CN109650936A - 一种耐火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐火材料及其制备方法。该耐火材料的原料组成按重量份计，包括：废催化剂30‑80份，高岭土20‑80份，发泡剂0.01‑5份，粘土25‑60份。该耐火材料的制备方法包括：按配方将废催化剂、高岭土、发泡剂、粘土混合均匀，然后加入水混捏，成型，干燥和煅烧，得到耐火材料。该耐火材料不但将废催化剂变废为宝，而且还具有良好的耐温和隔热效果，具有优异的力学性能，特别适宜用作高温设备衬里材料。

Description

一种耐火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐火材料及其制备方法，属于耐火材料技术领域。
背景技术
催化裂化是炼油厂普遍采用的重质油轻质化加工工艺之一，也是炼油工业中催化剂用量最大的二次加工工艺。随着世界原油品质的重质化和劣质化，以及对清洁油品需求量不断增大和环保要求日趋严格的情况下，催化裂化催化剂的置换率增高，因重金属沉积、结焦等原因造成的废催化裂化催化剂量日益增加。目前，通常采用地下掩埋的方式处理，不仅严重污染大气、土壤和水资源，而且还造成资源浪费，增加了企业成本。因此，如何有效处理和利用废催化裂化催化剂成为当前倍受关注的重点课题。
催化裂化催化剂为氧化铝和氧化硅系催化剂，一般为天然硅酸铝、合成硅酸铝和分子筛催化剂，还含有少量的稀土氧化物。在催化裂化加工过程中，原料中的Ni等重金属大部分沉积在催化剂上，催化裂化反应过程中生成的含碳物质也会沉积在催化剂表面，覆盖了催化剂的活性中心或活性中心中毒，最终使催化剂失去活性且再生也无法达到使用要求，成为废催化剂。
现有技术中有采用不同方法恢复废催化裂化催化剂活性，但其效果不佳，比如CN104801353A、CN104841495A、CN104815704A等采用与四氯化硅反应等方法恢复催化剂的活性，但其中的重金属脱除率较低，从而使催化剂的活性恢复是有限的。
如何充分利用废催化裂化催化剂，使其变废为宝，从而解决因废催化剂带来的环境污染问题，而且还可以创造一定的经济效益，该课题当前处于探索中。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种耐火材料及其制备方法。该耐火材料不但将废催化剂变废为宝，而且还具有良好的耐温和隔热效果，具有优异的力学性能，特别适宜用作高温设备衬里材料。
本发明第一方面提供了一种耐火材料，其原料组成按重量份计，包括：
废催化剂30-80份，优选为30-65份，
高岭土20-80份，优选为30-70份，
发泡剂0.01-5份，优选为0.03-5份，
粘土25-60份，优选为30-50份。
进一步地，废催化剂的粒径为40微米以下，优选为20微米以下，高岭土的粒径为30微米以下，优选为20微米以下。
进一步地，所述废催化剂为含稀土金属的废催化剂，优选废FCC催化剂。稀土金属选自La、Ce、Pr、Nd中的至少一种，优选为La和/或Ce。以废催化剂的重量为基准，稀土金属的含量为0.5％-8.0％。
进一步地，所述高岭土为高岭土原粉，选自富碱金属和/或碱土金属的高岭土，其中以煅烧高岭土为基准，碱金属和/或碱土金属的重量含量以氧化物计为5％-20％，优选为10％-20％。所述的碱金属为钾、钠中的至少一种，碱土金属为镁、钙中的至少一种。所述的煅烧高岭土的煅烧温度为1000-1100℃。
进一步地，所述发泡剂为碳酸钙。
进一步地，所述粘土为半软质粘土和/或软质粘土。
进一步地，所述耐火材料中，还可以加入粘合剂，所述的粘合剂为纤维素和/或聚乙烯醇，加入量为15份以下。
本发明第二方面提供了一种耐火材料的制备方法，包括：按配方将废催化剂、高岭土、发泡剂、粘土混合均匀，然后加入水混捏，成型，干燥和煅烧，得到耐火材料。
进一步地，在耐火材料的制备方法中，水的加入量可以根据实际情况满足成型需要来确定。成型可以为常规的形状，根据需要进行选择。所述的干燥可以在80-120℃下进行干燥，所述的煅烧可以在1200-1400℃下进行煅烧。
与现有技术相比，本发明耐火材料不但能将废催化剂变废为宝，而且还具有良好的耐温和隔热效果，具有优异的力学性能，特别适宜用于高温设备衬里材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但应当理解本发明的保护范围并不受实施例的限制。
本发明中，除非另有其他明确说明，否则百分含量、份数均以重量计。
本发明实施例和对比例中所用废FCC催化剂的主要组成见表1。所用高岭土中碱性金属的含量见表2。
实施例1
按表2的原料和配方，将废催化剂、高岭土、发泡剂、粘土混合均匀，然后加入适量水混捏，挤压成型，经100℃下干燥3小时，经1300℃下煅烧3小时，得到耐火材料A。
实施例2
按表2的原料和配方，制备过程同实施例1，得到耐火材料B。
实施例3
按表2的原料和配方，制备过程同实施例1，得到耐火材料C。
对比例1
按表2的原料和配方，制备过程同实施例1，得到耐火材料D。耐火材料D的耐火度低于1300℃，而且常温抗折强度小于3MPa和常温抗压强度小于6MPa，明显低于实施例1的耐火材料A。
对比例2
与实施例1相比，采用碱性金属总含量为3.0％的高岭土代替高岭土A，而采用实施例1的方法不能得到耐火材料。
表1废FCC催化剂的主要组成
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，％ SiO<sub>2</sub>，％ La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，％ CeO<sub>2</sub>，％ NiO，％ 粒径
催化剂A 48.12 45.05 3.64 1.21 1.02 20微米以下
催化剂B 49.31 45.19 3.04 0.98 1.05 20微米以下
表2高岭土中碱性金属的含量
K<sub>2</sub>O，％ NaO，％ MgO，％ CaO，％ 粒径
高岭土A 7.20 1.50 2.87 4.57 10微米以下
高岭土B 6.35 1.02 1.53 4.12 10微米以下
表3实施例1-3和对比例各原料配比
表3各例所得耐火材料的性质
耐火材料A 耐火材料B 耐火材料C
耐火度，℃ 1550 1550 1600
显气孔率，％ 56.03 55.88 57.69
常温抗折强度，MPa 4.48 6.65 8.54
常温抗压强度，MPa 9.58 10.87 12.84
导热系数(800℃)，W/(m.k) 0.275 0.271 0.266

