專(zhuān)利名稱(chēng)：一種凝灰?guī)r助濾劑的制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)幫助被濾液體提高濾速、改善澄清度的凝灰?guī)r助濾劑的制備方法，廣泛應(yīng)用于酒類(lèi)、食品、化工、煉油、醫(yī)藥、環(huán)保、污水處理等工業(yè)部門(mén)。
許多物質(zhì)經(jīng)加工后可以用作助濾劑，如硅藻土、珍珠巖、纖維素、石棉纖維、碳粉、活性碳、濾棉、細(xì)粒硅膠、細(xì)砂和粉狀離子交換樹(shù)脂等。其中，硅藻土和珍珠巖助濾劑的用途最為廣泛，用量也最大，是常見(jiàn)的通用助濾劑；纖維素、石棉、活性碳等也有它們特殊性能，為常見(jiàn)的輔助用助濾劑。
近年來(lái)，硅藻土助濾劑的消耗量一直占整個(gè)助濾劑的60％以上，說(shuō)明它有很大的優(yōu)越性。硅藻土助濾劑產(chǎn)品主要有干燥品、煅燒品和助熔煅燒品等三大品種，其發(fā)展過(guò)程是由干燥品發(fā)展到煅燒品，然后再發(fā)展到助熔煅燒品。1876年，斯萊特(J.W.Slater)首次披露了硅藻土用于工業(yè)過(guò)濾，并獲得英國(guó)專(zhuān)利。1923年，撤徹爾(H.S.Thatcher)發(fā)現(xiàn)硅藻土經(jīng)高溫煅燒后能使過(guò)濾速度顯著提高，并獲得美國(guó)專(zhuān)利。1924年，卡爾弗特(R.Calvert)發(fā)現(xiàn)助熔煅燒品級(jí)產(chǎn)品的過(guò)濾速度較其它同類(lèi)產(chǎn)品提高數(shù)倍，并獲得美國(guó)專(zhuān)利。目前，硅藻土助濾劑的生產(chǎn)工藝已相當(dāng)成熟，其一般生產(chǎn)過(guò)程是原料凈化、干燥和粉碎→配料、混料和煅燒(溫度800-1200℃)→粉碎、粒度調(diào)整和分級(jí)等。其中助熔煅燒級(jí)產(chǎn)品是在硅藻土加工煅燒過(guò)程中，添加5％左右的食鹽、堿及堿土類(lèi)的氧化物或硼砂、硝酸鈉等助熔劑加工制成的。硅藻土助濾劑的主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好的微孔結(jié)構(gòu)、吸附性能和抗壓縮性能，因此不僅能使被濾液體獲得較好的流速比，并且能濾除微細(xì)的懸浮物，保證澄清度。其主要缺點(diǎn)是(1)資源缺乏，因?yàn)樯a(chǎn)硅藻土助濾劑需要硅藻含量高的優(yōu)質(zhì)硅藻土?？墒?，盡管我國(guó)的硅藻土資源十分豐富，但絕大多數(shù)為中低品位硅藻土礦，難以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求；(2)生產(chǎn)成本高，因?yàn)楣柙逋林鸀V劑的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，加之優(yōu)質(zhì)硅藻土礦資源價(jià)格較高，目前國(guó)內(nèi)每噸硅藻土助濾劑的生產(chǎn)成本在3000元左右；(3)濾速相對(duì)緩慢，堆密度較大，按重量加入往往達(dá)不到預(yù)期要求，多加又將使成本上升。有人想研制堆密度小的硅藻土型產(chǎn)品，但受到原料物質(zhì)組分與結(jié)構(gòu)的限制；(4)化學(xué)穩(wěn)定性不很理想，因?yàn)楣柙逋林械蔫F、鈣等有害成分含量相對(duì)較高，并以分離狀態(tài)存在，所以其溶出率較高。許多飲料、酒類(lèi)過(guò)濾時(shí)，鐵溶出量高會(huì)影響產(chǎn)品的口感和風(fēng)味。
美國(guó)從1946年開(kāi)始研究珍珠巖助濾劑，50年代初進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，到80年代已發(fā)展成僅次于硅藻土助濾劑的第二大系列助濾劑。由于其資源分布廣泛、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便、成本低廉(僅相當(dāng)于硅藻土助濾劑生產(chǎn)成本的一半)，并具有堆密度小、濾速高、鐵和鈣溶解度小等優(yōu)點(diǎn)，所以目前許多國(guó)家，如印度、新加坡、菲律賓、日本和希臘等，都在生產(chǎn)和使用珍珠巖助濾劑，目前我國(guó)也有一定的生產(chǎn)規(guī)模。珍珠巖助濾劑的主要缺點(diǎn)是(1)顆粒具三葉狀結(jié)構(gòu)，故顆?？紫侗容^大，濾速相對(duì)較快，但由于缺少粒內(nèi)孔隙，故過(guò)濾的深度效應(yīng)和吸附作用較差，澄清度相對(duì)較低；(2)主要具有顆粒間的孔隙，所以在加壓過(guò)濾過(guò)程中濾餅的抗壓縮性較差，濾餅阻力上升較快，影響過(guò)濾效率；(3)在某些過(guò)濾機(jī)中，如轉(zhuǎn)鼓式過(guò)濾機(jī)中，濾層易龜裂，甚至使過(guò)濾無(wú)法進(jìn)行；(4)受其微孔結(jié)構(gòu)特征的影響，產(chǎn)品品種、規(guī)格調(diào)配受到很大限制。例如，若顆粒增大，就會(huì)使產(chǎn)品的漂浮物明顯增多，影響過(guò)濾效果。所以目前國(guó)內(nèi)珍珠巖助濾劑產(chǎn)品品種比較單一，使工業(yè)應(yīng)用范圍受到很大的限制。
