專利名稱：一種利用粉煤灰制備陶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用廢料制備陶瓷材料的方法，特別涉及一種利用廢 棄粉煤灰制備陶粒的方法。
背景技術(shù)：
陶粒是為適應(yīng)現(xiàn)代建筑輕型化、高性能化的需要，而被世界各國普遍 開發(fā)應(yīng)用的新型混凝土輕集料。按照原料的不同，可將其分為粘土陶粒、 粉煤灰陶粒和頁巖陶粒。粉煤灰陶粒具有質(zhì)輕、保溫、隔音、隔熱、抗凍、 強度大、吸水率低等優(yōu)點，可以作為建筑砌體填料、保溫隔熱耐火材料、 過濾材料、吸音材料等，替代粘土陶粒和頁巖陶粒，具有節(jié)能、利廢、環(huán) 保等特點(余民峰，王世杰，王磙子等.粉煤灰綜合利用的新途徑-粉煤灰
陶粒生產(chǎn)技術(shù)的推廣與應(yīng)用[J].中國資源綜合利用，2006， 24 (11): 11-12)。
近年來，隨著粉煤灰綜合應(yīng)用研究的深化和石油開采業(yè)的飛速發(fā)展， 粉煤灰陶粒作為壓裂支撐劑被應(yīng)用于石油鉆井作業(yè)中，使油、氣井產(chǎn)量提 高幾倍至幾十倍，逐漸取代傳統(tǒng)石英砂支撐劑，成為淺層油氣田壓裂開采 的專用材料。但目前，油氣田大部分屬于中等深度，要求壓裂支撐劑具有 高強度、低破碎率，以承受巖層巨大的壓力及地層環(huán)境中的各種腐蝕。國 際上多采用燒結(jié)剛玉制品作為中、深層油氣田壓裂支撐劑，這種制品雖然 在理化性能上可以滿足要求，但原料來源困難，加工工藝復(fù)雜，且能耗大、 成本高，使其應(yīng)用受到限制(高海利，游天才，吳洪翔等.高強石油壓裂 支撐劑的研制[J].攀枝花科技與信息，2006， 31 (4): 19-20)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種利用廢棄粉 煤灰制備陶粒的方法。此方法不僅原料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、能耗小， 而且變廢為寶，可生產(chǎn)高強度石油壓裂支撐劑，為中、深層油氣田壓裂提 供性能較好的壓裂材料。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
1) 將粉煤灰、鉀長石和石英原料分別放入球磨機中干磨，然后分別 過120目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除鐵，使 粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 取除鐵后的粉煤灰、過篩后的鉀長石和石英與高嶺土按粉煤灰-高嶺土鉀長石石英二 (30 50%): (10 25%): (30 35%): (10 20%)
的質(zhì)量百分比混合得混合料并將混合料放入球磨機中濕磨混勻形成混合
泥漿；
3) 將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒機造粒，造粒形成的顆粒過8 10 目篩；
4) 將過篩后的顆粒放入氧化鋁坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以5 10。C/min的加熱速度自室溫升溫至1200 1300。C，保溫2 3h，隨爐自然 冷卻后取出，即得高強度陶粒。
本發(fā)明步驟l)的干磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和 原料的質(zhì)量比為2 3: 1，分別研磨0.5 2h;
步驟2)的濕磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、混合料
和水的質(zhì)量比為2 3: 1: 1，研磨時間為0.5 3h;
步驟3)的壓力式噴霧造粒機進風(fēng)溫度為300 50(TC，熱風(fēng)爐溫度為 6Q0 800。C，排風(fēng)溫度為80 95。C，泥漿壓力為1. 2 1. 5MPa。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在
(1) 本發(fā)明的主要原料是燃煤電廠排放的工業(yè)廢棄物，用粉煤灰制 備陶粒不僅有助于節(jié)約天然資源，降低生產(chǎn)成本，而且有利于環(huán)境保護。
(2) 粉煤灰原料主要為微米級球形顆粒，與天然礦物相比，原料無 需使用大功率破碎機破碎，且混料均勻。
(3) 生產(chǎn)工藝容易控制，能耗少，有利于工業(yè)化大生產(chǎn)。
(4) 制備的粉煤灰陶粒不僅強度可達到60 120MPa，并且具有質(zhì)輕、 耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良特性，可作為中、深層油氣田壓裂支撐劑。
具體實施方式
實施例l:
1) 將粉煤灰、鉀長石和石英原料分別放入球磨機中干磨，利用氧化 鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2: 1，分別研磨lh， 然后分別過120目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 取除鐵后的粉煤灰、過篩后的鉀長石和石英與高嶺土按粉煤灰-高嶺土鉀長石石英=40%: 15%: 30%: 15%的質(zhì)量百分比混合得混合料 并將混合料放入球磨機中濕磨混勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制 磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2: 1: 1，研磨lh形成混合泥漿；
