一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料，其特征是由80～90wt.%硫化鉛鋅礦浮選尾礦、8～18.5wt.%粘土、1.5～2.5wt.%造孔劑和外加粘結(jié)劑制成，其中：造孔劑為木屑、竹屑或秸稈；粘結(jié)劑為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)8～12%的木質(zhì)素黃原酸鈣、碳酸鈉或硅酸鈉溶液，生物陶粒濾料所用原料的固液比為8～12:1。其制備方法是將按照本發(fā)明專利技術(shù)所述的主、輔原料配比稱量后，經(jīng)干燥→混料→成型→烘干→預(yù)熱→焙燒→冷卻步驟，而制得硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料成品，實(shí)施簡便、無二次污染產(chǎn)生以及實(shí)用可靠。本發(fā)明專利技術(shù)的硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料具有利用礦廢渣變廢為寶和大幅降低原料成本的優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)質(zhì)水處理劑。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于水處理劑制備
，特別是。
技術(shù)介紹
尾礦是指金屬或非金屬礦山開采出的礦石，經(jīng)選礦廠選出有價(jià)值的精礦后排放的廢渣。這些尾礦由于數(shù)量大，含有暫時(shí)不能處理的有用或有害成分，隨意排放，將會(huì)造成資源流失，大面積覆沒農(nóng)田或淤塞河道，污染環(huán)境。如目前我國尾礦的主要處理方式為尾礦庫堆存，這不僅提高了選礦的附加費(fèi)用，同時(shí)也是重大危險(xiǎn)源和環(huán)境污染源，既對(duì)尾礦庫下游人民生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，又易造成環(huán)境污染事故。尾礦的再生利用已成為當(dāng)前急迫解決的問題，但現(xiàn)有尾礦資源的開發(fā)利用方向還僅限于尾礦重選、有價(jià)組分提取、充填區(qū)、建筑材料、土壤改良劑、微晶體制備等方面，其尾礦的綜合利用率很低，不到20%。現(xiàn)有用于水處理的陶粒濾料主要采用膨脹頁巖、粘土、鋁礬土、垃圾燒渣、煤矸石、生物污泥、河底泥或/和粉煤灰等為主要原料，經(jīng)過高溫?zé)贫伞ｋm然陶粒濾料具有孔隙率高、化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、過濾水質(zhì)好、滲透能力強(qiáng)、濾速高等優(yōu)點(diǎn)，其主要技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于石英砂和無煙煤濾料，可廣泛用于自來水過濾、城鎮(zhèn)污水處理以及用于石油，化工行業(yè)的過濾介質(zhì)等，但還存在以下主要問題:一是處理效果與經(jīng)濟(jì)性能不能完美結(jié)合，如吸附性能好的陶粒濾料比表面積 大，但其強(qiáng)度低、使用壽命短以及再生處理費(fèi)用高；經(jīng)濟(jì)性能好的陶粒濾料強(qiáng)度大、比表面積小、再生處理費(fèi)用低，但吸附性能較差。二是普通陶粒濾料存在的主要缺陷為:表面粗糙度不夠、親水性差、微生物不易附著，且制備和燒制工藝復(fù)雜、陶粒成品均勻性差、不便應(yīng)用，同時(shí)比重不合理的尚不能在生物濾池中形成流化狀態(tài)，微生物與污染物接觸幾率小，處理效率低。三是制備陶粒濾料的主要原材料局限于上述幾種材料，比較單一，不能滿足不同水質(zhì)污水的處理要求。中國專利申請(qǐng)200610010355.4提出了一種“生物陶粒濾料及其制備方法”，該生物陶粒濾料由頁巖、粉煤灰、污泥、成孔劑和粘結(jié)劑制成，雖然可以克服現(xiàn)有陶粒濾料孔隙率低，尤其是微孔含量低、表面粗糙度不足、親水性差而引起的比表面積小、吸附能力差、微生物固定量小、固定化速率低的問題，但由于該配方中采用了污泥等原料，使得焙燒的溫度受限于1000°C內(nèi)，而一般陶粒燒制的最低溫度要求為1080°c，溫度不足會(huì)導(dǎo)致燒制的成品出現(xiàn)強(qiáng)度低、易碎易裂，以及可利用率低等缺點(diǎn)。如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，已成為當(dāng)今水處理劑制備