針對(duì)硅藻土助濾劑和珍珠巖助濾劑目前存在的問(wèn)題，王澤民(1993)等開(kāi)展了硅藻土-珍珠巖復(fù)合助濾劑研制工作。認(rèn)為復(fù)合助濾劑在技術(shù)上是可行的，二者具有互補(bǔ)性，可改善產(chǎn)品性能；指出配料中一般應(yīng)以硅藻土為主，珍珠巖用量應(yīng)控制在20％以下；但是，在應(yīng)用中，復(fù)合性助濾劑尚不能完全取代硅藻土助濾劑。陳世富等(1998)的試驗(yàn)結(jié)果表明，在硅藻土助濾劑中摻入20％左右的珍珠巖助濾劑，盡管其堆密度得到某些改善，濾速也得以適度提高，但由于兩者的物理性能不同，混合后難形成均勻?yàn)V餅。在加壓型過(guò)濾機(jī)中，由于濾餅不均勻，濾液透過(guò)性不同，每種助濾材料的抗壓縮性能也不同，結(jié)果在壓力下濾層易龜裂，濾餅易脫落等。若加大珍珠巖助濾劑用量，如＞30％，情況則更壞。于是，陳世富等(1998)把珍珠巖助濾劑和硅藻土干燥品按1∶1比例，加入水、水玻璃、硅酸、硫酸鹽等(其中一種或二種以上)膠合材料，再置于200-1050℃溫度下焙燒1-20min等方法，試制珍珠巖-硅藻土復(fù)合助濾劑，小試效果還可以。
針對(duì)我國(guó)優(yōu)質(zhì)硅藻土資源短缺現(xiàn)狀，王澤民等(1992)還開(kāi)展了輕質(zhì)頁(yè)巖-硅藻土復(fù)合助濾劑研制工作。認(rèn)為黑龍江嫩江輕質(zhì)頁(yè)巖資源豐富，用它與長(zhǎng)白硅藻土配制生產(chǎn)的復(fù)合助濾劑，堆密度明顯降低，生產(chǎn)成本較低，過(guò)濾效果較好，有可能成為助濾劑工業(yè)新的原料來(lái)源。馮雨春(1991)開(kāi)展了“蛋白石助濾劑”研究工作，并申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?1101831，公開(kāi)號(hào)CN1054382A)。據(jù)有關(guān)資料，這里所謂的“蛋白石”與上述王澤民等(1993)采用的嫩江輕質(zhì)頁(yè)巖，產(chǎn)地相同，是同一種原料的不同叫法。于乾(1997)明確指出，黑龍江嫩江輕質(zhì)頁(yè)巖，有人稱(chēng)之為硅質(zhì)頁(yè)巖、方石英頁(yè)巖，也有人稱(chēng)之為蛋白土、板狀硅藻巖。其實(shí)仍然是硅藻土，它是我國(guó)首例發(fā)現(xiàn)的白堊紀(jì)火山灰質(zhì)硅藻土，經(jīng)成巖作用變成。可見(jiàn)，所謂蛋白石助濾劑，仍然是硅藻土型助濾劑。根據(jù)馮雨春(1991)、張希林等(1994)和李珩珠(1994)等資料介紹，“蛋白石助濾劑”還存在堆密度和濾餅密度太大(明顯超標(biāo))、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、適應(yīng)范圍窄等缺陷。因而迄今未得到有效推廣應(yīng)用。
另外，明景熙等(1992)開(kāi)展了凹凸棒粘土啤酒助濾劑研制工作，認(rèn)為既要有較高的過(guò)濾速度，又要保證有較低的澄清度，單獨(dú)使用凹凸棒粘土助濾劑的效果不盡理想，需與硅藻土復(fù)配使用才能達(dá)到目的。
總的來(lái)講，目前，國(guó)外的通用助濾劑主要有硅藻土和珍珠巖兩大系列；國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)和應(yīng)用硅藻土助濾劑，珍珠巖系助濾劑的生產(chǎn)規(guī)模和應(yīng)用都不及前者。盡管前人針對(duì)硅藻土和珍珠巖助濾劑存在的種種問(wèn)題，在開(kāi)發(fā)新型助濾劑方面做了不少工作，但是以凝灰?guī)r為原料生產(chǎn)通用助濾劑，迄今尚未見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道和專(zhuān)利申請(qǐng)。
