大量亚微米孔的硅藻土中的至少一种。本专利技术中由于大量加入了垃圾焚烧炉渣和钼尾矿固废，这些固废不能很好地粘结在一起，因此引入粘结剂，可以增加陶粒滤料的可塑形，方便造粒成型，提高固废利用率。
[0010]上述这两种粘结剂一方面因为两种材料硅含量都较高，可作为补硅剂，另外一方面凹凸棒石比表面积较高，而硅藻土具有较高的孔隙率、较大的比表面积和耐酸等特点，二者作为添加剂既可以提升陶粒的成孔能力，又能增强陶粒对污染物的吸附能力，与固废协同作用，能够使体系中的二氧化硅含量高于40％，且氧化铝含量在整个体系中的含量在10％以上，能够保持陶粒具有较高的孔隙率。
[0011]本专利技术陶粒配方中造孔剂选用的是碳粉或者生物质中的至少一种，碳粉为炭黑、活性炭等，生物质为面粉、淀粉等，不能选用碳化硅、碳酸氢铵，本申请这种造孔剂造孔效果较好且成本更低，在陶粒烧结过程中对陶粒的成型起重要作用。
[0012]利用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法的具体步骤是：
[0013](1)将垃圾焚烧炉渣和钼尾矿经球磨机粉磨至粒度小于200目；
[0014](2)按照以上质量配比，分别称取焚烧炉渣、钼尾矿、粘结剂以及造孔剂，各组分质量百分比之和为100％，之后混合粉磨再过200目筛(75μm左右)；
[0015](3)在粉磨过筛后的混合粉料中加水，均匀搅拌20
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30min，经造粒机造粒成型，粒径为4～8mm；
[0016](4)将上步得到的球粒在室温下陈腐至少0.5h，优选陈腐时间为2
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3h后，放入烘箱中，在80～120℃下，干燥2～3h；
[0017](5)再将干燥后的陶粒放入烧结炉中，升温速度4
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5℃/min，升温至500℃，保温半小时，能够充分产气，之后再以8
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10℃/min的升温速率升温至烧结温度900～1100℃，保温0.5～1h，随炉冷却至室温后即可获得水处理陶粒材料。产气充分些，太慢的话，吸水率不能满足要求。
[0018]本专利技术方法在陶粒烧结过程中，以较低的升温速率进行升温，并设置预热过程能够充分产气，烧结温度不能太高，否则表面形成釉质层，吸水率显著降低，温度太低不能烧成陶粒，会掉粉，孔隙率不够。炉渣和钼尾矿的占比决定了烧结过程中液相形成温度，液相形成过少，不足以包裹住气体，陶粒不会膨胀，液相过多则粘度较小陶粒熔塌，孔道容易被填充，在本申请设置的保温时间和升温速率下更有利于本申请配方陶粒内部成孔的均匀性。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术首次选用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿为原料制备40％以上的孔隙率和30％以上吸水率的水处理陶粒，使用两种固废协同制备水处理陶粒，最大程度地利用固体废弃物中垃圾焚烧炉渣和钼尾矿资源化，实现而了尾矿和炉渣在水处理陶粒领域的应用。焚烧炉渣和钼尾矿成分和陶粒原料成分有很大的契合性，“以废治废”使用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒是炉渣资源化利用的一种有效途径，炉渣中富含大量的碱金属和碱土金属元素，不仅容易和水中污染物形成化学沉淀，吸附污水中污染物，而且容易在陶粒烧结过程中形成低熔点化合物，作为助溶剂降低烧结温度，减小能耗，钼尾矿中硅铝元素含量较高，烧结过程中容易形成强度较好莫来石相作为陶粒的骨架，两种成分互补的固废作为水处理陶粒的原料，提升陶粒的强度，使用硅藻土和/或凹土棒石作为粘结剂一方面因为两种材料
硅含量都较高，可作为补硅剂，另外一方面凹凸棒石比表面积较高，而硅藻土具有较高的孔隙率、较大的比表面积和耐酸等特点，二者作为添加剂既可以提升陶粒的成孔能力，又能增强陶粒对污染物的吸附能力，原料间的协同作用使得对于低有机物含量的钼尾矿和炉渣也能获得具有高的孔隙率、吸水率等综合性能优异的水处理陶粒。本专利技术的水处理陶粒孔隙率能够达到40％以上、比表面积大于3
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104cm2/g以上，吸水率达到30％以上，较好的吸水率条件能更容易吸附水中的污染物，使得污染物与陶粒更易接触吸附，相较于其他的固废陶粒成孔效果更好，实现利用垃圾焚烧炉渣协同钼尾矿制备多孔陶粒用于生活污水(含磷酸盐、氨氮较高)的处理的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法，其特征在于，所述的水处理陶粒由以下质量百分比的原料制备而成：20～40wt.％垃圾焚烧炉渣、40～70wt.％钼尾矿、5～10wt.％粘结剂、10～15wt.％造孔剂；体系中的二氧化硅含量高于40％，且氧化铝含量在整个体系中的含量在10％以上；所述水处理陶粒孔隙率能够达到40％以上、比表面积大于3
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104cm2/g以上，吸水率达到30％以上。2.根据权利要求1所述的利用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法，其特征在于，所述粘结剂为凹凸棒石和高硅含量、质轻、内部分布大量亚微米孔的硅藻土中的至少一种；所述造孔剂选用的是碳粉或者生物质中的至少一种，碳粉为炭黑或活性炭，生物质为面粉或淀粉。3.根据权利要求1所述的利用垃圾焚烧炉渣和钼尾矿制备水处理陶粒的方法，其特征在于，所述垃圾焚烧炉渣主要成分为：Al2O34～20wt.％、SiO215～40wt.％、CaO 25～50wt.％、Fe2O30～8wt.％、MgO 0～7wt.％；所述钼尾矿的主要成分Al2O35～23wt.％、SiO250～75wt.％、CaO 0～7wt.％、Fe2O31～10wt....

【专利技术属性】
技术研发人员：孟军平，胡之文，梁金生，王亚平，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：