CN1017890B - 制备无机泡沫颗粒物的方法 - Google Patents

制备无机泡沫颗粒物的方法

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Abstract

一种制备无机泡沫颗粒物的方法，该无机泡沫颗粒物包含60-30%(重量)的SiO2、20-40%(重量)的Al2O3和5-30%(重量)的CaO，其堆密度在0.05-1.2千克/升，该方法包括在600-1200℃加热由煤部分氧化得到的无定形煤渣， 从而使该无定形煤渣发泡。

Description

本发明涉及无机泡沫颗粒物及其制备方法。
无机泡沫颗粒物质轻，因而可广泛用于建筑构件的轻质骨料、肥料的补充剂、去污剂或涂料、吸收剂和土壤改良剂等。已知典型的无机泡沫颗粒物可分成两类，即人造材料制成的泡球（balloons）和天然材料制成的泡球，前者如由人工原材料制得的玻璃泡球，后者如火山灰泡球、珍珠岩、飞灰泡球和膨胀页岩。
这些玻璃泡球是泡沫的颗粒物，它是使含以硅酸钠为主要成分的颗粒物膨胀形成的，颗粒物是由液滴法或干胶凝法生成的。
火山灰泡球是由加热火山灰（含火山玻璃）使之发泡产生的。珍珠岩也是按类似方法加热珠粒体、黑曜岩（火山玻璃）、rosinous砂和粗面岩等，使之发泡形成的。飞灰泡球由燃烧粉煤，再将得到的煤灰用水漂选而制得。膨胀页岩则由加热使页岩发泡生成。
已有的泡沫颗粒物有一些缺点。例如，制备玻璃泡球需要复杂的步骤。火山灰泡球、珍珠岩和膨胀页岩等需要从山区开矿和粉碎开采来的矿物。因此，从制备原材料的观点看，用天然材料制造泡球是不经济的。而且天然原材料即矿物近来不大容易得到，因为开矿可能会引起环境破坏。飞灰泡球是含在热电厂副产物的煤灰中的，因而来源不稳定。
而且，大多数已知的无机泡沫颗粒的堆密度介于0.02至0.05 千克/升或0.15至0.4千克/升之间，而堆密度处于这二者之间的无机泡沫颗粒物却很少。
本发明的目的是提供一种新型无机泡沫颗粒物。
本发明的另一目的是提供制备该新型无机泡沫颗粒物的方法。
本发明还有一个目的是为煤气化过程中产生的煤渣提供新的用途，因为它至今还未找到有利的用途。
本发明提供一种无机泡沫颗粒，它含有≤60%（重量）的SiO2，≥20%（重量）的Al2O3和≥5%（重量）的CaO，其堆密度（按照JIS-A-1104或ASTM C-29规定）为0.05～1.2千克/升。
本发明的无机泡沫颗粒是新型无机泡沫颗粒，它与已知的玻璃泡球、火山灰泡球、珍珠岩、飞灰泡球和膨胀页岩等无机泡沫颗粒的组成明显不同。
本发明的无机泡沫颗粒可以容易地用下列方法制备：将从煤的部分氧化得到的无定形煤渣在不低于600℃的温度下加热，使它发泡。
一方面，本发明的无机泡沫颗粒的堆密度最好介于0.05～0.6千克/升之间，这可以在700～1200℃温度范围内通过加热由煤部分氧化产生的粒度不大于20毫米的灰粒（煤渣）来制成。
另一方面，本发明的无机泡沫颗粒的堆密度最好介于0.6（不含此值）至1.2千克/升，它可在650～850℃温度范围内通过加热由煤部分氧化产生的粒度不大于2.5毫米的灰粒（煤渣）来制成。
图1说明在以5℃/分的升温速率，从400℃升至1300℃的煤气化升温过程中，煤渣直径（平均直径为10毫米）的变化。
图2说明加热温度与泡沫颗粒的堆密度之间的关系，泡沫颗粒得 自实例2和比较例2中的煤渣Ⅰ、煤渣Ⅱ和黑曜岩。
本发明的无机泡沫颗粒可由煤气化过程中产生的煤渣制成，而原先这种煤渣未发现较好的用途。上述煤渣容易在低于一般矿物所用的温度下发泡。因而从有效利用以前的废弃副产品的观点来看，本发明是有价值的。而且，从无机泡沫颗粒制备过程中节能的观点来看，本发明也是有效的。
本发明的无机泡沫颗粒质轻、强度高，而且其导热性低，因而提高了隔热性能。此外，如果需要，该泡沫颗粒的吸水性也可方便地通过改变其制备来使之改变。因此，本发明的无机泡沫颗粒物有各种广泛的用途。
本发明的无机泡沫颗粒是含SiO2、CaO和Al2O3的颗粒，除这三种主要成分外，本发明的泡沫颗粒可能并适当地含有氧化铁、MgO、Na2O和K2O。
