CN103304221B - 一种利用氧化铝收尘粉制备惰性瓷球的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用氧化铝收尘粉制备惰性瓷球的方法，属于新材料技术领域。本发明在配方中大量的使用氧化铝收尘粉，降低成本的作用明显，同时使用了废料保护了环境。本发明在配方中添加由碳酸钙、滑石和锂辉石矿粉构成的复合助烧剂，有利于在产品中形成具有增强作用的镁铝尖晶石和莫来石，以提高产品的抗热震性和强度。本发明在配方中添加少许高岭土，以增加坯料塑性，便于促进成型，提高生坯强度。同时为降低湿法球磨导致的高能耗，本发明所述的惰性瓷球制备料粉采用连续式干法球磨工艺。本发明制备的惰性瓷球具有耐高温，强度高，抗热震性能好等特点，综合性能优异，完全适用各种行业对催化剂载体和支撑性能要求条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用氧化铝收尘粉制备惰性瓷球的方法，属于新材料技术领域。
背景技术
氧化铝惰性瓷球广泛应用于石油、化工、环保等行业，主要作为催化剂载体及塔填料等。氧化铝惰性瓷球具有高的化学稳定性及热稳定性。作为塔填料时，可提高塔的处理效率、减少压降、增大流量；作为催化剂载体时，其主要作用是增加气体或液体分布点，提高催化效率；并有效地保护了催化剂不被油品中的杂质污染导致催化剂结焦、中毒，延长了催化剂的使用寿命。
目前氧化铝惰性瓷球是采用工业氧化铝粉为主要原料（参见化工行业标准HG/T3683.1-2000《工业瓷球-惰性瓷球》），加入粘结剂和烧结助剂经配料、成型和高温烧成制成的。如：中国专利CN1101333（申请号：94107197.9）公开了一种高温惰性瓷球及其制备方法，其中用工业氧化铝粉70-80，碳酸钡2-4，界牌泥8-12，方解石1-3，滑石1-3，潮州黑泥5-9，澎润土1-3，经过混合球磨、干燥、陈腐、成型、干燥、烧成和冷却制的产品。该发明配方原料种类复杂，湿法球磨及喷雾干燥工艺，能耗高，再加上高温（1580-1610℃）烧成，直接导致生产成本增加。申请号为98119082.0的中国专利公开了一种钛铝填料及其制备方法，其化学成分按质量百分比为：氧化钛1-99%，氧化铝1-99%，将钛白粉、氧化铝粉或氢氧化铝粉碎至100-300目，按比例配合均匀，加入粘结剂成型，经高温（1200-1600℃）煅烧而成。此发明的目的是提供一种能代理惰性瓷球，用于石油及化工行业塔填料的催化剂载体及支撑物。其缺点是要使用价格昂贵的氧化钛原料。虽然该专利的申请书未明确指出配料与烧成温度的对应关系，但根据理论可以推测特别是在较低温度烧成时，更是要以氧化钛为主体，因此价格很高。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种利用氧化铝收尘粉制备惰性瓷球的方法。该方法制备的惰性瓷球具有耐高温，强度高，抗热震性能好等特点，综合性能优异，完全适用各种行业对催化剂载体和支撑性能要求条件。
本发明的技术方案如下：一种利用氧化铝收尘粉制备惰性瓷球的方法，其特征是，
（1）原料及重量份
主料：氧化铝收尘粉60～95份、高岭土5～35份；
复合烧结助剂：碳酸钙0.5～2份、滑石0.2～2.5份、锂辉石0.2～2.5份；
（2）将氧化铝收尘粉、高岭土和复合烧结助剂分别放入连续式球磨机中干磨，然后过180目筛，电磁除铁后得到混合料；
（3）将步骤（2）得到的混合料通过均化仓均化；
（4）将步骤（3）得到的均化料粉经成球机滚制得到半成品球坯；
（5）将步骤（4）所得到半成品球坯在60～150℃温度下干燥46～50h后，在隧道窑中以8～25℃/min的加热速度自室温升温至1350～1440℃烧成，保温2～4h，再以25～45℃/min的冷却速度降温，得到惰性瓷球。
本发明步骤(1)的原料均可在市场上采购得到。
本发明步骤(2)的干磨利用氧化铝球石作为研磨介质，球磨工艺参数为球磨机筒体长7.48m，筒体直径1.5m，料：球=1:2～4，每小时出料4-7吨。
本发明步骤(4)的球机滚制过程随时用游标卡尺测量半成品球坯尺寸。
所述的氧化铝收尘粉是工业氧化铝或者氢氧化铝在高温回转窑中煅烧布袋除尘器收集的氧化铝微粉，氧化铝含量为90～95wt%。其主要特点是：粒度小，比表面积在60m2/g，活性高、固相反应速度快，有利于制品烧结和降低惰性瓷球的烧结温度，提高瓷球的耐压强度。