本發(fā)明的目的是提供了一種凝灰?guī)r助濾劑的制備方法，以輕質(zhì)多孔凝灰?guī)r為原料，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，成本低廉，解決硅藻土助濾劑存在的原料缺乏、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴、化學(xué)穩(wěn)定性不夠理想的問(wèn)題，同時(shí)解決珍珠巖助濾劑存在的粒內(nèi)孔隙缺乏、抗壓縮性不佳、過(guò)濾澄清效果較差、產(chǎn)品品種單一、應(yīng)用范圍較窄的問(wèn)題。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案我國(guó)中生代構(gòu)造-巖漿-火山作用強(qiáng)烈，各種凝灰?guī)r分布十分廣泛。凝灰?guī)r是火山碎屑巖類(lèi)、普通火山碎屑巖亞類(lèi)中的一種巖石類(lèi)型，其典型特征與鑒別標(biāo)志是具有凝灰結(jié)構(gòu)。所謂凝灰結(jié)構(gòu)，系指火山碎屑物粒度小于2mm，含量過(guò)半數(shù)，被更細(xì)的火山碎屑物(火山塵)及火山灰水化學(xué)分解物質(zhì)膠結(jié)所形成的結(jié)構(gòu)。根據(jù)碎屑物的種類(lèi)和特征，可將凝灰?guī)r按物態(tài)進(jìn)一步分為玻屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r和混合凝灰?guī)r等。此外，還可以進(jìn)一步根據(jù)火山碎屑物與相應(yīng)熔巖的成分來(lái)命名，如流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r、流紋英安凝灰?guī)r等等。
凝灰?guī)r粒度比較細(xì)小，孔隙度高，顆粒表面積大，玻屑不穩(wěn)定，所以容易發(fā)生次生變化。當(dāng)凝灰?guī)r遭受水化溶蝕作用時(shí)，將使原有的孔隙進(jìn)一步增大，形成多孔的輕質(zhì)凝灰?guī)r。輕質(zhì)多孔凝灰?guī)r在我國(guó)不少地方都有分布，有的已做了地質(zhì)工作，儲(chǔ)量相當(dāng)可觀。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這種輕質(zhì)凝灰?guī)r具有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)，良好的滲透性，以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性，是生產(chǎn)通用新型助濾劑的良好原料。如果能將輕質(zhì)凝灰?guī)r用作生產(chǎn)通用助濾劑的原料，對(duì)改變我國(guó)用于助濾劑生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)硅藻土礦產(chǎn)資源緊缺的局面具有重要的意義。提出這種技術(shù)思想的主要依據(jù)是，輕質(zhì)凝灰?guī)r在物質(zhì)組分、理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面與硅藻土和膨脹珍珠巖有許多相似之處(1)具有與珍珠巖相似的化學(xué)成分，列表如下凝灰?guī)r及珍珠巖化學(xué)成分(％)<
如上表所示，流紋質(zhì)凝灰?guī)rSiO275％±，Al2O312％±，F(xiàn)e2O3+FeO2％±，CaO+MgO1％±，K2O+Na2O6％±。(2)具有與珍珠巖相似的化學(xué)穩(wěn)定性。由于凝灰?guī)r中鐵和鈣等含量較低，并且多以較穩(wěn)的玻璃態(tài)或晶態(tài)存在，所以鐵鈣在溶液的溶出率低，不影響飲料、酒類(lèi)等的口感和風(fēng)味。(3)最為重要的是，輕質(zhì)凝灰?guī)r具有比珍珠巖更加優(yōu)越的微孔結(jié)構(gòu)。珍珠巖助濾劑的最大缺點(diǎn)是缺乏粒內(nèi)孔隙，只有由顆粒三葉狀結(jié)構(gòu)所形成的粒間空隙，因而深度效應(yīng)和吸附作用較差，影響過(guò)濾效果。由于輕質(zhì)凝灰?guī)r除具有良好的粒間孔隙外，粒內(nèi)孔隙也同樣發(fā)育，主要孔半徑與硅藻土相似，構(gòu)成了理想的連續(xù)孔徑系列，這正是理想助濾劑所必需的。因此，當(dāng)所采用的輕質(zhì)凝灰?guī)r中的鉛、砷等對(duì)人體有害元素含量低于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就具備了用于生產(chǎn)凝灰?guī)r助濾劑的基本條件。
