專利名稱：凝灰?guī)r助濾劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來幫助被濾液體提高濾速、改善澄清度的凝灰?guī)r助濾劑的制備方法，廣泛應(yīng)用于酒類、食品、化工、煉油、醫(yī)藥、環(huán)保、污水處理等工業(yè)部門。
許多物質(zhì)經(jīng)加工后可以用作助濾劑，如硅藻土、珍珠巖、纖維素、石棉纖維、碳粉、活性碳、濾棉、細(xì)粒硅膠、細(xì)砂和粉狀離子交換樹脂等。其中，硅藻土和珍珠巖助濾劑的用途最為廣泛，用量也最大，是常見的通用助濾劑；纖維素、石棉、活性碳等也有它們特殊性能，為常見的輔助用助濾劑。
近年來，硅藻土助濾劑的消耗量一直占整個(gè)助濾劑的60％以上，說明它有很大的優(yōu)越性。硅藻土助濾劑產(chǎn)品主要有干燥品、煅燒品和助熔煅燒品等三大品種，其發(fā)展過程是由干燥品發(fā)展到煅燒品，然后再發(fā)展到助熔煅燒品。1876年，斯萊特(J.W.Slater)首次披露了硅藻土用于工業(yè)過濾，并獲得英國專利。1923年，撤徹爾(H.S.Thatcher)發(fā)現(xiàn)硅藻土經(jīng)高溫煅燒后能使過濾速度顯著提高，并獲得美國專利。1924年，卡爾弗特(R.Calvert)發(fā)現(xiàn)助熔煅燒品級(jí)產(chǎn)品的過濾速度較其它同類產(chǎn)品提高數(shù)倍，并獲得美國專利。目前，硅藻土助濾劑的生產(chǎn)工藝已相當(dāng)成熟，其一般生產(chǎn)過程是原料凈化、干燥和粉碎→配料、混料和煅燒(溫度800-1200℃)→粉碎、粒度調(diào)整和分級(jí)等。其中助熔煅燒級(jí)產(chǎn)品是在硅藻土加工煅燒過程中，添加5％左右的食鹽、堿及堿土類的氧化物或硼砂、硝酸鈉等助熔劑加工制成的。硅藻土助濾劑的主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好的微孔結(jié)構(gòu)、吸附性能和抗壓縮性能，因此不僅能使被濾液體獲得較好的流速比，并且能濾除微細(xì)的懸浮物，保證澄清度。其主要缺點(diǎn)是(1)資源缺乏，因?yàn)樯a(chǎn)硅藻土助濾劑需要硅藻含量高的優(yōu)質(zhì)硅藻土?？墒牵M管我國的硅藻土資源十分豐富，但絕大多數(shù)為中低品位硅藻土礦，難以滿足生產(chǎn)要求；(2)生產(chǎn)成本高，因?yàn)楣柙逋林鸀V劑的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，加之優(yōu)質(zhì)硅藻土礦資源價(jià)格較高，目前國內(nèi)每噸硅藻土助濾劑的生產(chǎn)成本在3000元左右；(3)濾速相對(duì)緩慢，堆密度較大，按重量加入往往達(dá)不到預(yù)期要求，多加又降使成本上升。有人想研制堆密度小的硅藻土型產(chǎn)品，但受到原料物質(zhì)組分與結(jié)構(gòu)的限制；(4)化學(xué)穩(wěn)定性不很理想，因?yàn)楣柙逋林械蔫F、鈣等有害成分含量相對(duì)較高，并以分離狀態(tài)存在，所以其溶出率較高。許多飲料、酒類過濾時(shí)，鐵溶出量高會(huì)影響產(chǎn)品的口感和風(fēng)味。
美國從1946年開始研究珍珠巖助濾劑，50年代初進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，到80年代已發(fā)展成僅次于硅藻土助濾劑的第二大系列助濾劑。由于其資源分布廣泛、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便、成本低廉(僅相當(dāng)于硅藻土助濾劑生產(chǎn)成本的一半)，并具有堆密度小、濾速高、鐵和鈣溶解度小等優(yōu)點(diǎn)，所以目前許多國家，如印度、新加坡、菲律賓、日本和希臘等，都在生產(chǎn)和使用珍珠巖助濾劑，目前我國也有一定的生產(chǎn)規(guī)模。珍珠巖助濾劑的主要缺點(diǎn)是(1)顆粒具三葉狀結(jié)構(gòu)，故顆?？紫侗容^大，濾速相對(duì)較快，但由于缺少粒內(nèi)孔隙，故過濾的深度效應(yīng)和吸附作用較差，澄清度相對(duì)較低；(2)主要具有顆粒間的孔隙，所以在加壓過濾過程中濾餅的抗壓縮性較差，濾餅阻力上升較快，影響過濾效率；(3)在某些過濾機(jī)中，如轉(zhuǎn)鼓式過濾機(jī)中，濾層易龜裂，甚至使過濾無法進(jìn)行；(4)受其微孔結(jié)構(gòu)特征的影響，產(chǎn)品品種、規(guī)格調(diào)配受到很大限制。例如，若顆粒增大，就會(huì)使產(chǎn)品的漂浮物明顯增多，影響過濾效果。所以目前國內(nèi)珍珠巖助濾劑產(chǎn)品品種比較單一，使工業(yè)應(yīng)用范圍受到很大的限制。
