專(zhuān)利名稱(chēng):粉煤灰人造空心漂珠的制備裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種粉煤灰人造空心漂珠的制備裝置，包括：混合球磨單元，其將粉煤灰粉體與水、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；噴霧造粒單元，其將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；空心球化單元，其將球形粉煤灰前驅(qū)體通過(guò)成珠爐空心球化；及收集分選單元，其將通過(guò)成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來(lái)，然后通過(guò)漂浮法分離出空心漂珠。本實(shí)用新型制備裝置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(chǎng)緊缺局面，還能解決燃煤廠廢棄物的堆放與污染問(wèn)題，對(duì)資源進(jìn)行再利用，必將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】粉煤灰人造空心漂珠的制備裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及本實(shí)用新型涉及輕質(zhì)無(wú)機(jī)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(wú)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(jí)圓球粉末狀超輕質(zhì)無(wú)機(jī)非金屬材料，因性能優(yōu)異，被譽(yù)為“復(fù)合材料之王”、“新時(shí)代的空間材料”、“魔粉”，是二十一世紀(jì)高端復(fù)合材料的主流品種，是近些年來(lái)在全世界特別是發(fā)達(dá)國(guó)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(qiáng)度高、隔熱保溫、流動(dòng)性好、耐腐蝕等諸多獨(dú)特的特點(diǎn)。因而廣泛應(yīng)用石油固井、航空航天、機(jī)械、物理、化學(xué)、電絕緣及軍事等領(lǐng)域。1973年在美國(guó)匹茲堡國(guó)際灰渣會(huì)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(guó)飛利特公司就著手開(kāi)發(fā)粉煤灰空心漂珠，并以商品的形式在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。因?yàn)樵县S富、變廢為寶、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，成為暢銷(xiāo)產(chǎn)品。我國(guó)空心漂珠發(fā)展基本是從七十年代末開(kāi)始的，為促進(jìn)空心漂珠的發(fā)展，國(guó)家曾經(jīng)多次下達(dá)文件(例如《國(guó)經(jīng)貿(mào)資
[1996]809》文件)鼓勵(lì)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(duì)空心漂珠認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步增強(qiáng)以及現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，粉煤灰空心漂珠的研宄和應(yīng)用正越來(lái)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(chǎng)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(duì)生態(tài)環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的狀態(tài)，國(guó)家加大了整治力度，關(guān)停了環(huán)境不達(dá)標(biāo)的大部分火電廠，所以天然空心漂珠的來(lái)源越來(lái)越少，但是市場(chǎng)需求非常強(qiáng)勁。另外，我國(guó)由于相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)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(wèn)題受到了整個(gè)社會(huì)的關(guān)注，也成為了中國(guó)乃至全世界面臨的一個(gè)重要任務(wù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型目的在于解決粉煤灰的處理以及資源化利用問(wèn)題，制備出人工空心漂珠。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型提供了一種粉煤灰人造空心漂珠的制備裝置，包括:混合球磨單元，其將粉煤灰粉體與水、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；噴霧造粒單元，其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；空心球化單元，其將所述球形粉煤灰前驅(qū)體通過(guò)成珠爐空心球化；及收集分選單元，其將通過(guò)成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來(lái)，然后通過(guò)漂浮法分離出空心漂珠。
[0007]一些實(shí)施例中，所述空心漂珠的平均密度0.6?0.7g/cm3，強(qiáng)度為20?30MPa，粒徑為 10 μ m-300 μπι。
[0008]一些實(shí)施例中，所述混合球磨單元形成的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(shí)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(shí)施例中，所述發(fā)泡劑為無(wú)機(jī)或有機(jī)水溶性物質(zhì)如硫酸銨、尿素、碳酸鈉、曲拉通、沒(méi)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(shí)施例中，，所述噴霧造粒單元的溫度控制在200-300 °C，造粒粒徑范圍在5-100 μ m 之間。
[0012]一些實(shí)施例中，所述空心球化單元的溫度為1000°C?1400°C。
[0013]本實(shí)用新型制備裝置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(chǎng)緊缺局面，而且還能解決燃煤廠廢棄物的堆放與污染問(wèn)題，對(duì)資源進(jìn)行再利用，必將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。
[0014]以下結(jié)合附圖，通過(guò)示例說(shuō)明本實(shí)用新型主旨的描述，以清楚本實(shí)用新型的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。

【附圖說(shuō)明】

[0015]結(jié)合附圖，通過(guò)下文的詳細(xì)說(shuō)明，可更清楚地理解本實(shí)用新型的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0016]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的制備裝置的方塊圖；
[0017]圖2為類(lèi)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為本實(shí)用新型的人造空心漂珠光學(xué)顯微照片。

