CN110922196A - 一种以fcc废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与应用 - Google Patents

一种以fcc废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110922196A
CN110922196A CN201911197072.9A CN201911197072A CN110922196A CN 110922196 A CN110922196 A CN 110922196A CN 201911197072 A CN201911197072 A CN 201911197072A CN 110922196 A CN110922196 A CN 110922196A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
zirconium
mixed powder
fcc
hollow sphere
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201911197072.9A
Other languages
English (en)
Inventor
刘宝敏
邢慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Zhongguan Industry Co Ltd
Original Assignee
Shandong Zhongguan Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Zhongguan Industry Co Ltd filed Critical Shandong Zhongguan Industry Co Ltd
Priority to CN201911197072.9A priority Critical patent/CN110922196A/zh
Publication of CN110922196A publication Critical patent/CN110922196A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62204Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/606Drying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567Treatment time
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/77Density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本公开涉及一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与应用,该空心球是由以下重量份原料制成:FCC废催化剂70~85份,煤矸石0.5~3份,二氧化锆2~4份,三氧化二铝14~18份,二氧化硅0.5~1.5份,羧甲基纤维素钠1~2份。本公开制备的锆铝空心球材料具有容重轻、耐高温、热稳定性好、热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好、隔声、电绝缘和化学稳定性好等优点。

Description

一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与 应用
技术领域
本公开涉及一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本公开的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
催化裂化(FCC)催化剂是现代石油炼制工艺必不可少的催化剂,可使石油原料发生裂解转化为裂化气、汽油和柴油,特别是国内炼油企业。FCC催化剂在使用过程中,由于重金属元素以及其他无机元素在催化剂表面沉积,导致催化剂活性及选择性降低,甚至达到永久性失活。为了保证工业装置的正常运转,在FCC装置的正常运行中需要不断补充新剂。不论怎样补充调整,运转失活的催化剂必须卸出弃用,才能达到工业FCC装置的既定运行状态,从而取得经济收益。
