一种制备蓄热球的工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环保节能领域，涉及一种固体废弃物回收利用的方法，具体涉及一种 制备蓄热球的工艺。
【背景技术】
[0002] 蓄热燃烧在20世纪90年代开始兴起，其是让燃料在高温低氧浓度气氧中燃烧，将 回收烟气余热利用与高效燃烧及降低NO x排放量等科学技术有机结合起来，从而达到节能 减排的目的。由于其集节能、环保等多种优点，蓄热燃烧技术为各国进一步提高燃料利用 率、降低环境污染带来新机。
[0003] 蓄热燃烧技术的关键部件是蓄热体，工业应用较多的蓄热体有蓄热球和蜂窝状 蓄热体，其工作原理为气流被众多按一定粒径级配要求的小球分割成很小流股，高温气 流在蓄热体中流过时，形成强烈絮流，有效的冲破了蓄热体表面的附面层，而将热量传 导给蓄热体，球径小、传导半径小、热阻小、密度高导热性好等，由于蓄热体是在大温差下 (150-1000°C )，频率快（20-30次/h)的换向，则对蓄热体有一定的性能要求：1、单位体积 蓄热体的蓄热量要大；2、蓄热体必须满足长期在高温环境工作的要求；3、较高的热震稳定 性；4.良好的导热性；5、物体的密度与比热的乘积值越大越好；5、抗渣性能良好；6、结构强 度高等。
[0004] 现有技术中主要采用堇青石、硅线石、锆英石、高岭土、红柱石等为主要材料，添加 适量添加剂，按照一定的原料配比和颗粒组成，采用热压成型制作出直径10-20_的陶瓷 蓄热体和蜂窝陶瓷。但是该种蓄热体所选用的材料大部分地球储量较小，有些材料需进行 人工制造（如堇青石、莫来石），因而所生产的产品价格昂贵，难以大面积推广。
[0005] 我国工矿排出固体废弃物的利用率很低，其堆放和填埋不仅占用了大量宝贵的土 地资源，还会对环境产生巨大的污染，同样不利于社会的可持续发展。为了找到一种优良的 废物利用途径是环保领域亟需解决的问题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制备蓄热球的方法，完全采用固体废弃物 为原料，替代社会生产蓄热体所采用的不可再生资源，
[0007]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0008]-种制备蓄热球的工艺，包括以下步骤：
[0009] 1)将粉煤灰、铝灰、煤矸石粉碎成粒径小于SOum的粉料；
[0010] 2)以质量份计，取粉煤灰粉65份、铝灰粉32份、煤矸石3份，将所述粉料搅拌均 匀，搅拌条件下并以水雾喷洒的方式加入混料总重量5-8 %的水并搅拌成核；
[0011] 3)将步骤2)制备的成核混料进一步成球、辊筛、布料、烧结。
[0012] 优选的，步骤3)中成球工序为采用成球盘滚动成球，球直径为3mm、6mm、8mm、 10mm、13mm、16mm、20mm、25mm 中任一种。
[0013] 优选的，通过测定混合粉料的烧失量以确定混合粉料的均匀性。
[0014] 优选的，步骤3)中布料与烧结之间增加干燥工序，在180~200°C温度下干燥6~ 9min〇
[0015] 优选的，步骤3)中所述烧结温度为1380~1430°C。
[0016] 使用辊筛达到以下目的：a、按规定要求确保湿料球粒径及级配，大小球与湿粉料 在滚筛中剔除回收；b、提高湿料球的表面光洁度和强度；c、确保布料时的空心率。
