[发明专利]一种紫砂矿料轻质多孔陶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于家用及工业水体净化处理及环境材料技术领域，涉及一种利用紫砂矿料制备轻质多孔陶粒的方法。

背景技术

自上世纪90年代初，基于曝气生物滤池（BAF）的高效生物膜法处理污水工艺先后在世界各地得到广泛应用。在BAF工艺中，多孔生物滤料的性能优劣对于工程效果具有决定性的影响。多孔生物滤料分为有机和无机两大类，前者包括聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等材料，但由于滤料与微生物之间相容性较差，致使生物挂膜效果不佳，容易脱落。

近年来开始偏向于以各类固体废弃物为主料，采用烧制或压制法制备无机多孔生物陶粒，基材包括金属尾矿、页岩、火山岩、沸石、硅藻土、粉煤灰、煤矸石、黏土、污泥、建筑垃圾等，力图起到变废为宝、保护生态环境的作用。专利文献CN101913186A公开了一种利用建筑垃圾生产多孔陶粒的工艺与成套设备。专利文献CN101406777A公开了一种玻璃污泥基多孔陶粒滤料及其制备方法。专利文献CN102815965A公开了一种利用低硅铁尾矿制备多孔陶粒及其制备方法。但是，对于上述以金属尾矿（如铅锌矿、铁尾矿、钨尾矿等）、建筑垃圾、污泥等为基料生产的多孔陶粒，由于原料中铅、砷、镉、汞等污染性重金属含量往往相对较高，且难以彻底分离，即使经过高温焙烧，也存在溶出隐患，这对于以水体净化处理为应用背景是非常不利的。此外，金属尾矿硬度大，粉碎研磨能耗也相对较高。因此，开发无毒害节能环保型多孔陶粒具有重要意义。

紫砂成矿年代为古生代泥盆系，约三亿五千万年左右，是中国特有的矿产资源，藏于山腹深处。紫砂是一种含水铝硅酸盐矿物粘土，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的，在自然界中分布广泛，种类繁多，我国大多数地区都藏量丰富，它的主要成分有二氧化硅，三氧化二铝，三氧化二铁，二氧化锰，氧化钙，氧化镁，氧化钾，氧化钠，氧化钛和结晶水，并且 紫砂矿是一种双重气孔结构的多孔性材质，气孔微细。

紫砂矿不含任何有害物质，且富含有益人体健康的多种矿物质，PH值为7.2，偏碱性，通常用于制作紫砂饮具，其中以紫砂壶最为常见，然而紫砂矿料十分珍贵，有“一寸紫砂一寸金”之说。河南省新安县云梦山和青要山区属于天然紫砂矿物的产区之一，当地紫砂器产业也有一定规模。

发明人已经公开了一种紫砂澄泥器的制作工艺（CN103951377A），其原料即为青要山区的紫砂矿料，用于制作优质紫砂器具。当生产紫砂制品时，会产生很多紫砂矿的废料，目前，废弃的紫砂矿料多被当做建筑垃圾处理。因此，将上述紫砂矿料用于制备工业用途的多孔陶粒，对于实现资源综合利用与环境保护工作具有重要意义，本发明使紫砂产业的生产链得到延长和完善，使紫砂产业循环生产链做到了物尽所值，同时还有利于带动当地相关经济产业的发展。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种利用紫砂矿料为主要原料，配以定量的造孔剂和助熔剂，通过粉碎、过筛、配料、混合、成型、陈腐、干燥、预热和高温焙烧等流程，制备轻质多孔陶粒的方法。本发明产品主要用作生活水体净化滤料、曝气生物滤池滤料、养殖业水体净化滤料以及建筑材料填料等。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种紫砂矿料轻质多孔陶粒，包括以下重量份数的物质：紫砂矿料78-86份，造孔剂12-16份和助熔剂2-6份。

其中紫砂矿料粒度分布为：80-300目20份，20-80目25份，5-20目55份。

本发明中的紫砂矿料粒度配比，是因为：虽然紫砂矿富含铁、硅、锰、钙、镁、钠、钾、硒等人体所需的微量元素，但紫砂原矿土主要由石英、粘土、水云母和赤铁矿组成，因此只有在进行精选、粉碎后才能把这些微量元素提取到矿料表面，本发明通过粉碎使紫砂泥粉的部分粒度达到了微粉级，可以使这些微量元素充分提取到矿料表面，从而起到对人体的保健作用，另外，在后续的混合、制球的工艺中，可以使物料均匀混合，微量元素均匀分布；再者，本发明并不是单一把紫砂矿的粉碎成微粉级，本发明这样的不同粒度分布可以使在烧成后增大紫砂颗粒的气孔率和最终产品的内部孔隙，从而增加了紫砂颗粒的透气性和吸附能力。

其中造孔剂为工业淀粉、碳粉或锯末的一种或两种；

其中造孔剂的粒度在颗粒粒度尺寸为0.001mm－1mm。

其中造孔剂优选工业淀粉，因为工业淀粉无污染，而且当加入水时，工业淀粉具有一定的粘结力，和紫砂矿料更加粘结和融合。