針對(duì)硅藻土助濾劑和珍珠巖助濾劑目前存在的問題，王澤民(1993)等開展了硅藻土-珍珠巖復(fù)合助濾劑研制工作。認(rèn)為復(fù)合助濾劑在技術(shù)上是可行的，二者具有互補(bǔ)性，可改善產(chǎn)品性能；指出配料中一般應(yīng)以硅藻土為主，珍珠巖用量應(yīng)控制在20％以下；但是，在應(yīng)用中，復(fù)合性助濾劑尚不能完全取代硅藻土助濾劑。陳世富等(1998)的試驗(yàn)結(jié)果表明，在硅藻土助濾劑中摻入20％左右的珍珠巖助濾劑，盡管其堆密度得到某些改善，濾速也得以適度提高，但由于兩者的物理性能不同，混合后難形成均勻?yàn)V餅。在加壓型過濾機(jī)中，由于濾餅不均勻，濾液透過性不同，每種助濾材料的抗壓縮性能也不同，結(jié)果在壓力下濾層易龜裂，濾餅易脫落等。若加大珍珠巖助濾劑用量，如＞30％，情況則更壞。于是，陳世富等(1998)把珍珠巖助濾劑和硅藻土干燥品按1∶1比例，加入水、水玻璃、硅酸、硫酸鹽等(其中一種或二種以上)膠合材料，再置于200-1050℃溫度下焙燒1-20min等方法，試制珍珠巖-硅藻土復(fù)合助濾劑，小試效果還可以。
針對(duì)我國優(yōu)質(zhì)硅藻土資源短缺現(xiàn)狀，王澤民等(1992)還開展了輕質(zhì)頁巖-硅藻土復(fù)合助濾劑研制工作。認(rèn)為黑龍江嫩江輕質(zhì)頁巖資源豐富，用它與長(zhǎng)白硅藻土配制生產(chǎn)的復(fù)合助濾劑，堆密度明顯降低，生產(chǎn)成本較低，過濾效果較好，有可能成為助濾劑工業(yè)新的原料來源。馮雨春(1991)開展了“蛋白石助濾劑”研究工作，并申請(qǐng)國家發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?1101831，公開號(hào)CN1054382A)。據(jù)有關(guān)資料，這里所謂的“蛋白石”與上述王澤民等(1993)采用的嫩江輕質(zhì)頁巖，產(chǎn)地相同，是同一種原料的不同叫法。于乾(1997)明確指出，黑龍江嫩江輕質(zhì)頁巖，有人稱之為硅質(zhì)頁巖、方石英頁巖，也有人稱之為蛋白土、板狀硅藻巖。其實(shí)仍然是硅藻土，它是我國首例發(fā)現(xiàn)的白堊紀(jì)火山灰質(zhì)硅藻土，經(jīng)成巖作用變成?？梢?，所謂蛋白石助濾劑，仍然是硅藻土型助濾劑。根據(jù)馮雨春(1991)、張希林等(1994)和李珩珠(1994)等資料介紹，“蛋白石助濾劑”還存在堆密度和濾餅密度太大(明顯超標(biāo))、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、適應(yīng)范圍窄等缺陷。因而迄今未得到有效推廣應(yīng)用。
另外，明景熙等(1992)開展了凹凸棒粘土啤酒助濾劑研制工作，認(rèn)為既要有較高的過濾速度，又要保證有較低的澄清度，單獨(dú)使用凹凸棒粘土助濾劑的效果不盡理想，需與硅藻土復(fù)配使用才能達(dá)到目的。
總的來講，目前，國外的通用助濾劑主要有硅藻土和珍珠巖兩大系列；國內(nèi)主要生產(chǎn)和應(yīng)用硅藻土助濾劑，珍珠巖系助濾劑的生產(chǎn)規(guī)模和應(yīng)用都不及前者。盡管前人針對(duì)硅藻土和珍珠巖助濾劑存在的種種問題，在開發(fā)新型助濾劑方面做了不少工作，但是以凝灰?guī)r為原料生產(chǎn)通用助濾劑，迄今尚未見有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道和專利申請(qǐng)。
本發(fā)明的目的是提供了一種凝灰?guī)r助濾劑的制備方法，以輕質(zhì)多孔凝灰?guī)r為原料，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，成本低廉，解決硅藻土助濾劑存在的原料缺乏、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴、化學(xué)穩(wěn)定性不夠理想的問題，同時(shí)解決珍珠巖助濾劑存在的粒內(nèi)孔隙缺乏、抗壓縮性不佳、過濾澄清效果較差、產(chǎn)品品種單一、應(yīng)用范圍較窄的問題。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案我國中生代構(gòu)造-巖漿-火山作用強(qiáng)烈，各種凝灰?guī)r分布十分廣泛。凝灰?guī)r是火山碎屑巖類、普通火山碎屑巖亞類中的一種巖石類型，其典型特征與鑒別標(biāo)志是具有凝灰結(jié)構(gòu)。