充分利用資源豐富的多質(zhì)多孔凝灰?guī)r，生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的凝灰?guī)r助濾劑，是發(fā)明的根本目的。為此，必須解決輕質(zhì)凝灰?guī)r的煅燒膨化、孔徑優(yōu)化、強(qiáng)度改善和粒級(jí)配比等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)證明，這些問(wèn)題可以通過(guò)濕法予以解決。根據(jù)輕質(zhì)凝灰?guī)r的基本特征，本發(fā)明采用的濕法生產(chǎn)工藝過(guò)程是原料→粗碎→干燥→細(xì)碎→凈化→加水?dāng)嚢琛b缽→鍛燒(700-1000℃，恒溫1-2h)→出缽→粉碎→分級(jí)→配料與混合→包裝→成品。在以上工藝中，配料與混合只是在生產(chǎn)復(fù)合助濾劑時(shí)采用。
需要指出的是，凝灰?guī)r助濾劑的種類(lèi)與型號(hào)劃分(見(jiàn)下表)，本發(fā)明所指的凝灰?guī)r助濾劑包括4大種類(lèi)(類(lèi)型)、24個(gè)型號(hào)(其中，每一種類(lèi)各有6個(gè)型號(hào))。現(xiàn)將產(chǎn)品種類(lèi)與型號(hào)劃分方法說(shuō)明如下凝灰?guī)r助濾劑的種類(lèi)與型號(hào)劃分
>(1)凝灰?guī)r助濾劑的種類(lèi)劃分根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，輕質(zhì)凝灰?guī)r不僅與硅藻土和膨脹珍珠巖具有相似性，而且在理化性質(zhì)和微孔結(jié)構(gòu)等方面具有互補(bǔ)性和相容性。因此，可以通過(guò)三者之間的合理搭配，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，制備相應(yīng)的復(fù)合型助濾劑。根據(jù)產(chǎn)品的物質(zhì)組分特征，可將凝灰?guī)r助濾劑劃分出四個(gè)種類(lèi)凝灰?guī)r助濾劑，凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑，凝灰?guī)r-硅藻土復(fù)合助濾劑，凝灰?guī)r-珍珠巖-硅藻土復(fù)合助濾劑。
(2)凝灰?guī)r助濾劑的型號(hào)劃分工業(yè)過(guò)濾所要追求的目標(biāo)是在保證濾液澄清度的前提下，能夠獲得最大的過(guò)濾量。為此，應(yīng)根據(jù)被濾液體性質(zhì)、雜質(zhì)特征和過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)等，選擇具有不同濾速的助濾劑。目前，國(guó)內(nèi)外通常采用滲透率來(lái)表達(dá)助濾劑的濾速特征，并根據(jù)滲透率的大小來(lái)劃分助濾劑產(chǎn)品的型號(hào)。我國(guó)制訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《食用工業(yè)用助濾劑-硅藻土》(QB/T2088-1995)，按滲透率的大小，將硅藻土助濾劑劃分為6種型號(hào)，如不同型號(hào)助濾劑的滲透率(見(jiàn)下表)。本發(fā)明所研制的凝灰?guī)r助濾劑產(chǎn)品，仍然按照現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2088-1995，根據(jù)滲透率大小分為6種型號(hào)(見(jiàn)上表凝灰?guī)r助濾劑的種類(lèi)與型號(hào)劃分)?，F(xiàn)將不同型號(hào)凝灰?guī)r助濾劑典型樣品的粒度分布特征如不同型號(hào)凝灰?guī)r助濾劑的粒度分布特征列表如下(見(jiàn)下表)，供使用時(shí)參考。
不同型號(hào)助濾劑的滲透率(darcy)
(據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2088-1995)不同型號(hào)凝灰?guī)r助濾劑的粒度分布特征
注本表不同型號(hào)產(chǎn)品的沉降粒度分布(％)是典型樣品的分析結(jié)果，不能作為本發(fā)明的規(guī)范，僅供使用時(shí)參考。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果(1)過(guò)濾效果好。采用板框式過(guò)濾機(jī)，對(duì)啤酒廠釀造的啤酒發(fā)酵液進(jìn)行了多次過(guò)濾試驗(yàn)。在啤酒發(fā)酵液很渾濁、酵母數(shù)為17×105個(gè)的情況下，采用凝灰?guī)r助濾劑進(jìn)行過(guò)濾，得到了濁度僅為0.24EBC的高質(zhì)量啤酒(啤酒的濁度要求是＜0.6EBC)。在試驗(yàn)條件和助濾劑用量都相同的情況下，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到或超過(guò)美國(guó)賽麗特(Celite)啤酒用硅藻土助濾劑的過(guò)濾效果。而且過(guò)濾啤酒的酒花香明顯，口感純正，清亮透明，有光澤；啤酒保質(zhì)期超過(guò)同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比的采用賽麗特硅藻土助濾劑過(guò)濾的啤酒和工廠生產(chǎn)的瓶裝啤酒。
