粉煤灰人造空心漂珠的制備方法
【專利摘要】一種粉煤灰人造空心漂珠的制備方法，包括以下步驟：將粉煤灰粉體與水、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑混合并球磨，制備出高固相含量的粉煤灰漿料；將所述粉煤灰漿料加入噴霧造粒設(shè)備中，使其霧化形成球形漿料液滴，并噴入成型室內(nèi)，使其快速失去水分干燥，形成球形粉煤灰前驅(qū)體；將所述球形粉煤灰前驅(qū)體通過成珠爐空心球化；并且將通過成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來，然后通過漂浮法分離出空心漂珠。本發(fā)明制備方法采用粉煤灰為主要原料，利用噴霧造粒方法制備空心漂珠，不但能解決天然空心漂珠市場緊缺局面，而且還能解決燃煤廠廢棄物的堆放與污染問題，對資源進行再利用，必將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟利益和社會效益。
【專利說明】粉煤灰人造空心漂珠的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及輕質(zhì)無機填料，即空心漂珠，這種填料廣泛應(yīng)用于石油固井、化工、造船、航天航空、無線電技術(shù)等領(lǐng)域，尤其適用在石油固井中用于低密度水泥減輕添加劑。

【背景技術(shù)】
[0002]空心漂珠是一種中空的微米級圓球粉末狀超輕質(zhì)無機非金屬材料，因性能優(yōu)異，被譽為“復(fù)合材料之王”、“新時代的空間材料”、“魔粉”，是二十一世紀高端復(fù)合材料的主流品種，是近些年來在全世界特別是發(fā)達國家得到廣泛應(yīng)用的新型功能性工業(yè)填料，具有質(zhì)量輕、強度高、隔熱保溫、流動性好、耐腐蝕等諸多獨特的特點。因而廣泛應(yīng)用石油固井、航空航天、機械、物理、化學(xué)、電絕緣及軍事等領(lǐng)域。1973年在美國匹茲堡國際灰渣會議，畢特華博士(Beclow)論述了從粉煤灰中提取空心漂珠的可能性，以及它的優(yōu)良性能。
[0003]由此美國飛利特公司就著手開發(fā)粉煤灰空心漂珠，并以商品的形式在市場上銷售。因為原料豐富、變廢為寶、價格低廉等優(yōu)勢，成為暢銷產(chǎn)品。我國空心漂珠發(fā)展基本是從七十年代末開始的，為促進空心漂珠的發(fā)展，國家曾經(jīng)多次下達文件(例如《國經(jīng)貿(mào)資
[1996]809》文件)鼓勵發(fā)展空心漂珠，并且給予優(yōu)惠政策。一些生產(chǎn)空心漂珠的廠家也相繼誕生。尤其是近幾年，隨著人們對空心漂珠認識的進一步增強以及現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，人們環(huán)保意識的不斷增強，粉煤灰空心漂珠的研究和應(yīng)用正越來越引起世人的矚目，這預(yù)示著空心漂珠在今后的復(fù)合材料領(lǐng)域中有著廣闊的前途。
[0004]目前市場上所用的空心漂珠大部分是從火力發(fā)電廠燃燒后的粉煤灰中提取空心漂珠。然而空心漂珠的含量不到粉煤灰的1% ;又加上火電廠對生態(tài)環(huán)境污染日趨嚴重的狀態(tài)，國家加大了整治力度，關(guān)停了環(huán)境不達標的大部分火電廠，所以天然空心漂珠的來源越來越少，但是市場需求非常強勁。另外，我國由于相當(dāng)長一段時間以內(nèi)燃煤電廠發(fā)電，且積累了上億噸粉煤灰，故粉煤灰的處理以及資源化利用問題受到了整個社會的關(guān)注，也成為了中國乃至全世界面臨的一個重要任務(wù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于解決粉煤灰的處理以及資源化利用問題，制備出人工空心漂珠。
[0006]為了達成上述目的，本發(fā)明提供了一種粉煤灰人造空心漂珠的制備方法，包括以下步驟:將粉煤灰粉體與水、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑混合并球磨，制備出高固相含量的粉煤灰漿料；將所述粉煤灰漿料加入噴霧造粒設(shè)備中，使其霧化形成球形漿料液滴，并噴入成型室內(nèi)，使其快速失去水分干燥，形成球形粉煤灰前驅(qū)體；將所述球形粉煤灰前驅(qū)體通過成珠爐空心球化；并且將通過成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來，然后通過漂浮法分離出空心漂珠。