由于FCC废催化剂中含有一定量的Ni、V、Co等有毒重金属,若不进行专业的处置,随意丢弃或掩埋,容易被雨水浸出而严重污染环境,甚至使人致癌。故2016年8月1日,我国新发布的《国家危险废物名录》中,将FCC废催化剂归为HW50类危废(危险固体废弃物)。FCC废催化剂被列入国家危废名录后,直接进行地下填埋处理的粗暴方式从法律上已不再被允许。
目前,我国催化裂化能力已居世界第二位,每年产生的FCC废催化剂重量至少在20~30万吨左右。随着石油资源的重质化和劣质化,FCC催化剂置换周期明显缩短,废催化剂的重金属污染问题也日益突出。如何对FCC废催化剂进行有效的处理,一直是业内人士所关注的课题之一。
最初,人们设想用等离子技术以2000℃以上的高温熔融FCC废催化剂,将重金属元素固化在熔块中,再进行地下填埋或用于铺路,但这种方法能耗极高,且造成原本可利用资源的极大浪费,故不可取。
目前,主要采用分离再生的方法对FCC废催化剂进行过程处理,提高其重复利用率。分离再生的方法可分为两大类,即物理分离法和化学再生法。物理分离法主要为磁分离法,物理分离法虽然在一定程度上降低了固体废弃物的排放量,但是对于已经显著失活的催化剂依然只能采用传统方法处理,无法从根本上解决废催化剂的处理问题。
化学再生法虽然可以部分利用废催化剂形成可重复使用的活性催化剂,在一定程度上减少废催化剂的排放污染问题,但是其并不能完全解决问题,催化剂最终都将失去活性而被废弃。另外,目前化学再生法的工艺过程非常复杂且昂贵,成本过高。
从长远来看,物理分离法和化学再生法不是FCC废催化剂的有效处置办法,最好的办法还是实现其资源化利用。但是,由于FCC废催化剂中含有一定量的Ni、V、Co等有毒重金属,若直接以其为原料制备其他产品,将会带来二次污染。因此,如何有效资源化利用FCC废催化剂,同时根本解决其危废处置问题,避免其重金属污染环境,是本领域亟需解决的一个技术问题。
发明内容
针对以上背景技术,本发明人经过研究FCC废催化剂的化学成分,发现其主要成分是Al2O3和SiO2,且相对含量与硅铝质耐火保温材料比较接近。故通过前期研究,成功研发了一种资源化利用FCC废催化剂的技术-以其为原料制备锆铝空心球及其轻质节能新材料。
具体的,本公开采用以下技术方案:
在本公开的第一个方面,提供一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球,该空心球是由以下重量份原料制成:
FCC废催化剂70~85份,煤矸石0.5~3份,二氧化锆2~4份,三氧化二铝14~18份,二氧化硅0.5~1.5份,羧甲基纤维素钠1~2份。
在本公开的第二个方面,提供一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球的方法,该方法包括以下步骤:
(1)对FCC废催化剂进行煅烧预处理:以HCl气体为氯源在1000~1500℃下对FCC废催化剂进行封闭式煅烧处理;
(2)按照上述重量份将预处理后的FCC废催化剂、煤矸石、二氧化锆、三氧化二铝和二氧化硅混合均匀;
(3)以直径为0.5~3.5mm的有机小球为模板,将有机小球浸渍在羧甲基纤维素钠溶液中;
(4)将浸渍后的有机小球放入滚球机中进行翻滚,然后喷洒步骤(2)中的混合粉,制成裹有混合粉的聚苯乙烯小球;
(5)向步骤(4)中裹有混合粉的聚苯乙烯小球继续喷洒羧甲基纤维素钠溶液,再喷洒步骤(2)中的混合粉,重复这一步骤,直至聚苯乙烯表面具有所需厚度的混合粉,制得裹有所需厚度混合粉的生球;
(6)将生球进行干燥、烧结得到锆铝空心球。
在本公开的第三个方面,提供所述锆铝空心球在作为或制备轻质耐火保温材料中的应用。
在本公开的第四个方面,提供所述轻质耐火保温材料,是以所述锆铝空心球为基本原料制成。
在本公开的第五个方面,提供所述轻质耐火保温材料在制备锆铝空心球板、空心球转、空心球异形件等中的应用。
与本发明人知晓的相关技术相比,本公开其中的一个技术方案具有如下有益效果:
(1)本公开制备的锆铝空心球材料具有容重轻、耐高温(1700℃以上)、热稳定性好、热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好、隔声、电绝缘和化学稳定性好等优点。