(2)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。我國(guó)輕質(zhì)凝灰?guī)r分布較廣，儲(chǔ)量大，礦層較穩(wěn)定，所以原料也比較穩(wěn)定，這就大大減少了因原料變化而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。另外，產(chǎn)品的其它物化性質(zhì)，如滲透率(darcy)、抗壓縮性、濾餅密度等同樣具有良好的穩(wěn)定性。
(3)能有效地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化。由于輕質(zhì)凝灰?guī)r不僅有良好的粒間孔隙，而且還有特殊的粒內(nèi)孔隙，同時(shí)具有優(yōu)良的抗壓縮性，因此通過(guò)原料的復(fù)合與配搭，粒度的調(diào)整與匹配，能夠生產(chǎn)出符合國(guó)家產(chǎn)品質(zhì)量要求的具有不同滲透率(darcy)的系列產(chǎn)品，以適應(yīng)不同工業(yè)部門(mén)的使用要求。
(4)工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本低廉。由于原料的Na2O+K2O含量一般在6％左右，因此，不需外加助熔劑，就能在較低的溫度條件下生產(chǎn)出具有助熔效果的助濾劑產(chǎn)品。因而可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，大大降低生產(chǎn)成本。
(5)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯。輕質(zhì)凝灰?guī)r資源豐富，開(kāi)采方便，目前礦山價(jià)每噸僅50元左右，而目前每噸優(yōu)質(zhì)硅藻土的礦山價(jià)在1000元左右。因此，凝灰?guī)r助濾劑的發(fā)明與應(yīng)用，可大大緩解目前我國(guó)用于硅藻土助濾劑生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)硅藻土資源緊缺的局面，將凝灰?guī)r資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。據(jù)計(jì)算，每噸凝灰?guī)r助濾劑的生產(chǎn)成本略低于珍珠巖助濾劑，僅相當(dāng)于硅藻土助濾劑的一半。若建成年產(chǎn)量為10000噸的凝灰?guī)r助濾劑廠，可創(chuàng)年產(chǎn)值4000萬(wàn)元左右，僅因生產(chǎn)成本降低就可節(jié)約1500萬(wàn)元左右，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。
實(shí)施例1采用輕質(zhì)凝灰?guī)r為原料，制備凝灰?guī)r助濾劑產(chǎn)品，所用原料為水化流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r，基本特征是(1)外觀與基本物性白色，淺灰白色，質(zhì)輕，強(qiáng)度低，用手可捏成粉末，平均含水量67.57％，松散堆密度0.54g/cm3，比重2.35g/cm3，孔隙度58％左右。(2)化學(xué)成分列表如下中國(guó)南方某地水化流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r化學(xué)成分(％)
如表所示，因后期水化作用的影響，燒失量明顯增加，而SiO2含量則有所減少，其它成分與凝灰?guī)r和珍珠巖相似。另外，經(jīng)測(cè)定，其有害微量元素鉛、砷含量低于國(guó)家規(guī)定的食品工業(yè)用助濾劑的要求。(3)礦物成分根據(jù)X射線(xiàn)衍射分析等多種手段測(cè)試，玻屑含量在85％以上，其余為少量石英、長(zhǎng)石，黑云母、蒙脫石等。(4)結(jié)構(gòu)構(gòu)造疏松塊狀，具典型的凝灰結(jié)構(gòu)，火山玻屑有雞骨狀、弧面狀、火焰狀、棱角狀等多種形態(tài)，顆粒大小較均勻，一般為0.02-0.1mm。(5)微孔結(jié)構(gòu)原礦質(zhì)輕、疏松的根本原因在于孔隙結(jié)構(gòu)十分發(fā)育，不僅具有良好的由形態(tài)多樣的玻屑顆粒構(gòu)成的粒間孔隙，而且擁有豐富的由天生火山微氣孔及后期水化改造作用形成的粒內(nèi)孔隙，主要孔半徑為100-800nm。