本发明的无机泡沫颗粒物包含60%（重量）或60%（重量）以下的SiO2〔最好30～60%（重量）〕、20%（重量）或20%（重量）以上的Al2O3〔最好20～40%（重量）〕和5%（重量）或5%（重量）以上的CaO〔最好5～30%（重量）〕。一般来说，在这些无机泡沫颗粒中所包含的这三种必要成份，其总量不少于60%（重量），70～95%（重量）则更好，最好在75～90%（重量）之间。
除这三种必要成分外，通常，本发明的泡沫颗粒也可能并适当地含有氧化铁、MgO、Na2O和K2O，其总量不大于40%（重量），5～30%（重量）则更好，最好在10～25%（重量）之间（所有物质的含量都是以泡沫颗粒的量为基准的）。最好，氧化铁的含量 为2～15%（重量）（按Fe2O3计），MgO含1～7%（重量），Na2O含1～6%（重量），K2O的含量为0～2%（重量）（所有物质的含量都是以泡沫颗粒的量为基准的）。此外，本发明的无机泡沫颗粒也可含有非常少量的TiO2、SO3硫化物、其它含硫化合物和含碳的成分。
本发明的无机泡沫颗粒是轻质颗粒，其堆密度范围在0.05至1.2千克/升之间。该范围的堆密度可表示成表观比重近似为0.1到2.1。因为本发明的这种无机泡沫颗粒很轻，因而可适用作为轻质骨料。
本发明的无机泡沫颗粒在颗粒内有空隙。这空隙可以是一种独立的（封闭式的）空隙或一种连续相通的空隙。任何一种具有相对大量封闭空隙的泡沫颗粒和具有相对大量连续空隙的泡沫颗粒均能按所需要求制备出来，例如在它们的生产过程中控制加热温度和/或控制加热时间。以封闭式空隙为主的无机泡沫颗粒的吸水性极低。在用这种泡沫颗粒作为与水泥混和的轻质骨料的情况下，混和物加入的水量可以减少。因此使用这种封闭式空隙的颗粒制成的水泥凝固后表现出较高的强度，在反复冻结-融化的情况下亦十分耐用。以连续空隙为主的泡沫颗粒物表现出较高的保留水的能力，因此，适于用作为一种土壤改良剂。
本发明的泡沫颗粒含有大量的空隙，于是呈现出较低的导热性，通常为0.05千卡/米·小时·℃或更小。因此，本发明的泡沫颗粒可适宜用作隔热材料。
本发明的无机泡沫颗粒要比通常的无机泡沫颗粒表现出更高的机械强度。通常，本发明的泡沫颗粒的平均抗碎强度不低于2.5千克力， 此平均值是用任选20个颗粒大小在2～10毫米范围内的泡沫颗粒测得的。而且，堆密度为0.6至1.2千克/升（粒度：不大于3.5毫米，主要在0.5到2.8毫米）的本发明的无机泡沫颗粒，显示出明显高的机械强度，例如平均抗碎强度为10～70千克力。因此，本发明的无机泡沫颗粒在贮藏或运输过程中是很不容易破裂的。而且，将该无机泡沫颗粒用在建筑构件中作为轻质骨料，非常有助于增加构件的机械强度。
本发明的无机泡沫颗粒在粒度方面没有特殊的限制，按照它们的用途能使用任何粒度的泡沫颗粒。通常，粒度从50微米到50毫米左右，粒度（即粒子大小）在0.5～20毫米左右的更好。
下面叙述本发明的无机泡沫颗粒的制备过程。
本发明的无机泡沫颗粒可以方便地将从煤的部分氧化获得的无定形煤渣在特定条件下加热而制得。因此，制备本发明的无机泡沫颗粒的原料最好是用煤部分氧化得到的无定形煤渣。细粒煤完全燃烧得到的煤灰不能有效地发泡，因而不能用于制备本发明的无机泡沫颗粒。
在本发明的无机泡沫颗粒制备过程中所用的从煤部分氧化得到的无定形煤渣，其中粒度不大于0.6毫米的含量不大于20%（重量）。这种无定形煤渣中含有的以硫化物形式存在的硫和未燃烧完的碳最好还要使两者总量不大于1%（重量）。
适用于制备本发明的无机泡沫颗粒的无定形煤渣可采用在由煤部分氧化生产合成煤气的过程中产生的煤渣。从煤制备合成煤气的方法的例子有Lurgi法、Winkler法、Koppers-Totzek法、Otto-Rummel法、KDV法、Lurgi造渣法、Synthane法、WH法、Ugas法、HYGAS法、日本煤技术研究所法、压力-流化 加氢气化法、Hybrid法、HTW法、BIGAS法、Shell（Shell-Koppers）法、Saarberg-Otto法、Sumitomo法和Texaco法。作为制备本发明的泡沫颗粒所用的原材料，最好采用下列煤气化方法中所得的煤渣，例如Koppers-Tctzek法、Otto-Rummel法、Lurgi造渣法、Shell（Shell-Koppers）法和Texaco法，在这些方法中，煤的部分氧化是在其温度不低于所用煤的煤灰（即煤渣）的软化温度的气化炉中实现的。