所謂凝灰結(jié)構(gòu)，系指火山碎屑物粒度小于2mm，含量過半數(shù)，被更細(xì)的火山碎屑物(火山塵)及火山灰水化學(xué)分解物質(zhì)膠結(jié)所形成的結(jié)構(gòu)。根據(jù)碎屑物的種類和特征，可將凝灰?guī)r按物態(tài)進(jìn)一步分為玻屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r和混合凝灰?guī)r等。此外，還可以進(jìn)一步根據(jù)火山碎屑物與相應(yīng)熔巖的成分來命名，如流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r、流紋英安凝灰?guī)r等等。
凝灰?guī)r粒度比較細(xì)小，孔隙度高，顆粒表面積大，玻屑不穩(wěn)定，所以容易發(fā)生次生變化。當(dāng)凝灰?guī)r遭受水化溶蝕作用時(shí)，將使原有的孔隙進(jìn)一步增大，形成多孔的輕質(zhì)凝灰?guī)r。輕質(zhì)多孔凝灰?guī)r在我國不少地方都有分布，有的已做了地質(zhì)工作，儲(chǔ)量相當(dāng)可觀。通過研究發(fā)現(xiàn)，這種輕質(zhì)凝灰?guī)r具有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)，良好的滲透性，以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性，是生產(chǎn)通用新型助濾劑的良好原料。如果能將輕質(zhì)凝灰?guī)r用作生產(chǎn)通用助濾劑的原料，對(duì)改變我國用于助濾劑生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)硅藻土礦產(chǎn)資源緊缺的局面具有重要的意義。提出這種技術(shù)思想的主要依據(jù)是，輕質(zhì)凝灰?guī)r在物質(zhì)組分、理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面與硅藻土和膨脹珍珠巖有許多相似之處(1)具有與珍珠巖相似的化學(xué)成分，列表如下凝灰?guī)r及珍珠巖化學(xué)成分(％)<
如上表所示，流紋質(zhì)凝灰?guī)rSiO275％±，Al2O312％±，F(xiàn)e2O3+FeO2％±，CaO+MgO1％±，K2O+Na2O6％±。(2)具有與珍珠巖相似的化學(xué)穩(wěn)定性。由于凝灰?guī)r中鐵和鈣等含量較低，并且多以較穩(wěn)的玻璃態(tài)或晶態(tài)存在，所以鐵鈣在溶液的溶出率低，不影響飲料、酒類等的口感和風(fēng)味。(3)最為重要的是，輕質(zhì)凝灰?guī)r具有比珍珠巖更加優(yōu)越的微孔結(jié)構(gòu)。珍珠巖助濾劑的最大缺點(diǎn)是缺乏粒內(nèi)孔隙，只有由顆粒三葉狀結(jié)構(gòu)所形成的粒間空隙，因而深度效應(yīng)和吸附作用較差，影響過濾效果。由于輕質(zhì)凝灰?guī)r除具有良好的粒間孔隙外，粒內(nèi)孔隙也同樣發(fā)育，主要孔半徑與硅藻土相似，構(gòu)成了理想的連續(xù)孔徑系列，這正是理想助濾劑所必需的。因此，當(dāng)所采用的輕質(zhì)凝灰?guī)r中的鉛、砷等對(duì)人體有害元素含量低于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就具備了用于生產(chǎn)凝灰?guī)r助濾劑的基本條件。
充分利用資源豐富的多質(zhì)多孔凝灰?guī)r，生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的凝灰?guī)r助濾劑，是發(fā)明的根本目的。為此，必須解決輕質(zhì)凝灰?guī)r的煅燒膨化、孔徑優(yōu)化、強(qiáng)度改善和粒級(jí)配比等關(guān)鍵技術(shù)問題。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)證明，這些問題可以通過干法予同題。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)證明，這些問題可以通過干法予以解決。根據(jù)輕質(zhì)凝灰?guī)r的基本特征，本發(fā)明采用的干法生產(chǎn)工藝過程是原料→粉碎→干燥→凈化→煅燒(700-1000℃)粉碎→分級(jí)→配料與混合→包裝→成品。在以上工藝中，配料與混合只是在生產(chǎn)復(fù)合助濾劑時(shí)采用。