以锆铝空心球为基本原料,经加工,可制成锆铝空心球板、空心球转、空心球异形件等深加工产品,广泛用于冶金、电力、核电、化工、机械、工业窑炉等领域的高温设备上,用作高温炉充填、窑炉壁衬保温、隔热挡板及热网管道的隔热保温等工程,还可用作日用电器阻热、蓄热、高温密封、过滤、消声、催化剂载体和复合材料增强体等,具有极其广泛的应用前景。
(2)本公开以FCC废催化剂为主要原料,采用合适的原料配比制备得到性能十分优异的新材料锆铝空心球,与氧化锆空心球相比,无需额外加入价格昂贵的稳定剂氧化钇,堆积密度较低,与硅铝空心球相比,导热率低,强度高。
(3)本公开的锆铝空心球的制备过程中加入煤矸石,能明显提高空心球的耐压强度,降低堆积密度。
(4)本公开以有机小球为模板,采用层层包裹和烧结的方法,成球率高、能耗低,而且可以使得粒径分布均匀和壳厚均一。
(5)本公开的锆铝空心球的制备方法简单、节能环保,成本低廉。
附图说明
构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。
图1是空心球成型流程框图。
图2是锆铝空心球照片。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的,如何有效资源化利用FCC废催化剂,同时根本解决其危废处置问题,避免其重金属污染环境,是本领域亟需解决的一个技术问题,为了解决如上的技术问题,在本公开的第一个典型的实施方式中,提供一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球,该空心球是由以下重量份原料制成:
FCC废催化剂70~85份,煤矸石0.5~3份,二氧化锆2~4份,三氧化二铝14~18份,二氧化硅0.5~1.5份,羧甲基纤维素钠1~2份。
本公开制备的锆铝空心球为白色,粒径根据需要进行定制,优选为1~5mm,粒径均匀。
在本公开的一个或多个实施方式中,所述FCC废催化剂的主要化学成分包括:Al2O350~52%,SiO2 40~42%,其他成分包括稀土元素、重金属元素等。
在本公开的第二个典型的实施方式中,提供一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球的方法,该方法包括以下步骤:
(1)对FCC废催化剂进行煅烧预处理:以HCl气体为氯源在1000~1500℃下对FCC废催化剂进行封闭式煅烧处理;
(2)按照上述重量份将预处理后的FCC废催化剂、煤矸石、二氧化锆、三氧化二铝和二氧化硅混合均匀;
(3)以直径为0.5~3.5mm的有机小球为模板,将有机小球浸渍在羧甲基纤维素钠溶液中;
(4)将浸渍后的有机小球放入滚球机中进行翻滚,然后喷洒步骤(2)中的混合粉,制成裹有混合粉的聚苯乙烯小球;
(5)向步骤(4)中裹有混合粉的聚苯乙烯小球继续喷洒羧甲基纤维素钠溶液,再喷洒步骤(2)中的混合粉,重复这一步骤,直至聚苯乙烯表面具有所需厚度的混合粉,制得裹有所需厚度混合粉的生球;
(6)将生球进行干燥、烧结得到锆铝空心球。
在本公开的一个或多个实施方式中,步骤(1)中,封闭式煅烧时间为1~3h。
进一步的,所述HCl气体浓度为10~20v/v%,是指体积分数为10~20%的HCl气体+90~80%的空气,煅烧处理效果好,处理后重金属含量较低。
为了保证产品的性能及收率,首先对原材料进行氯源封闭式煅烧预处理,预处理的主要工艺采用目前成熟可靠的回转窑工艺过程。采用回转窑对FCC废催化剂进行煅烧预处理(封闭式煅烧,烟气需收集后净化处理环保达标后排放),FCC废催化剂经氯源封闭式煅烧预处理后,所含残余碳、残余油分、吸附水分等被彻底灼失,颜色由浅灰色变为白色,略带一点黄绿色。经山东环境科学研究院于2019年9月20日检测结果数据表明该工艺后重金属析出仅有铜、钴、镍、铬、汞元素,析出量在40~70mg/kg远远低于国家1000mg的标准。
在本公开的一个或多个实施方式中,步骤(2)中,将煅烧后的FCC废催化剂粉碎至小于等于300目,煤矸石、二氧化锆、三氧化二铝和二氧化硅的粒径均小于等于300目。