本发明在配方中添加由碳酸钙、滑石和锂辉石矿粉构成的复合助烧剂，有利于在产品中形成具有增强作用的镁铝尖晶石和莫来石，以提高产品的抗热震性和强度。
本发明在配方中添加少许高岭土，以增加坯料塑性，便于促进成型，提高生坯强度。
为降低湿法球磨导致的高能耗，本发明所述的惰性瓷球制备料粉采用连续式干法球磨工艺。
本发明与现有的技术相比，具有以下显著的特点：
(1)本发明的主要原料是煅烧铝粉回转窑布袋除尘器收集的氧化铝微粉，相对于工业氧化铝粉和氧化铝粉有明显的价格优势，本发明在配方中最大量的使用氧化铝收尘粉，降低成本的作用明显，同时使用了废料保护了环境。
(2)氧化铝收尘粉具有活性高、吸附力强、比表面积大、细度小等特性，与天然矿物相比，原料无需使用大功率破碎机破碎，在烧成中起到降温的目的，同时又保留自身耐高温的特性。
(3)本发明采用的连续式干法球磨工艺，生产工艺简单、易控，能耗少，有利于工业化大生产。
(4)本发明的惰性瓷球具有耐高温，强度高，抗热震性能好等特点（惰性瓷球吸水率≤5%，耐酸度≥98%，抗热震性温度≥800℃，单颗抗压达到国家标准1.5倍以上），综合性能优异，完全适用各种行业对催化剂载体和支撑性能要求条件。
具体实施方式
实施例对本发明仅作进一步说明，但不仅限于此。其中氧化铝收尘粉是工业氧化铝粉或者氢氧化铝在高温回转窑中煅烧布袋除尘器收集的氧化铝微粉，氧化铝含量为90～95%。锂辉石的含锂量为3.8wt%。其他原料的性能指标见表1。
表1其他原料的化学组成及重量份
实施例1：
(1)分别取得符合要求的各原料按重量份准确配比。
惰性瓷球原料配比为（重量份）：氧化铝收尘粉：高岭土：碳酸钙：滑石：锂辉石=87份：10份：1份：1份：1份。
(2)将氧化铝收尘粉、高岭土和复合烧结助剂分别放入连续式球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，球磨机筒体长7.48m，筒体直径1.5m，料：球=1:2.5，每小时出料4吨，然后过250目筛，电磁除铁得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料通过均化仓均化。
(4)将步骤(3)得到的均化料粉经成球机滚制得到要求尺寸的半成品球坯。球化过程中采用自动下料系统和雾化喷水系统，一边加料，一边加水。
(5)将步骤(4)所得到半成品球坯以60～80℃温度下干燥48h后，在隧道窑中25℃/min的加热速度自室温升温至1400℃烧成，保温3h，再以45℃/min冷却速度降温，得到惰性瓷球。
所得产品的性能指标如表2所示。
实施例2：
(1)分别取得符合要求的各原料按重量份准确配比。
惰性瓷球原料配比为（重量份）：氧化铝收尘粉：高岭土：碳酸钙：滑石：锂辉石=89份：9份：0.5份：0.8份：0.7份。
(2)将氧化铝收尘粉、高岭土和复合烧结助剂分别放入连续式球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，球磨机筒体长7.48m，筒体直径1.5m，料：球=1:3，每小时出料5吨，然后过250目筛，电磁除铁得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料通过均化仓均化。
(4)将步骤(3)得到的均化料粉经成球机滚制得到要求尺寸的半成品球坯。球化过程中采用自动下料系统和雾化喷水系统，一边加料，一边加水。
(5)将步骤(4)所得到半成品球坯以60～100℃温度下干燥48h后，在隧道窑中20℃/min的加热速度自室温升温至1410℃烧成，保温2～4h，再以40℃/min冷却速度降温，得到惰性瓷球。
所得产品的性能指标如表2所示。
实施例3：
(1)分别取得符合要求的各原料按重量份准确配比。
惰性瓷球原料配比为（重量份）：氧化铝收尘粉：高岭土：碳酸钙：滑石：锂辉石=90份：7份：0.5份：0.8份：1.7份。