3) 將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒機造粒，壓力式噴霧造粒機進風(fēng)
溫度為350。C,熱風(fēng)爐溫度為700°C，排風(fēng)溫度為85°C,泥漿壓力為1. 2MPa， 造粒形成的顆粒過8 10目篩；
4) 將過篩后的顆粒放入氧化鋁坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以 5tVmin的加熱速度自室溫升溫至1200。C，保溫2h，隨爐自然冷卻后取出， 即得高強度陶粒。實施例2:
1) 將粉煤灰、鉀長石和石英原料分別放入球磨機中干磨，利用氧化 鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為3: 1,分別研磨0.5h,
然后分別過120目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 取除鐵后的粉煤灰、過篩后的鉀長石和石英與高嶺土按粉煤灰 高嶺土鉀長石石英=50%: 10%: 30%: 10%的質(zhì)量百分比混合得混合料 并將混合料放入球磨機中濕磨混勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制 磨球、混合料和水的質(zhì)量比為3: 1: 1，研磨0. 5h形成混合泥漿；
3) 將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒機造粒，壓力式噴霧造粒機進風(fēng)
溫度為300°C ，熱風(fēng)爐溫度為800°C ，排風(fēng)溫度為80°C ，泥漿壓力為1. 3MPa， 造粒形成的顆粒過8 10目篩；
4) 將過篩后的顆粒放入氧化鋁坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以 8°C/min的加熱速度自室溫升溫至122(TC，保溫3h，隨爐自然冷卻后取出， 即得高強度陶粒。
實施例3:
1) 將粉煤灰、鉀長石和石英原料分別放入球磨機中干磨，利用氧化 鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2. 5: 1，分別研磨2h， 然后分別過120目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 取除鐵后的粉煤灰、過篩后的鉀長石和石英與高嶺土按粉煤灰 高嶺土鉀長石石英=30%: 25%: 35%: 10%的質(zhì)量百分比混合得混合料
并將混合料放入球磨機中濕磨混勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制 磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2.5: 1: 1，研磨2h形成混合泥漿；3) 將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒機造粒，壓力式噴霧造粒機進風(fēng) 溫度為400°C,熱風(fēng)爐溫度為600°C ，排風(fēng)溫度為83°C ，泥漿壓力為1. 5MPa, 造粒形成的顆粒過8 10目篩；
4) 將過篩后的顆粒放入氧化鋁坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以 6'C/min的加熱速度自室溫升溫至1280。C，保溫2.5h，隨爐自然冷卻后取 出，即得高強度陶粒。
實施例4:
1) 將粉煤灰、鉀長石和石英原料分別放入球磨機中干磨，利用氧化 鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2. 3: 1，分別研磨1. 3h， 然后分別過120目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 取除鐵后的粉煤灰、過篩后的鉀長石和石英與高嶺土按粉煤灰
高嶺土鉀長石石英=35%: 13%: 32%: 20%的質(zhì)量百分比混合得混合料 并將混合料放入球磨機中濕磨混勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制 磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2.3: 1: 1，研磨1.5h形成混合泥槳；
3) 將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒機造粒，壓力式噴霧造粒機進風(fēng)
溫度為500°C，熱風(fēng)爐溫度為760°C，排風(fēng)溫度為88°C，泥漿壓力為1. 2MPa， 造粒形成的顆粒過8 10目篩；
4) 將過篩后的顆粒放入氧化鋁坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以 9"C/min的加熱速度自室溫升溫至1250'C，保溫2.5h,隨爐自然冷卻后取
出，即得高強度陶粒。 實施例5:
1)將粉煤灰、鉀長石和石英原料分別放入球磨機中干磨，利用氧化 鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2. 8: 1，分別研磨0. 8h，然后分別過120目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中FeA的含量低于0. 5%;
2) 取除鐵后的粉煤灰、過篩后的鉀長石和石英與高嶺土按粉煤灰
高嶺土鉀長石石英=30%: 20%: 33%: 17%的質(zhì)量百分比混合得混合料 并將混合料放入球磨機中濕磨混勻，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制 磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2.8: 1: 1，研磨3h形成混合泥漿；
