CN111875345A - 一种稀土陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本方案公开了环保治理技术领域的一种稀土陶粒及其制备方法，稀土陶粒，主料包括高岭土和钾长石；辅料包括成孔剂和粘接剂。本方案提供的稀土陶粒吸附性能好、载污能力强，解决了天然滤料比重单一、易破碎泥化产生SiO2和遗留有机碳二次污染等问题。广泛用于单层滤池、多层滤池、机械过滤中做过滤介质，处理各种工业污水、工业用水、城市自来水、城市污水、纯水、软水，也可作为生物滤料处理有机水。还可用于过滤式除尘器做滤料处理各种工业粉尘、锅炉烟尘。
Description
技术领域
本发明属于环保治理技术领域，特别涉及一种稀土陶粒及其制备方法。
背景技术
陶粒，顾名思义，就是陶质的颗粒。陶粒的外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体。
陶粒的表面是一层坚硬的外壳，这层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气的作用。因为生产陶粒的原料很多，陶粒的品种也有很多，因为颜色也很多，焙烧陶粒的颜色大多为暗红色、赭红色，也有一些特殊品种为灰黄色、灰黑色、灰白色、青灰色等。
陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔。这些微孔都是封闭型的，而不是连通型的。它是由于气体被包裹进壳内而形成的，这是陶粒质轻的主要原因。陶粒可以用于代替天然河砂或山砂配制轻集料混凝土、轻质砂浆，也可作耐酸、耐热混凝土细集料。陶粒的使用广泛，可以用于建筑物成分中降低建筑物的自重，也可以用于无土栽培和工业过滤。
陶粒的加工过程包括球磨、筛分、成型和煅烧。使用球磨机将物料碾碎后筛分出能够过60目筛子的细粉，检测细粉中的Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO、CaO、K2O+Na2O等的含量是否达到要求的比例，若未达到则添加缺少的物质和用量，然后加水搅拌成粘稠状，再放入成球机中制备成球状(即造粒)，最后进行干燥既得。
现有的陶粒抗冲击性低，易破碎，而且在造粒时干燥时间长，效率低。
发明内容
本发明意在提供一种稀土陶粒及其制备方法，以解决现有的陶粒抗冲击性低，易破碎，而且在造粒时干燥时间长，效率低的问题。
本方案中的一种稀土陶粒，主料包括高岭土和钾长石；辅料包括成孔剂和粘接剂。
高岭土是一种非金属矿产，是以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩，用作稀土陶粒的主料，增加了陶粒中的稀有元素，对人体有益无害。高岭土具有较强的可塑性，能够保持陶粒的最高含砂量，干燥后陶粒的抗折强度大，不易破碎。钾长石矿是含钾量较高、分布最广、储量最大的非水溶性钾资源；在烧成前钾长石能起瘠性原料的作用，减少坯体的干燥收缩和变形，改善干燥性能，缩短干燥时间。
通过本方案制成的稀土陶粒，因为以高岭土和钾长石为主要原料，富含稀有元素，如锶、锌、钼、钒、硒等，使用过程中对人体有益无害，而且本方案制成的稀土陶粒具有耐腐蚀、抗氧化、无毒性、化学性能稳定、过滤阻力小、滤液清等优点。产品吸附性能好、载污能力强，广泛用于单层滤池、多层滤池、机械过滤中做过滤介质，处理各种工业污水、工业用水、城市自来水、城市污水、纯水、软水，也可作为生物滤料处理有机水。还可用于过滤式除尘器做滤料处理各种工业粉尘、锅炉烟尘。用于火电厂二次循环水水处理过滤，过滤水损失小，再生周期长，再生简易方便，不易堵塞，要达到最佳效益。用于化学处理的废水过滤，重金属去除率90％以上，悬浮物去除率100％，浊度去除率99％。
