CN101585698A - 一种利用粉煤灰制备陶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用粉煤灰制备陶粒的方法，将粉煤灰、钾长石和石英原料分别放入球磨机中干磨后分别过筛，将过筛后的粉煤灰除铁，取除铁后的粉煤灰、过筛后的钾长石和石英与高岭土放入球磨机中湿磨混匀形成混合泥浆；将混合泥浆采用压力式喷雾造粒机造粒，将颗粒放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内烧结并自然冷却后取出，即得高强度陶粒。本发明用粉煤灰制备陶粒不仅有助于节约天然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护。粉煤灰无需使用大功率破碎机破碎，且混料均匀。生产工艺容易控制，能耗少；制备的粉煤灰陶粒不仅强度可达到60～120MPa，并且具有质轻、耐高温、耐腐蚀等优良特性，可作为中、深层油气田压裂支撑剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用废料制备陶瓷材料的方法，特别涉及一种利用废弃粉煤灰制备陶粒的方法。
背景技术
陶粒是为适应现代建筑轻型化、高性能化的需要，而被世界各国普遍开发应用的新型混凝土轻集料。按照原料的不同，可将其分为粘土陶粒、粉煤灰陶粒和页岩陶粒。粉煤灰陶粒具有质轻、保温、隔音、隔热、抗冻、强度大、吸水率低等优点，可以作为建筑砌体填料、保温隔热耐火材料、过滤材料、吸音材料等，替代粘土陶粒和页岩陶粒，具有节能、利废、环保等特点(余民峰，王世杰，王磙子等.粉煤灰综合利用的新途径-粉煤灰陶粒生产技术的推广与应用[J].中国资源综合利用，2006，24(11)：11-12)。
近年来，随着粉煤灰综合应用研究的深化和石油开采业的飞速发展，粉煤灰陶粒作为压裂支撑剂被应用于石油钻井作业中，使油、气井产量提高几倍至几十倍，逐渐取代传统石英砂支撑剂，成为浅层油气田压裂开采的专用材料。但目前，油气田大部分属于中等深度，要求压裂支撑剂具有高强度、低破碎率，以承受岩层巨大的压力及地层环境中的各种腐蚀。国际上多采用烧结刚玉制品作为中、深层油气田压裂支撑剂，这种制品虽然在理化性能上可以满足要求，但原料来源困难，加工工艺复杂，且能耗大、成本高，使其应用受到限制(高海利，游天才，吴洪翔等.高强石油压裂支撑剂的研制[J].攀枝花科技与信息，2006，31(4)：19-20)。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种利用废弃粉煤灰制备陶粒的方法。此方法不仅原料来源广泛、生产成本低、能耗小，而且变废为宝，可生产高强度石油压裂支撑剂，为中、深层油气田压裂提供性能较好的压裂材料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)将粉煤灰、钾长石和石英原料分别放入球磨机中干磨，然后分别过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取除铁后的粉煤灰、过筛后的钾长石和石英与高岭土按粉煤灰∶高岭土∶钾长石∶石英＝(30～50％)∶(10～25％)∶(30～35％)∶(10～20％)的质量百分比混合得混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀形成混合泥浆；
3)将混合泥浆采用压力式喷雾造粒机造粒，造粒形成的颗粒过8～10目筛；
4)将过筛后的颗粒放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5～10℃/min的加热速度自室温升温至1200～1300℃，保温2～3h，随炉自然冷却后取出，即得高强度陶粒。
本发明步骤1)的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2～3∶1，分别研磨0.5～2h；
步骤2)的湿磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2～3∶1∶1，研磨时间为0.5～3h；
步骤3)的压力式喷雾造粒机进风温度为300～500℃，热风炉温度为600～800℃，排风温度为80～95℃，泥浆压力为1.2～1.5MPa。
本发明的有益效果体现在：
(1)本发明的主要原料是燃煤电厂排放的工业废弃物，用粉煤灰制备陶粒不仅有助于节约天然资源，降低生产成本，而且有利于环境保护。
(2)粉煤灰原料主要为微米级球形颗粒，与天然矿物相比，原料无需使用大功率破碎机破碎，且混料均匀。
(3)生产工艺容易控制，能耗少，有利于工业化大生产。
(4)制备的粉煤灰陶粒不仅强度可达到60～120MPa，并且具有质轻、耐高温、耐腐蚀等优良特性，可作为中、深层油气田压裂支撑剂。
具体实施方式
实施例1：
1)将粉煤灰、钾长石和石英原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2∶1，分别研磨1h，然后分别过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取除铁后的粉煤灰、过筛后的钾长石和石英与高岭土按粉煤灰∶高岭土∶钾长石∶石英＝40％∶15％∶30％∶15％的质量百分比混合得混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2∶1∶1，研磨1h形成混合泥浆；
3)将混合泥浆采用压力式喷雾造粒机造粒，压力式喷雾造粒机进风温度为350℃，热风炉温度为700℃，排风温度为85℃，泥浆压力为1.2MPa，造粒形成的颗粒过8～10目筛；
4)将过筛后的颗粒放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5℃/min的加热速度自室温升温至1200℃，保温2h，随炉自然冷却后取出，即得高强度陶粒。
实施例2：
1)将粉煤灰、钾长石和石英原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为3∶1，分别研磨0.5h，然后分别过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取除铁后的粉煤灰、过筛后的钾长石和石英与高岭土按粉煤灰∶高岭土∶钾长石∶石英＝50％∶10％∶30％∶10％的质量百分比混合得混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为3∶1∶1，研磨0.5h形成混合泥浆；
3)将混合泥浆采用压力式喷雾造粒机造粒，压力式喷雾造粒机进风温度为300℃，热风炉温度为800℃，排风温度为80℃，泥浆压力为1.3MPa，造粒形成的颗粒过8～10目筛；