[0007]一些實施例中，該方法制備的空心漂珠的平均密度0.6?0.7g/cm3,強度為20?30MPa,粒徑為 10 μ m — 300 μ m。
[0008]一些實施例中，球磨后所述粉煤灰粒徑大小控制在小于2 μ m，且漿料固含量大于 30%。
[0009]一些實施例中，所述穩(wěn)定劑為聚乙烯醇、聚氧乙烯、甲基纖維素，羧甲基纖維素等水溶性高分子材料，且用量控制在漿料總重的I %以內(nèi)。
[0010]一些實施例中，所述發(fā)泡劑為無機或有機水溶性物質(zhì)如硫酸銨、尿素、碳酸鈉、曲拉通、沒食子酸丙脂、水溶性淀粉等一種或幾種，其含量控制在漿料中粉煤灰重量的2%以內(nèi)。
[0011]一些實施例中，噴霧造粒的溫度控制在200 - 300°C，造粒粒徑范圍在5 — 10ym之間。
[0012]一些實施例中，空心球化溫度為1000°C?1400°C。
[0013]本發(fā)明制備方法采用粉煤灰為主要原料，利用噴霧造粒方法制備空心漂珠，不但能解決天然空心漂珠市場緊缺局面，而且還能解決燃煤廠廢棄物的堆放與污染問題，對資源進行再利用，必將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟利益和社會效益。
[0014]以下結(jié)合附圖，通過示例說明本發(fā)明主旨的描述，以清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]結(jié)合附圖，通過下文的詳細說明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點，其中:
[0016]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的制備方法的流程圖；
[0017]圖2為類球形前驅(qū)體粉料光學(xué)顯微照片；
[0018]圖3a為火電廠粉煤灰空心漂珠光學(xué)顯微照片；及
[0019]圖3b為本發(fā)明的人造空心漂珠光學(xué)顯微照片。

【具體實施方式】
[0020]參見本發(fā)明具體實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。
[0021]先參考附圖詳細說明根據(jù)本發(fā)明實施例的制備方法。
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的制備方法的流程圖。
[0023]如圖1所述，本發(fā)明的一種粉煤灰人造空心漂珠的制備方法步驟包括以下四步:
[0024]步驟一，混合球磨:將粉煤灰粉體與水、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑混合并球磨，球磨后粉煤灰粒徑大小控制在2μπι以內(nèi)，制備出高固相含量的粉煤灰漿料其固含量控制在30 — 60%。
[0025]在進行混合球磨，首先需將粉煤灰破碎粉磨，以形成粉煤灰粉體。此外，在混合球磨之后，可粉煤灰漿料將存放在漿料儲罐中進行穩(wěn)定。
[0026]步驟二，噴霧造粒:將穩(wěn)定的粉煤灰漿料加入噴霧造粒設(shè)備中，使其霧化形成球形漿料液滴，并噴入成型室內(nèi)，使其快速失去水分干燥，形成球形粉煤灰前驅(qū)體。其噴霧造粒應(yīng)選擇造粒效果較好的離心或壓力噴霧造粒機，噴霧造粒機的進口溫度控制在200-300°C，造粒粒徑范圍在5-100 μ m之間，最優(yōu)的粒徑范圍在20-50 μ m。
[0027]步驟三，空心球化:將噴霧造粒好的球形前驅(qū)體粉料放入給料倉中，進料口設(shè)在燃燒器底部，通過進料通道進入火道與燃燒狀態(tài)氣流匯合，燃氣通過燃氣通道由噴嘴噴出。球形前驅(qū)體粉料的流向和燃燒氣流的流向一致，粉煤灰前驅(qū)體粉料在燃燒的火焰中熔融后在末端引風(fēng)機作用下，只能垂直向上流動并迅速冷卻，從而避免熔融的微珠與爐壁或其他器件碰撞，因而提高了微珠的成珠率，球化爐的溫度為1000°C?1400°C ；
[0028]步驟四，收集分選:將通過成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來，然后通過漂浮法分離出空心漂珠，漂選裝置可選擇重力沉降漂浮法進行干選，也可用水作為漂浮介質(zhì)的液體漂浮法。
[0029]由本方法制備的空心漂珠的平均密度0.6?0.7g/cm3,強度為20?30MPa，粒徑為 10 μ m-300 μ m。
