[发明专利]一种煤矸石改性多孔轻质滤料烧结方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型水处理滤料改性烧结技术，属于水处理材料科学领域，具体涉及一种煤矸石改性多孔轻质滤料烧结方法。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。煤矸石含碳20%～30%，有些含腐殖酸。中国每年排放约100Mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾。目前煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等建筑材料，此外还可用于回收煤炭，煤与矸石混烧发电，制取结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵重稀有金属，也可作肥料。

城镇污水处理厂剩余污泥是污水生物处理过程的主要副产物，污泥中含有一定量的重金属和致病微生物等有毒有害物质，成为又一集中污染源，但也含有碳、氮、磷、钾等可利用物质。将污泥在进行无害化处理基础上，进行资源化利用，不但能有效的避免二次污染，也可以获得较可观的废物利用效果。将剩余污泥经过一定的处理后含水率有所降低，通过离心脱水、板框压滤等工艺能够使污泥含水率降低至60%，但是对于这部分污泥的处理将更加困难，因此，开发一种能够彻底解决污泥量大、有毒问题的技术途径，防止其对环境产生二次污染，又达到变废物为资源的目的，将对实现经济效益、社会效益与环境效益的多赢和统一具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明旨在公开一种以煤矸石为主要原料,辅加多种功能性辅助材料进行改性烧结多孔轻质滤料的方法。

本发明涉及的技术方案是一种改良型水处理滤料改性烧结技术，以煤矸石为主要原料,辅加含水率60%污泥残渣、CaO和MgO生石灰、聚丙烯酰胺和硅酸钠等，通过破碎、脱硫、干燥、烧结和二次破碎等特定的工艺过程进行改性烧结，制成不同粒径的多孔轻质滤料用于水处理领域，其硬度、比表面积、孔隙率等理化性能指标均达到水处理滤料的要求，其中含水率60%污泥残渣作为膨胀剂，CaO和MgO生石灰作为脱硫剂，聚丙烯酰胺和硅酸钠作为成型剂。

本发明所述一种改良型水处理滤料改性烧结技术方法，其涉及的步骤和工艺条件是：

步骤1：原料的粉碎、分筛；

先利用破碎机将煤矸石破碎，再分别用40目、60目、80目、120目和150目的粒径筛进行粒径筛选，筛选出粒径分别为0.25-0.38mm、0.38-0.18mm、0.18-0.12mm、0.12-0.106mm、<0.106mm的煤矸石颗粒；

步骤2：无害化脱硫；

将步骤1得到的不同粒径煤矸石颗粒按一定级配与含水率60%污泥残渣以质量比2:1混合充分得到混合物，再添加质量分数为上述混合物的5-10wt%的CaO和10-15wt%的MgO粉末搅拌，搅拌混合30-90分钟，得到泥石生料；煤矸石颗粒级配为0.25～0.38mm占15wt%、0.38～0.18mm占15wt%、0.18～0.12mm占20wt%、0.12～0.106mm占45wt%、<0.106mm占5wt%；

步骤3：凝固和成型；

向步骤2得到的泥石生料中投加质量分数为上述泥石生料的2-5wt%的聚丙烯酰胺和10-15wt%的硅酸钠，静置15min使骨料和粘结剂充分混合得到坯料；

步骤4：制坯；

将步骤3得到的混合好的坯料灌入模具中，在2-5MPa的压力下压制10-20min后，再在25℃恒温干燥24h，制成5cm×10cm×10cm砖坯,砖坯卧切面相隔2.5cm打出1cm孔，成型后风干；

步骤5：烧结；

将步骤4得到的砖坯置于高温烧成窑中进行干燥与烧结,温度为600℃-1200℃；具体的干燥和烧结过程为先将步骤4得到的砖坯在电阻炉中预热至600℃并保温5-15min,然后迅速移至高温炉中,依次在900、950、1000、1120、1140、1160、1170、1180、1190、1200℃温度下分别焙烧4-8min，焙烧喷水使其迅速冷却；

步骤6：二次破碎；