[发明专利]一种多孔吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔吸附材料的制备方法，特别是利用磷石膏、煤渣等工业废物及底泥制备高强度多孔吸附材料的方法，属于废物资源化利用领域。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸生产过程中的副产物，主要成分是二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)，质量含量在85%以上，含有P₂O₅、F^-、有机物及其它一些杂质，是化学工业中排放量最大的固体废物之一。2006年环保部将磷石膏渣定义为危险废物，长期以来磷复肥企业主要采用堆存法处理，磷石膏的堆放会造成土壤、水系、大气的严重污染。据“十二五”磷肥发展思路的要求，新建企业的磷石膏利用率需达到100%，旧企业利用率需达到20%。磷石膏渣不仅对环境造成巨大影响，而且日益成为制约磷酸产业发展的重要因素。无论从节能减排、资源再利用方面，还是从减轻企业负担方面考虑，磷石膏的合理利用都有重要的意义，是走新型工业化道路的迫切需要。

煤渣是火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣。煤渣的化学成分为SiO₂40～50％、Al₂O₃30～35％、Fe₂O₃4～20％、CaO1～5％及少量镁、硫、碳等。其矿物组成主要有：钙长石、石英、莫来石、磁铁矿和黄铁矿，含硅玻璃体(Al₂O₃·2SiO₂)和活性SiO₂、活性Al₂O₃以及少量的未燃煤等。煤渣弃置堆积，不仅占用土地，放出含硫气体污染大气，危害环境，甚至会自燃起火。煤渣为烧结火山灰质材料，磨细后具有水硬胶凝性能。

底泥是水体生态系统的重要组成部分，目前底泥成为水体内源污染的主要污染物。湖泊、河流等底泥治理主要采用环境清淤疏浚技术，清淤疏浚出来的底泥通常被作为固体废弃物堆放在贮泥场，不仅占用大量土地，并且造成二次污染。底泥中含有大量有机物，Si、Al等矿物质，包含有火山灰的成分，具有粘性。

公开号为CN 101716491 A的专利公开了一种利用湖泊底泥碳化制备重金属吸附剂的方法。该方法将底泥用蒸馏水洗涤后烘干，加入磷酸溶液活化后水浴加热，再烘干然后放入高温炉的石英管中，并通入CO₂进行热解碳化，从而制备得到吸附剂。该发明制备的吸附剂取得较好的吸附效果，但是吸附剂的强度需要考虑。

公开号为CN 101837297 A的专利公开了一种湖泊底泥和粉煤灰共同作为载体的干式CO₂吸附剂及其制备方法。该方法中吸收剂、载体及粘结剂的重量比为2~6：4~8：1~2，其中吸收剂为碳酸钠或碳酸钾，载体包括重量比为4：1的载体基料和辅料，载体基料是重量比为1：1的湖泊底泥与粉煤灰，载体辅料为粘土，粘结剂为硅酸钠。制备方法包括以底泥为原料的混合配料、脱水、研磨、干燥成型、烧结成产品。该发明利用粉煤灰和底泥为载体，实现了废物再利用，但是其载体辅料为粘土，粘结剂为硅酸钠，粘土为国家限用材料，硅酸钠成本较高。

发明内容

本发明旨在提供一种多孔吸附材料的制备方法，该方法是利用磷石膏、煤渣和底泥作为主要原料，添加少量石灰及消泡剂制备高强度多孔吸附材料的方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

（1）将质量百分比40-50%的磷石膏粉末、质量百分比10-15%的煤渣粉末、质量百分比30-40%的底泥粉末和质量百分比5-10%的石灰粉末混合并在混料机中搅拌均匀，得到混合原料；

（2）按每克混合原料添加0.4-0.5ml水的比例，将水和混合原料充分混合后，滴入消泡剂，消泡剂添加量为水体积的0.05-0.1%，制成料浆，料浆成型后，在20 -25℃、湿度为90-100%条件下养护24 h；

（3）养护后材料在600-750℃下煅烧1.5-2 h，温度以10℃/min的速率升温，煅烧后自然冷却至室温即得多孔吸附材料。

本发明中所述磷石膏粉末是磷石膏在温度为40±2℃条件下烘干至恒重，碾磨过筛，控制粒度小于0.08 mm制得。

本发明中所述煤渣粉末是煤渣在100±2℃烘干至恒重，碾磨过筛，控制粒度小于0.08 mm制得。

本发明中所述底泥粉末是底泥在天气晴朗室外条件自然干化一周，然后在105±2℃烘干至恒重，碾磨过筛，控制粒度小于0.08 mm制得。