在本公开的一个或多个实施方式中,步骤(2)中,采用燃气窑对煤矸石进行煅烧预处理,煅烧预处理的具体步骤和工艺条件:以HCl气体为氯源在1000~1500℃下对煤矸石进行封闭式煅烧处理,煅烧时间1~2h。利用燃气窑对煤矸石进行煅烧处理更加节能。煤矸石残余碳、吸附水分、可挥发性杂质等被彻底去除,颜色可变为洁白。经山东环境科学研究院于2019年9月20日检测结果数据表明该工艺后重金属析出仅有铜、钴、镍、铬、汞元素,析出量在40~70mg/kg远远低于国家1000mg的标准。
进一步的,所述HCl气体浓度为10~20v/v%,是指体积分数为10~20%的HCl气体+90~80%的空气,煅烧处理效果好,处理后重金属含量较低。
在本公开的一个或多个实施方式中,步骤(3)中,所述有机小球为聚苯乙烯小球。将聚苯乙烯小球直径控制在0.5~3.5mm可获得较佳性能的锆铝空心球。
在本公开的一个或多个实施方式中,步骤(3)中,所述有机小球的质量是步骤(2)中混合粉质量的10~40%。用以控制最终得到的空心球的粒径和球壳厚度。
在本公开的一个或多个实施方式中,步骤(3)中,所述羧甲基纤维素钠溶液的浓度为1~2wt.%。经过试验验证,羧甲基纤维素钠对本公开步骤(2)的混合粉的粘结性能十分优异,且分散性好。
在本公开的一个或多个实施方式中,步骤(4)中,喷洒步骤(2)中的混合粉后滚球机继续运行30~60min,制成裹有混合粉的聚苯乙烯小球。
在本公开的一个或多个实施方式中,步骤(6)中,干燥条件为90~100℃、8~10h。
在本公开的一个或多个实施方式中,步骤(6)中,烧结条件为:1000~1500℃、6~8h。本公开成球率高,无需进行温度梯度烧结。
在本公开的第三个典型的实施方式中,提供所述锆铝空心球在作为或制备轻质耐火保温材料中的应用。
在本公开的第四个典型的实施方式中,提供所述轻质耐火保温材料,是以所述锆铝空心球为基本原料制成。
在本公开的第五个典型的实施方式中,提供所述轻质耐火保温材料在制备锆铝空心球板、空心球转、空心球异形件等中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案,以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。
以下实施例中FCC废催化剂来源于大型石化企业。
实施例1
一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球,该空心球是由以下重量份原料制成:
FCC废催化剂75份,煤矸石2.5份,二氧化锆4份,三氧化二铝15份,二氧化硅1.5份,羧甲基纤维素钠2份。
所述锆铝空心球的制备方法,该方法包括以下步骤,流程如图1所示:
(1)对FCC废催化剂进行煅烧预处理:
将FCC废催化剂放入粉碎机进行粉碎,粉碎粒度小于等于1mm;
将粉碎后的FCC废催化剂放入回转窑中进行封闭式煅烧处理,气体环境为15v/v%的HCl气体,在1500℃煅烧处理1.5h;
(2)将煤矸石放入燃气窑中进行封闭式煅烧处理,气体环境为15v/v%的HCl气体,在1500℃煅烧处理1h;
将煅烧处理后的FCC废催化剂和煤矸石放入研磨机进行研磨,粒度小于等于300目;
控制二氧化锆、三氧化二铝、二氧化硅的粒径小于等于300目;
将粒径小于等于300目的以上原料按照设定重量份混合均匀,备用;
(3)以直径为1.5mm的聚苯乙烯小球为模板,将有机小球浸渍在2wt.%羧甲基纤维素钠溶液中,浸渍时间为20min;浸渍结束后,过滤得到聚苯乙烯小球;
(4)将过滤后的聚苯乙烯小球放入滚球机中,转速为40r/min,使得聚苯乙烯小球翻转和滚动,喷洒一定量的步骤(2)中的混合粉,喷洒后滚球机继续运行30min,得到裹有一定厚度混合粉的聚苯乙烯小球;
(5)向步骤(4)中裹有一定厚度混合粉的聚苯乙烯小球继续喷洒2wt.%羧甲基纤维素钠溶液,再喷洒一定量的步骤(2)中的混合粉,喷洒后滚球机继续运行30min,重复这一步骤,直至聚苯乙烯表面具有所需厚度的混合粉,制得裹有所需厚度混合粉的生球;
其中,步骤(4)和(5)中,所述聚苯乙烯小球和总的混合粉的质量比例为25:100;
(6)将步骤(5)的生球在95℃下干燥8h;
(7)将干燥后的生球在1500℃烧结6h,烧结结束后冷却至室温,然后进行筛分,即可制备得到粒径均一的锆铝空心球,成球率大于99%,如图2所示,呈现白色均匀粒径的锆铝空心球,粒径平均为2.5mm,壳厚平均1mm。