需要指出的是，凝灰?guī)r助濾劑的種類與型號(hào)劃分(見下表)，本發(fā)明所指的凝灰?guī)r助濾劑包括4大種類(類型)、24個(gè)型號(hào)(其中，每一種類各有6個(gè)型號(hào))?，F(xiàn)將產(chǎn)品種類與型號(hào)劃分方法說明如下凝灰?guī)r助濾劑的種類與型號(hào)劃分
(1)凝灰?guī)r助濾劑的種類劃分根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，輕質(zhì)凝灰?guī)r不僅與硅藻土和膨脹珍珠巖具有相似性，而且在理化性質(zhì)和微孔結(jié)構(gòu)等方面具有互補(bǔ)性和相容性。因此，可以通過三者之間的合理搭配，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，制備相應(yīng)的復(fù)合型助濾劑。根據(jù)產(chǎn)品的物質(zhì)組分特征，可將凝灰?guī)r助濾劑劃分出四個(gè)種類凝灰?guī)r助濾劑，凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑，凝灰?guī)r-硅藻土復(fù)合助濾劑，凝灰?guī)r-珍珠巖-硅藻土復(fù)合助濾劑。
(2)凝灰?guī)r助濾劑的型號(hào)劃分工業(yè)過濾所要追求的目標(biāo)是在保證濾液澄清度的前提下，能夠獲得最大的過濾量。為此，應(yīng)根據(jù)被濾液體性質(zhì)、雜質(zhì)特征和過濾機(jī)結(jié)構(gòu)等，選擇具有不同濾速的助濾劑。目前，國內(nèi)外通常采用滲透率來表達(dá)助濾劑的濾速特征，并根據(jù)滲透率的大小來劃分助濾劑產(chǎn)品的型號(hào)。我國制訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《食用工業(yè)用助濾劑-硅藻土》(QB/T2088-1995)，按滲透率的大小，將硅藻土助濾劑劃分為6種型號(hào)，如不同型號(hào)助濾劑的滲透率(見下表)。本發(fā)明所研制的凝灰?guī)r助濾劑產(chǎn)品，仍然按照現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2088-1995，根據(jù)滲透率大小分為6種型號(hào)(見上表凝灰?guī)r助濾劑的種類與型號(hào)劃分)?，F(xiàn)將不同型號(hào)凝灰?guī)r助濾劑典型樣品的粒度分布特征如不同型號(hào)凝灰?guī)r助濾了地質(zhì)工作，儲(chǔ)量相當(dāng)可觀。通過研究發(fā)現(xiàn)，這種輕質(zhì)凝灰?guī)r具有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)，良好的滲透性，以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性，是生產(chǎn)通用新型助濾劑的良好原料。如果能將輕質(zhì)凝灰?guī)r用作生產(chǎn)通用助濾劑的原料，對(duì)改變我國用于助濾劑生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)硅藻土礦產(chǎn)資源緊缺的局面具有重要的意義。提出這種技術(shù)思想的主要依據(jù)是，輕質(zhì)凝灰?guī)r在物質(zhì)組分、理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面與硅藻土和膨脹珍珠巖有許多相似之處(1)具有與珍珠巖相似的化學(xué)成分，列表如下凝灰?guī)r及珍珠巖化學(xué)成分(％)<
如上表所示，流紋質(zhì)凝灰?guī)rSiO275％±，Al2O312％±，F(xiàn)e2O3+FeO2％±，CaO+MgO1％±，K2O+Na2O6％±。(2)具有與珍珠巖相似的化學(xué)穩(wěn)定性。由于凝灰?guī)r中鐵和鈣等含量較低，并且多以較穩(wěn)的玻璃態(tài)或晶態(tài)存在，所以鐵鈣在溶液的溶出率低，不影響飲料、酒類等的口感和風(fēng)味。(3)最為重要的是，輕質(zhì)凝灰?guī)r具有比珍珠巖更加優(yōu)越的微孔結(jié)構(gòu)。珍珠巖助濾劑的最大缺點(diǎn)是缺乏粒內(nèi)孔隙，只有由顆粒三葉狀結(jié)構(gòu)所形成的粒間空隙，因而深度效應(yīng)和吸附作用較差，影響過濾效果。由于輕質(zhì)凝灰?guī)r除具有良好的粒間孔隙外，粒內(nèi)孔隙也同樣發(fā)育，主要孔半徑與硅藻土相似，構(gòu)成了理想的連續(xù)孔徑系列，這正是理想助濾劑所必需的。因此，當(dāng)所采用的輕質(zhì)凝灰?guī)r中的鉛、砷等對(duì)人體有害元素含量低于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就具備了用于生產(chǎn)凝灰?guī)r助濾劑的基本條件。
