CN104495988B - 球型铁碳微电解填料的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了球型铁碳微电解填料的生产方法，它由75-80wt%的铁精粉、12-15wt%的煤粉、1-2wt%的膨润土、5-8wt%的硼砂和0.1-1%wt%的金属催化剂为原料，按下述方法制备：将铁精粉、煤粉与膨润土、硼砂和金属催化剂混合搅拌制成混合料，将混合料输入球团机中并喷入上述混合料重量9-10%的水，球团球状坯体，烘干，装入耐高温的钢钵中，将钢钵放入窑炉中，升温至1000～1080℃并保温2-4小时后，冷却出炉，本发明内部呈蜂状孔构体，可有效地防止填料板结和钝化，通过其内部具有的毛细管式气孔，可快速吸入废水，提高了反应效率，借助微电解产生的铁碳电位差来形成微电流，来刺激废水中产生新生态的氢和氧，使废水发生强烈的氧化还原反应，将难降解物转化为易降解物，达到处理污水的目的。

Description

球型铁碳微电解填料的生产方法

技术领域

本发明涉及污水处理材料，尤其是涉及用于污水处理的铁碳微电解填料的生产方法。

背景技术

冶金焦化、电镀、发电、造纸、医药和印染等行业产生的废水属于典型的难处理工业废水，具有成分复杂、含有大量的难降解物，可生化性较差、毒性大等特点。目前，国内大部分焦化厂普遍采用普通活性污泥法处理经蒸氨、脱酚预处理的焦化废水，处理后水中的酚、氰、油等有害物质大为降低，但对COD和NH3-N的去除率并不高，难降解物质的存在使出水水质不能达到国家排放标准，还需要进行再次深度处理。

铁碳微电解技术是利用金属的电化学腐蚀原理来分解废水中难降解污染物的一种污水处理工艺。利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2V电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。当***通水后，设备内会形成无数的微电池***,在其作用空间构成一个电场。在处理过程中产生的新生态[H]、Fe2+等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；生成的Fe2+进一步氧化成Fe3+，它们的水合物具有较强的吸附-絮凝活性，特别是在加碱调pH值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的吸附能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水中分散的微小颗粒，金属粒子及有机大分子。

传统的微电解填料多采用固定式的铁碳床，即将碎铁屑和活性炭按一定比例物理混合于一箱体内。但是，因铁碳床中的铁颗颗粒分散不均匀，铁颗粒之间容易生锈板结，使之在使用过程中容易产生板结现象，不仅会导致微电解过程中断，影响处理效果，而且要频繁地更换微电解材料，工作量大、成本高，降低废水的处理效率。目前人们又将碎铁屑和活性炭及粘接剂混合压制或搪成长粒状烘干后焙烧制成扁球状微电解填料，虽然较好地解决了散堆的铁屑和活性炭混合物所存在的易产生板结的问题，但这种扁球状微电解填料一是压制烧结后表面和内部都比较紧密，难降解物聚集在其表面上，随时间增长会在填料表面形成钝化，表面易形成保护膜层且不易剥落，会阻止电解反应进行，又不利于进行反冲洗，二是大都采用来源有限，价格又较高的碎铁屑，从而增加了生微电解填料的生产成本。

发明内容

针对上述现有技术中扁球状微电解填料所存在问题，本发明提供了一种既不会形成板结和钝化，有利于反冲洗，又可降低生产成本的新型球型微电解填料的生产方法。

本发明所述球型铁碳微电解填料的生产方法是：它由75-80wt%的铁精粉、12-15wt%的煤粉、1-2wt%的膨润土、5-8wt%的硼砂和0.1-1%wt%的金属催化剂为原料，并按下述方法制备而成：

A、先将80目以上且四氧化三铁含量为60%以上的铁精粉、80目以上的煤粉与膨润土、硼砂和金属催化剂按比例混合搅拌制成混合料，

B、将混合料送入球团料槽输入球团机中并喷入上述混合料重量9-10%的水，球团成φ3～30毫米的球状坯体，

C、将球粒坯体进行烘干至水份小于2%，

D、再将已烘干的球粒分别装入耐高温的钢钵中，将钢钵加盖并密封，

E、将已密封的钢钵放入窑炉中，升温至1000～1080℃并保温2-4小时后，自然冷却20小时至常温下出炉，

F、将球粒从钢钵中取出，检测后包装。

本发明所述金属催化剂由贵金属（铂、钯、铑）中一种与铁、铜、钴、钛中的一种混合制成。所述煤粉也可用粉煤灰、焦煤或活性炭等代替。

所述铁精粉为铁矿石经破碎、磨碎并经磁选或浮选后制备而成。

所述硼砂为十水四硼酸钠（Na2B407·10H20），是一种既软又轻、且无臭的透明晶体或白色粉末，350-400℃失去结晶水，熔点为830℃，可用于金属除锈剂使用，净化及保护金属表面。

本发明一是采用在原料加入硼砂，既可利用硼砂又软又轻及易失去结晶水而可形成网状分布的气孔的特点，制成强度高、密度小，比表面积大，空隙率达到55%以上的球粒，又充分利用硼砂具有除锈及保护净化金属表面的特点，可有效防止铁料不会生锈，确保填料结块和钝化；再是利用资源丰富、价格低的由铁矿石制成的铁精粉代替资源量少、价格较高的铁屑和窑炉钢钵烧结技术，制成的球型铁碳微电解填料强度不仅可达到1000Kg/cm²，可承受20米水柱压力，且可对废水中难降解物进行断链；球型铁碳微电解填料中铁骨架和碳链之间相互交叉，铁颗粒可被碳颗粒均匀地分散，且颗粒表面和内部形成细小的网状蜂窝孔洞，在处理含难降解物的水质时，颗粒之间不容易发生板结和钝化，吸附在颗粒表面的难降解物容易被剥落，不会妨碍电解反应进行，同时又便于反冲洗清理，再是球型铁碳微电解填料制造成本下降10-20%以上。