陶粒的常用规格有：0.5-1mm 1-2mm 2-4mm 4-8mm 8-16mm 16-32mm，本发明中可以更换造粒板，生产不同规格的陶粒。
进一步，所述主料混合后，按重量百分比计，使之化学成分范围是：Al2O322％～24％；SiO268％～74％；Fe2O3、MgO、CaO、K2O+Na2O中的一种或两种以上混合后的重量百分比为0.5％～6.2％。
进一步，按重量百分比计，所述Fe2O30～1.0％、MgO0～0.7％、CaO0～0.5％、K2O+Na2O0～4％。
进一步，所述Al2O3为23％、SiO2为70％、Fe2O3为1.0％、MgO为0.5％、CaO为0.5％、K2O+Na2O为2％。
进一步，所述高岭土、钾长石、成孔剂和粘接剂的重量份数为高岭土8～10份、钾长石7～9份、成孔剂2～3份、粘接剂2～3份。
进一步，所述成孔剂为竹木粉、烤烟杆打成的粉末中的一种或两种混合，所述粘接剂为乳胶粉。成孔剂选用竹木粉或烤烟杆达成的粉末，是原生态的生物成分，具有废物利用和环保的有益效果。
本发明还提供了稀土陶粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将高岭土和钾长石分别加入球磨机进行粉碎，粉碎后使用60目的筛子过筛，留用通过筛子的细粉；将高岭土细粉、钾长石细粉、成孔剂和粘接剂混合得到混合物；
步骤二、检测步骤一所述混合物中的以下化学成分的量，添加缺少的化学成分和缺少的含量，使混合物中化学成分的重量百分比满足：22％～24％的Al2O3、68％～74％的SiO2、0～1.0％的Fe2O3、0～0.7％的MgO、0～0.5％的CaO、0～4％的K2O+Na2O；
步骤三、向步骤二中混合物加水拌匀，所述水的重量份数为6～8份，搅拌后得到粘稠混合物放入造粒机中；所述造粒机包括机架，机架上设有行走机构、料斗、造粒板和初级干燥机构；所述料斗与行走机构连接，料斗位于造粒板的上方，造粒板上设有若干造粒孔，所述造粒孔的孔径为1～4mm；初级干燥机构位于所述造粒板的下方，初级干燥机构包括干燥室和热风机，所述热风机连接有热风管，热风管与干燥室的内部连通，干燥室的顶部位于造粒孔正下方的位置设有进料口；
粘稠混合物加入料斗中，行走机构带动料斗在造粒板的正上方往复行走，粘稠混合物从料斗的下方逐渐漏出，掉到造粒板上，通过造粒板上的造粒孔漏到干燥室中得到陶粒半成品，干燥室中的热风对陶粒半成品进行初级热风干燥；
步骤四、经初级热风干燥的陶粒半成品从干燥室取出后放于阴凉通风处自然干燥12～18h后，转移至马弗炉中在1200～1400℃下煅烧至干燥，取出冷却既得所述稀土陶粒。
采用本方法制备陶粒的效率高，常规方法制备陶粒至少需要26h以上，其中在进行自然干燥时就需要24h以上才能够移至马弗炉中进行煅烧。
本方案在造粒时采用的造粒机，粘稠混合物经过造粒板被制成大小均匀的颗粒，得到的颗粒进入干燥室内，经过热风快速的散发掉表面的水分，使其表面快速的形成具有一定硬度的外壳，避免挤压而变形，在此过程中就较快的散发水分后，自然干燥仅需要12～18h即刻转移至马弗炉煅烧，而且通过造粒板造粒的速度也快，整体提高了陶粒的加工效率。
进一步，所述行走机构包括电机，连接在机架上的工字型轨道，工字型轨道上设有行走轮，行走轮与电机输出轴连接，行走轮的中心转动连接有连接轴，所述料斗连接在连接轴上。工字型轨道对行走轮具有较好的约束作用，避免行走轮打滑。