充分利用資源豐富的多質(zhì)多孔凝灰?guī)r，生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的凝灰?guī)r助濾劑，是發(fā)明的根本目的。為此，必須解決輕質(zhì)凝灰?guī)r的煅燒膨化、孔徑優(yōu)化、強(qiáng)度改善和粒級(jí)配比等關(guān)鍵技術(shù)問題。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)證明，這些問題可以通過濕法予求是＜0.6EBC)。在試驗(yàn)條件和助濾劑用量都相同的情況下，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到或超過美國賽麗特(Celite)啤酒用硅藻土助濾劑的過濾效果。而且過濾啤酒的酒花香明顯，口感純正，清亮透明，有光澤；啤酒保質(zhì)期超過同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比的采用賽麗特硅藻土助濾劑過濾的啤酒和工廠生產(chǎn)的瓶裝啤酒。
(2)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。我國輕質(zhì)凝灰?guī)r分布較廣，儲(chǔ)量大，礦層較穩(wěn)定，所以原料也比較穩(wěn)定，這就大大減少了因原料變化而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。另外，產(chǎn)品的其它物化性質(zhì)，如滲透率(darcy)、抗壓縮性、濾餅密度等同樣具有良好的穩(wěn)定性。
(3)能有效地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化。由于輕質(zhì)凝灰?guī)r不僅有良好的粒間孔隙，而且還有特殊的粒內(nèi)孔隙，同時(shí)具有優(yōu)良的抗壓縮性，因此通過原料的復(fù)合與配搭，粒度的調(diào)整與匹配，能夠生產(chǎn)出符合國家產(chǎn)品質(zhì)量要求的具有不同滲透率(darcy)的系列產(chǎn)品，以適應(yīng)不同工業(yè)部門的使用要求。
(4)工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本低廉。由于原料的Na2O+K2O含量一般在6％左右，因此，不需外加助熔劑，就能在較低的溫度條件下生產(chǎn)出具有助熔效果的助濾劑產(chǎn)品。因而可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，大大降低生產(chǎn)成本。
(5)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯。輕質(zhì)凝灰?guī)r資源豐富，開采方便，目前礦山價(jià)每噸僅50元左右，而目前每噸優(yōu)質(zhì)硅藻土的礦山價(jià)在1000元左右。因此，凝灰?guī)r助濾劑的發(fā)明與應(yīng)用，可大大緩解目前我國用于硅藻土助濾劑生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)硅藻土資源緊缺的局面，將凝灰?guī)r資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。據(jù)計(jì)算，每噸凝灰?guī)r助濾劑的生產(chǎn)成本略低于珍珠巖助濾劑，僅相當(dāng)于硅藻土助濾劑的一半。若建成年產(chǎn)量為10000噸的凝灰?guī)r助濾劑廠，可創(chuàng)年產(chǎn)值4000萬元左右，僅因生產(chǎn)成本降低就可節(jié)約1500萬元左右，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。
實(shí)施例1采用輕質(zhì)凝灰?guī)r為原料，制備凝灰?guī)r助濾劑產(chǎn)品，所用原料為水化流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r，基本特征是(1)外觀與基本物性白色，淺灰白色，質(zhì)輕，強(qiáng)度低，用手可捏成粉末，平均含水量67.57％，松散堆密度0.54g/cm3，比重2.35g/cm3，孔隙度58％左右。(2)化學(xué)成分列表如下中國南方某地水化流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r化學(xué)成分(％
