陶粒濾料一般是以黏土、泥質巖石等作為主要原料高溫燒制而成的,目前為了節約土地資源,促進工業固體廢物的開發利用,也有使用粉煤灰、煤矸石、鋁廠赤泥以及活性污泥等代替黏土、頁巖作為原料制備陶粒,具有良好的社會效益和經濟效益。陶粒濾料的制備一般要經過配料造粒和焙燒成形兩個階段。
(1)配料造粒 以黏土、頁巖和煤矸石為主要原料制備陶粒濾料時,將黏土、頁巖和煤矸石用破碎機破碎成不同粒級的顆粒后過篩分級,取2~5mm的樣在干燥箱中于100℃下干燥6~8h后,作為陶粒濾料的生料。若以輕質材料粉煤灰和黏土為主要原料制備陶粒時,將黏土經過研磨機研磨成約100~200目的粉末后,按照不同配比加入輕質材料粉煤灰、黏土黏結劑、水等混合均勻,放入成形機內擠壓成形并切割,然后在盤式造粒機中造粒得到球形顆粒狀生料,粒徑為4~8mm、若以鋁廠赤泥和硅石粉為主要原料制備陶粒時,在赤泥和硅石粉中添加特制的調節劑,混配均勻后可制得陶粒濾料生料。
(2)焙燒成形 陶粒濾料的燒制工藝是決定其性能的重要因素。將按上述方法制備的陶粒生料經過干燥、預熱、高溫焙燒和冷卻四個階段才能形成陶粒濾料,其中的預熱和焙燒是整個燒制過程中重要的兩個步驟。預熱溫度不能超過400℃,一般為300~400℃,相應預熱時間一般為30~60min,預熱溫度和預熱時間在該范圍內時,陶粒比表面積都較大。一般黏土類陶粒的軟化溫度從800~900℃開始,到1120℃左右熔融,焙燒時間為5~10min.
陶粒濾料燒制的關鍵技術是控制濾料內部微孔的發育,使之符合微生物附著的要求,而濾料內部微孔的形成主要是由焙燒時原料內產生氣體而引起的。因此,燒制時爐內溫度的控制就成為至關重要的環節。生料軟化溫度達熔融溫度,即為好的焙燒溫度范圍,軟化溫度范圍越大,膨脹溫度范圍就越大,隨膨脹有利,也便于試驗操作。
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