本发明所述的窑炉钢钵技术是指：为解决现有铁碳微电解填料采用匣钵作为载体在高温焙烧时匣钵容易出现裂缝，使铁碳微电解填料容易氧化，导致铁粉发生氧化反应的问题，采用耐高温钢制成的钢钵及钢钵盖，在装入铁碳微电解填料后进行密封，再放入窑炉中进行高温焙烧，确保填料不被氧化。

本发明所述的球型铁碳微电解填料进行水处理与现有技术相比具有处理效果好、生产成本低、操作维护方便、适用范围广，电力资源消耗少，且处理反应速度快、效果稳定，不会造成二次污染的特点，可提高废水的可生化性，达到化学沉淀除磷，有利于污泥的沉降和生物挂膜。

另外在相同时间内，现有技术中扁球状铁碳微电解填料中铁粒不能全部溶解，碳粒仍被部份未溶解的铁粒作为骨架连接，碳粒与碳粒之间不能形成空隙，难降解物容易积聚在铁粒表面形成板结和钝化；而本发明申请中的铁粒由于较细，在相同时间内可全部溶解，铁粒与碳粒之间可形成相通的空腔，因而可进一步防止难降解物在碳粒表面形成板结和钝化，又便于反冲洗。

本发明经过高温焙烧，铁碳融合成一体，其结构内部呈蜂状孔构成，可有效地防止填料形成板结和钝化，且通过其内部具有的毛细管式气孔，可快速吸入废水，提高了反应效率，借助微电解产生的铁碳电位差来形成微电流，来刺激废水中产生新生态的氢和氧，通过氢和氧的还原性和氧化性，使废水发生强烈的氧化还原反应，从而可将难降解物转化为易降解物。

本发明所述球型铁碳微电解填料呈球状或近似球状，规格大小为φ3～30毫米，抗压强度800～1000Kg/cm²，空隙率≥55%，比重为1-1.3吨/m³，比表面积为1.2-1.5m³/g。

具体实施方式

实施例1，本发明所述球型铁碳微电解填料由78wt%的铁精粉、13wt%的煤粉、1.5wt%的膨润土、7wt%的硼砂和0.5%wt%的铂-钛二元催化剂为原料，并按下述方法制备而成：

A、将150目且四氧化三铁含量为65.5%的铁精粉、150目的煤粉、膨润土、硼砂和铂-钛二元催化剂按比例混合搅拌制成混合料，

B、将混合料送入球团料槽经球团机并喷入上述混合料重量9-10%的水，球团成φ3～15毫米的球粒，

C、将球粒进行烘干至水份小于2%，

D、再将已烘干的球粒分别装入耐高温的钢钵中，将钢钵装盖并密封，

E、将已密封的钢钵放入窑炉中，升温至1000～1080℃并保温2-3小时后，自然冷却20小时至常温下出炉，

F、将球粒从钢钵中取出，检测后包装。

本实施例1所制得的球型铁碳微电解填料经检测，各项指标如下所示：

抗压强度811Kg/cm²，空隙率56.5%，比重为1.16吨/m³，比表面积为1.25m³/g。

实施例2，本发明所述球型铁碳微电解填料由77wt%的铁精粉、15wt%的煤粉、2wt%的膨润土、5wt%的硼砂和1%wt%的铜-铑二元催化剂为原料，并按下述方法制备而成：

A、将200目且四氧化三铁含量为67.3%的铁精粉、150目的煤粉、膨润土、硼砂和铜-铑二元催化剂按比例混合搅拌制成混合料，

B、将混合料送入球团料槽经球团机并喷入上述混合料重量9-10%的水，球团成φ15～30毫米的球粒，

C、将球粒进行烘干至水份小于2%，

D、再将已烘干的球粒分别装入耐高温的钢钵中，将钢钵上盖并密封，

E、将已密封的钢钵放入窑炉中，升温至1000～1080℃并保温3-4小时后，自然冷却20小时至常温下出炉，

F、将球粒从钢钵中取出，检测后包装。

本实施例2所制得的球型铁碳微电解填料经检测，各项指标如下所示：

抗压强度908Kg/cm²，空隙率55.8%，比重为1.21吨/m³，比表面积为1.28m³/g。

Claims (1)

1.球型铁碳微电解填料，它由75-80wt%的铁精粉、12-15wt%的煤粉、1-2wt%的膨润土、5-8wt%的硼砂和0.1-1%wt%的金属催化剂为原料，并按下述方法制备而成：

A、先将80目以上且四氧化三铁含量为60%以上的铁精粉、80目以上的煤粉与膨润土、硼砂和金属催化剂按比例混合搅拌制成混合料，

B、将混合料送入球团料槽输入球团机中并喷入上述混合料重量9-10%的水，球团成φ3～30毫米的球状坯体，

C、将球粒坯体进行烘干至水份小于2%，

D、再将已烘干的球粒分别装入耐高温的钢钵中，将钢钵装盖并密封，

E、将已密封的钢钵放入窑炉中，升温至1000～1080℃并保温2-4小时后，自然冷却20小时至常温下出炉，

F、将球粒从钢钵中取出，检测后包装。