用煤矸石制备生物滤池滤料的正交试验研究-王萍

--第31卷第2期非金属矿Vol.31No.22008年3月Non-MetallicMinesMarch,2008煤矸石是与煤伴生的含碳岩石，约占煤产量的10%左右。按照主要组成矿物不同，煤矸石可分为黏土岩类矸石、砂岩类矸石、碳酸盐类矸石三大类，其中，黏土岩类矸石可用来生产砖瓦、空心砌块、建筑陶瓷、轻骨料等。陶粒作为建筑轻骨料和水处理滤料，过去多以黏土、泥质岩石作为主要原料。近十几年来，黏土原料越来越多地被工业固体废弃物如粉煤灰、煤矸石、铝厂赤泥等代替，不仅节约了土地资源，而且促进了固体废物的开发利用。用煤矸石作为主要原料，加入一定量的黏结剂、助熔剂，经高温焙烧，制备出适合于生物滤池使用的、性能良好的陶粒滤料，为煤矸石的进一步开发利用，实现工业固体废物处理的无害化、资源化探索新的途径，同时也为生物滤池滤料的国产化提供依据。1实验1.1仪器箱式高温炉：SX24-13型；圆盘粉碎机：xpc-Φ175型；颚式破碎机：xpc100×60型；电热恒温鼓风烘干箱：101A-1型；循环水式真空泵：SHZ-D（Ⅲ）型；液限测定仪：GYS-2型。1.2原料1.2.1煤矸石：实验用煤矸石取自淄博市南定煤矿矸石堆。岩石类型属于碳质泥岩，其主要矿物组成（wt%）为：黏土矿物，65~75；碳酸盐矿物，10~15；黄铁矿，3~5；石英，4~5；有机质，8~10。主要特点是黏土矿物含量偏低，碳酸盐矿物含量较高。煤矸石的化学成份（wt%）为：SiO2，58.66；Al2O3，16.31；Fe2O3，6.50；CaO，3.02；MgO，4.80；K2O，1.85；Na2O，0.78。挥发份含量及可塑性指数测定结果见表1、表2，其灰分含量在90%以上，可塑性指数小于7，属于低热值、低可塑性煤矸石。表1煤矸石中水分、挥发分、灰分的测定[1]测定项目水分挥发分灰分含量/%1.029.47590.382表2煤矸石可塑性指数[2]目数6080100可塑性指数4.5265.0355.2991.2.2长石粉：作为助熔剂降低焙烧温度，粒度为150目，其主要化学成分（wt%）为：K2O，≥11；Na2O，≥3；CaO，0.03；MgO，≤0.02；Fe2O3，≤0.15；Al2O3，≥17；TiO2，≤0.02。1.2.3黏土：作为添加剂增加原料的可塑性。取自校内二期工程建筑工地土堆，烘干后取100目筛下。1.3正交实验设计由于实验用煤矸石的可塑性较低，因此，要加入一定量的黏土，以增加泥料的可塑性。黏土加量尽可能少，以能够满足造粒所需要用煤矸石制备生物滤池滤料的正交试验研究王萍李国昌（山东理工大学材料学院，山东淄博255049）摘要以煤矸石为主要原料，制备生物滤池滤料。采用正交实验设计，研究煤矸石粒度、助熔剂比例、黏土比例和烧结温度对滤料性能的影响。结果表明：当煤矸石粒度为100目，助熔剂加量为6%，黏土加量为5%，焙烧温度为1000℃时，滤料的综合性能指标最好，其显气孔率为58.28%，容重为1.13g/cm3，酸蚀率为1.10%，碱蚀率为0.17%。关键词煤矸石陶粒滤料正交实验生物滤池OrthogonalExperimentStudyonPreparationofBiologicalFilterMediumfromCoalGangueWangPingLiGuochang(Dept.ofMater.Sci.&Eng.,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049)AbstractAbiologicalaeratedfilterwaspreparedbycoalgangueasessentialmaterial.Theinfluencesoftheganguegrainsize,thefluxandclaycontent,thesinteringtemperatureonperformancesofthefilterwerestudybyanorthogonalexperimenttable.Theresultsshowedwhenthecoalganguegrainsizeis100mesh,thefluxcontentis6%,theclaycontentis8%andthesinteringtemperatureis1000℃,performancesofthesamplearethebest.Itsporosityis58.28%,volumeweightis1.13g/cm3,acidsolutionratiois1.10%,alkalisolutionratiois0.17%.Keywordscoalganguehayditefilterdesignorthogonalexperimentbiologicalaeratedfi