长效缓释酸性水中和陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，具体涉及长效缓释酸性水中和陶瓷材料及其制备方法。所述的长效缓释酸性水中和陶瓷材料，由以下重量份数的原料制成：氢氧化镁20

【技术实现步骤摘要】
长效缓释酸性水中和陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及长效缓释酸性水中和陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]酸性矿山废水（AMD）是一种酸性废水，是由于含硫化物的矿石或矿渣在开采过程中受到物理、化学和生物因素综合作用形成的，表现出极强的酸性水质。AMD排入河流、湖泊等水体，会改变水体的pH值，酸化水质，破坏微生物和水生植物的生长环境，降低水体的自净功能，从而威胁水生生物的生存。排放到土壤中，强酸性和大量的重金属离子会使土壤酸化和中毒，导致植被的枯萎和死亡。
[0003]空气预热器烟气入口温度一般为200
‑
400℃，出口温度70
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140℃。在空气预热器低温区会伴有冷凝水析出，该冷凝水呈酸性，一般pH值在3
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4左右。目前冷凝析出的冷凝水一部分由空气预热器烟气出口下部设置的排凝口直接排出，另一部分未凝结成水滴排出的雾滴会混在烟气中，经烟气引风机、低温烟道及烟囱排入大气。伴随着烟气中的酸性冷凝雾滴再排入大气的过程中不断冷凝，对烟气引风机、烟道及烟囱造成腐蚀。
[0004]为了控制酸性矿山废水和冷凝水等酸性水的直接排放污染，保障人体健康，维护生态平衡，现在一般要求酸性矿山废水和冷凝水必须达到pH值6
‑
9后才能排放。
[0005]现有的酸性水处理方法大多为中和法。中和法是将碱性中和剂加入冷凝水中，将酸性物质中和成中性物质，再进行排放。常用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠等。但是这种方法基建投资大，药剂配制及投加设备较多，工人劳动卫生条件差，劳动强度大，操作与管理的要求也较严格，管道易结垢堵塞与腐蚀；长期处理需要连续投料，较为麻烦，并且生成的泥渣易造成二次固废污染。也有用碱性中和球的，但是碱性不持续、寿命短，不具有工业化应用要求。
[0006]其中，碱性陶瓷球主要是用钙基类矿物材料复合经高温烧制或水泥胶凝固化造粒成球。该类材料由于高温烧结或水泥式胶凝固化导致球体硬度高，缺少微孔通道，与酸性水反应仅限于球体表面，中和效果差，寿命短，不适合工业化应用。
[0007]中国专利CN85104005A，公开时间为1986年11月19日。公开了一种用于中和由氯化钾和硫酸生成的硫酸钾的干法工艺，把含有未反应的硫酸及其相应化合物的硫酸钾与至少一种粉状的中和剂相混合，该粉状的中和剂选自于一组包括有氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、氢氧化镁、氧化镁和碳酸镁的物质，其用量为未反应的硫酸和相应化合物的0.5至2当量，水或水蒸汽是该硫酸钾重量的0.03%至1%，先使该混合物经受挤压造粒作用然后再进行粉碎处理。但其仅仅是对硫酸钾的中和，应用场景较小，且其作用效果不持续、寿命短。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种长效缓释酸性水中和陶瓷材料，采用的微反应固化胶凝技术直接将胶凝固化材料复合，在制球和养护过程中通过自反
应微固化成型，起到了硬度适中、缓释中和的作用，提高了中和效率，节省了维护成本。
[0009]本专利技术的另一个目的在于提供一种长效缓释酸性水中和陶瓷材料的制备方法，采用分段释热工艺，硅基材料在碱性环境下会水解反应产生氢气，在反应过程中释放大量的热。本专利技术利用其反应热既可以促进微固化成型，还可以在中和时降低水的氧化还原电位值，减少水的氧化性腐蚀。
[0010]本专利技术所采取的技术方案是：所述的长效缓释酸性水中和陶瓷材料，由以下重量份数的原料制成：氢氧化镁20
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50份、活性氧化镁15
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30份、碳酸镁10
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20份、硅藻土5
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10份、凹凸棒土5
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10份、碳酸钙5
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10份、二氧化硅5
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10份、硅粉5
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10份、镁粉5
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10份、粘合剂1
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10份。
[0011]所述的粘合剂为硅酸钠。
[0012]所述的硅粉的粒径为0.1
‑
10μm。
[0013]所述的长效缓释酸性水中和陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将氢氧化镁、活性氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、硅藻土、镁粉、凹凸棒土、二氧化硅和硅粉混合，研磨，得混合料；（2）将粘合剂分散到水中，制得粘合剂水溶液；（3）取5