亟待解決的關(guān)鍵難題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供，本專利技術(shù)提供的生物陶粒濾料具有利用礦山廢渣變廢為寶和大幅度降低原料成本的優(yōu)點(diǎn)，本專利技術(shù)提供的制備方法實(shí)施簡便、無二次污染產(chǎn)生以及實(shí)用可靠。根據(jù)本專利技術(shù)提出的一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料，其特征是由80 90wt.%硫化鉛鋅礦浮選尾礦、8 18.5wt.%粘土、1.5 2.5wt.%造孔劑和外加粘結(jié)劑制成，其中:造孔劑為木屑、竹屑或秸桿；粘結(jié)劑為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)8 12%的木質(zhì)素黃原酸鈣、碳酸鈉或硅酸鈉溶液，生物陶粒濾料所用原料的固液比為8 12:1。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案:一是硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料由85.8wt.%硫化鉛鋅礦浮選尾礦、12.2wt.%粘土、2wt.%造孔劑和外加粘結(jié)劑制成，其中:造孔劑為鋸末；粘結(jié)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的木質(zhì)素黃原酸鈣溶液，生物陶粒濾料所用原料的固液比為10:1。二是所述的硫化鉛鋅礦浮選尾礦的化學(xué)成分質(zhì)量百分含量為=SiO2:33.92%、Al2O3:3.71%、Mg0:2.10%,CaO: 21.43%、Mn0:6.72%,SO3:8.99%、Fe2O3:4.3%、有機(jī)成分:17.3%。三是所述的粘土的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為=SiO2:64.42%、Al2O3:16.91%、MgO:1.57%、CaO:0.85%、MnO:0.10%、SO3:8.99、Fe2O3:4.78%、有機(jī)成分:7.20%。根據(jù)本專利技術(shù)提出的，其特征是起始主、輔原料按照本專利技術(shù)的硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料的配比稱量后，經(jīng)干燥一混料一成型一烘干一預(yù)熱一焙燒一冷卻步驟，而制得硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料成品，具體包括: 步驟一，干燥:將經(jīng)稱量配比后的硫化鉛鋅礦浮選尾礦主料及粘土和造孔劑輔料于100 110°C下干燥備用； 步驟二，混料:將步驟一干燥備用的硫化鉛鋅礦浮選尾礦、粘土和造孔劑主輔料混合均勻，然后撒在圓盤造粒機(jī)內(nèi)備用； 步驟三，成型:將步驟二所述的圓盤造粒機(jī)啟動(dòng)并旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將粘結(jié)劑噴灑在均勻混合的主輔料上，制得粒徑范圍為5 IOmm的半成品生料球； 步驟四，烘干:將步驟三得到的半成品生料球放入電熱恒溫鼓風(fēng)烘干箱中烘干，烘干溫度100 110°C、烘干時(shí)間1.5 2.5h ; 步驟五，預(yù)熱:將步驟四烘干的半成品生料球在300°C溫度下預(yù)熱9 Ilmin ； 步驟六，焙燒:將步驟五預(yù)熱后的生料球放入坩堝內(nèi)，移入箱式電阻爐中，將爐溫逐步提升至1240°C，并在1240°C條件下保溫30min，然后內(nèi)自然冷卻，得到半成品熟料球； 步驟七，冷卻:將步驟六得到半成品熟料球從箱式電阻爐中取出，冷卻至室溫，得到硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料成品。本專利技術(shù)制備的原理是:本專利技術(shù)生物陶粒濾料是采用含有硅酸鹽、鋁硅酸鹽、碳酸鹽和微量金屬礦物的化合物，在粘結(jié)劑的作用下可以粘結(jié)在一起，并在>1100°c的高溫焙燒下形成強(qiáng)度較高的陶瓷結(jié)構(gòu)。為提高本專利技術(shù)生物陶粒濾料的孔隙率，焙燒前通過向硅酸鹽、鋁硅酸鹽、碳酸鹽礦物和微量金屬礦物等化合物中添加木屑、竹屑或秸桿等造孔劑，使得其在焙燒中可隨爐溫的持續(xù)升高使造孔劑逐漸炭化分解并產(chǎn)生氣泡，在本成品生球內(nèi)部形成疏松多孔，同時(shí)各原料化合物之間發(fā)生反應(yīng)，逐漸生成硬度較大的結(jié)構(gòu)體，使得焙燒后可形成強(qiáng)度高、比表面積大、內(nèi)部空隙發(fā)達(dá)的陶粒濾料，以符合用于水處理的生物陶粒濾料的性能要求。 本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:一是本專利技術(shù)的生物陶粒濾料采用了硫化鉛鋅礦浮選尾礦為主原料，即可利用礦山廢渣變廢為寶，解決了我國硫化鉛鋅礦浮選尾礦“以廢治廢”和再生利用的重大難題。