(2)将氧化铝收尘粉、高岭土和复合烧结助剂分别放入连续式球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，球磨机筒体长7.48m，筒体直径1.5m，料：球=1:2.8，每小时出料4.5吨，然后过250目筛，电磁除铁得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料通过均化仓均化。
(4)将步骤(3)得到的均化料粉经成球机滚制得到要求尺寸的半成品球坯。球化过程中采用自动下料系统和雾化喷水系统，一边加料，一边加水。
(5)将步骤(4)所得到半成品球坯以60～100℃温度下干燥48h后，在隧道窑中28℃/min的加热速度自室温升温至1420℃烧成，保温2～4h，再以35℃/min冷却速度降温，得到惰性瓷球。
所得产品的性能指标如表2所示。
实施例4：
(1)分别取得符合要求的各原料按重量份准确配比。
惰性瓷球原料配比为（重量份）：氧化铝收尘粉：高岭土：碳酸钙：滑石：锂辉石=80份：17份：0.8份：0.7份：1.5份。
(2)将氧化铝收尘粉、高岭土和复合烧结助剂分别放入连续式球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，球磨机筒体长7.48m，筒体直径1.5m，料：球=1:3，每小时出料4.2吨，然后过250目筛，电磁除铁得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料通过均化仓均化。
(4)将步骤(3)得到的均化料粉经成球机滚制得到要求尺寸的半成品球坯。球化过程中采用自动下料系统和雾化喷水系统，一边加料，一边加水。
(5)将步骤(4)所得到半成品球坯以80～100℃温度下干燥48h后，在隧道窑中25℃/min的加热速度自室温升温至1430℃烧成，保温2～4h，再以35℃/min冷却速度降温，得到惰性瓷球。
所得产品的性能指标如表2所示。
实施例5：
(1)分别取得符合要求的各原料按重量份准确配比。
惰性瓷球原料配比为（重量份）：氧化铝收尘粉：高岭土：碳酸钙：滑石：锂辉石=60份：35份：1份：1.5份：2.5份。
(2)将氧化铝收尘粉、高岭土和复合烧结助剂分别放入连续式球磨机中干磨，利用氧化铝球石作为研磨介质，球磨机筒体长7.48m，筒体直径1.5m，料：球=1:3，每小时出料4.8吨，然后过250目筛，电磁除铁得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料通过均化仓均化。
(4)将步骤(3)得到的均化料粉经成球机滚制得到要求尺寸的半成品球坯。球化过程中采用自动下料系统和雾化喷水系统，一边加料，一边加水。
(5)将步骤(4)所得到半成品球坯以80～100℃温度下干燥48h后，在隧道窑中25℃/min的加热速度自室温升温至1400℃烧成，保温2～4h，再以35℃/min冷却速度降温，得到惰性瓷球。
所得产品的性能指标如表2所示。
表2实施例1-5的产品的性能指标
Claims (3)
1.一种利用氧化铝收尘粉制备惰性瓷球的方法，其特征是，
（1）原料及重量份
主料：氧化铝收尘粉60～95份、高岭土5～35份；
复合烧结助剂：碳酸钙0.5～2份、滑石0.2～2.5份、锂辉石0.2～2.5份；
所述的氧化铝收尘粉是工业氧化铝或者氢氧化铝在高温回转窑中煅烧布袋除尘器收集的氧化铝微粉，氧化铝含量为90～95wt%；
（2）将氧化铝收尘粉、高岭土和复合烧结助剂分别放入连续式球磨机中干磨，然后过180目筛，电磁除铁后得到混合料；
（3）将步骤（2）得到的混合料通过均化仓均化；
（4）将步骤（3）得到的均化料粉经成球机滚制得到半成品球坯；
（5）将步骤（4）所得到半成品球坯在60～150℃温度下干燥46～50h后，在隧道窑中以8～25℃/min的加热速度自室温升温至1350～1440℃烧成，保温2～4h，再以25～45℃/min的冷却速度降温，得到惰性瓷球。
2.如权利要求1所述的一种利用氧化铝收尘粉制备惰性瓷球的方法，其特征是，所述步骤（2）中的干磨利用氧化铝球作为研磨介质，其中，原料与氧化铝球的质量比为1:2～4。
3.如权利要求1或2所述的一种利用氧化铝收尘粉制备惰性瓷球的方法，其特征是，所述球磨机筒体长7.48m，筒体直径1.5m。
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