进一步，所述造粒板上间隔设有多个造粒区域，所述造粒区域均布有若干所述造粒孔；所述干燥室内间隔设有多个隔板，多个所述隔板将干燥室隔离成多个干燥腔，每个所述造粒区域下方对应有一个干燥腔，干燥腔内设有筛板，筛板上设有振动器；所述热风管连通有多根支管，每个所述干燥腔内均连通一根所述支管，且支管位于网板的下方。本方案将干燥室分隔成多个干燥腔，每个干燥腔的空间缩小，而且每个干燥腔中有支管提供热风，使得温度较为集中，造粒区域对应干燥腔设置，每个干燥室中进入的颗粒数量相对更为均匀，振动器使得网板发生振动，在网板上的陶粒半成品跳动，干燥也更为均匀。
进一步，所述料斗出料口边缘连接有支撑板，支撑板上设有单片机和气缸，气缸的伸缩端连接有拦截板，支撑板的底部设有感应造粒孔所在区域的光传感器，单片机的输入端与光传感器电信号连接，单片机的输出端与气缸电信号连接；所述出料口处设有网板，所述拦截板滑动连接在网板的下方。划分了造粒区域后，在造粒区域以外的区域难免有较多没有漏到干燥室的粘稠混合物，造成物料浪费和增加清洁难度。在造粒区域才下料这样可以减少浪费和清洁工序，因此本方案设置光传感器来感应造粒孔所在的区域，当感应到造粒区域时，光传感器将信号输送给单片机，单片机将信号处理后传送给气缸，气缸将拦截板从网板下方滑开，粘稠混合物从网板漏下，掉到造粒区域。过了造粒区域后，光传感器将信号传动给单片机，促使气缸伸出使得拦截板将网板阻挡，避免粘稠混合物继续漏下。
网板的设置，也增加了漏料的均匀性，避免突然较多的粘稠混合物一起漏下，使得造粒区域因大量的粘稠混合物堆积而带来新的清洁问题。
通过本发明方法结合制作过程中控制的化学成分比例以及本方案的造粒机，得到的陶粒的性能检测结果如下：
附图说明
图1为本发明一种稀土陶粒及其制备方法中造粒机的结构示意图；
图2为本发明一种稀土陶粒及其制备方法中造粒机的部分结构示意图；
图3为本发明一种稀土陶粒及其制备方法中造粒机的干燥室的内部结构示意图；
图4本发明一种稀土陶粒及其制备方法得到的稀土陶粒。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：行走轮1、连接轴2、工字型轨道3、料斗4、热风管5、造粒板6、造粒孔7、进料口8、干燥室9、支管10、网板11、支撑板12、气缸13、拦截板14、振动器15、干燥腔16、筛板17。
实施例1：一种稀土陶粒，主料包括高岭土和钾长石；辅料包括成孔剂和粘接剂；成孔剂选用竹木粉、粘结剂选用乳胶粉；
高岭土、钾长石、竹木粉和乳胶粉的重量份数为高岭土10份、钾长石8份、烤烟杆打成的粉末2份、乳胶粉2.5份。
实施例2：与实施例1的区别是，高岭土、钾长石、竹木粉和乳胶粉的重量份数为高岭土8份、钾长石9份、竹木粉+烤烟杆打成的粉末(1:1)3份、乳胶粉3份。
实施例3：与实施例1的区别是，高岭土、钾长石、竹木粉和乳胶粉的重量份数为高岭土9份、钾长石7份、竹木粉2.5份、乳胶粉2份。
实施例4：以实施例1为例，稀土陶粒的制备方法，在本方法中需要使用造粒机，如图1、图2及图3所示，该造粒机包括机架、行走机构、料斗4、造粒板6和初级干燥机构；行走机构包括电机和两个水平方向上平行的工字型轨道3，两个工字型轨道3连接在机架上，工字型轨道3上设有行走轮1，其中任意一个行走轮1与电机输出轴连接，两个行走轮1之间转动连接有连接轴2，料斗4连接在连接轴2上。
料斗4出料口边缘连接有支撑板12，支撑板12上设有单片机和气缸13，气缸13的伸缩端连接有拦截板14，支撑板12的底部设有感应造粒孔7所在区域的光传感器，单片机的输入端与光传感器电信号连接，单片机的输出端与气缸13电信号连接；出料口处设有网板11，拦截板14滑动连接在网板11的下方。