本實(shí)施例采用濕法生產(chǎn)工藝。其主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)物料有膨化作用。因?yàn)闈穹ㄖ苽涞奈锪显陟褵笆浅睗竦模?jīng)煅燒溫度迅速升高，其水份也迅速揮發(fā)，從而達(dá)到物料膨化的效果。濕法的產(chǎn)量比較小，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。濕法的工藝過(guò)程是(1)粗碎采用鄂式破碎機(jī)等將原料破碎，粒度要求＜3cm。(2)干燥利用煅燒窯爐的余熱，對(duì)物料進(jìn)行干燥，溫度100-300℃，物料含水量＜30％。(3)細(xì)碎采用粉碎機(jī)將干燥物料進(jìn)一步破碎，粒度要求95％＜74μm(200目)，盡量避免破壞物料的微孔結(jié)構(gòu)。(4)凈化采用篩分設(shè)備或旋風(fēng)分離器等去除超大顆粒(＞74μm)，并除去原料中的草根、砂子和超細(xì)粘土。凈化后的物料度要90％＜43μm(325目)或100％＜74μm。(5)加水?dāng)嚢杓铀?rùn)物料的目的是，不僅能提高窯具的裝載率，同時(shí)在煅燒過(guò)程中起到膨化物料的作用。加水量為凈化干物料重量的25-58％，即100kg干物料，加25-58kg水；然后采用攪拌設(shè)備充分?jǐn)嚢杈鶆颉?6)裝缽先將加水浸潤(rùn)后的物料裝入窯具容器中，再將裝有物料的窯具容器堆放在窯車(chē)上。(7)煅燒采用隧道窯(年產(chǎn)量1000-1200t)或推板窯或抽屜窯(年產(chǎn)量＜500t)，對(duì)物料進(jìn)行膨化和煅燒。煅燒溫度為700-1000℃，高溫煅燒時(shí)間為1-2h。本工序應(yīng)特別注意的是，在煅燒升溫過(guò)程中，應(yīng)保持較快的升溫速度，以提高物料的膨化效果。(8)出缽粉碎煅燒物料出窯后已基本冷卻。出缽后，采用錘式破碎機(jī)將物料粉碎后，再用破碎風(fēng)機(jī)進(jìn)一步破碎。粒度要求90％＜43μm，或100％＜74μm。(9)分級(jí)采用微細(xì)粉分離器或篩分設(shè)備對(duì)物料進(jìn)行分級(jí)。在此工序中，清除超大顆粒(＞74μm)和超細(xì)顆粒(＜2μm)，對(duì)物料進(jìn)行分選分級(jí)。(10)配料與混合不同型號(hào)產(chǎn)品的粒度級(jí)配比可按《不同型號(hào)凝灰?guī)r助濾劑的粒度分布特征》表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理匹配。(11)成品包裝。
下表是凝灰?guī)r助濾劑和美國(guó)Celite啤酒硅藻土助濾劑，在板框式過(guò)濾機(jī)上分別進(jìn)行啤酒發(fā)酵原液過(guò)濾對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果。由采用凝灰?guī)r助濾劑進(jìn)行啤酒發(fā)酵原液過(guò)濾效果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)下表)可知，在試驗(yàn)條件相同的條件下，凝灰?guī)r助濾劑的過(guò)濾效果(濁度)已達(dá)到或超過(guò)美國(guó)Celite啤酒用硅藻土助濾劑。
采用凝灰?guī)r助濾劑進(jìn)行啤酒發(fā)酵原液過(guò)濾效果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果
實(shí)施例2采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用凝灰?guī)r為水化流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r，其特征與實(shí)施例1相同。由于輕質(zhì)凝灰?guī)r和珍珠巖物性有所不同，所以加工工藝也有所區(qū)別。凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑的制備生產(chǎn)，應(yīng)根據(jù)兩種原料的特點(diǎn)按不同工藝條件分別加工成凝灰?guī)r助濾劑和珍珠巖助濾劑，然后再根據(jù)不同型號(hào)助濾劑的技術(shù)指標(biāo)，配料加工而成。