[0030]現(xiàn)參考圖2和3，詳細描述根據(jù)本發(fā)明制備方法的【具體實施方式】。
[0031]【具體實施方式】:
[0032]第一步穩(wěn)定均勻漿料配置:將粉煤灰20kg，加水20kg，500g碳酸鈉，10g硫酸銨及200g甲基纖維素配制成水漿液料，然后在3常溫和常壓下采用高速球磨機將其充分球磨混合均勻，球磨后漿料中固體顆?？刂圃诓淮笥?微米，其固含量為50%。
[0033]第二步微米級類球形前驅(qū)體粉料制備:將第一步得到的均質(zhì)化的漿液輸送到離心式噴霧干燥器中，送料量為100kg/h，干燥溫度為250°C，獲得20?80微米的類球形前驅(qū)物粉料如圖2所示。
[0034]第三步空心漂珠的制備:將第二步中所得的微米級類球形前驅(qū)物粉料以8kg/h的速度進入一種專門用于微珠球化爐中進行空心球化，球化溫度控制在1200°C?1300°C范圍內(nèi)，球化時間為0.3秒，經(jīng)過空心球化的粉體經(jīng)收集器收集后，用漂浮法分選出空心漂珠，分選出的空心漂珠的形貌如圖3b，圖3a為火電廠粉煤灰空心漂珠照片，空心漂珠的粒徑基本集中在30?150 μ m之間，漂浮率為98%，密度為0.68g/cm3,按體積計算壓碎占體積20%空心漂珠壓碎強度為28MPa，而火電廠粉煤灰空心漂珠壓碎強度一般在20MPa左右。
[0035]本發(fā)明制備方法采用粉煤灰為主要原料，利用噴霧造粒方法制備空心漂珠，不但能解決天然空心漂珠市場緊缺局面，而且還能解決燃煤廠廢棄物的堆放與污染問題，對資源進行再利用，必將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟利益和社會效益。
[0036]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種粉煤灰人造空心漂珠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)將粉煤灰粉體與水、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑混合并球磨，制備出高固相含量的粉煤灰漿料； (b)將所述粉煤灰漿料加入噴霧造粒設(shè)備中，使其霧化形成球形漿料液滴，并噴入成型室內(nèi)，使其快速失去水分干燥，形成球形粉煤灰前驅(qū)體； (C)將所述球形粉煤灰前驅(qū)體通過成珠爐空心球化；并且 (d)將通過成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來，然后通過漂浮法分離出空心漂珠。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，該方法制備的空心漂珠的平均密度0.6 ?0.7g/cm3，強度為 20 ?30MPa,粒徑為 10 μ m-300 μ m。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，球磨后所述粉煤灰粒徑大小控制在小于2 μ m,且衆(zhòng)料固含量大于30%。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述穩(wěn)定劑為聚乙烯醇、聚氧乙烯、甲基纖維素，羧甲基纖維素等水溶性高分子材料，且用量控制在漿料總重的I %以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)力要求I所述的制備方法，其特征在于，所述發(fā)泡劑為無機或有機水溶性物質(zhì)如硫酸銨、尿素、碳酸鈉、曲拉通、沒食子酸丙脂、水溶性淀粉等一種或幾種，其含量控制在漿料中粉煤灰重量的2%以內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)力要求I所述的制備方法，其特征在于，噴霧造粒的溫度控制在200-300°C，造粒粒徑范圍在5-100 μ m之間。
7.根據(jù)權(quán)力要求I所述的制備方法，其特征在于，空心球化溫度為1000°C?1400°C。
【文檔編號】C03C12/00GK104310787SQ201410508504
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】王蕓, 王金香, 彭小波, 仲召進, 倪嘉 申請人:中國建材國際工程集團有限公司, 安徽理工大學(xué), 蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計研究院