例如，Texaco法包括下列步骤：煤以浆水的形式送进煤气化炉中，并在压力下、在不低于该煤灰的软化温度下加热，通常在1300℃～1500℃范围内，完成煤的部分氧化。在此过程中，获得了融化的或半融化的煤渣，这种煤渣通常用水冷却并从煤气化炉中排出，如有必要，将其破碎。利用Texaco等方法有关煤气化过程的更详细情况刊登在“化学经济”（日本刊物）1981年8月和9月号中。
从煤部分氧化所获煤渣的组成在某一范围内随煤气化过程中所用煤的性质而变化。然而，大多数从煤的部分氧化所获得的煤渣都可以用作为这种原材料，而不必考虑所用煤的性质如何。
上述煤渣一般含有55～30%（重量）的SiO2、20～40%（重量）的Al2O3和5～30%（重量）的CaO，以及少量的硫化物、硫的其它化合物和未燃烧完的碳。
在本发明的无机泡沫颗粒制备过程中，对所用煤渣的颗粒大小没有特定限制。然而，通常用的煤渣，其粒径不大于20毫米。不大于0.3毫米的煤渣，尤其是不大于0.15毫米的粒状煤渣，在某种加热条件下有时不能有效地发泡，或往往与其它粒状煤渣一起熔化。因此，这样的细颗粒要在热处理前除去，除非需要制造特别细的泡沫颗 粒时才不用除去。从煤气化炉中排出煤渣的颗粒大小可以简单采用压碎和过筛进行调整。虽然大多数颗粒度不大于0.15毫米的粒状煤渣可用过筛除去，但一部分附着在较大颗粒上的细颗粒仍未筛去。这种少量细粒状煤渣不会干扰较大颗粒的发泡，只要细颗粒的量不超过20%（重量）就行。在使粒度不大于0.3毫米，尤其是不大于0.15毫米的细颗粒煤渣发泡的情况下，将它与较大的颗粒分离后，最好要在较低的温度下加热，从而有效地生产出细的无机泡沫颗粒物（多孔的颗粒）。
然后将粒度已经调整了的煤渣进行加热。
加热温度不低于600℃，600～1300℃更好，最好700～1200℃。煤渣很难在明显低于600℃的温度下有效地发泡;并且泡沫颗粒在高于1300℃的温度时会互相熔合，因而产生的泡沫结构可能减少。加热最好从不高于600℃的温度开始，升温速率不大于150℃/分，最好不大于1～100℃/分。
进行加热的方法可以是把煤渣直接送进带温度控制的炉（例如回转炉）中，逐步升温加热煤渣。
逐渐升温的加热方法在工业上使用起来特别方便。在工业上采用回转炉的方法中，升温的速率最好固定在不超过20℃/分。较快的温升有时会打乱颗粒中独立泡沫（空隙）的产生，因此制得的泡沫颗粒更容易吸水。
在煤渣直接送进预热炉的情况下，煤渣的发泡受加热的温度和加热的时间等加热条件影响很大。发泡的控制可以用单独改变加热的温度和加热的时间或两者一起改变而实现。
根据本发明者的研究，当煤渣在不低于600℃温度下加热15 秒到15分钟时，可有效地达到合适的发泡。例如，用Grade    Greta煤进行煤气化所得的平均粒径为3～5毫米的煤渣（以下称为“GG煤渣”），在900℃下加热5分钟产生泡沫颗粒的堆密度为0.121千克/升，而在1100℃下加热15秒钟，产生泡沫颗粒其堆密度为0.102千克/升。又如，由Coal    Valley煤的煤气化所获得的平均粒径为3～5毫米的煤渣在900℃下加热5分钟，产生泡沫颗粒物其堆密度为0.156千克/升，而在1100℃加热30秒产生泡沫颗粒物其堆密度为0.123千克/升。
为制备本发明的无机泡沫颗粒物而用的加热处理，比常规制备火山灰泡球和珍珠岩的处理温度低、时间短。
更详细点说，平均粒径为3～5毫米的粗面岩，经在1200℃下加热12.5秒，产生泡沫颗粒物的堆密度为0.135千克/升，而在1100℃下加热30秒产生泡沫颗粒物，其堆密度为0.143千克/升。又如，黑曜岩在1100℃下，经加热1分钟产生泡沫颗粒，其堆密度为0.228千克/升。因此，为了制备出好的泡沫颗粒物，按常规方法需要较高的温度或较长的加热时间。
