公布日：2023.03.07
申請(qǐng)日：2022.11.22
分類(lèi)號(hào)：C04B38/00(2006.01)I;C04B33/132(2006.01)I;C04B33/13(2006.01)I
摘要
本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，包括以下步驟：S1.制備兩種不同粒徑的氧化鋁空心球，直徑分別為6-10mm和2-3mm；S2.將粉煤灰和污泥干燥后，分別研磨至粒徑低于80目，加水混合然后調(diào)制污泥粉煤灰混合物；S3.將污泥粉煤灰混合物揉搓包覆于不同粒徑的氧化鋁空心球表面，最后將包覆污泥粉煤灰混合物的氧化鋁空心球進(jìn)行燒結(jié)，得到不同直徑的污泥陶粒，包括大粒徑污泥陶粒和小粒徑污泥陶粒；S4.在步驟S3中制備的小粒徑污泥陶粒和大粒徑污泥陶粒表面再次分別包覆污泥粉煤灰混合物，然后采用小粒徑污泥陶粒包覆大粒徑污泥陶粒，最后燒結(jié)得到12-20mm的輕質(zhì)多孔污泥陶粒。本發(fā)明的輕質(zhì)多孔污泥陶粒，不采用發(fā)泡劑的形式，直接構(gòu)造多孔的輕質(zhì)污泥陶粒，并具備較高的力學(xué)性能和保溫性能。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1.燒制不同直徑的氧化鋁空心球：制備兩種不同粒徑的氧化鋁空心球，直徑分別為6-10mm和2-3mm；S2.制備污泥粉煤灰混合物：將粉煤灰和污泥干燥后，分別研磨至粒徑低于80目，加水混合然后調(diào)制污泥粉煤灰混合物；S3.制備不同直徑的污泥陶粒：將污泥粉煤灰混合物揉搓包覆于不同粒徑的氧化鋁空心球表面，最后將包覆污泥粉煤灰混合物的氧化鋁空心球進(jìn)行燒結(jié)，得到不同直徑的污泥陶粒，包括大粒徑污泥陶粒和小粒徑污泥陶粒；S4.輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備：在步驟S3中制備的小粒徑污泥陶粒和大粒徑污泥陶粒表面再次分別包覆污泥粉煤灰混合物，然后采用小粒徑污泥陶粒包覆大粒徑污泥陶粒，最后燒結(jié)得到12-20mm的輕質(zhì)多孔污泥陶粒；其中，所述氧化鋁空心球的制備方法為：S11.將廢棄植物纖維粉碎至粉末，然后加水或者粘結(jié)劑，將廢棄植物纖維的粉末制成不同直徑的圓球；S12.采用溶膠法或者靜電紡絲法在步驟S11制備的圓球的表面包覆鋁溶膠或溶膠靜電紡絲膜，得到含鋁圓球；S13.將步驟S12制備得到的含鋁圓球進(jìn)行煅燒得到氧化鋁空心球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，其特征在于：所述廢棄植物纖維包括秸稈，中藥渣，甘蔗渣和木屑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，其特征在于，所述S12中溶膠法的具體步驟為：將異丙醇鋁與乙醇溶液混合冷凝回流攪拌，待水解反應(yīng)完全后，加入硝酸繼續(xù)冷凝回流，使之充分反應(yīng)，得到鋁溶膠，然后加入一定的增稠劑調(diào)節(jié)鋁溶膠粘度，將鋁溶膠涂覆于步驟S11制備的圓球表面，得到含鋁圓球，其中硝酸和異丙醇鋁的摩爾比為3.5:10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，其特征在于，所述S12中靜電紡絲法的具體步驟為：將AlCl3•6H2O和Al(NO3)3•9H2O加入到硝酸溶液中，攪拌溶解，然后向上述溶液中緩慢加入異丙醇鋁，最后加入鋁粉，攪拌回流反應(yīng)完全，得到淺黃色透明溶膠，然后向溶膠中加入紡絲助劑PEO，攪拌溶解均勻，得到溶膠紡絲液，將步驟S11制備的圓球作為接收器件，進(jìn)行靜電紡絲，得到含鋁圓球，其中，AlCl3•6H2O，Al(NO3)3•9H2O，異丙醇鋁和鋁粉的摩爾比為1:1:2:4。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，其特征在于，所述S13中煅燒工藝為：先在100℃干燥2-3h，然后使用馬弗爐對(duì)其進(jìn)行煅燒，再以0.5-1.5℃/min升溫至100℃，保溫1h，繼續(xù)以1-2℃/min的速率將溫度升至550℃，保溫2-3h。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，其特征在于，所述S13中煅燒工藝為：先在100℃下干燥8-16h，然后在500℃下煅燒8-12h，升溫速率為1-2℃/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，其特征在于，所述S3中燒結(jié)工藝為：在350-500℃下燒結(jié)30-60min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，其特征在于，所述S4中燒結(jié)工藝為：先在350℃下預(yù)熱下30min，然后在900-1000℃下進(jìn)行焙燒，以2-5℃/min的速率升溫至最高溫度后，保溫20-30min，最后以2℃/min的速率冷卻至室溫。