‑
20wt.%的混合料放入滚球机中，通过电动喷雾器向其喷洒粘合剂水溶液3
‑
10min，滚球成型后，采用分段释热制球方法，分批次向滚球机里加入混合料，每次加入5
‑
10wt.%的混合料，每次加入混合料之后，喷洒粘合剂水溶液3
‑
10min，得球体；（4）用粘合剂水溶液对步骤（3）所得球体进行表面喷淋包覆，喷淋包覆时间为0.05
‑
0.3h；（5）将喷淋包覆后的球体摊晾、干燥、筛分、检测及包装，即得长效缓释酸性水中和陶瓷材料。
[0014]步骤（1）中，研磨后的粒径为200
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2000目。
[0015]步骤（2）中，分散方式为超声波分散或机械搅拌分散。
[0016]步骤（2）中，粘合剂水溶液的质量浓度为0.1
‑
5wt.%。
[0017]步骤（3）中，分段释热制球方法为：首先，在生产过程中喷洒粘合剂水溶液，球体成型至1
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2mm后在滚球机内空转0.5
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2h，待热量释放之后再继续制球，球体粒径每增长1mm空转释热0.5
‑
2h，直至成型到产品粒径，最后在滚球机内空转0.2
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2h，滚球机转速为20
‑
50r/min。
[0018]步骤（5）中，长效缓释酸性水中和陶瓷材料的粒径为3
‑
50mm。
[0019]中和材料成本分析：碱性陶瓷球，一般市售价格每吨在5千至8千元。经测试，其用于酸性水（pH3
‑
4）中和使用20天后，中和效果迅速变差。其主要中和原理是利用球体表面的碱性矿物材料与酸性水进行中和反应。因其高温烧结或水泥胶凝导致其硬度高，只有球体表层才参与酸性水反应。一般情况下，碱性陶瓷球吨处理成本为120元左右。
[0020]碱性中和剂，一般是用生石灰、片（液）碱或碳酸氢钠等中和剂。这些中和剂石灰便宜，但与酸性水中和后易产生泥渣造成固废。片（液）碱和碳酸氢钠价格偏高，市售价格每吨在2千至3千元，但是一次性投料中和工艺。会造成人工成本高、工艺管理和维护难。一般情况下，碱性中和剂的吨处理成本为100元左右。
[0021]本专利技术中和陶瓷材料市售价格为1万元/吨，经测试，其用于酸性水（pH3
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4）中和使用寿命可达200天。且在使用过程中缓释反应，一次投料免维护管理，一般情况下，本专利技术中和陶瓷材料的吨处理成本为30元左右。
[0022]以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长效缓释酸性水中和陶瓷材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：氢氧化镁20
‑
50份、活性氧化镁15
‑
30份、碳酸镁10
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20份、硅藻土5
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10份、凹凸棒土5
‑
10份、碳酸钙5
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10份、二氧化硅5
‑
10份、硅粉5
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10份、镁粉5
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10份、粘合剂1
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10份。2.根据权利要求1所述的长效缓释酸性水中和陶瓷材料，其特征在于，所述的粘合剂为硅酸钠。3.根据权利要求1所述的长效缓释酸性水中和陶瓷材料，其特征在于，所述的硅粉的粒径为0.1
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10μm。4.一种权利要求1
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3任一所述的长效缓释酸性水中和陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氢氧化镁、活性氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、硅藻土、镁粉、凹凸棒土、二氧化硅和硅粉混合，研磨，得混合料；（2）将粘合剂分散到水中，制得粘合剂水溶液；（3）取5
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20wt.%的混合料放入滚球机中，通过电动喷雾器向其喷洒粘合剂水溶液3
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10min，滚球成型后，采用分段释热制球方法，分批次向滚球机里加入混合料，每次加入5
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10wt.%的混合料，每次加入混合料之后，喷洒粘合剂水溶液3

【专利技术属性】
技术研发人员：田利杰，张鑫荔，魏晓丹，孙智超，王庆玲，
申请(专利权)人：淄博木烯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：