如表所示，因后期水化作用的影響，燒失量明顯增加，而SiO2含量則有所減少，其它成分與凝灰?guī)r和珍珠巖相似。另外，經(jīng)測(cè)定，其有害微量元素鉛、砷含量低于國家規(guī)定的食品工業(yè)用助濾劑的要求。(3)礦物成分根據(jù)X射線衍射分析等多種手段測(cè)試，玻屑含量在85％以上，其余為少量石英、長(zhǎng)石、黑云母、蒙脫石等。(4)結(jié)構(gòu)構(gòu)造疏松塊狀，具典型的凝灰結(jié)構(gòu)，火山玻屑有雞骨狀、弧面狀、火焰狀、棱角狀等多種形態(tài)，顆粒大小較均勻，一般為0.02-0.1mm。(5)微孔結(jié)構(gòu)原礦質(zhì)輕、疏松的根本原因在于孔隙結(jié)構(gòu)十分發(fā)育，不僅具有良好的由形態(tài)多樣的玻屑顆粒構(gòu)成的粒間孔隙，而且擁有豐富的由天生火山微氣孔及后期水化改造作用形成的粒內(nèi)孔隙，主要孔半徑為100-800nm。其生產(chǎn)工藝過程是(1)粉碎采用粉碎設(shè)備將含水量＜30％的原料粉碎，粒度要求為95％＜74μm(200目)盡量避免破壞礦石的微孔結(jié)構(gòu)。(2)干燥采用熱風(fēng)爐或干燥機(jī)或低溫干燥回轉(zhuǎn)窯對(duì)物料進(jìn)行干燥，溫度一般控制在290-310℃左右，時(shí)間一般在50-70分鐘。(3)凈化采用由旋風(fēng)分離器組成的無水分離系統(tǒng)，對(duì)干燥物料進(jìn)行凈化，以除去原料中的草根、砂粒和超細(xì)粘土。通過調(diào)節(jié)旋風(fēng)分離器風(fēng)力大小和多級(jí)分離系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)雜質(zhì)的有效分離。凈化分離后的物料的粒度要求90％＜43μm(325目)，或者100％＜74μm。(4)煅燒煅燒是改善物料微孔結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)一步清除有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)的有效方法。煅燒設(shè)備可采用回轉(zhuǎn)窯。煅燒溫度為700-1000℃，時(shí)間1-2h。通過調(diào)整回轉(zhuǎn)窯的傾斜角(通常為4.2％)和轉(zhuǎn)速(通常為0.5-2r/mim)，可實(shí)現(xiàn)物料煅燒時(shí)間的有效控制。(5)粉碎煅燒后的物料，有的結(jié)成松散塊狀，須進(jìn)一步破碎后才能進(jìn)行分級(jí)。物料經(jīng)錘式破碎機(jī)粉碎后，再經(jīng)破碎風(fēng)機(jī)進(jìn)一步破碎，粒度要求90％＜43μm或100％＜74μm。待細(xì)碎物料冷卻后，再輸送到分級(jí)系統(tǒng)。(6)風(fēng)選分級(jí)其目的是清除超大顆粒(＞74μm)和超細(xì)顆粒(＜2μm)，實(shí)現(xiàn)不同型產(chǎn)品的粒級(jí)配比。通常采用分級(jí)機(jī)對(duì)物料進(jìn)行多級(jí)分選。(7)配料與混合，不同型號(hào)產(chǎn)品的粒級(jí)配比，可參考不同型號(hào)凝灰?guī)r助濾劑的粒度分布特征表中的粒度分布特征，進(jìn)行粒級(jí)合理匹配。(8)成品包裝。
下表是凝灰?guī)r助濾劑和美國Celite啤酒硅藻土助濾劑，在板框式過濾機(jī)上分別進(jìn)行啤酒發(fā)酵原液過濾對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果。由采用凝灰?guī)r助濾劑進(jìn)行啤酒發(fā)酵原液過濾效果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果(見下表)可知，在試驗(yàn)條件相同的條件下，凝灰?guī)r助濾劑的過濾效果(濁度)已達(dá)到或超過美國Celite啤酒用硅藻土助濾劑。
采用凝灰?guī)r助濾劑進(jìn)行啤酒發(fā)酵原液過濾效果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果
實(shí)施例2采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用凝灰?guī)r為水化流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r，其特征與實(shí)施例1相同。由于輕質(zhì)凝灰?guī)r和珍珠巖物性有所不同，所以加工工藝也有所區(qū)別。凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑的制備生產(chǎn)，應(yīng)根據(jù)兩種原料的特點(diǎn)按不同工藝條件分別加工成凝灰?guī)r助濾劑和珍珠巖助濾劑，然后再根據(jù)不同型號(hào)助濾劑的技術(shù)指標(biāo)，配料加工而成。
