本發(fā)明涉及水凈化材料，具體涉及一種陶粒濾料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、礦山砂石骨料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的表面剝離料，是礦山巖體經(jīng)風(fēng)化作用逐漸崩裂為松散的礦物顆?；驇r屑。在開采砂石骨料時(shí)，由于剝離料強(qiáng)度低且吸水率高，無法滿足使用要求而被廢棄。現(xiàn)階段砂石骨料開采行業(yè)對(duì)礦山剝離料的處理，大多為直接露天堆存。但是，由于砂石骨料行業(yè)體量巨大，其逐年上升的需求量使得礦山剝離料的堆存問題日益嚴(yán)重。剝離料的長(zhǎng)期堆存不僅會(huì)造成土地浪費(fèi)，還會(huì)造成揚(yáng)塵、泥石流等環(huán)境與安全問題。因此，急需尋找礦山剝離料的資源化利用途徑。

2、此外，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)的不斷發(fā)展，排放到環(huán)境的污水劇增，這些污水如不妥善處理，將對(duì)生態(tài)環(huán)境和人民健康造成巨大威脅。為了應(yīng)對(duì)大量亟需處理的污水，低成本的污水處理技術(shù)備受青睞。其中，人工濕地、生物濾池等生物處理法因其良好的效果，不引發(fā)二次污染等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。然而，為了確保生物膜能夠良好生長(zhǎng)，這些生物處理技術(shù)需要大量基質(zhì)材料的支撐，而這些材料應(yīng)具備較大的比表面積。陶粒濾料具有質(zhì)輕、孔隙多、比表面積大的特性，可滿足該需求。為確保陶粒濾料具有良好的物化性質(zhì)，其原料主要采用硅鋁質(zhì)材料，礦山剝離料由于富含二氧化硅和氧化鋁等成分，可用于制備陶粒濾料。若開發(fā)礦山剝離料應(yīng)用于制備陶粒濾料，不僅可以緩解礦山剝離料的堆積問題，還能滿足水處理領(lǐng)域中對(duì)大量基質(zhì)材料的需求。

3、目前，利用礦山剝離料制備陶粒的研究較少，理論及實(shí)踐發(fā)展尚不完善。中國(guó)專利cn?112960964a公開一種高強(qiáng)度陶粒及其制備工藝，利用砂石骨料加工過程中產(chǎn)生的泥粉為原料，經(jīng)捏合、造粒、預(yù)熱、高溫焙燒等工藝制備陶粒，最終得到筒壓強(qiáng)度為1.4?mpa，吸水率為12.3?%的陶粒產(chǎn)品。但該專利制備過程中需加入3?-?25?%的助熔劑來促進(jìn)陶粒內(nèi)部強(qiáng)度礦物的形成。中國(guó)專利cn?116332622a公開一種利用工程棄土制備高強(qiáng)陶粒的方法，利用工程棄土為原料，經(jīng)破碎、制胚、晾干、焙燒等工藝制備陶粒，最終得到堆積密度表觀密度為1700?kg/m3，吸水率為0.2?%的陶粒產(chǎn)品，其中極低的吸水率說明陶粒的空隙率很低，其內(nèi)部形成的孔隙很少。

4、綜上所述，目前利用固廢制備陶粒的方法中，存在以下問題：①需添加助熔劑；②制備的產(chǎn)品性能不理想；③陶粒內(nèi)部孔隙較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種陶粒濾料及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)利用固廢制備陶粒存在添加劑用量大，產(chǎn)品強(qiáng)度低、孔隙率低的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一方面，本發(fā)明提供一種陶粒濾料，以質(zhì)量份計(jì)，包括礦山剝離料5?-?8份、鋁礬土2?-?4份、石灰石1?-3份。

4、優(yōu)選的，礦山剝離料包括sio2、al2o3和fe2o3；sio2、al2o3和fe2o3的質(zhì)量比為（40~60）：（20~30）：（5~15）。