料斗4位于造粒板6的上方，造粒板6螺纹连接在机架上，造粒板6上设有三个造粒区域，每个造粒区域设有造粒孔7，造粒孔7的孔径为1～4mm(本方案优选3mm)，造粒板6螺纹连接在机架上，以便于拆卸，更具陶粒的粒径更换不同孔径的造粒孔7；初级干燥机构位于造粒板6的下方，初级干燥机构包括干燥室9和热风机，干燥室9内间隔设有两个隔板，两个隔板将干燥室9隔离成三个干燥腔16，每个造粒区域下方对应有一个干燥腔16，干燥腔16上设有取料口，取料口处通过合页和碰锁连接有阀门，干燥腔16内设有筛板17，筛板17上设有振动器15；热风机连接有热风管5，热风管5连通有三根支管10，每个干燥腔16内均连通一根支管10，且支管10位于网板11的下方，干燥室9的顶部位于造粒区域正下方的位置设有进料口8。
结合上述造粒机，本发明稀土陶粒的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将高岭土和钾长石分别加入球磨机进行粉碎，粉碎后使用60目的筛子过筛，留用通过筛子的细粉；将高岭土细粉、钾长石细粉、成孔剂和粘接剂混合得到混合物；
步骤二、检测步骤一的混合物中的以下化学成分的量，添加缺少的化学成分和缺少的含量，使混合物中化学成分的重量百分比满足：24％的Al2O3、68％的SiO2、1.0％的Fe2O3、0.5％的CaO、1％的K2O+Na2O；
步骤三、向步骤二中混合物加水拌匀，所述水的重量份数为8份，搅拌后得到粘稠混合物放入造粒机中；
粘稠混合物加入料斗4中，行走机构带动料斗4在造粒板6的正上方往复行走，当感应到造粒区域时，光传感器将信号输送给单片机，单片机将信号处理后传送给气缸13，气缸13将拦截板14从网板11下方滑开，粘稠混合物从网板11漏下，掉到造粒区域；过了造粒区域后，光传感器将信号传动给单片机，促使气缸13伸出使得拦截板14将网板11阻挡，避免粘稠混合物继续漏下。
楼下的粘稠混合物掉到造粒区域上，通过造粒孔7漏到干燥腔16中得到陶粒半成品，干燥腔16中的热风对陶粒半成品进行初级热风干燥；干燥过程中振动器15振动使得网板11振动，陶粒半成品在网板11上跳动；料斗4中的粘稠混合物漏完，继续初级干燥15～20min后将陶粒半成品从干燥腔16中取出；
步骤四、经初级热风干燥的陶粒半成品从干燥室9取出后放于阴凉通风处自然干燥12～18h后，转移至马弗炉中在1200～1400℃进行煅烧至干燥，取出冷却既得所述稀土陶粒，如图4所示。
实施例5：以实施例2为例，与实施例4的区别是：
步骤二、检测步骤一的混合物中的以下化学成分的量，添加缺少的化学成分和缺少的含量，使混合物中化学成分的重量百分比满足：22％的Al2O3、70％的SiO2、0.5％的Fe2O3、0.7％的MgO；
步骤三中，水的用量为6份。
实施例6：以实施例3为例，与实施例4的区别是：
步骤二、检测步骤一的混合物中的以下化学成分的量，添加缺少的化学成分和缺少的含量，使混合物中化学成分的重量百分比满足：23％的Al2O3、74％的SiO2、0.5％的CaO、4％的K2O+Na2O；
步骤三中，水的用量为7份。
实施例7：以实施例3为例，与实施例4的区别是：
步骤二、检测步骤一的混合物中的以下化学成分的量，添加缺少的化学成分和缺少的含量，使混合物中化学成分的重量百分比满足：23％的Al2O3、70％的SiO2、1.0％的Fe2O3、0.5％的MgO、0.5％的CaO、2％的K2O+Na2O；
步骤三中，水的用量为7份。
在制备方法中，实施例4～7中涉及的化学成分用量与水的用量可以结合实施例1～3的配方进行任意的交叉；如：实施例5的方法可用于实施例1和实施例3。
通过本发明方法结合制作过程中控制的化学成分比例以及本方案的造粒机，得到的陶粒的性能检测结果如下：
Claims (10)
1.一种稀土陶粒，其特征在于：主料包括高岭土和钾长石；辅料包括成孔剂和粘接剂。