4)将过筛后的颗粒放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以8℃/min的加热速度自室温升温至1220℃，保温3h，随炉自然冷却后取出，即得高强度陶粒。
实施例3：
1)将粉煤灰、钾长石和石英原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.5∶1，分别研磨2h，然后分别过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取除铁后的粉煤灰、过筛后的钾长石和石英与高岭土按粉煤灰∶高岭土∶钾长石∶石英＝30％∶25％∶35％∶10％的质量百分比混合得混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.5∶1∶1，研磨2h形成混合泥浆；
3)将混合泥浆采用压力式喷雾造粒机造粒，压力式喷雾造粒机进风温度为400℃，热风炉温度为600℃，排风温度为83℃，泥浆压力为1.5MPa，造粒形成的颗粒过8～10目筛；
4)将过筛后的颗粒放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以6℃/min的加热速度自室温升温至1280℃，保温2.5h，随炉自然冷却后取出，即得高强度陶粒。
实施例4：
1)将粉煤灰、钾长石和石英原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.3∶1，分别研磨1.3h，然后分别过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取除铁后的粉煤灰、过筛后的钾长石和石英与高岭土按粉煤灰∶高岭土∶钾长石∶石英＝35％∶13％∶32％∶20％的质量百分比混合得混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.3∶1∶1，研磨1.5h形成混合泥浆；
3)将混合泥浆采用压力式喷雾造粒机造粒，压力式喷雾造粒机进风温度为500℃，热风炉温度为760℃，排风温度为88℃，泥浆压力为1.2MPa，造粒形成的颗粒过8～10目筛；
4)将过筛后的颗粒放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以9℃/min的加热速度自室温升温至1250℃，保温2.5h，随炉自然冷却后取出，即得高强度陶粒。
实施例5：
1)将粉煤灰、钾长石和石英原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.8∶1，分别研磨0.8h，然后分别过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取除铁后的粉煤灰、过筛后的钾长石和石英与高岭土按粉煤灰∶高岭土∶钾长石∶石英＝30％∶20％∶33％∶17％的质量百分比混合得混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.8∶1∶1，研磨3h形成混合泥浆；
3)将混合泥浆采用压力式喷雾造粒机造粒，压力式喷雾造粒机进风温度为430℃，热风炉温度为630℃，排风温度为90℃，泥浆压力为1.4MPa，造粒形成的颗粒过8～10目筛；
4)将过筛后的颗粒放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以7℃/min的加热速度自室温升温至1260℃，保温3h，随炉自然冷却后取出，即得高强度陶粒。
实施例6：
1)将粉煤灰、钾长石和石英原料分别放入球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.4∶1，分别研磨1.7h，然后分别过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取除铁后的粉煤灰、过筛后的钾长石和石英与高岭土按粉煤灰∶高岭土∶钾长石∶石英＝45％∶10％∶32％∶13％的质量百分比混合得混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀，利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2.4∶1∶1，研磨时间为2.5h；形成混合泥浆；
3)将混合泥浆采用压力式喷雾造粒机造粒，压力式喷雾造粒机进风温度为370℃，热风炉温度为680℃，排风温度为95℃，泥浆压力为1.5MPa，造粒形成的颗粒过8～10目筛；
4)将过筛后的颗粒放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以10℃/min的加热速度自室温升温至1300℃，保温2h，随炉自然冷却后取出，即得高强度陶粒。
Claims (4)
1、一种利用粉煤灰制备陶粒的方法，其特征在于：
1)将粉煤灰、钾长石和石英原料分别放入球磨机中干磨，然后分别过120目筛，将过筛后的粉煤灰采用永久磁铁除铁，再采用电磁除铁，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；
2)取除铁后的粉煤灰、过筛后的钾长石和石英与高岭土按粉煤灰∶高岭土∶钾长石∶石英＝(30～50％)∶(10～25％)∶(30～35％)∶(10～20％)的质量百分比混合得混合料并将混合料放入球磨机中湿磨混匀形成混合泥浆；
3)将混合泥浆采用压力式喷雾造粒机造粒，造粒形成的颗粒过8～10目筛；
4)将过筛后的颗粒放入氧化铝坩埚中，并置于硅碳棒电阻炉内，以5～10℃/min的加热速度自室温升温至1200～1300℃，保温2～3h，随炉自然冷却后取出，即得高强度陶粒。
2、根据权利要求1所述的利用粉煤灰制备陶粒的方法，其特征在于：所说的步骤1)的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2～3∶1，分别研磨0.5～2h。
3、根据权利要求1所述的利用粉煤灰制备陶粒的方法，其特征在于：所说的步骤2)的湿磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球、混合料和水的质量比为2～3∶1∶1，研磨时间为0.5～3h。
4、根据权利要求1所述的利用粉煤灰制备陶粒的方法，其特征在于：所说的步骤3)的压力式喷雾造粒机进风温度为300～500℃，热风炉温度为600～800℃，排风温度为80～95℃，泥浆压力为1.2～1.5MPa。
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