發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)多孔污泥陶粒，不采用發(fā)泡劑的形式，直接構(gòu)造多孔的輕質(zhì)污泥陶粒，并具備較高的力學(xué)性能和保溫性能。
技術(shù)方案：一種輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備方法，包括以下步驟：
S1.燒制不同直徑的氧化鋁空心球：制備兩種不同粒徑的氧化鋁空心球，直徑分別為6-10mm和2-3mm；
S2.制備污泥粉煤灰混合物：將粉煤灰和污泥干燥后，分別研磨至粒徑低于80目，加水混合然后調(diào)制污泥粉煤灰混合物；
S3.制備不同直徑的污泥陶粒：將污泥粉煤灰混合物揉搓包覆于不同粒徑的氧化鋁空心球表面，最后將包覆污泥粉煤灰混合物的氧化鋁空心球進(jìn)行燒結(jié)，得到不同直徑的污泥陶粒，包括大粒徑污泥陶粒和小粒徑污泥陶粒；
S4.輕質(zhì)多孔污泥陶粒的制備：在步驟S3中制備的小粒徑污泥陶粒和大粒徑污泥陶粒表面再次分別包覆污泥粉煤灰混合物，然后采用小粒徑污泥陶粒包覆大粒徑污泥陶粒，最后燒結(jié)得到12-20mm的輕質(zhì)多孔污泥陶粒。
優(yōu)選的，所述氧化鋁空心球的制備方法為：
S11.將廢棄植物纖維粉碎至粉末，然后加水或者粘結(jié)劑，將廢棄植物纖維的粉末制成不同直徑的圓球；
S12.采用溶膠法或者靜電紡絲法在步驟S11制備的圓球的表面包覆鋁溶膠或溶膠靜電紡絲膜，得到含鋁圓球；
S13.將步驟S12制備得到的含鋁圓球進(jìn)行煅燒得到氧化鋁空心球。
優(yōu)選的，所述廢棄植物纖維包括秸稈，中藥渣，甘蔗渣和木屑。
優(yōu)選的，所述S12中溶膠法的具體步驟為：將異丙醇鋁與乙醇溶液混合冷凝回流攪拌，待水解反應(yīng)完全后，加入硝酸繼續(xù)冷凝回流，使之充分反應(yīng)，得到鋁溶膠，然后加入一定的增稠劑調(diào)節(jié)鋁溶膠粘度，將鋁溶膠涂覆于步驟S11制備的圓球表面，得到含鋁圓球，其中硝酸和異丙醇鋁的摩爾比為3.5:10。
優(yōu)選的，所述S12中靜電紡絲法的具體步驟為：將AlCl3•6H2O和Al(NO3)3•9H2O加入到硝酸溶液中，攪拌溶解，然后向上述溶液中緩慢加入異丙醇鋁，最后加入鋁粉，攪拌回流反應(yīng)完全，得到淺黃色透明溶膠，然后向溶膠中加入紡絲助劑PEO，攪拌溶解均勻，得到溶膠紡絲液，將步驟S11制備的圓球作為接收器件，進(jìn)行靜電紡絲，得到含鋁圓球，其中，AlCl3•6H2O，Al(NO3)3•9H2O，異丙醇鋁合鋁粉的摩爾比為1:1:2:4。
優(yōu)選的，所述S13中煅燒工藝為：先在100℃干燥2-3h，然后使用馬弗爐對(duì)其進(jìn)行煅燒，再以0.5-1.5℃/min升溫至100℃，保溫1h，繼續(xù)以1-2℃/min的速率將溫度升至550℃，保溫2-3h。
優(yōu)選的，所述S13中煅燒工藝為：先在100℃下干燥8-16h，然后在500℃下煅燒8-12h，升溫速率為1-2℃/min。
優(yōu)選的，所述S3中燒結(jié)工藝為：在350-500℃下燒結(jié)30-60min。
優(yōu)選的，所述S4中燒結(jié)工藝為：先在350℃下預(yù)熱下30min，然后在900-1000℃下進(jìn)行焙燒，以2-5℃/min的速率升溫至最高溫度后，保溫20-30min，最后以2℃/min的速率冷卻至室溫。
有益效果：本發(fā)明的輕質(zhì)多孔污泥陶粒及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明中選用廢棄植物纖維粉末制球作為模板然后包覆鋁溶膠燒結(jié)制備氧化鋁空心球，實(shí)現(xiàn)污泥陶粒中間可存在可控尺寸的中孔；
2、本發(fā)明分別單獨(dú)制備大小粒徑不同的中空型陶粒，再采用小粒徑污泥陶粒包覆大粒徑污泥陶粒制備輕質(zhì)多孔陶粒，本發(fā)明和以往陶粒的區(qū)別在于，在制備的陶粒中構(gòu)成較大的，多個(gè)孔的復(fù)合結(jié)構(gòu)，且孔與孔之間不相互連通，可以認(rèn)為是封閉式孔隙，這種封閉式孔隙相比于以往較多連通式的孔隙保溫效果更好；
3、本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，通過(guò)陶粒多個(gè)不連通中孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提高陶粒制備的保溫效果，同時(shí)還能保證陶粒體輕、強(qiáng)度高。
（發(fā)明人：田蓉;束瑾;陸祎韻;王月祥;彭玉梅;孫浩;劉棟麗）