因此，制备本发明的无机泡沫颗粒物所需要的热能，比制备常规的泡沫颗粒物的低。
而且，制备本发明的泡沫颗粒物在加热处理中发泡速度快，而制备常规颗粒物的起泡就相当慢。因此，为制备本发明的无机泡沫颗粒物而做的处理不需要长的加热时间。这样，本发明的生产泡沫颗粒的方法很容易实行。
用热处理的方法可使上面提到的煤渣发泡或膨胀至近似为原有颗粒大小的1.01到2.5倍。更详细地说，粒度小于2.5毫米的颗 粒煤渣膨胀到近似为原颗粒1.01到1.4倍，粒度大于2.5毫米的颗粒煤渣则膨胀到近似为原颗粒的1.3～2.5倍。
图1说明用变形比（由测量煤渣的粒度而得）与温度的图表示发泡条件之间的关系。这关系是用加热平均直径为10毫米的GG煤渣而获得的，升温是从400℃开始，升温速率为5℃/分。变形比是由一个方向上的膨胀比来表示的，可从热处理前颗粒的直径（H）和热处理时颗粒直径（h）按照h/H的公式计算出来。
从图1可清楚地看到，所用的煤渣从730℃左右开始很快地膨胀，在近似790℃时膨胀终止。进一步加热不会有效地引起进一步发泡。
按照本发明制备泡沫颗粒的方法，如有需要，通过控制加热条件，例如可控制用于制备具有独立空隙的颗粒的加热温度和加热时间，可以把具有独立空隙的颗粒转变成具有连续空隙的颗粒。更详细地说，最初生产的泡沫颗粒物是以具有独立空隙的颗粒为主，这样的颗粒物吸水性很小。如果把以独立空隙为主的颗粒进一步加热，则独立空隙就会互相连接起来产生与外界相通的连续空隙。否则，如果加热是以升温速率为20℃/分的情况下进行，就可生产出具有以连续空隙为主的泡沫颗粒物。
具有连续空隙的泡沫颗粒物吸水性强，适用了作为土壤改良剂。
本发明的无机泡沫颗粒物制备中所用的加热处理可以在生产火山泡球或珍珠岩常规使用的炉中进行。例如可以用转炉和燃气流炉。
为什么用煤的部分氧化所产生的煤渣有利于发泡或膨胀，至今还不清楚。下面是一种假说。
由煤的部分氧化所产生的煤渣含有容易膨胀的或容易起泡的物质， 例如未燃烧完的碳和硫化物，这些物质在加热下都很容易转变成气体。因此，这些材料在加热下转变成气体而产生大量的空隙。而且，这种煤渣与矿物例如火山玻璃比起来，很可能活性大一些，因而上面所提到的材料甚至在相对低的温度下亦很容易转变成气体。
因此很明显，本发明的无机泡沫颗粒物也可用作为肥料的补充剂、洗涤剂和涂料，吸收剂、助熔剂和助滤剂，以及前面提到的轻质骨料和土壤改良剂。
用下面的实例和比较例可进一步说明本发明。
实例1
把从Texaco方法的煤气化炉中收集的100克煤渣放在一陶瓷蒸发皿上（该煤渣真比重为2.81，堆密度：1.54千克/升，熔点：1360℃），然后把该蒸发皿放进一配有用硅化钼的自动温度控制装置的电炉中。电炉的起始温度是400℃。
所用煤渣的化学组成和粒度分布分别列在表1和表2中，该煤渣用X-射线衍射分析确定是无定形的。
然后，电炉以5℃/分的升温速率升高温度，当温度达900℃时，将该煤渣从炉中取出，这样就产生了无机泡沫颗粒物。
所产生的泡沫颗粒物其真比重为0.7，堆密度为0.46千克/升，24小时吸水性2.6%（重量），平均抗碎强度为6.4千克力。所产生的泡沫颗粒物的化学组成和粒度分布分别列在表1和表2中。
用下列方法和仪器做了各种测定。也用同样的方法和仪器测定其它实例和比较例中的相应的值。
测量
绝对干比重和24小时吸水性：按JIS-A-1134和JIS-
A-1135方法测量。
真比重：按JIS-A-2205方法测量。
堆密度：将装有样品（煤渣或泡沫颗粒物）的100毫升体积的测量圆筒振动指定的次数，使圆筒内含有100毫升体积的该样品，再测定所装样品的重量。
分析：按JIS-M-8852方法做。
抗碎强度：用Kiya硬度测试仪在20个样品上测得。
熔点：按JIS-M-8801方法测定。
表1
无机泡沫颗粒物
组分    煤渣（重量%）    （重量%）
燃烧损失    +0.1    0
SiO236.8 37.4
