CN104058760B - 一种人工合成漂珠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工合成漂珠的方法，该方法包括：选择低铝矿物、中铝矿物和低铁软质粘土与工业氧化铝组合为原料；按产品设计的化学组成，将一种或者一种以上的原料相配合；将配合好的原料，在球磨机内进行细磨，使其充分混合；将粉状原料以高压空气为动力经喷嘴喷入到高温竖窑内；控制竖窑内气流始终处于湍流状态，最终粉状原料熔融后包裹空气形成封闭的空心球体；空心球体在重力作用下，落入位于高温竖窑下部的流动水收集池内，体积密度较小的球体会漂浮在上层形成成品漂珠。本发明主体原料采用已知化学成分的耐火原料配制，可规模化工业生产。与粉煤灰中的漂珠相比，化学成分稳定可控，耐火度高，是一种生产高档保温隔热耐火材料的理想原料。

Description

一种人工合成漂珠的方法

技术领域

本发明涉及耐火材料原料加工领域，特别是一种人工合成漂珠的方法。

背景技术

漂珠是一种能浮于水面的空心球，呈灰白色，壁薄中空，表面封闭而光滑，热导率小，具有很好的保温性能。耐火度≥1620℃的漂珠，广泛用于生产高强轻质保温耐火材料。利用优质漂珠生产的轻质隔热耐火材料，具有体积密度小、强度大、导热系数小、可以直接用于加热炉的工作衬，节能效果极为显著。

目前市场上商品漂珠全部来源于是燃煤发电厂产生的粉煤灰中，仅有占粉煤灰质量的1％。粉煤灰漂珠的主要成分是SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O和Na₂O等，化学组成受煤中灰分组成的影响较大，不可人工控制。市场上出售的漂珠化学成分因煤产地不同差别很大，一般只有用山西煤做燃料产生的漂珠可以用于生产轻质保温耐火材料。近年来，随着火力发电技术的改进，大部分电厂逐渐开始采用干法排灰，不在收集漂珠，这些导致市场上的漂珠供应量大大降低，不能满足高档次耐火保温材料生产需求。

有些生产厂家，把用珍珠岩生产的膨化玻璃微珠称为“人造漂珠”，这种材料大多用于建筑行业墙体保温或者蒸汽管道保温。

发明内容

本发明提供了一种人工合成漂珠的方法，满足生产高档轻质隔热耐火材料的需要。

本发明提供的一种人工合成漂珠的方法包括以下步骤：

a.原料选择，原料包括如下矿物质混合物：

1)低铝矿物：包括软质粘土、硬质粘土及高铝矾土，所述物质单独使用或者相互组合使用，其Al₂O₃质量百分比在35-50％之间；

2)中铝矿物：包括高铝矾土生料、红柱石及硅线石，所述物质单独使用或者相互组合使用，其Al₂O₃质量百分比在50.0-70.0％之间；

3)低铁软质粘土与工业氧化铝组合：根据莫来石组成，控制Al₂O₃质量百分比在70-75％之间，利用窑炉轻烧预合成莫来石；

b.按产品设计的化学组成，根据所选用原料的化学组成，以Al₂O₃为标准，计算每种原料的比例，将一种或者一种以上的原料相配合；

c.将上述配合好的原料，在球磨机内进行湿法或干法细磨，使其充分混合，并且粒度＜0.044mm，将研磨、干燥后的粉状原料运送到原料料仓内；

d.将料仓内的粉状原料用由高压风机产生的高压空气经喷嘴喷入到高温竖窑内，根据粉状原料的化学组成，结合Al₂O₃-SiO₂二元系统相图，控制窑内火焰温度在1750-2000℃；

e.控制窑内气流始终处于湍流状态，使原料在窑内有15-20s完全熔融的停留时间，最终粉状原料在表面张力的作用力下包裹窑内空气，形成封闭的空心球体；

f.空心球体在重力作用下，进入位于竖式高温窑下部的流动水收集池内，由流动水将空心球运送到沉降池内，沉降池内体积密度较小的球体会漂浮在上层形成成品漂珠，中部和底部的球体为副产品，分别存放。

本发明的有益效果是：

1.主体原料采用已知化学成分的矿物原料配制，其化学成分稳定可控，与发电厂粉煤灰中的漂珠相比，质量稳定性好；

2.本发明合成的漂珠采用优质原料，大大降低漂珠内的杂质含量，最高使用温度可以达到1600℃；

3.本发明采用的竖式高温窑的侧壁，采用水循环冷却，所产生的循环水可以用于供暖、发电等，能源利用率高，生产成本较低；

4.竖式高温窑采用重油或者天然气等无灰分燃料，燃料不会给所生产的漂珠带来杂质，可以按照市场需求进行多品种工业化生产。

附图说明

图1是一种人工合成漂珠的方法采用的装置示意图。

图2是一种人工合成漂珠的方法中Al₂O₃-SiO₂二元系统相图。

图1中：1-原料料仓2-高压风机3-喷嘴4-烧嘴5-高温竖窑6-收集池7-沉降池8-漂珠

具体实施方式

下面结合附图用实施例更详细描述本发明。

实施例1

如图1所示，合成Al₂O₃质量百分比含量为35-50％的人工合成漂珠的方法，该方法步骤如下：

1.原料选择：取软质粘土、硬质粘土及高铝矾土，所述的物质单独或者相互组合使用，其Al₂O₃质量百分比在35-50％之间，相互组合使用的重量比比例为：软质粘土∶硬质粘土∶高铝矾土＝2∶5∶3。

