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利用粉煤灰生产陶粒滤料探讨

时间:2021/11/10点击:

摘要:本文结合生物滤池技术和陶粒生产工艺,探讨生产用做水处理滤料的粉煤灰陶粒的生产方法,并从原料选择、生产工艺及产品应用方面加以阐述。

根据《国家环境保护“十二五”规划》到2015年末,我国工业固体废弃物综合利用率达到72%。利用粉煤灰生产陶粒滤料变废为宝是一举多得的环保举措。但如何产量化并且保证滤料质量是粉煤灰陶粒在应用推广中需大力研究的课题。

1 目前我国粉煤灰的品质和利用现状

1.1 粉煤灰的利用现状

我国粉煤灰在建筑、农业等领域被广泛利用,各地区粉煤灰利用很不平衡,在经济发达地区利用比较好,而在欠发达地区利用率偏低。

1.2 粉煤灰中微量元素的影响

粉煤灰主要由硅、铝、铁、钙、硫等元素氧化物组成,另有一定量的镉、砷、铬等微量元素含量与煤种有关。据调查粉煤灰用于填筑层后,地下水质量大多与原地下水接近基本没有影响。

1.3 粉煤灰放射性的影响

我国粉煤灰从总体来看,辐射指标未超过GB6763-86的规定,就地区粉煤灰比活度来分析,内蒙古、陕、豫等地的粉煤灰放射性指数均未超过标准。多年研究表明粉煤灰中核素及放射强度对人体、作物和周边环境不会造成危害。

通过以上分析,粉煤灰的微量元素和放射性均未超过国家标准,不会使滤后水产生有害成分,这为粉煤灰制作污水滤料提供了理论基础,证明粉煤灰陶粒滤料并不会对生物膜造成负面影响。

2 粉煤灰陶粒滤料对原料要求

传统烧结机生产粉煤灰陶粒工艺原料配比中,粉煤灰占80-85%,同级煤粉5-8%,粘土10-15%。可改变原料配比,省去煤粉和粘土节省资源降低成本。

①粉煤灰:干灰,细度120目孔筛筛余量为4-8%。烧失量的限值,可根据混合料内含碳量的要求而定,一般为5%,如含碳量过高可能过烧熔融影响产品质量和正常生产。

②煤矸石:细度120目孔筛筛余量为4-8%。

③水:生料球含水率一般控制在18-22%。

目前人工陶粒滤料粒径范围一般为3-6mm,原料选择细灰成球效果良好,成球率可达95%以上,成球的效果直接影响到后续烧结工艺的进行和成品率,因此原料的选择是重中之重。但细灰排量较小,质量好,建筑市场需求量大,所以原料紧张导致成本升高,因此可考虑加装粉煤灰磨制系统,从而扩大原料使用范围保证产量。

3 烧结机生产粉煤灰陶粒滤料工艺研究

3.1 成球工艺

成核:双轴叶片搅拌+单轴成核

3.2 烧结工艺

采用烧结机工艺,用灰量大,还可以充分利用粉煤灰中的热值。生产工艺一般由原料的磨细处理、混合料加水成球、焙烧、筛分等工序制成。

相对于普通建筑陶粒,陶粒滤料的粒径较小,因此烧结机布料后,料层更为密实,因此需增加引风压力和流量保证烧结时间和温度,烧结环节有生料球含水率、粒径、料层厚度、点火温度、负压压力、内燃时间多个参数产生作用,以下为参考因数:

名称 产量 粒径 含水率 料层厚度 点火温度 内燃时间
工艺参数 10万m3/年 3-9mm 18-22% 200-400mm 850-1350℃ 6min
用于曝气生物滤池反冲洗工艺中,液面会有20-30%的膨胀,如果滤料堆积密度不够,则会大量溢出滤池流失,而采用烧结机工艺烧结的粉煤灰陶粒堆积密度可达800-950kg/m3,简压强度6Mpa以上,可避免反冲洗时流失和磨损。

4 结语

粉煤灰陶粒可用作水处理滤料以及处理含磷废水、含氯废水、含油废水等,可谓以废治废具有良好的社会效益和经济效益,其前景会越来越好。

如何更好的发展和利用烧结机技术生产粉煤灰陶粒滤料,有以下几点值得思考:

a.原料的选择上严格控制,加强其它固体废弃物生产陶粒的研究工作,扩大原料范围。

b.加强对烧结机生产工艺的研究,开发更适于生产小粒径陶粒滤料的生产工艺及设备。

c.考虑到陶粒原料来源及运输问题,可在有条件地区建设陶粒生产线,一般控制在10~30万m3/a为宜,可同时兼顾能耗和产能问题。