Claims (10)

1.一种耐火材料，其原料组成按重量份计，包括：
废催化剂 30-80份，
高岭土 20-80份，
发泡剂 0.01-5份，
粘土 25-60份。
2.按照权利要求1所述的耐火材料，其特征在于：所述耐火材料，其原料组成按重量份计，包括：
废催化剂 30-65份，
高岭土 30-70份，
发泡剂 0.03-5份，
粘土 30-50份。
3.按照权利要求1所述的耐火材料，其特征在于：所述废催化剂的粒径为40微米以下，优选为20微米以下，所述高岭土的粒径为30微米以下，优选为20微米以下。
4.按照权利要求1所述的耐火材料，其特征在于：所述废催化剂为含稀土金属的废催化剂，优选废FCC催化剂；稀土金属选自La、Ce、Pr、Nd中的至少一种，优选为La和/或Ce。
5.按照权利要求4所述的耐火材料，其特征在于：以废催化剂的重量为基准，稀土金属的含量为0.5％-8.0％。
6.按照权利要求1所述的耐火材料，其特征在于：所述高岭土为高岭土原粉，选自富碱金属和/或碱土金属的高岭土，其中以煅烧高岭土为基准，碱金属和/或碱土金属的重量含量以氧化物计为5％-20％，优选为10％-20％；所述的碱金属为钾、钠中的至少一种，碱土金属为镁、钙中的至少一种。
7.按照权利要求1所述的耐火材料，其特征在于：所述发泡剂为碳酸钙。
8.按照权利要求1所述的耐火材料，其特征在于：所述粘土为半软质粘土和/或软质粘土。
9.权利要求1-8任一所述耐火材料的制备方法，包括：按配方将废催化剂、高岭土、发泡剂、粘土混合均匀，然后加入水混捏，成型，干燥和煅烧，得到耐火材料。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的干燥在80-120℃下进行干燥，所述的煅烧在1200-1400℃下进行煅烧。
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