凝灰?guī)r助濾劑的制備方法與實(shí)施例1相同，所用珍珠巖助濾劑由河南和遼寧等地有關(guān)廠家提供。根據(jù)不同型號(hào)助濾劑的技術(shù)指標(biāo)，本實(shí)例采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑80-20wt％，珍珠巖助濾劑20-80wt％。將按此配方稱取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。
下表是按照以上制備工藝，根據(jù)國標(biāo)QB/T2088-1995要求，配制的6種不同型號(hào)凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。如下表所示，它們具有堆密度適中等優(yōu)點(diǎn)，其它各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)結(jié)果表明，凝灰?guī)r助濾劑與珍珠巖助濾劑二者有很好的互補(bǔ)性，使凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑具有優(yōu)異的助濾性質(zhì)與效果。
凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑的一般性質(zhì)<
>注有關(guān)食用指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)下表是凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑和Celite硅藻土助濾劑，在板框式過濾機(jī)上進(jìn)行啤酒發(fā)酵原液過濾對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。由下表可知，在試驗(yàn)條件相同和濾餅厚度及滲透率等參數(shù)基本相同的情況下，凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑的過濾效果也同樣達(dá)到或超過Celite硅藻土助濾劑。
采用凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑進(jìn)行啤酒原液過濾效果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果
實(shí)施例3采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑20-30wt％，珍珠巖助濾劑80-70wt％。將此配方稱取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例4采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑30-40wt％，珍珠巖助濾劑70-60wt％。將此配方稱取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例5采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑40-50wt％，珍珠巖助濾劑60-50wt％。將此配方稱取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例6采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑50-60wt％，珍珠巖助濾劑50-40wt％。將此配方稱取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例7采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑60-70wt％，珍珠巖助濾劑40-30wt％。將此配方稱取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例8采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r的特征及凝灰?guī)r助濾劑制備方法同實(shí)施例1，其余的工藝特征同實(shí)施例2。