制备粒状陶瓷混合物的方法技术

本申请涉及一种制备粒状陶瓷混合物的方法，其中该方法包括步骤：(a)用酸性水溶液接触流化床燃烧飞灰，以获得酸性流化床燃烧飞灰浆液；(b)从步骤(a)获得的浆液中去除过量的酸，以获得固体的酸处理的流化床燃烧飞酸；(c)使以下项接触在一起：(i)步骤(b)中获得的固体的酸处理的流化床燃烧飞灰；(ii)粘土；(iii)可选的，长石；和(iv)可选的，其它成分，以形成粒状陶瓷混合物。陶瓷混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备粒状陶瓷混合物的方法


[0001]本专利技术涉及将流化床燃烧飞灰，尤其是循环流化床燃烧飞灰掺入粒状陶瓷混合物中。

技术介绍

[0002]流化床燃烧(FBC)发电厂与煤粉燃烧(PCC)发电厂
[0003]燃煤发电会产生大量飞灰。这将持续到可预见的未来。人们对如何利用这种飞灰废料很感兴趣。目前，许多飞灰作为火山灰或胶凝材料用于混凝土中。其它用途包括制砖、和用作土壤稳定材料。然而，许多飞灰继续进入垃圾填埋地。这具有明显的环境成本和经济成本。因此，在开发可使用飞灰作为原材料的产品和工艺方面存在持续的价值和兴趣。这最大限度地减少了进入垃圾填埋地的飞灰量，并减少了其它初始原料的使用量。
[0004]由于火力发电和焚烧中引入了流化床燃烧(FBC)技术，因此如何重新利用得自发电的飞灰的问题变得更加困难。流化床燃烧(FBC)工厂设计与几十年来一直是发电厂标准的粉煤燃烧(PCC)工厂设计完全不同。FBC工厂生产的飞灰与PCC飞灰不同，而且FBC飞灰比PCC飞灰更难重新用于其它应用(例如陶瓷生产)中。
[0005]流化床燃烧器在比PCC设计更低的温度下，在灰和/或沙子的加热流化床中燃烧煤。流化床燃烧(FBC)设计包括“鼓泡”流化床和“循环”流化床设计。鼓泡流化床也称为“沸腾流化床”。循环流化床(称为CFB)是最常见的。各种FBC设计可以根据它们运行的压力(常压或加压)而被进一步划分。
[0006]循环流化床(CFB)锅炉通过不断地将来自燃烧区的废气流中的大部分热灰(包括任何细小的未燃烧燃料)再循环返回至流化床燃烧区的底部来运行。一部分最细的飞灰不断从废气中去除，并且新的燃料和添加剂不断添加到燃烧区。这种系统具有许多优点，包括极高水平的碳燃烧(因为燃烧颗粒反复通过燃烧区)，而且燃料在被添加到燃烧区之前不必被粉碎。高温下的延长时间和高水平的颗粒：灰颗粒在CFB设计中经历的颗粒相互作用为PCC灰中通常不可见的矿物相提供了形成的机会。
[0007]流化床燃烧(FBC)技术正变得越来越流行，因为使用此类技术的工厂污染较少。FBC工厂排放的氮氧化物相比于传统的PCC工厂低得多，硫氧化物的去除也更容易，而且FBC工厂可以燃烧更广泛的燃料，例如低品级煤，甚至是浸胶(tyre)和石油等燃料。这些低品级燃料通常具有高的硫含量。
[0008]FBC工厂设计中，具有热颗粒的固体/固体接触物提供了极高的热交换系数。这意味着FBC工厂可以在低得多的温度下高效发电：通常在800
‑
900℃之间，相较于PCC工厂中的1400
‑
1700℃。能够在较低的燃烧温度下有效运行具有很大的优势。特别地，在FBC工厂中形成的氮氧化物较少，因此减少了NO
x
污染。
[0009]与PCC工厂相比，FBC工厂中硫氧化物的去除也更简单。通常，PCC工厂燃烧质量更高、硫酸盐含量更低的煤，例如无烟煤。通常，PCC工厂配备湿式洗涤器，该湿式除尘器通过称为烟道气体脱硫(FGD)的工艺处理废气以化学地去除硫氧化物。这是昂贵且精细的工艺。
[0010]与PCC工厂相比，FBC工厂通常通过燃烧燃料和石灰石/白垩/白云石的混合物来减少硫氧化物排放。石灰石材料(碳酸钙)在流化床内形成氧化钙。这与燃料中硫化物燃烧产生的硫氧化物反应，就地形成硫酸钙。这是可能的，因为流化床中的温度足够低，使得硫酸钙矿物(如硬石膏)稳定且容易地形成。
[0011]这样的反应在PCC工厂中是不可能的(由于所使用的高温)。因此它们需要单独的FGD系统。
[0012]将石灰石材料添加到煤中以允许硫氧化物在原位进行反应是比必须洗涤烟道气体简单得多的过程。
[0013]流化床燃烧(FBC)飞灰与煤粉燃烧(PCC)飞灰的区别
[0014]向流化床燃烧(FBC)工厂的锅炉中添加大量石灰石材料意味着流化床燃烧(FBC)飞灰通常包含高含量的钙物质和硫物质。