3) 將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒機造粒，壓力式噴霧造粒機進風(fēng)
溫度為430°C ，熱風(fēng)爐溫度為630°C，排風(fēng)溫度為90°C ，泥漿壓力為1. 4MPa， 造粒形成的顆粒過8 10目篩；
4) 將過篩后的顆粒放入氧化鋁坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以 7°C/min的加熱速度自室溫升溫至1260。C，保溫3h，隨爐自然冷卻后取出， 即得高強度陶粒。
實施例6:
1) 將粉煤灰、鉀長石和石英原料分別放入球磨機中干磨，利用氧化 鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2. 4: 1，分別研磨1. 7h， 然后分別過120目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 取除鐵后的粉煤灰、過篩后的鉀長石和石英與高嶺土按粉煤灰
高嶺土鉀長石石英=45%: 10%: 32%: 13%的質(zhì)量百分比混合得混合料 并將混合料放入球磨機中濕磨混勾，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制 磨球、混合料和水的質(zhì)量比為2.4: 1: 1，研磨時間為2.5h;形成混合泥
漿；
3) 將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒機造粒，壓力式噴霧造粒機進風(fēng) 溫度為370°C，熱風(fēng)爐溫度為680°C，排風(fēng)溫度為95°C，泥漿壓力為1. 5MPa，造粒形成的顆粒過8 10目篩；
4)將過篩后的顆粒放入氧化鋁坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以 1(TC/min的加熱速度自室溫升溫至1300'C，保溫2h,隨爐自然冷卻后取 出，即得高強度陶粒。
權(quán)利要求
1、一種利用粉煤灰制備陶粒的方法，其特征在于1)將粉煤灰、鉀長石和石英原料分別放入球磨機中干磨，然后分別過120目篩，將過篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除鐵，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；2)取除鐵后的粉煤灰、過篩后的鉀長石和石英與高嶺土按粉煤灰∶高嶺土∶鉀長石∶石英＝(30～50％)∶(10～25％)∶(30～35％)∶(10～20％)的質(zhì)量百分比混合得混合料并將混合料放入球磨機中濕磨混勻形成混合泥漿；3)將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒機造粒，造粒形成的顆粒過8～10目篩；4)將過篩后的顆粒放入氧化鋁坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，以5～10℃/min的加熱速度自室溫升溫至1200～1300℃，保溫2～3h，隨爐自然冷卻后取出，即得高強度陶粒。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粉煤灰制備陶粒的方法，其特征在于: 所說的步驟1)的干磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料 的質(zhì)量比為2 3: 1，分別研磨0.5 2h。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粉煤灰帝U備陶粒的方法，其特征在于: 所說的步驟2)的濕磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球、混合 料和水的質(zhì)量比為2 3: 1: 1，研磨時間為0.5 3h。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粉煤灰帝恪陶粒的方法，其特征在于:所說的步驟3)的壓力式噴霧造粒機進風(fēng)溫度為300 500。C，熱風(fēng)爐溫度 為600 800。C,排風(fēng)溫度為80 95。C,泥漿壓力為1. 2 1. 5MPa。
全文摘要
一種利用粉煤灰制備陶粒的方法，將粉煤灰、鉀長石和石英原料分別放入球磨機中干磨后分別過篩，將過篩后的粉煤灰除鐵，取除鐵后的粉煤灰、過篩后的鉀長石和石英與高嶺土放入球磨機中濕磨混勻形成混合泥漿；將混合泥漿采用壓力式噴霧造粒機造粒，將顆粒放入氧化鋁坩堝中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)燒結(jié)并自然冷卻后取出，即得高強度陶粒。本發(fā)明用粉煤灰制備陶粒不僅有助于節(jié)約天然資源，降低生產(chǎn)成本，而且有利于環(huán)境保護。粉煤灰無需使用大功率破碎機破碎，且混料均勻。生產(chǎn)工藝容易控制，能耗少；制備的粉煤灰陶粒不僅強度可達到60～120MPa，并且具有質(zhì)輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良特性，可作為中、深層油氣田壓裂支撐劑。
文檔編號C04B33/00GK101585698SQ200910023179
公開日2009年11月25日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者吳建鵬, 曹麗云, 李穎華, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學(xué)