一种赤泥基固废复合道路净化滤料及其制备方法

本发明属于陶粒制品，具体涉及一种赤泥基固废复合道路净化滤料及其制备方法。

背景技术：

1、无机净化材料来源广泛，成本低，吸附效果良好使其研究领域十分广泛。近年来，天然无机矿质滤料被频繁地应用于道路径流污染处理中。陶粒具有孔隙率高、比面积大、化学性能稳定、过滤水质好、渗透能力强等特点，对粒径较大的污染物具有机械截留作用，并且其表面形成的生物膜也可通过自身的生物絮凝作用可以对污染物进行吸附截留，是一种优秀的道路净化滤料。

2、拜耳法赤泥是工业上采用拜耳法生产氧化铝过程中排出的强碱性固体废弃物，且含有少量重金属元素和稀土元素，被归类为危险性工业废渣。煤气化渣是煤气化反应过程中产生的一种固体废物，其中无机物主要以无定形的玻璃态物质存在，含有一定量水，同时含有大量残余炭。污水处理厂污泥具有含水量高、铝、硅、钙质含量高，含有少量重金属元素的特点，是一种成分复杂的非均质体。废旧混凝土再生微粉是再生混凝土骨料生产过程中的副产品，再生微粉的应用是推进建筑垃圾资源化的重要途径之一。上述各类废弃物中固态物质均含有较高质量分数的硅、铝、钙氧化物，符合陶粒制备的原料要求。利用上述原材料制备陶粒，不仅可以实现工业、建筑业废弃物的快速消纳，有利于资源资源循环利用，同时可以制得轻质高强、吸附性能优秀的高性能道路净化滤料。

3、目前现有的专利文献中公开的以赤泥为主要原料制备陶粒的方法，主要由赤泥和黏土类原料烧结而成，例如以下专利文献中公开的：(1)高温电炉-微波联合两步法制备赤泥基烧胀陶粒的工艺，专利申请号：cn202210494630.3；(2)一种渣土-拜耳法赤泥基陶粒及其制备方法，专利申请号：cn202110905653.4；(3)赤泥基污水处理剂及其制备方法、赤泥基陶粒混凝土及其制备方法与应用，专利申请号：cn202010127619.4。

4、现有技术中已有多种以赤泥为主要原料制备陶粒的方法，但大多对工业固废的利用不够充分，或具有工业固废掺量较高导致强度、耐久度、吸附性能和制备时成粒率下降的问题。

5、因此，为解决上述现有的技术问题，需要研究一种能完全利用工业、建筑业固废制备高性能陶粒作为道路净化滤料的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种赤泥基固废复合道路净化滤料及其制备方法，能完全利用工业、建筑业固废制备高性能陶粒作为道路净化滤料，具有广阔的应用前景。

2、本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

3、本发明提供了一种赤泥基固废复合道路净化滤料，所述赤泥基固废复合道路净化滤料按重量份数计，包括以下组分：35～50份拜耳法赤泥、30～40份煤气化细渣、10～25份污水处理厂污泥、3～5份废旧混凝土再生微粉及20～40份水。

4、进一步的，所述拜耳法赤泥中sio2质量分数＞30％，al2o3质量分数＞5％，fe2o3质量分数＞10％，cao质量分数＞15％，赤泥颗粒最大粒径＜2.36mm。

5、进一步的，所述煤气化细渣中sio2质量分数＞50％，al2o3质量分数＞15％，细渣颗粒最大粒径＜2.36mm。

6、进一步的，所述污水处理厂污泥含水量为70％～80％，其固态物质中sio2质量分数＞15％，al2o3质量分数＞20％。

7、进一步的，所述废旧混凝土再生微粉的颗粒最大粒径＜0.2mm。

8、本发明还提供一种所述的赤泥基固废复合道路净化滤料的制备方法，包括以下步骤：

9、(1)将拜耳法赤泥、煤气化细渣及废旧混凝土再生微粉在鼓风式干燥烘箱中进行干燥；

10、(2)将经干燥处理后的拜耳法赤泥、煤气化细渣及废旧混凝土再生微粉分别进行筛分，得到拜耳法赤泥筛余物、煤气化细渣筛余物及废旧混凝土再生微粉筛余物；

11、(3)将拜耳法赤泥筛余物、煤气化细渣筛余物、废旧混凝土再生微粉筛余物与污水处理厂污泥均匀混合，得到配合料；

12、(4)将所述配合料加入原盘造粒机造粒，同时喷洒加入水，得到生料球；

13、(5)将生料球在鼓风式干燥烘箱中进行干燥；

14、(6)将干燥后的生料球在马弗炉中进行预热；

15、(7)将预热后的生料球在在马弗炉中进行焙烧；

16、(8)焙烧后自然冷却至室温，即可得到赤泥基固废复合道路净化滤料。

17、进一步的，所述步骤(1)中，拜耳法赤泥、煤气化细渣及废旧混凝土再生微粉在鼓风式干燥烘箱中的干燥温度为80～100℃，持续2～4h；对拜耳法赤泥、煤气化细渣、废旧混凝土再生微粉分别进行筛分时，使用120～200目筛网。

