一種磷回收用陶粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體廢棄物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷回收用陶粒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶粒是利用粘土、泥質(zhì)巖石、工業(yè)廢料為主要原料，摻合少量黏結(jié)劑、添加劑等，經(jīng)加工成?；蚍勰コ汕蜃詈笸ㄟ^焙燒等工藝過程而制成的一種人造輕骨料，其孔隙率高、密度小、抗堿集料反應(yīng)等特點在社會生產(chǎn)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，以粉煤灰、煤矸石等工業(yè)廢棄料燒制成陶粒的研宄已應(yīng)用于廢水磷處理，但是地鐵渣土或建筑渣土制成的陶粒還沒有相關(guān)研宄報道。地鐵渣土作為地鐵交通建設(shè)中排除的固體廢棄物，占用大量土地、耗費大量場地建設(shè)和維護費用，裸露的地鐵渣土容易形成顆粒狀粉塵污染環(huán)境。因此，隨著地鐵建設(shè)的發(fā)展，地鐵渣土的處理將成為一個重要問題。但是與煤矸石、粉煤灰、生物污泥等常用于制備陶粒的坯料相比，地鐵渣土本身為不含污染源土壤，研宄其合理的處理措施有其必要性。同時，我國是農(nóng)業(yè)大國，秸桿作為農(nóng)作物的副產(chǎn)品，儲量豐富。雖然早在上世紀就有研宄人員開始注意其資源的潛在價值，但至今仍未得到充分利用，秸桿大多當做廢棄物掩埋或焚燒，不僅造成資源浪費，而且污染環(huán)境。特別是焚燒的處理方式會排放大量的污染物，增加空氣中的顆粒微塵，不僅危害人的身體健康，而且會對局部大氣環(huán)境和氣候系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響，嚴重時甚至?xí)l(fā)火災(zāi)和影響交通狀況，造成不可估計的損失。此外，水體富營養(yǎng)化嚴重威脅到水生生物的生存和人類的健康，而含磷廢水的不合理排放是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的重要因素之一，提高污水深度處理除磷效率是控制水體富營養(yǎng)化的根本措施；同時磷是不可再生的主要肥源；研制經(jīng)濟、高效的磷回收材料對水環(huán)境保護具有重要意義。
[0004]專利號為CN102515830A的發(fā)明公布了一種可再生吸磷陶粒及其制備方法，陶粒制備過程燒結(jié)溫度為950?1100°C，吸附量為10?llmg/g，該發(fā)明所需燒結(jié)溫度高，磷吸附效果不理想；專利號為CN101935195B公布了一種具有堿緩釋功能的多孔除磷陶粒及其制備方法，該方法所需原料種類較多，制備工序繁瑣，制備條件苛刻、經(jīng)濟成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種磷回收用陶粒及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)制備陶粒需要溫度過高、制備工藝復(fù)雜、磷吸附效果不理想的問題；同時也實現(xiàn)了固體廢棄物的綜合資源化利用。
[0006]為實現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種磷回收用陶粒，包括用以下重量份數(shù)的原料制作:地鐵渣土 50?80份，農(nóng)作物秸桿O?30份，氧化鎂15?30份，黏結(jié)劑羧基纖維素O?5份，采用上述原料經(jīng)過以下步驟制得:
[0007](I)將農(nóng)作物秸桿粉碎，將上述重量份數(shù)的原料進行研磨混合，得到混合料，然后按水固比1:0.3?0.5制成陶粒坯料；
[0008](2)將陶粒坯料干燥2?4h，然后在100?200°C下保溫25?45min，再在300?500 °C下燒結(jié)24?60min得到燒結(jié)物；
[0009](3)將上述燒結(jié)物進行冷卻即得產(chǎn)物。
[0010]優(yōu)選的，所述磷回收用陶粒包括用以下重量份數(shù)的原料制作:地鐵渣土 60?70份，農(nóng)作物秸桿10?20份，氧化鎂18?26份，黏結(jié)劑羧基纖維素2?4份。
