[发明专利]一种赤泥-炉渣-水泥复合除磷剂制备方法

说明书

本发明提供一种赤泥‑炉渣‑水泥复合除磷剂制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：将原料赤泥、炉渣和水泥分别干燥、破碎、过筛、烘干至恒重，然后按一定配比均匀混合；将混合物与去离子水混合，而后制成生料颗粒；将生料颗粒进行微波活化处理，微波活化完成后冷却到室温，即得赤泥‑炉渣‑水泥复合除磷剂。本发明赤泥、炉渣和水泥都含较高的氧化钙，利用钙基组分将水中磷酸盐以磷酸钙形式去除；赤泥和炉渣中的氧化铁在微波作用下迅速升温，起到煅烧的作用；且赤泥和炉渣中的水合矿物和碳酸盐矿物等易分解并释放出水分或气体，在颗粒内部形成孔隙结构；同时炉渣含有一定比例的未燃灰分，微波活化过程也可起到造孔作用。

技术领域

本发明涉及一种以赤泥、炉渣和水泥为原材料，微波活化制备除磷剂的方法，属于赤泥综合利用领域。

背景技术

水中的氮磷等营养物质过多会引起水体富营养化，导致藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解量下降，水质恶化，鱼类及其生物大量死亡。水体富营养化严重影响水质，破坏生态环境。因此，为防止水体富营养化的发生，除了源头上控制磷的排放，此外找到一种既经济又环保的除磷剂非常重要。

赤泥具有颗粒细小、孔隙多、比表面积大等特征，以及以氧化钙、铁/铝氧化物和二氧化硅等为主的化学成分，在一定条件下能对环境中的特定污染物具有去除作用，且研究表明赤泥可用于水中磷酸盐的去除。当前，国内外众多学者采用不同手段对其活化并制备新型材料用于磷的去除，常用的方法包括化学活化和热活化法。通过化学手段改性制得的赤泥粉末材料除磷性能良好，但制备成本和条件要求较高，材料在使用后回收再生方面有一定困难；且化学手段常采用加酸预处理，对环境有一定的污染。热活化方式可以使赤泥颗粒内部形成孔隙结构，增大比表面积，但是焙烧所需的温度较高，升温过程会消耗能源，且热量以传导、对流或辐射的形式从材料表层向内传递，如此则可能存在材料表面层和内部的热梯度差，造成材料内外活化程度不均，而如果控制加热速度和延长活化时间，这种方式无疑又会消耗更多能源。

微波活化作为近年来兴起的一种方法，在分子化学和材料合成领域有广泛的应用。材料在微波电磁场的作用下通过偶极子旋转和离子传导的方式使电磁能转化为热能，可以实现内外部同时快速加热，不仅能使材料强度增大，且达到催化反应的效果。

因此，为了实现磷的高效去除、提高除磷材料的水化强度以及减少能耗，本发明采用微波法对赤泥-炉渣-水泥材料进行活化，制备出一种高效的除磷剂，以废治废，具有较高的经济、社会和环境效益。

发明内容

本发明是针对水体富养化问题，以及目前赤泥的传统化学活化和热活化方法所存在的问题，提供一种以赤泥、炉渣和水泥为原材料，通过微波活化制备除磷剂的方法。且吸附磷后的材料可通过加酸再次释放磷，作为土壤的磷肥施用，实现了材料的再利用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种赤泥-炉渣-水泥复合除磷剂制备方法，包括如下步骤：

步骤a：将原料赤泥、炉渣和水泥分别干燥、破碎、过筛，然后烘干至恒重；

步骤b：将步骤a中的赤泥、炉渣和水泥均匀混合；

步骤c：将步骤b中的混合物与去离子水混合，而后制成生料颗粒；

步骤d:将步骤c中得到的生料颗粒进行微波活化处理，微波活化完成后冷却到室温，即得赤泥-炉渣-水泥复合除磷剂。

优选的，步骤a中，所述赤泥为氧化铝厂烧结法赤泥,所述炉渣为炼铁厂炉渣，所述水泥为建筑常用粘结剂。

优选的，步骤b中，所述原料质量配比为赤泥70～90％、炉渣10-25％、水泥0-5％。

优选的，步骤c中，混合物与去离子水混合的水灰比为0.5。

优选的，步骤d中，所述微波活化的功率为130-800w，活化时间为10-40min。