Al2O329.9 30.3
Fe2O37.3 7.4
CaO    18.4    18.6
MgO    4.0    4.1
Na2O 2.0 2.0
K2O 0.3 0.3
未燃烧完的碳    1.26    0
硫化物    0.23    0
表2
粒度（毫米）    煤渣（重量%）    无机泡沫颗粒物
（重量%）
-20    1    1
20-10    1    15
10-5    28    48
5-2.5    45    28
2.5-1.2    17    8
1.2-0.6    4    2
0.6-0.3    2    2
0.3-    2    2
制得的无机泡沫颗粒物含有的组成列在表1，该无机泡沫颗粒物近似膨胀为煤渣的1.5倍。
比较例1
重复实例1的步骤，只是用如表3中列出的页岩（真比重2.56，堆密度：1.10千克/升，熔点1210℃）代替煤渣，最高的加热温度达1180℃。这样生产了泡沫颗粒，所用页岩的粒度分布列在表3中。
所产生的泡沫颗粒物其真比重为0.90，堆密度为0.64千克/升，24小时吸水性为14.9%（重量），平均抗碎强度为1.80千克力，所产生的泡沫颗粒物的化学组成和粒度分布分别列在表3和表4中。
表3
无机泡沫颗粒物
组分    页岩（重量%）    （重量%）
燃烧损失    2.43    0
SiO263.6 65.2
Al2O318.3 18.8
Fe2O35.5 5.6
CaO    2.1    2.2
MgO    1.6    1.6
Na2O 3.3 3.4
K2O 3.1 3.2
未燃烧完的碳    0    0
硫化物    0    0
表4
无机泡沫颗粒物
颗粒大小（毫米）    页岩（重量%）    （重量%）
-20    0    0
20-10    0    1
10-5    15    21
5-2.5    35    34
2.5-1.2    22    18
1.2-0.6    10    10
0.6-0.3    7    7
0.3-    11    9
所得的无机泡沫颗粒物其粒度分布列在表4中，与该页岩比较，所得的无机泡沫颗粒物膨胀了1.2倍左右。
而且已经证实了实例1中所得的无机泡沫颗粒物，比起比较例1中所得的无机泡沫颗粒物来，有较高的抗碎强度和较低的吸水性。
实例2
将化学组成分别列于表5和表6的煤渣Ⅰ和煤渣Ⅱ（两种煤渣的平均粒度：5～1.2毫米）在电炉中在下面列出的温度和表明的时间内膨胀。
煤渣Ⅰ的堆密度为1.54千克/升，煤渣Ⅱ的堆密度为1.40千克/升，X-射线衍射分析表明两种煤渣都是无定形的。
图2给出了加热温度和泡沫颗粒物的堆密度之间的关系。
由煤渣Ⅰ在1000℃加热时所得的无机泡沫颗粒物的组成列在 表5中，由煤渣Ⅱ同样加热所得的无机泡沫颗粒物的组成列在表6中。由煤渣Ⅰ在1000℃加热所得的无机泡沫颗粒物的24小时吸水性为11%（重量），抗碎强度4.02千克力。用同样的加热方法由煤渣Ⅱ生成的无机泡沫颗粒的24小时吸水性为9.3%（重量），抗碎强度为4.32千克力。
比较例2
重复实例2的步骤，只是用黑曜岩（火山玻璃）代替煤渣，加热条件的改变如下所列，这样产生了泡沫颗粒物。
所用黑曜岩的组成列在表7，黑曜岩的堆密度是1.23千克/升。
加热温度和该泡沫颗粒物堆密度之间的关系在图2中给出。
在1000℃加热所得的泡沫颗粒的组成列在表7中，在1000℃加热所产生的泡沫颗粒物的24小时吸水性为18.2%（重量），抗碎强度4.86千克力。
加热温度    加热时间
煤渣Ⅰ    煤渣Ⅱ    黑曜岩
825℃    15分    -    -
850℃    12分    15分    -
825℃    4分    12分    -
900℃    30秒    1分    12分
1100℃    10秒    15秒    1.5分
1200℃    -    -    30秒
表5
无机泡沫颗粒物
组分    煤渣Ⅰ（重量%）    （重量%）