2.根据权利要求1所述的一种稀土陶粒，其特征在于：所述主料混合后，按重量百分比计，使之化学成分范围是：Al2O3 22％～24％；SiO2 68％～74％；Fe2O3、MgO、CaO、K2O+Na2O中的一种或两种以上混合后的重量百分比为0.5％～6.2％。
3.根据权利要求2所述的一种稀土陶粒，其特征在于：按重量百分比计，所述Fe2O30～1.0％、MgO 0～0.7％、CaO 0～0.5％、K2O+Na2O 0～4％。
4.根据权利要求3所述的一种稀土陶粒，其特征在于：所述Al2O3为23％、SiO2为70％、Fe2O3为1.0％、MgO为0.5％、CaO为0.5％、K2O+Na2O为2％。
5.根据权利要求4所述的一种稀土陶粒，其特征在于：所述高岭土、钾长石、成孔剂和粘接剂的重量份数为高岭土8～10份、钾长石7～9份、成孔剂2～3份、粘接剂2～3份。
6.根据权利要求5所述的一种稀土陶粒，其特征在于：所述成孔剂为竹木粉、烤烟杆打成的粉末中的一种或两种混合，所述粘接剂为乳胶粉。
7.根据权利要求6所述的一种稀土陶粒陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将高岭土和钾长石分别加入球磨机进行粉碎，粉碎后使用60目的筛子过筛，留用通过筛子的细粉；将高岭土细粉、钾长石细粉、成孔剂和粘接剂混合得到混合物；
步骤二、检测步骤一所述混合物中的以下化学成分的量，添加缺少的化学成分和缺少的含量，使混合物中化学成分的重量百分比满足：22％～24％的Al2O3、68％～74％的SiO2、0～1.0％的Fe2O3、0～0.7％的MgO、0～0.5％的CaO、0～4％的K2O+Na2O；
步骤三、向步骤二中混合物加水拌匀，所述水的重量份数为6～8份，搅拌后得到粘稠混合物放入造粒机中；所述造粒机包括机架，机架上设有行走机构、料斗、造粒板和初级干燥机构；所述料斗与行走机构连接，料斗位于造粒板的上方，造粒板上设有若干造粒孔，所述造粒孔的孔径为1～4mm；初级干燥机构位于所述造粒板的下方，初级干燥机构包括干燥室和热风机，所述热风机连接有热风管，热风管与干燥室的内部连通，干燥室的顶部位于造粒孔正下方的位置设有进料口；
粘稠混合物加入料斗中，行走机构带动料斗在造粒板的正上方往复行走，粘稠混合物从料斗的下方逐渐漏出，掉到造粒板上，通过造粒板上的造粒孔漏到干燥室中得到陶粒半成品，干燥室中的热风对陶粒半成品进行初级热风干燥；
步骤四、经初级热风干燥的陶粒半成品从干燥室取出后放于阴凉通风处自然干燥12～18h后，转移至马弗炉中在1200～1400℃下煅烧至干燥，取出冷却既得所述稀土陶粒。
8.根据权利要求7所述的一种稀土陶粒的制备方法，其特征在于：所述行走机构包括电机和连接在机架上的工字型轨道，工字型轨道上设有行走轮，行走轮与电机输出轴连接，行走轮的中心转动连接有连接轴，所述料斗连接在连接轴上。
9.根据权利要求8所述的一种稀土陶粒的制备方法，其特征在于：所述造粒板上间隔设有多个造粒区域，所述造粒区域均布有若干所述造粒孔；所述干燥室内间隔设有多个隔板，多个所述隔板将干燥室隔离成多个干燥腔，每个所述造粒区域下方对应有一个干燥腔，干燥腔内设有筛板，筛板上设有振动器；所述热风管连通有多根支管，每个所述干燥腔内均连通一根所述支管，且支管位于网板的下方。
10.根据权利要求9所述的一种稀土陶粒的制备方法，其特征在于：所述料斗出料口边缘连接有支撑板，支撑板上设有单片机和气缸，气缸的伸缩端连接有拦截板，支撑板的底部设有感应造粒孔所在区域的光传感器，单片机的输入端与光传感器电信号连接，单片机的输出端与气缸电信号连接；所述出料口处设有网板，所述拦截板滑动连接在网板的下方。
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