实施例2
一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球,该空心球是由以下重量份原料制成:
FCC废催化剂78.5份,煤矸石2份,二氧化锆3份,三氧化二铝14份,二氧化硅1份,羧甲基纤维素钠1.5份。
所述锆铝空心球的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)对FCC废催化剂进行煅烧预处理:
将FCC废催化剂放入粉碎机进行粉碎,粉碎粒度小于等于1mm;
将粉碎后的FCC废催化剂放入回转窑中进行封闭式煅烧处理,气体环境为20v/v%的HCl气体,在1200℃煅烧处理2h;
(2)将煤矸石放入燃气窑中进行封闭式煅烧处理,气体环境为20v/v%的HCl气体,在1500℃煅烧处理1.5h;
将煅烧处理后的FCC废催化剂和煤矸石放入研磨机进行研磨,粒度小于等于300目;
控制二氧化锆、三氧化二铝、二氧化硅的粒径小于等于300目;
将粒径小于等于300目的以上原料按照设定重量份混合均匀,备用;
(3)以直径为2mm的聚苯乙烯小球为模板,将有机小球浸渍在2wt.%羧甲基纤维素钠溶液中,浸渍时间为20min;浸渍结束后,过滤得到聚苯乙烯小球;
(4)将过滤后的聚苯乙烯小球放入滚球机中,转速为45r/min,使得聚苯乙烯小球翻转和滚动,喷洒一定量的步骤(2)中的混合粉,喷洒后滚球机继续运行30min,得到裹有一定厚度混合粉的聚苯乙烯小球;
(5)向步骤(4)中裹有一定厚度混合粉的聚苯乙烯小球继续喷洒2wt.%羧甲基纤维素钠溶液,再喷洒一定量的步骤(2)中的混合粉,喷洒后滚球机继续运行30min,重复这一步骤,直至聚苯乙烯表面具有所需厚度的混合粉,制得裹有所需厚度混合粉的生球;
其中,步骤(4)和(5)中,所述聚苯乙烯小球和总的混合粉的质量比例为25:120;
(6)将步骤(5)的生球在100℃下干燥8h;
(7)将干燥后的生球在1500℃烧结7h,烧结结束后冷却至室温,然后进行筛分,即可制备得到粒径均一的锆铝空心球,成球率大于99%,呈现白色均匀粒径的锆铝空心球,粒径平均为3mm,壳厚平均1mm。
实施例3
一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球,该空心球是由以下重量份原料制成:
FCC废催化剂74.5份,煤矸石3份,二氧化锆4份,三氧化二铝16份,二氧化硅1.5份,羧甲基纤维素钠1份。
所述锆铝空心球的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)对FCC废催化剂进行煅烧预处理:
将FCC废催化剂放入粉碎机进行粉碎,粉碎粒度小于等于1mm;
将粉碎后的FCC废催化剂放入回转窑中进行封闭式煅烧处理,气体环境为18v/v%的HCl气体,在1500℃煅烧处理3h;
(2)将煤矸石放入燃气窑中进行封闭式煅烧处理,气体环境为18v/v%的HCl气体,在900℃煅烧处理2h;
将煅烧处理后的FCC废催化剂和煤矸石放入研磨机进行研磨,粒度小于等于300目;
控制二氧化锆、三氧化二铝、二氧化硅的粒径小于等于300目;
将粒径小于等于300目的以上原料按照设定重量份混合均匀,备用;
(3)以直径为2mm的聚苯乙烯小球为模板,将有机小球浸渍在1wt.%羧甲基纤维素钠溶液中,浸渍时间为20min;浸渍结束后,过滤得到聚苯乙烯小球;
(4)将过滤后的聚苯乙烯小球放入滚球机中,转速为40r/min,使得聚苯乙烯小球翻转和滚动,喷洒一定量的步骤(2)中的混合粉,喷洒后滚球机继续运行30min,得到裹有一定厚度混合粉的聚苯乙烯小球;
(5)向步骤(4)中裹有一定厚度混合粉的聚苯乙烯小球继续喷洒1wt.%羧甲基纤维素钠溶液,再喷洒一定量的步骤(2)中的混合粉,喷洒后滚球机继续运行30min,重复这一步骤,直至聚苯乙烯表面具有所需厚度的混合粉,制得裹有所需厚度混合粉的生球;
其中,步骤(4)和(5)中,所述聚苯乙烯小球和总的混合粉的质量比例为25:120;
(6)将步骤(5)的生球在100℃下干燥8h;
(7)将干燥后的生球在1500℃烧结8h,烧结结束后冷却至室温,然后进行筛分,即可制备得到粒径均一的锆铝空心球,成球率大于99%,呈现白色均匀粒径的锆铝空心球,粒径平均为3mm,壳厚平均1mm。