凝灰?guī)r助濾劑的制備方法與實(shí)施例1相同，所用珍珠巖助濾劑由河南和遼寧等地有關(guān)廠家提供。根據(jù)不同型號(hào)助濾劑的技術(shù)指標(biāo)，本實(shí)例采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑按80-20wt％比例，分別與20-80wt％珍珠巖助濾劑或20-80wt％的硅藻土助濾劑進(jìn)行摻配、混合。將按此配方稱(chēng)取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。
下表是按照以上制備工藝，根據(jù)國(guó)標(biāo)QB/T2088-1995要求，配制的6種不同型號(hào)凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。如下表所示，它們具有堆密度適中等優(yōu)點(diǎn)，其它各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)結(jié)果表明，凝灰?guī)r助濾劑與珍珠巖助濾劑二者有很好的互補(bǔ)性，使凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑具有優(yōu)異的助濾性質(zhì)與效果。
凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑的一般性質(zhì)
注有關(guān)食用指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下表是凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑和Celite硅藻土助濾劑，在板框式過(guò)濾機(jī)上進(jìn)行啤酒發(fā)酵原液過(guò)濾對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。由下表可知，在試驗(yàn)條件相同和濾餅厚度及滲透率等參數(shù)基本相同的情況下，凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑的過(guò)濾效果也同樣達(dá)到或超過(guò)Celite硅藻土助濾劑。
采用凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑進(jìn)行啤酒原液過(guò)濾效果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果
實(shí)施例3采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑20-30wt％，珍珠巖助濾劑80-70wt％。將此配方稱(chēng)取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例4采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑30-40wt％，珍珠巖助濾劑70-60wt％。將此配方稱(chēng)取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例5采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑40-50wt％，珍珠巖助濾劑60-50wt％。將此配方稱(chēng)取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例6采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑50-60wt％，珍珠巖助濾劑50-40wt％。將此配方稱(chēng)取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例7采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑60-70wt％，珍珠巖助濾劑40-30wt％。將此配方稱(chēng)取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例8采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑70-80wt％，珍珠巖助濾劑30-40wt％。將此配方稱(chēng)取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例9采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和硅藻土助濾劑為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-硅藻土復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用凝灰?guī)r仍然為水化流紋玻屑凝灰?guī)r，其特征與實(shí)施例1相同。