本實(shí)施例所采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑70-80wt％，珍珠巖助濾劑30-40wt％。將此配方稱取的物料充分混合拌勻后，即為所得的凝灰?guī)r-珍珠巖復(fù)合助濾劑。實(shí)施例9采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和硅藻土助濾劑為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-硅藻土復(fù)合助濾劑系列產(chǎn)品。所用凝灰?guī)r仍然為水化流紋玻屑凝灰?guī)r，其特征與實(shí)施例1相同。凝灰?guī)r助濾劑和硅藻土助濾劑仍需要分別進(jìn)行加工，然后再配料混合而成。凝灰?guī)r助濾劑制備工藝與實(shí)施例1相同，硅藻土助濾劑由吉林和云南等地有關(guān)廠家提供。根據(jù)不同型號(hào)助濾劑的技術(shù)指標(biāo)，本實(shí)施例采用的基本配方是凝灰?guī)r助濾劑80-20wt％，硅藻土助濾劑20-80wt％。將按此配方稱取的物料經(jīng)過充分混合拌勻后，即為所得凝灰?guī)r-硅藻土復(fù)合助濾劑產(chǎn)品。實(shí)施例10采用輕質(zhì)凝灰?guī)r和珍珠巖助濾劑及硅藻土助濾劑為原料，制備不同型號(hào)的凝灰?guī)r-珍珠巖-硅藻土復(fù)合助濾劑。所用輕質(zhì)凝灰?guī)r和實(shí)施例9相同。本實(shí)施例采用的配方是凝灰?guī)r助濾劑10-50wt％，珍珠巖助濾劑10-50wt％，硅藻土助濾劑10-50wt％。將按此配方稱取的物料充分混合拌勻后，即為所得凝灰?guī)r-珍珠巖-硅藻土復(fù)合助濾劑產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種凝灰?guī)r助濾劑的制備方法，以輕質(zhì)多孔凝灰?guī)r為原料，其特征在于生產(chǎn)工藝是A、粉碎將含水量＜30％的原料粉碎，粒度為95％＜74μm(200目)；B、干燥采用熱風(fēng)爐或低溫干燥回轉(zhuǎn)窯對(duì)物料進(jìn)行干燥，溫度控制在290-310℃，時(shí)間為50-70分鐘；C、凈化除去原料中的草根、砂粒和超細(xì)粘土。凈化分離后的物料的粒度為90％＜43μm(325目)或100％＜74μm；D、煅燒煅燒溫度為700-1000℃，時(shí)間為1-2h；E、粉碎再經(jīng)破碎風(fēng)機(jī)進(jìn)一步破碎，粒度為90％＜43μm或100％＜74μm；F、風(fēng)選分級(jí)清除超大顆粒(＞74μm)和超細(xì)顆粒(＜2μm)，對(duì)物料進(jìn)行分選；G、配料與混合；H、成品包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凝灰?guī)r助濾劑的制備方法，其特征是將凝灰?guī)r助濾劑按80-20wt％比例分別與20-80wt％珍珠巖助濾劑或20-80wt％的硅藻土助濾劑進(jìn)行搭配、混合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凝灰?guī)r助濾劑的制備方法,以輕質(zhì)多孔凝灰?guī)r為原料,其工藝過程是:原料粉碎,將含水量< 30%的原料粉碎,粒度為95%< 74μm(200目)；干燥,采用熱風(fēng)爐或低溫干燥回轉(zhuǎn)窯對(duì)物料進(jìn)行干燥，溫度控制在290—310℃，時(shí)間為50—70分鐘;凈化,除去原料中的草根、砂粒和超細(xì)粘土。凈化分離后的物料的粒度為90%< 43μm(325目);煅燒,煅燒溫度為700—1000℃,時(shí)間為1—2h;粉碎,粒度為90%< 43μm;風(fēng)選分級(jí),清除超大顆粒(> 74μm)和超細(xì)顆粒(< 2μm);配料與混合。工藝簡(jiǎn)便,成本低廉,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,過濾效果好,具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B01J20/30GK1256964SQ9812171
公開日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1998年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月17日
發(fā)明者汪靈, 木士春 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長(zhǎng)沙大地構(gòu)造研究所