5、優(yōu)選的，礦山剝離料的細(xì)度≤-200目。

6、第二方面，本發(fā)明提供一種陶粒濾料的制備方法，包括以下步驟：

7、s1、將礦山剝離料進(jìn)行烘干，之后粉碎過篩，得到礦山剝離料細(xì)粉；

8、s2、將礦山剝離料細(xì)粉、鋁礬土和石灰石混合均勻，得到混合料；

9、s3、將混合料與粘合劑混合造粒，得到球形陶粒；

10、s4、將球形陶粒進(jìn)行燒制，得到陶粒濾料。

11、優(yōu)選的，步驟s1中，烘干的溫度為40~60℃，過篩的篩網(wǎng)目數(shù)為100?-?200目。

12、優(yōu)選的，步驟s3中，粘合劑為市政污水、工業(yè)廢水中的一種或多種。

13、優(yōu)選的，步驟s3中，粘合劑的用量為混合料的15?-?25?wt%。

14、優(yōu)選的，步驟s3中，球形陶粒的粒徑為8?-?13?mm。

15、優(yōu)選的，步驟s4中，燒制的升溫速率為5~6?℃/min，燒制溫度為1060?-?1140?℃，燒制時(shí)間為30?-?60?min。

16、本發(fā)明還提供一種如上所述的陶粒濾料在廢水處理中的應(yīng)用。

17、本發(fā)明的有益效果是：

18、本發(fā)明利用礦山剝離料、鋁礬土和石灰石復(fù)配制得的陶粒具有較高的筒壓強(qiáng)度，較低的表觀密度和較高的空隙率，將其應(yīng)用于生物濾床、人工濕地等水處理工藝中，能夠安全有效的處理受污染水體。

19、本發(fā)明利用礦山剝離料中含有的mgo，k2o和na2o等充當(dāng)助熔劑成分，在制備過程中無需另加助熔劑等助劑，降低成本，并且實(shí)現(xiàn)了固體廢物礦山剝離料的資源化利用，解決了該廢物的消納利用問題。

技術(shù)特征：

1.一種陶粒濾料，其特征在于，以質(zhì)量份計(jì)，包括礦山剝離料5?-?8份、鋁礬土2?-?4份、石灰石1?-3份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒濾料，其特征在于，所述礦山剝離料包括sio2、al2o3和fe2o3；所述sio2、al2o3和fe2o3的質(zhì)量比為（40~60）：（20~30）：（5~15）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒濾料，其特征在于，所述礦山剝離料的細(xì)度≤-200目。

4.一種如權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的陶粒濾料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶粒濾料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述烘干的溫度為40~60℃，所述過篩的篩網(wǎng)目數(shù)為100?-?200目。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶粒濾料的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述粘合劑為市政污水、工業(yè)廢水中的一種或多種。

7.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶粒濾料的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述粘合劑的用量為所述混合料的15?-?25?wt%。

8.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶粒濾料的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述球形陶粒的粒徑為8?-?13?mm。

9.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶粒濾料的制備方法，其特征在于，步驟s4中，所述燒制的升溫速率為5~6?℃/min，燒制溫度為1060?-?1140?℃，燒制時(shí)間為30?-?60?min。

10.一種如權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的陶粒濾料在廢水處理中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種陶粒濾料及其制備方法和應(yīng)用。以質(zhì)量份計(jì)，該陶粒濾料包括礦山剝離料5?8份、鋁礬土2?4份、石灰石1?3份。本發(fā)明利用礦山剝離料、鋁礬土和石灰石復(fù)配制備陶粒濾料，不但緩解礦山剝離料的堆積問題，實(shí)現(xiàn)資源化利用，而且制得的陶粒濾料滿足水處理領(lǐng)域中對(duì)大量基質(zhì)材料的需求，具有較高的利用價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：李育彪,孫旭超,李瑞,薛璐韜,吳開振,吳曉勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30