[0017] 蓄热球烧成曲线分成干燥区、升温区、点火区、内燃烧灼区、降温区五个区域，根据 所选择的主要原辅材料的物化性能进行必要的调整，设置干燥区主要是为了降低湿料球的 含水率，减少因急速升温而造成的球核爆炸现象，进而提高烧成质量。由于环保蓄热球的 主要成分是氧化铝、氧化硅及氧化镁形成的耐高温的P -Sialon复相耐火材料，故本发明 烧成曲线点火温度提高到1100°C左右，灼烧区域温度为1380-1430°C。由于铝灰内含有 6-10%的金属灰，一部分作为复相耐火材料，另一部分在焙烧过程由于铝粉作为发泡胶而 提高环保蓄热球的比表面积，加大蓄能效果。
[0018] 优选的，烧结过程中采用氮气作为保护气。
[0019]所述粉煤灰含有：5102:35~40%、八1 203:39-50%、卩6 203:2 ~4%、1102:0~1%、 Mg0:2~3%、Ca0:0.8%、Na20:0~l%、K20:0~l%、S03:0~l%。
[0020] 粉煤灰中Al2O3含量为39-50%，SiO 2含量为35-40%，而碱性金属化合物< 3%， 并含有一定量的MgO和TiO2，所含组份对提高耐热度和抗热震稳定性均有好处，此外该灰是 低硫、低钙，符合作为蓄热球的原材料。
[0021]所述铝灰含有：A1 :6 ~10%、Al203:50~60%、Si02:3~5%、Na2O 1~1. 5%、 MgO:2~3%、Ca0 :1. 5~3%、Fe0+Mn0 :0~1%。本发明充分利用铝灰中的金属铝作为还 原剂，可将粉煤灰中、SiO2还原、氮化转化为耐高温物相Sialon (0-塞隆），同时利用金属 铝的活泼性能，在高温烧结中，增加环保蓄热球的比表面积，此外铝灰和粉煤灰中的A1 203、 MgO作为主要成分，可提高环保蓄热球的耐火度和高热震稳定性。铝灰内含有6~10%的 金属灰，一部分作为复相耐火材料，另一部分在焙烧过程由于铝粉作为发泡胶而提高环保 蓄热球的比表面积，加大蓄能效果。
[0022]所述煤矸石含有：Si02:52~55%、A1 203:16~25%、Fe 203:2. 28~5. 86%、Ti02: 0?9-4%、MgO:0? 44-2.4%、V205:0. 008-0.3%、Na2OK2O:1. 45-3.9%、烧矢量：20~30%。
[0023] 煤矸石的烧矢量可作为环保蓄热球在烧结过程中的内燃材料，而其粘土质的化学 成分参与蓄热球的化学组成。
[0024] 本发明的有益效果在于：（1)本发明利用固体废弃物为原料，通过对各种原料的 物理性能、化学成分、矿物组成分析，科学配制，选择动态烧结陶粒生产工艺，实现固体废弃 物的大掺量，变废为宝，制成符合各种燃烧炉需要的环保蓄热球，符合国家发展绿色经济、 循环经济、低碳经济的政策。（2)按照本方法所研制的环保蓄热球其耐火度达到1750°C，抗 压强度（直径10mm)5020N、抗热震稳定性（1100°C水冷）> 60次、莫氏硬度> 7,比表面积 240m2/m3,导热系数 I. lw/m2. k，比热 1200j/kg 0°C。
【附图说明】
[0025] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行 说明：
[0026] 图1为蓄热球生产工艺流程图；
[0027] 图2为蓄热球干燥及结烧温度曲线图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0029] 按如下步骤制备蓄热球：
[0030] (1)原料
[0031] A、粉煤灰，按照"用于水泥和混凝土中的粉煤灰国标GB/T1596- 2005"及"建筑材 料放射性核素限量国标GB/6566- 2001"标准要求，选用F类粉煤灰，且通过化学成分分析， 建议要求高铝、低硫、低钙灰。本实施例中粉煤灰采自内蒙古大唐托克托电厂，对其进行化 验，所述粉煤灰含有：Si02:35~40%、A1 203:39-50%、Fe203:2~4%、Ti02:0~l%、MgO: 2~3%、C