凝灰?guī)r助濾劑和硅藻土助濾劑仍需要分別進(jìn)行加工，然后再配料混合而成。凝灰?guī)r助濾劑制備工藝與實(shí)施例1相同，硅藻土助濾劑由吉林和云南等地有關(guān)廠家提供。根據(jù)不同型號(hào)助濾劑的技術(shù)指標(biāo)，本實(shí)施例采用的基本配方是凝灰?guī)r助濾劑80-20wt％，硅藻土助濾劑20-80wt％。將按此配方稱(chēng)取的物料經(jīng)過(guò)充分混合拌勻后，即為所得凝灰?guī)r-硅藻土復(fù)合助濾劑產(chǎn)品。實(shí)施例10采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和珍珠巖助濾劑及硅藻土助濾劑為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖-硅藻土復(fù)合助濾劑。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r和實(shí)施例9相同。本實(shí)施例采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑10-50wt％，珍珠巖助濾劑10-50wt％，硅藻土助濾劑10-50wt％。將按此配方稱(chēng)取的物料充分混合拌勻后，即為所得凝灰?guī)r-珍珠巖-硅藻土復(fù)合助濾劑產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種凝灰?guī)r助濾劑的制造工藝，以輕質(zhì)多孔凝灰?guī)r為原料，其特征在于生產(chǎn)工藝是A、粗碎將原料破碎，粒度要求為＜3cm；B、干燥采用煅燒窯爐的余熱，對(duì)物料進(jìn)行干燥，溫度100-300℃，使物料含水量＜30％；C、細(xì)碎采用粉碎設(shè)備將干物料進(jìn)一步破碎，粒度要求95％＜74μm；D、凈化除去原料中的草根、砂粒和超細(xì)粘土，凈化分離后的物料的粒度為90％＜43μm或100％＜74μm；E、加水?dāng)嚢杓铀繛楦晌锪现亓康?5-58％，然后用攪拌設(shè)備充分?jǐn)嚢杈鶆?；F、裝缽將加水浸潤(rùn)后的物料裝入窯具容器中；G、煅燒采用隧道窯對(duì)物料進(jìn)行膨化和煅燒，煅燒溫度為700-1000℃，時(shí)間為1-2h；H、出缽粉碎將煅燒物料進(jìn)一步破碎，粒度要求90％＜43μm或100％＜74μm；I、分級(jí)清除超大顆粒(＞74μm)和超細(xì)顆粒(＜2μm)，對(duì)物料進(jìn)行分選；J、配料與混合；K、成品包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝灰?guī)r助濾劑的制造工藝，其特征是將凝灰?guī)r助濾劑按80-20wt％比例，分別與20-80wt％珍珠巖助濾劑或20-80wt％的硅藻土助濾劑進(jìn)行搭配、混合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種凝灰?guī)r助濾劑的制造工藝,以輕質(zhì)多孔凝灰?guī)r為原料,其工藝過(guò)程是:粗碎,將原料破碎,粒度為< 30cm;干燥,對(duì)物料進(jìn)行干燥溫度100—300℃,使物料含水量< 30%;細(xì)碎,將干物料進(jìn)一步破碎,粒度要求95%< 43μm;凈化,除去原料中的草根、砂粒和超細(xì)粘土。凈化分離后的物料的粒度為90%< 43μm;加水?dāng)嚢?加水量為干物料重量的25—58%,然后攪拌均勻;裝缽,將加水浸潤(rùn)后的物料裝入窯具容器中;煅燒,采用隧道窯對(duì)物料進(jìn)行膨化和煅燒,煅燒溫度為700—1000℃,煅燒時(shí)間為1—2h;出缽粉碎,將煅燒物料進(jìn)一步破碎,粒度要求90%< 43μm;分級(jí),清除超大顆粒(> 74μm)和超細(xì)顆粒(< 2μm);配料與混合。工藝簡(jiǎn)便,成本低廉,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,過(guò)濾效果好,具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B01J20/30GK1256963SQ9812171
公開(kāi)日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1998年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月17日
發(fā)明者汪靈, 木士春 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)沙大地構(gòu)造研究所