[0015]FBC飞灰中的钙物质含量(通常报告为等效氧化钙含量)通常高于来自PCC工厂的高氧化钙(C型)飞灰。
[0016]此外，FBC飞灰中硫物质的含量(通常报告为等效硫氧化物含量)高于PCC飞灰的硫氧化物含量。
[0017]ASTM
‑
C618标准通常用于限定适合用作火山灰或水泥产品的飞灰质量。符合ASTM
‑
C618的材料的SO3上限为5wt％。FBC飞灰通常包含高得多含量的硫氧化物。
[0018]从物理上讲，FBC设计的飞灰与传统的PCC飞灰完全不同。FBC飞灰还未经受传统PCC工厂的排气系统中遇到的非常高的温度。PCC工厂中产生的飞灰悬浮在非常热的燃烧废气中。所经历的温度高到足以熔化颗粒。这意味着大部分PCC飞灰颗粒是球形的并且由玻璃状无定形相形成。
[0019]相比之下，来自FBC工厂(尤其是CFB燃烧工厂)的飞灰不会被熔化，因为FBC的温度较低。因此，FBC飞灰颗粒具有不规则的形状并且不含玻璃相。另一个区别是，在FBC工厂中，尤其是在高含量飞灰被再循环的工厂中(例如在CFB燃烧工厂中)，飞灰经受高温的时间通常要长得多。这意味着，例如，虽然PCC飞灰中的铁通常以磁铁矿和赤铁矿的形式存在，但在FBC飞灰和CFB燃烧飞灰中，它主要以铁素体形式存在。这具有重大意义，例如，去除铁的容易程度。
[0020]PCC和FBC飞灰在化学上不同(例如通常具有不同含量的钙物质和硫酸盐物质)、在物理上不同(例如通常具有不同的形态，例如规则的/玻璃态(PCC)，相比于不规则的/非玻璃态(FBC))、以及矿物学上不同。FBC飞灰还具有比PCC飞灰更小的直径(由于自研磨行为)，并且与PCC飞灰相比具有更低的残余碳含量。
[0021]在粒状陶瓷混合物中加入流化床燃烧(FBC)飞灰，尤其是循环流化床(CFB)燃烧飞灰的问题
[0022]大多数FBC飞灰目前被送往垃圾填埋地或用作价值非常低的土壤稳定物。作为火山灰，它不如PCC飞灰有效。此外，高硫酸盐含量会引起问题。越来越需要寻找FBC飞灰的替代用途。潜在的高价值用途是陶瓷制品，例如陶瓷地砖和瓷地砖。
[0023]飞灰可用作陶瓷制品中粘土的部分替代品。飞灰可以与粘土和其它材料(如长石)结合以形成粒状陶瓷混合物。然后粒状陶瓷混合物可以形成为陶瓷制品，例如陶瓷砖，尤其是瓷地砖。这种陶瓷制品可以用大量飞灰制成，这在本领域中是已知的。
[0024]用飞灰代替粘土是有益的，因为合适粘土的供应正变得受限。最大化可被飞灰替代的粘土的实际含量是有益的。
[0025]然而，本领域使用的飞灰大多为PCC飞灰。FBC，特别是CFB燃烧技术是相对较新的发展，且并未在早期的陶瓷技术发展中使用。因此，与FBC飞灰在陶瓷应用中的使用相关的问题并未得到发现，甚至与大部分飞灰工作无关。例如，现有技术将飞灰描述为由无定形、玻璃相的球体组成，这是对PCC飞灰而非FBC飞灰的描述。很明显，该技术是指PCC飞灰。
[0026]专利技术人已经发现，简单地用FBC飞灰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备粒状陶瓷混合物的方法，其中所述方法包括步骤：(a)用酸性水溶液接触流化床燃烧飞灰，以获得酸性的流化床燃烧飞灰的浆液；(b)从步骤(a)获得的浆液中去除过量的酸，以获得固体的酸处理的流化床燃烧飞酸；(c)使以下项接触在一起：(i)步骤(b)中获得的固体的酸处理的流化床燃烧飞灰；(ii)粘土；(iii)可选的，长石；和(iv)可选的，其它成分，以形成粒状陶瓷混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中酸性水溶液选自醋酸(乙酸)水溶液、抗坏血酸水溶液((2R)
‑2‑
[(1S)
‑
1,2
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二羟乙基]
‑
3,4
‑
二羟基
‑
2H
‑
呋喃
‑5‑
酮)、盐酸水溶液、硝酸水溶液、草酸(乙二酸)水溶液及其任意组合。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中酸性水溶液是醋酸(乙酸)的水溶液。4.根据前述权利要求中任一项所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：维科IP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：