二是本專利技術(shù)的生物陶粒濾料的性能質(zhì)量好，其外形為近似球狀的不規(guī)則陶粒，表面粗糙，具有豐富的空隙，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過現(xiàn)有同類產(chǎn)品。三是本專利技術(shù)生物陶粒濾料的主要原材料來源廣泛、尾礦豐富和價(jià)格低廉，使得本專利技術(shù)的生物陶粒濾料的主料成本大幅度降低，成品物美價(jià)廉，約為同類同質(zhì)成品價(jià)的1/3。四是本專利技術(shù)提供的制備方法實(shí)施簡便、可工業(yè)化程度高和實(shí)用性強(qiáng)。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)的效能、性能對(duì)比詳見表I。本專利技術(shù)的生物陶粒濾料可廣泛用于建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油和市政等領(lǐng)域的水處理，本專利技術(shù)對(duì)不同污染物的吸附作用效果詳見表2。表1:本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)的效能、性能對(duì)比一覽表本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料，其特征是由80～90wt.%硫化鉛鋅礦浮選尾礦、8～18.5wt.%粘土、1.5～2.5wt.%?造孔劑和外加粘結(jié)劑制成，其中：造孔劑為木屑、竹屑或秸稈；粘結(jié)劑為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)8～12%的木質(zhì)素黃原酸鈣、碳酸鈉或硅酸鈉溶液，陶粒濾料所用原料的固液比為8～12:1。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料，其特征是由80 90wt.%硫化鉛鋅礦浮選尾礦、8 18.5wt.%粘土、1.5 2.5wt.%造孔劑和外加粘結(jié)劑制成，其中:造孔劑為木屑、竹屑或秸桿；粘結(jié)劑為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)8 12%的木質(zhì)素黃原酸鈣、碳酸鈉或硅酸鈉溶液，陶粒濾料所用原料的固液比為8 12:1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料，其特征是由85.8wt.%硫化鉛鋅礦浮選尾礦、12.2wt.%粘土、2wt.%造孔劑和外加粘結(jié)劑制成，其中:造孔劑為鋸末；粘結(jié)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的木質(zhì)素黃原酸鈣溶液，生物陶粒濾料所用原料的固液比為10:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料，其特征是由80wt.%硫化鉛鋅礦浮選尾礦、18.5wt.%粘土、1.5wt.%造孔劑和外加粘結(jié)劑制成，其中:造孔劑為鋸末；粘結(jié)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的木質(zhì)素黃原酸鈣溶液，生物陶粒濾料所用原料的固液比為8:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料，其特征是由90wt.%硫化鉛鋅礦浮選尾礦、8wt.%粘土、2wt.%造孔劑和外加粘結(jié)劑制成，其中:造孔劑為鋸末；粘結(jié)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%的碳酸鈉溶液，生物陶粒濾料所用原料的固液比為12:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料，其特征是由87.5wt.%硫化鉛鋅礦浮選尾礦、IOwt.%粘土、2.5wt.%造孔劑和外加粘結(jié)劑制成，其中:造孔劑為鋸末；粘結(jié)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)11%的硅酸鈉溶液，生物陶粒濾料所用原料的固液比為11:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種硫化鉛鋅礦浮選尾礦生物陶粒濾料，其特征是硫化鉛鋅礦浮選尾礦的化學(xué)成分質(zhì)量百分含量為=SiO2:33.92%、Al2O3:3.71...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：汪順才，余學(xué)勇，袁榮灼，毛超杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：