【具體實(shí)施方式】
[0020]參見(jiàn)本實(shí)用新型具體實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。然而，本實(shí)用新型可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開(kāi)，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本實(shí)用新型的范圍。
[0021]先參考附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的制備裝置。
[0022]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的制備裝置的方塊圖。
[0023]如圖1所述，本實(shí)用新型的一種粉煤灰人造空心漂珠的制備裝置包括混合球磨單元，其將粉煤灰粉體與水、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。在進(jìn)行混合球磨時(shí)，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(chǔ)罐中進(jìn)行穩(wěn)定。球磨后粉煤灰粒徑大小控制在2 μπι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%。
[0024]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)。所述發(fā)泡劑為無(wú)機(jī)或有機(jī)水溶性物質(zhì)如硫酸銨、尿素、碳酸鈉、曲拉通、沒(méi)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)。
[0025]在進(jìn)行混合球磨時(shí)，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(chǔ)罐中進(jìn)行穩(wěn)定。
[0026]所述裝置還包括噴霧造粒單元，其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。將穩(wěn)定的粉煤灰漿料加入噴霧造粒單元中，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(jī)，噴霧造粒機(jī)的進(jìn)口溫度控制在200-300 0C，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]所述裝置還包括空心球化單元。將噴霧造粒好的球形前驅(qū)體粉料放入給料倉(cāng)中，進(jìn)料口設(shè)在燃燒器底部，通過(guò)進(jìn)料通道進(jìn)入火道與燃燒狀態(tài)氣流匯合，燃?xì)馔ㄟ^(guò)燃?xì)馔ǖ烙蓢娮靽姵?。球形前?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(jī)作用下，只能垂直向上流動(dòng)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]所述裝置還包括收集分選單元，其將通過(guò)成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來(lái)，然后通過(guò)漂浮法分離出空心漂珠。將通過(guò)成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來(lái)，然后通過(guò)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(jìn)行干選，也可用水作為漂浮介質(zhì)的液體漂浮法。:將通過(guò)成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來(lái)，然后通過(guò)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(jìn)行干選，也可用水作為漂浮介質(zhì)的液體漂浮法。
[0029]由此形成的所述空心漂珠的平均密度0.6?0.7g/cm3，強(qiáng)度為20?30MPa，粒徑為 10 μ m-300 μπι。
[0030]下文將參考圖2和3詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例制備裝置的【具體實(shí)施方式】。
[0031]【具體實(shí)施方式】:
[0032]首先，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(jī)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]接著，進(jìn)行微米級(jí)類(lèi)球形前驅(qū)體粉料制備:將前述得到的均質(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(lèi)球形前驅(qū)物粉料如圖2所示。
[0034]此后，進(jìn)行空心漂珠的制備:將第二步中所得的微米級(jí)類(lèi)球形前驅(qū)物粉料以8kg/h的速度進(jìn)入一種專(zhuān)門(mén)用于微珠球化爐中進(jìn)行空心球化，球化溫度控制在1200°C?1300°C范圍內(nèi)，球化時(shí)間為0.3秒，經(jīng)過(guò)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(jì)算壓碎占體積20%空心漂珠壓碎強(qiáng)度為28MPa，而火電廠粉煤灰空心漂珠壓碎強(qiáng)度一般在20MPa左右。
[0035]本實(shí)用新型制備裝置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(chǎng)緊缺局面，而且還能解決燃煤廠廢棄物的堆放與污染問(wèn)題，對(duì)資源進(jìn)行再利用，必將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。
[0036]以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思做出諸多修改和變化。凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種粉煤灰人造空心漂珠的制備裝置，其特征在于，包括: --混合球磨單元，其將粉煤灰粉體與水、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； -噴霧造粒單元，其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； -空心球化單元，其將所述球形粉煤灰前驅(qū)體通過(guò)成珠爐空心球化；及 --收集分選單元，其將通過(guò)成珠爐加熱得到的產(chǎn)品收集下來(lái)，然后通過(guò)漂浮法分離出空心漂珠。2.如權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述空心漂珠的平均密度0.6?0.7g/cm3，強(qiáng)度為 20 ?30MPa，粒徑為 10 μ m-300 μ m。3.如權(quán)利要求2所述的制備裝置，其特征在于，所述混合球磨單元形成的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%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述噴霧造粒單元的溫度控制在200-3000C，造粒粒徑范圍在5-100 μ m之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于，所述空心球化單元的溫度為1000。。?1400。。。
【文檔編號(hào)】C03C12-00GK204281586SQ201420565864
【發(fā)明者】王蕓, 王金香, 彭小波, 仲召進(jìn), 倪嘉 [申請(qǐng)人]中國(guó)建材國(guó)際工程集團(tuán)有限公司, 安徽理工大學(xué), 蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院