燃烧损失    0.3    0
SiO239.0 39.5
Al2O327.9 28.2
Fe2O38.1 8.2
CaO    16.2    16.4
MgO    3.0    3.0
SO30.04 0
Na2O 2.8 2.8
K2O 0.4 0.4
TiO21.44 1.5
未燃烧完的碳    0.45    0
硫化物    0.19    0
表6
无机泡沫颗粒物
组分    煤渣Ⅱ（重量%）    （重量%）
燃烧损失    0.3    0
SiO251.9 53.0
Al2O323.9 24.4
Fe2O35.5 5.6
CaO    11.1    11.4
（续）
MgO    2.0    2.0
SO30.04 0
Na2O 2.06 2.1
K2O 0.71 0.7
TiO20.81 0.8
未燃烧完的碳    0.25    0
硫化物    0.02    0
表7
无机泡沫颗粒物
组分    黑曜岩（重量%）    （重量%）
燃烧损失    1.31    0
SiO274.77 75.8
Al2O313.07 13.2
Fe2O31.21 1.2
CaO    1.13    1.1
MgO    0.20    0.2
SO30.02 0
Na2O 3.69 3.7
K2O 4.58 4.6
TiO2- -
未燃烧完的碳    -    -
硫化物    -    -
实例3
将从按Texaco方法操作的煤气化炉中收集的煤渣（真比重：2.72，熔点：1320℃）在一颚式轧碎机中粉碎，再用表8中列出的孔径的筛子过筛。在下面比较例中所用的页岩的粒径分布也列在表8中。
表9中列出了所用的无定形煤渣的化学组成，X-射线衍射分析表明所用的无定形煤渣是无定形的。
表8
粒度（毫米）    煤渣（重量%）    页岩（重量%）
20-10    4.9    0
10-5    4.5    0
5-2.5    31.2    0
2.5-1.2    36.5    50.0
1.2-0.6    14.2    22.0
0.6-    8.7    28.0
把100克上面处理过的粒度不大于2.5毫米的煤渣放在陶瓷蒸发皿上，然后把这蒸发皿放进用硅化钼的自动温度控制装置的电炉中，电炉的起始温度是400℃。
然后电炉的温度以5℃/分的升温率升高到800℃，当温度达到800℃时，将该煤渣从炉中取出，这样，产生了无机泡沫颗粒物。
所产生的泡沫颗粒物其真比重为1.71，堆密度为0.91千克 /升，24小时吸水性为0.3%（重量），平均抗碎强度35千克力。所生成的泡沫颗粒物的化学组成列在表9中，所得的无机泡沫颗粒物比煤渣膨胀了1.3倍左右。
表9
无机泡沫颗粒物
组分    煤渣（重量%）    （重量%）
燃烧损失    -0.2    0
SiO242.6 43.1
Al2O325.7 26.0
Fe2O310.4 10.5
CaO    14.9    15.1
MgO    2.2    2.2
Na2O 2.2 2.2
K2O 0.9 0.9
SO30.4 0
未燃烧完的碳    0.3    0
其它硫化物    0.15    0
比较例3
重复实例3的步骤，只是用表10中列出的页岩（真比重：2.56，堆密度：1.10千克/升，熔点：1210℃）代替煤渣，最高加热温度达1180℃。这样产生了泡沫颗粒物。
所产生的泡沫颗粒物其堆密度为0.64千克/升，24小时吸水性为14.9%（重量），平均抗碎强度1.8千克力。所产生的泡 沫颗粒物的化学组成列在表10中。
表10
无机泡沫颗粒物
组分    页岩（重量%）    （重量%）
燃烧损失    2.4    0
SiO263.6 65.2
Al2O318.3 18.8
Fe2O35.5 5.6
CaO    2.1    2.2
MgO    1.6    1.6
Na2O 3.3 3.4
K2O 3.1 3.2
未燃烧完的碳    0    0
硫化物    0    0