[0011]優(yōu)選的，所述地鐵渣土用建筑渣土代替。
[0012]優(yōu)選的，所述農(nóng)作物秸桿為玉米、小麥、水稻、棉花、油菜或豆科類植物秸桿。
[0013]優(yōu)選的，所述氧化鎂用堿式碳酸鎂、天然水鎂石礦廢物或菱鎂礦石代替。
[0014]本發(fā)明還提供一種上述磷回收用陶粒的制備方法，包括以下具體步驟:
[0015](I)按重量份數(shù)將地鐵渣土 50?80份、農(nóng)作物秸桿O?30份、氧化鎂15?30份、黏結(jié)劑羧基纖維素O?5份進行配比、粉碎和研磨，混合均勻制得混合料；
[0016](2)將上述混合料和水按水固比1:0.3?0.5制成陶粒坯料；
[0017](3)將陶粒坯料干燥2?4h，然后在100?200°C下保溫25?45min，再在300?500 °C下燒結(jié)24?60min得到燒結(jié)物；
[0018](4)將上述燒結(jié)物進行冷卻即得產(chǎn)物。
[0019]本發(fā)明還提供一種上述磷回收用陶粒的應(yīng)用，將所述磷回收用陶粒用于吸附水體中磷。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所取得的有益效果為:利用地鐵交通建設(shè)中排出的固體廢物作為主體材料，農(nóng)作物秸桿低溫炭化改善燒結(jié)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，添加氧化鎂或廢棄水鎂石礦物等作為造孔劑和改性劑，形成多孔結(jié)構(gòu)，同時加入適量的羧基纖維素增強陶粒的黏結(jié)作用，一定程度上解決了地鐵渣土、廢棄水鎂石礦物等固體廢物問題的處置問題，也為農(nóng)作物秸桿的環(huán)保再利用提供了可靠的途徑。本發(fā)明的陶粒制備工藝簡單，可實際操作性強，燒結(jié)溫度低，無需養(yǎng)護，所需原料種類少且來源廣泛，經(jīng)濟成本低，陶粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松多孔，強度適中，磷吸附效率高，磷吸附后的陶?？煞鬯榛蛑苯幼鳛榉柿鲜褂眠€田，是一種理想的綠色環(huán)保型磷回收用陶粒。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。
[0022]實施例1
[0023]按以下重量份數(shù)的原料進行配比:地鐵渣土 50份，氧化鎂15份，地鐵渣土主要用于作為主體，本身含有粘土礦物具有一定的吸附能力，能夠?qū)崿F(xiàn)固體廢棄物的利用，造粒成球燒結(jié)，吸附磷后便于回收。地鐵渣土也可以用建筑地基施工中產(chǎn)生的渣土即建筑渣土代替。氧化鎂是助熔劑，能降低燒結(jié)溫度，也可用天然水鎂石礦廢物或菱鎂礦石代替。采用上述原料經(jīng)過以下步驟制得:(I)將上述重量份數(shù)的原料進行研磨混合，得到混合料，然后按水固比1:0.3制成陶粒坯料；(2)將陶粒坯料干燥2h，然后在100°C下保溫25min，再在300°C下燒結(jié)24min得到燒結(jié)物；(3)將上述燒結(jié)物進行冷卻即得磷回收用陶粒。利用制備得到的陶粒進行磷吸附實驗，稱取0.25g該陶粒于250mL的初始濃度為2.0?30mg/L的系列磷溶液中，吸附時間12小時后測得磷的去除率為78.5%?93.4%，吸附磷后的陶粒可回收粉碎或直接還田。
[0024]實施例2
[0025]按以下重量份數(shù)的原料進行配比:地鐵渣土 80份，氧化鎂30份，玉米秸桿30份，黏結(jié)劑羧基纖維素5份。玉米秸桿含有豐富的纖維組織，在燒結(jié)過程中，轉(zhuǎn)變成活性炭，具有吸附能力。羧基纖維素為黏結(jié)劑，主要便于材料的黏結(jié)，便于造粒成型。采用上述原料經(jīng)過以下步驟制得:(I)將玉米秸桿粉碎，將上述重量份數(shù)的原料進行研磨混合，得到混合料，然后按水固比1:0.5制成陶粒坯料；(2)將陶粒坯料干燥4h，然后在200°C下保溫45min，再在500°C下燒結(jié)60min得到燒結(jié)物；(3)將上述燒結(jié)物進行冷卻即得磷回收用陶粒。利用制備得到的陶粒進行磷吸附實驗，稱取