对比例1
一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球,该空心球是由以下重量份原料制成:
FCC废催化剂77.5份,二氧化锆4份,三氧化二铝15份,二氧化硅1.5份,羧甲基纤维素钠2份。
其他步骤和条件如实施例1。
对比例2
与实施1不同的是:将粘结剂羧甲基纤维素钠替换为聚乙烯醇26-99(26为聚合度,99是醇解度99%)。
对比例3
对于各原料的配比关系,发明人做了大量的探索,发现不合适的配比关系,将会使锆铝空心球的性能降低。
比如,将实施例1的各原料调整至:FCC废催化剂65份,煤矸石4份,二氧化锆8份,三氧化二铝20份,二氧化硅1份,羧甲基纤维素钠2份表1空心球性能测试
Figure BDA0002294927870000131
如表1所示,实施例1与对比例1相比,由于加入了煤矸石,明显降低了材料的堆积密度以及明显提高了耐压强度;实施例1与对比例2相比,由于采用了合适的粘结剂,使得成球率大于99%,明显高于对比例2,而且抗热震性能和耐压强度较高;实施例1与对比例3相比,由于采用了合适的原料配比,所以各项性能均较优异,尤其是具有较好的抗热震性能、耐压性能和较低的导热系数。
上述实施例为本公开较佳的实施方式,但本公开的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本公开的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球,其特征是,该空心球是由以下重量份原料制成:
FCC废催化剂70~85份,煤矸石0.5~3份,二氧化锆2~4份,三氧化二铝14~18份,二氧化硅0.5~1.5份,羧甲基纤维素钠1~2份。
2.权利要求1所述的以FCC废催化剂为原料制备锆铝空心球的方法,其特征是,该方法包括以下步骤:
(1)对FCC废催化剂进行煅烧预处理:以HCl气体为氯源在1000~1500℃下对FCC废催化剂进行封闭式煅烧处理;
(2)按照上述重量份将预处理后的FCC废催化剂、煤矸石、二氧化锆、三氧化二铝和二氧化硅混合均匀;
(3)以直径为0.5~3.5mm的有机小球为模板,将有机小球浸渍在羧甲基纤维素钠溶液中;
(4)将浸渍后的有机小球放入滚球机中进行翻滚,然后喷洒步骤(2)中的混合粉,制成裹有混合粉的聚苯乙烯小球;
(5)向步骤(4)中裹有混合粉的聚苯乙烯小球继续喷洒羧甲基纤维素钠溶液,再喷洒步骤(2)中的混合粉,重复这一步骤,直至聚苯乙烯表面具有所需厚度的混合粉,制得裹有所需厚度混合粉的生球;
(6)将生球进行干燥、烧结得到锆铝空心球。
3.如权利要求2所述的方法,其特征是,步骤(1)中,封闭式煅烧时间为1~3h;
进一步的,所述HCl气体浓度为10~20v/v%。
4.如权利要求2所述的方法,其特征是,步骤(2)中,对煤矸石进行煅烧预处理,煅烧预处理条件为:以HCl气体为氯源在100~1500℃下对煤矸石进行封闭式煅烧处理,煅烧时间1~2h;
进一步的,所述HCl气体浓度为10~20v/v%。
5.如权利要求2所述的方法,其特征是,步骤(3)中,所述有机小球为聚苯乙烯球;
进一步的,所述有机小球的质量是步骤(2)中混合粉质量的10~40%;
进一步的,所述羧甲基纤维素钠溶液的浓度为1~2wt.%。
6.如权利要求2所述的方法,其特征是,步骤(4)中,喷洒步骤(2)中的混合粉后滚球机继续运行30~60min,制成裹有混合粉的聚苯乙烯小球。
7.如权利要求2所述的方法,其特征是,步骤(6)中,干燥条件为90~100℃、8~10h;烧结条件为:1000~1500℃、6~8h。
8.权利要求1所述的锆铝空心球在作为制备轻质耐火保温材料中的应用。
9.一种轻质耐火保温材料,其特征是,是以权利要求1所述的锆铝空心球为基本原料制成。
10.权利要求9所述的轻质耐火保温材料在制备锆铝空心球板、空心球转、空心球异形件等中的应用。