实例4-9和比较例4-6
重复实例3的步骤，只是改变了该无定形煤渣的粒度分布，最高加热温度和升温速率分别改变到表11中所列出的温度和速率。
其堆密度、表观比重、24小时吸水性和抗碎强度列在表12中。
表11
粒度（毫米）    最高温度（℃）    升温速率（℃/分）
实例3    ≤2.5    800    5
实例4    ≤0.6    800    5
实例5    0.6-1.2    800    5
实例6    1.2-2.5    800    5
实例7    ≤2.5    700    5
实例8    ≤2.5    800    15
实例9    ≤2.5    800    50
比较例4    ≥2.5    800    5
比较例5    0-2.5    550    5
比较例6    0-2.5    1000    5
表12
堆密度    吸水性    抗碎强度
（千克/升）    表观比重    （重量%）    （千克力）
实例3    0.91    1.71    0.3    35
实例4    1.09    2.05    0.2    50
实例5    0.95    1.79    0.3    38
实例6    0.69    1.25    2.8    16
实例7    1.04    1.91    0.3    43
实例8    0.77    1.40    2.0    22
（续）
实例9    0.61    1.11    3.1    11
比较例4    0.55    1.00    3.1    5
比较例5    1.30    2.37    0.2    61
比较例6    0.45    0.81    5.6    2
实例10
把与实例3中同样的无定形煤渣放在回转炉中（有效内径为0.45米，长12米）加热，加热条件如下：
回转炉底部温度：270℃
燃烧区温度：750℃
无定形煤渣滞留时间：90分钟。
所产生的无机泡沫颗粒物的堆密度、表观比重、24小时吸水性和抗碎强度列在表13中。
比较例7
重复实例10中的步骤，只是用与比较例3中同样的页岩代替无定形煤渣，并把回转炉底部和燃烧区的温度分别改变到300℃和780℃来获得无机泡沫颗粒物。
所产生的无机泡沫颗粒物其堆密度、表观比重、24小时吸水性和抗碎强度列在表13中。
表13
堆密度    吸水性    抗碎强度
（千克/升）    表观比重    （重量%）    （千克力）
实例10    0.87    1.64    0.3    34
比较例7    1.03    2.39    5.3    26

Claims (4)

1、制备无机泡沫颗粒物的一种方法，该无机泡沫颗粒物含有60-30%(重量)的SiO2、20-40%(重量)的Al2O3和5-30%(重量)的CaO，其堆密度在0.05-1.2千克/升的范围内，该方法包括于600-1200℃加热粒度不大于20mm的从煤气化炉收集来的无定形颗粒煤渣，其中粒度小于0.15mm的小颗粒含量不超过20%(重量)，所述煤渣中含有30-55%(重量)的SiO2，20-40%(重量)的Al2O3，5-30%(重量)的CaO和少量至少一种选自碳和硫的组分，从而使该无定形煤渣发泡，得到上述无机泡沫颗粒物。
2、权利要求1所述的制备无机泡沫颗粒物的方法，其中，加热是在700-1200℃之间的温度范围进行的，制备堆密度范围为0.05到0.6千克/升之间的颗粒物。
3、权利要求1所述的制备无机泡沫颗粒物的方法，其中加热是在650-850℃之间的温度范围进行的，制备堆密度范围在0.6到1.2千克/升之间的颗粒物。
4、权利要求1-3中任一项所述的制备无机泡沫颗粒物的方法，其中的无定形颗粒是一种从煤气化炉中收集来的煤渣，这里，煤的气化是在温度不低于所用煤的煤灰的软化点温度下进行的。
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