18、进一步的，所述步骤(4)中，原盘造粒机圆盘转速为60～100r/min，圆盘倾角为40～50°。

19、进一步的，所述步骤(5)中，生料球在鼓风式干燥烘箱中的干燥温度为100～110℃，持续5～8h；所述步骤(6)中，干燥后的生料球在马弗炉中的预热温度为500～650℃，持续5～15min。

20、进一步的，所述步骤(7)中，预热后的生料球在马弗炉中的焙烧温度为1100～1200℃，持续30～50min。

21、本发明有益效果在于：

22、1.原料全部为工业、建筑业副产物，有效利用了工业、建筑业废弃物，有利于保存黏土资源，实现资源循环利用，消解工业有害废弃物。且无需添加额外化学改性剂，制备过程无有害物质产生，绿色环保。

23、2.原料来源广泛，从原料端降低了道路净化滤料的生产成本，且生产工艺简单，解决了固废烧结陶粒原料和工艺复杂、耗能高、成本高的问题。有利于工业化生产，以及在应用层面推广。

24、3.强度物质在产品组分中占比高，以及废旧混凝土再生微粉的加入，使其比传统道路净化滤料更加高强耐久；同时，疏松多孔的赤泥微粒以及煤气化细渣焙烧过程中产生的大量气体，提升了赤泥基固废复合道路净化滤料的重金属固化性能和吸附能力，使之成为一种轻质高强、吸附能力优秀的优质道路净化滤料。

25、该方法兼顾绿色环保理念、生成便易性和产品性能要求，符合高质量发展理念，不仅实现了对于包括有害固废在内的多种来源固废的高效综合利用和无害化处理，同时开发了一种低成本、工艺简单的高性能陶粒类道路净化滤料的制备手段。

技术特征：

1.一种赤泥基固废复合道路净化滤料，其特征在于，所述赤泥基固废复合道路净化滤料按重量份数计，包括以下组分：35～50份拜耳法赤泥、30～40份煤气化细渣、10～25份污水处理厂污泥、3～5份废旧混凝土再生微粉及20～40份水。

2.根据权利要求1所述的赤泥基固废复合道路净化滤料，其特征在于，所述拜耳法赤泥中sio2质量分数＞30％，al2o3质量分数＞5％，fe2o3质量分数＞10％，cao质量分数＞15％，赤泥颗粒最大粒径＜2.36mm。

3.根据权利要求1所述的赤泥基固废复合道路净化滤料，其特征在于，所述煤气化细渣中sio2质量分数＞50％，al2o3质量分数＞15％，细渣颗粒最大粒径＜2.36mm。

4.根据权利要求1所述的赤泥基固废复合道路净化滤料，其特征在于，所述污水处理厂污泥含水量为70％～80％，其固态物质中sio2质量分数＞15％，al2o3质量分数＞20％。

5.根据权利要求1所述的赤泥基固废复合道路净化滤料，其特征在于，所述废旧混凝土再生微粉的颗粒最大粒径＜0.2mm。

6.如权利要求1-5任一项所述的赤泥基固废复合道路净化滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的赤泥基固废复合道路净化滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将拜耳法赤泥、煤气化细渣及废旧混凝土再生微粉在鼓风式干燥烘箱中的干燥温度为80～100℃，持续2～4h；对拜耳法赤泥、煤气化细渣、废旧混凝土再生微粉分别进行筛分时，使用120～200目筛网。

8.根据权利要求6所述的赤泥基固废复合道路净化滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，原盘造粒机圆盘转速为60～100r/min，圆盘倾角为40～50°。

9.根据权利要求6所述的赤泥基固废复合道路净化滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，生料球在鼓风式干燥烘箱中的干燥温度为100～110℃，持续5～8h；所述步骤(6)中，干燥后的生料球在马弗炉中的预热温度为500～650℃，持续5～15min。

10.根据权利要求6所述的赤泥基固废复合道路净化滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中，预热后的生料球在马弗炉中的焙烧温度为1100～1200℃，持续30～50min。

技术总结本发明属于陶粒制品技术领域，具体涉及一种赤泥基固废复合道路净化滤料及其制备方法。包括以下原料：拜耳法赤泥35～50份、煤气化细渣30～40份、污水处理厂污泥10～25份、废旧混凝土再生微粉3～5份、水20～40份。本发明所采用的原料均为工业、建筑业副产物，且产品强度和吸附能力均优于传统黏土烧结陶粒。原料中含有丰富的硅、钙和铝质组分，能够满足陶粒滤料的制备要求；煤气化细渣中的残余碳在焙烧过程中燃烧放出大量气体，使陶粒表面粗糙，内部孔隙发达。本发明实现了完全利用工业、建筑业废弃物制备高性能道路净化滤料，有利于资源循环利用和消解工业有害废弃物，并从原料端降低了高性能道路净化滤料的生产成本。技术研发人员：寇长江,孙纪阳,陆禹,李波,龚泳帆,康爱红,肖鹏受保护的技术使用者：扬州大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29