CN201911197072.9A 2019-11-29 2019-11-29 一种以fcc废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与应用 Withdrawn CN110922196A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911197072.9A CN110922196A (zh) 2019-11-29 2019-11-29 一种以fcc废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911197072.9A CN110922196A (zh) 2019-11-29 2019-11-29 一种以fcc废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110922196A true CN110922196A (zh) 2020-03-27

Family

ID=69847708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911197072.9A Withdrawn CN110922196A (zh) 2019-11-29 2019-11-29 一种以fcc废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110922196A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113976876A (zh) * 2021-11-23 2022-01-28 西北有色金属研究院 一种金属空心球的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113976876A (zh) * 2021-11-23 2022-01-28 西北有色金属研究院 一种金属空心球的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110117193B (zh) 疏水性陶粒轻集料的制备方法、由该方法制备的疏水性陶粒轻集料及其应用
CN109704725B (zh) 城镇污水处理污泥陶瓷抛光渣陶粒及其制备方法
CN110655385A (zh) 一种轻质环保陶粒及其制备方法和应用
CN110723976B (zh) 一种除尘灰烧胀陶粒及除尘灰的节能处理方法
CN110104979B (zh) 一种采用带式烧结制备煤矸石轻骨料的方法
WO2020082845A1 (zh) 一种以高铝粉煤灰、煤矸石为原料制备铸造砂的方法
CN113857222A (zh) 一种无害化处理赤泥的方法
CN106747319A (zh) 一种利用镁渣、粉煤灰制备的多孔陶瓷及其制备方法
CN112939622A (zh) 一种利用含铬污泥制备陶粒的方法
CN114368961A (zh) 一种铁尾矿陶瓷滤料的制备方法及其新应用
CN110922196A (zh) 一种以fcc废催化剂为原料制备锆铝空心球及其生产工艺与应用
CN113104939B (zh) 一种利用冶金尘泥制备微电解活性焦填料的方法
CN108531742A (zh) 一种由电炉粉尘制备纳米锌及铁精矿的方法
CN109735961B (zh) 一种硅酸铝纤维、硅酸铝纤维针刺毯及其制备方法
CN110950322B (zh) 一种利用赤泥和原煤制备碳纳米管复合碳材料的方法
CN110922197A (zh) 一种以fcc废催化剂为原料制备的空心球超高温轻质耐材及其生产工艺
CN109626970B (zh) 一种有色冶炼熔化熔炉液线下方炉壁用耐火材料及其制备方法
CN111943696A (zh) 一种利用工业的铝渣和钛渣制备钛酸铝质耐火材料的方法
CN109650857B (zh) 一种有色冶炼熔化熔炉次工作层用耐火材料及其制备方法
CN109608175B (zh) 一种有色冶炼熔化熔炉炉壁口用耐火材料及其制备方法
CN112279555A (zh) 一种废旧耐火材料回收再利用的方法
CN113843257B (zh) 一种石棉废物的无害化处理方法、无石棉物料及其应用
CN113697821A (zh) 一种硅酸镁粉粒体及其制备方法和应用
CN110950640A (zh) 一种镍铁渣多孔烧结砖及其制备方法
CN109852866B (zh) 一种有色冶炼熔化熔炉液线炉壁及出液嘴部位用耐火材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200327