2.将原料进行湿法细磨(或共磨)并达到＜0.044mm的粒度要求，将研磨并经过喷雾干燥机干燥后的粉状原料运送到原料料仓1内；

3.将料仓1内的粉状原料由高压风机2产生的高压空气经喷嘴3喷入到高温竖窑5内，采用天然气作为燃料，通过烧嘴4将天然气喷人高温竖窑内，高温竖窑内的火焰温度控制在1650℃-1700℃之间；

4.控制窑内气流始终处于湍流状态，使原料在高温竖窑内有15s以上足够完全熔融的时间，最终粉状原料在表面张力的作用力下包裹窑内空气，形成封闭的空心球体；

5.形成的空心球体落入高温竖窑5下部的流动水收集池6内，然后运送到沉降池7内。收集沉降池7上层的漂珠8进行干燥后检测出厂，其他沉入沉降池7底部的不合格品，收集后集中存放，开辟新的用途。

实施例2

如图1所示，合成Al₂O₃质量百分比为含量50-70％的人工合成漂珠的方法，该方法步骤如下：

1.原料选择：取高铝矾土生料、红柱石及蓝晶石，所述的物质单独或者相互组合使用，其化学成分Al₂O₃质量百分比在50.0-70.0％之间。相互组合使用的重量比比例为：高铝矾土∶红柱石∶蓝晶石＝3∶1∶1。

2.将原料进行湿法细磨(或共磨)并达到＜0.044mm的粒度要求，将研磨并经过喷雾干燥机干燥后的粉状原料运送到原料料仓1内；

3.将料仓1内的粉状原料由高压风机2产生的高压空气经喷嘴喷3入到高温竖窑5内，采用天然气作为燃料，通过烧嘴4将天然气喷人高温竖窑内，高温竖窑内的火焰温度控制在1700℃-1750℃之间；

4.控制窑内气流始终处于湍流状态，使原料在高温竖窑内有18s以上足够完全熔融的时间，最终粉状原料在表面张力的作用力下包裹窑内空气，形成封闭的空心球体；

5.形成的空心球体落入高温竖窑5下部的流动水收集池6内，然后运送到沉降池7内。收集沉降池7上层的漂珠8进行干燥后检测出厂，其他沉入沉降池7底部的不合格品，收集后集中存放，开辟新的用途。

实施例3

如图1所示，莫来石质人工合成漂珠的方法，该方法步骤如下：

1.原料选择：取低铁软质粘土与工业氧化铝；

2.根据莫来石的组成，按重量比3.0-3.5∶7.0-6.5的比例将低铁粘土与工业氧化铝互相组合，控制Al₂O₃质量百分比在70-75％之间，利用窑炉在1400℃轻烧预合成莫来石；

3.预合成的莫来石经过干法细磨达到粒度＜0.044mm，将细磨后的粉状原料运送到原料料仓1内；

4.将料仓1内的粉状原料用高压风机2产生的高压空气经喷嘴3喷入到高温竖窑5内，采用重油作为燃料，通过烧嘴4将重油喷人高温竖窑内，高温竖窑内的火焰温度控制在1900℃-2000℃之间；

5.控制窑内气流始终处于湍流状态，使原料在高温竖窑内有20s以上足够完全熔融的时间，最终粉状原料在表面张力的作用力下包裹窑内空气，形成封闭的空心球体；

6.形成的空心球体落入高温竖窑5下部的流动水收集池6内，然后运送到沉降池7内。收集沉降池7上层的漂珠8进行干燥后检测出厂，其他沉入沉降池7底部的不合格品，收集后集中存放，开辟新的用途。

表1本发明合成漂珠与类似产品性能对比

从以上数据可以看出和粉煤灰漂珠及珍珠岩玻化微珠相比，本发明制造的漂珠具有杂质含量低、耐火度高、成分可以控制等优点。

Claims (1)

1.一种人工合成漂珠的方法，其特征是该方法包括以下步骤：

a.原料选择，原料包括如下矿物质及混合物：

1)低铝矿物：包括软质粘土、硬质粘土及高铝矾土，所述物质单独使用或者相互组合使用，其Al₂O₃质量百分比在35-50％之间；

2)中铝矿物：包括高铝矾土生料、红柱石及硅线石，所述物质单独使用或者相互组合使用，其Al₂O₃质量百分比在50.0-70.0％之间；

3)低铁软质粘土与工业氧化铝组合：根据莫来石组成，控制Al₂O₃质量百分比在70-75％之间，利用窑炉轻烧预合成莫来石；

b.按产品设计的化学组成，根据所选用原料的化学组成，以Al₂O₃为标准，计算每种原料的比例，将一种或者一种以上的原料相配合；

c.将上述配合好的原料，在球磨机内进行湿法或干法细磨，使其充分混合，并且粒度＜0.044mm，将研磨、干燥后的粉状原料运送到原料料仓内；

d.将料仓内的粉状原料用由高压风机产生的高压空气经喷嘴喷入到高温竖窑内，根据粉状原料的化学组成，结合Al₂O₃-SiO₂二元系统相图，控制窑内火焰温度在1750-2000℃；

e.控制窑内气流始终处于湍流状态，使原料在窑内有15-20s完全熔融的停留时间，最终粉状原料在表面张力的作用力下包裹窑内空气，形成封闭的空心球体；

f.空心球体在重力作用下，进入位于竖式高温窑下部的流动水收集池内，由流动水将空心球运送到沉降池内，沉降池内体积密度较小的球体会漂浮在上层形成成品漂珠，中部和底部的球体为副产品，分别存放。