莫来砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及高铝粉煤灰综合利用技术领域，具体涉及一种莫来砂及其制备方法。

背景技术

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。由于电厂运出的粉煤灰存储占用了大量的土地面积露天存放，严重污染了周边环境，而且占用大量土地。特别在大风天气时，粉煤灰会随风飞扬，造成严重的大气污染。为了治理扬尘污染，粉煤灰存储厂的常规做法是在干灰上浇水，把干灰压实以减少扬尘，但这种方式会导致粉煤灰中的重金属盐类化合物渗入地下，污染地下水。如能将粉煤灰变废为宝，制备成莫来砂，不仅可以解决环境问题，同时还能实现资源化再利用，提高电厂的经济效益。

CN106220190A公开了一种利用高铝粉煤灰制备莫来石的方法，以高铝粉煤灰为原料，经过球磨、稀酸活化、脱硅、焙烧得到莫来石。该方法得到的莫来石具有铝含量高、杂质含量低等特点，但是在制备过程中需要进行稀酸活化，工艺复杂，环保负荷大。

CN106518035A公开一种改性粉煤灰高产率制备高纯莫来石粉体的方法，包括以下工艺步骤：(1)在粉煤灰粉体中添加2-8％铝溶胶，经过球磨混合，实现粉煤灰粉体颗粒表面的包覆改性；(2)改性粉煤灰在一定温度下煅烧，使得粉煤灰中莫来石含量达到60-70％，实现粉煤灰粉体的莫来石化；(3)煅烧粉煤灰在碱性水溶液中水热处理，并采用酸性水溶液清洗，祛除粉煤灰中玻璃相以及其他杂质氧化物(如CaO、MgO、Na

因此，亟待提供一种生产工艺简单，环保无污染且产品质量高的粉煤灰基莫来砂的制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的利用粉煤灰制备莫来砂存在的工艺复杂，生产成本高且产品质量差的问题，提供一种莫来砂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种莫来砂的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

(1)将高铝粉煤灰进行筛分，得到粒径D50≥100μm的粗灰；其中，高铝粉煤灰中Al

(2)将所述粗灰依次进行中磁选除铁和强磁选除铁，得到除铁粗灰；

(3)将所述除铁粗灰进行煅烧、破碎和分离，得到莫来砂。

本发明的第二方面提供了一种由本发明第一方面所述的制备方法制备得到的莫来砂。

通过上述技术方案，本发明所取得的有益技术效果如下：

1)，本发明中提供的莫来砂的制备方法，无需加入铝源，也无需使用酸、碱等化学品对高铝粉煤灰进行处理，利用干法中磁选+强磁选工艺去除高铝粉煤灰中的铁元素，以粒度分级技术替代研磨和制粒工艺，工艺过程简单，能耗少，成本低廉，环保负荷较少；

2)，本发明中提供的莫来砂的制备方法，解决了莫来砂生产过程中的原料问题，成功将电厂固体废弃物-高铝粉煤灰转变为具有流动性好、耐火度高、含泥量低、Fe

附图说明

图1为实施例1中制备得到的莫来砂的SEM图；

图2为实施例1中制备得到的莫来砂的粒径分布图。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明的第一方面提供了一种莫来砂的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

(1)将高铝粉煤灰进行筛分，得到粒径D50≥100μm的粗灰；其中，高铝粉煤灰中Al

(2)将所述粗灰依次进行中磁选除铁和强磁选除铁，得到除铁粗灰；

(3)将所述除铁粗灰进行煅烧、破碎和分离，得到莫来砂。

其中，本发明的发明人经过研究发现，选择Al

在步骤(1)中，

其中，在本发明中，步骤(1)中的筛分指的是本领域中任意一种能根据粒径大小分离高铝粉煤灰的手段或方法。

在一个优选的实施方式中，所述高铝粉煤灰中Al

在一个优选的实施方式中，所述高铝粉煤灰还含有Fe

其中，在本发明中，高铝粉煤灰主要成分是Al

在一个优选的实施方式中，所述高铝粉煤灰的灼烧减量为0.1-0.5wt％，优选为0.1-0.3wt％。

在一个优选的实施方式中，所述粗灰的粒径D50为100-600μm，进一步优选为150-500μm。

其中，在本发明中，可利用70目筛、100目筛或140目筛对高铝粉煤灰进行筛分，以筛除细灰粉末，得到大粒径的粗灰。

在步骤(2)中，

在一个优选的实施方式中，所述中磁选的磁场强度大于等于2000Gs，小于等于6000Gs；所述强磁选的磁场强度大于等于8000Gs，小于等于15000Gs。

在进一步优选的实施方式中，所述中磁选的磁场强度大于等于4000Gs，小于等于5500Gs；所述强磁选磁场强度大于等于10000Gs，小于等于12000Gs。

在一个优选的实施方式中，所述中磁选除铁至少进行一次，优选进行1-3次；所述强磁选除铁至少进行一次，优选进行1-3次。

其中，在本发明中，利用中磁选和强磁选除铁对大粒径粗灰进行除铁，可以将除铁粗灰中Fe

在一个优选的实施方式中，所述中磁选进行次数比所述强磁选进行次数多。进一步优选地，所述中磁选进行三次，所述强磁选进行一次。

在步骤(3)中，

在一个优选的实施方式中，所述煅烧在含氧气氛下进行，优选在空气气氛下进行。

在一个优选的实施方式中，所述煅烧至少包括两级，在一级煅烧中，从室温升至一级煅烧温度的一级升温速率为5-10℃/min，进一步优选为8-10℃/min；一级煅烧温度为400-800℃，进一步优选为600-700℃；一级煅烧的时间为0.5-6h，进一步优选为1-4h；在二级煅烧中，从一级煅烧温度升至二级煅烧温度的二级升温速率为1-4℃/min，进一步优选为1-3℃/min；二级煅烧温度为1000-1500℃，进一步优选为1200-1400℃；二级煅烧的时间为1-10h，进一步优选为2-6h。

在一个优选的实施方式中，所述分离选自筛网筛分、离心分离、旋风分离中的一种。其中，在本发明中，通过破碎和分离可以获得不同粒径的莫来砂，包括但不限于70-140目、80-120目、140-200目、200-325目、325-600目的莫来砂。

本发明的第二方面提供了一种由本发明第一方面所述的制备方法制备得到的莫来砂。

在一个优选的实施方式中，所述莫来砂的堆积密度为0.65-0.7g/cm

在一个优选的实施方式中，所述莫来砂的1200℃热膨胀系数为-0.5至4×10

在一个优选的实施方式中，所述莫来砂的耐火度≥1800℃，角形因素为1-1.18。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。其中，实施例和对比例中莫来砂的粒度利用马尔文激光粒度仪测量；角形因素按照GB/T 9442-2010进行测量；热膨胀系数按照JB/T 13043-2017进行测量；堆积密度利用GB/T 23771-2009进行测量，真密度利用GB/T5071-2013进行测量，耐火度按照GB/T 7322-2017进行测量，莫氏硬度按照JC/T 872-2000进行测量。

实施例1

(1)将高铝粉煤灰(Al

(2)将上述粗灰放在干法磁选机中，先进行三次中磁选除铁，然后再进行一次强磁选除铁，得到Al

(3)将上述除铁粗灰置与马弗炉内，在空气气氛中进行两级煅烧，先以8℃/min的升温速率由室温升温到600℃煅烧2h，完成一级煅烧，然后再以3℃/min的升温速度由600℃升温到1300℃继续煅烧4h，完成二级煅烧；然后对煅烧产物进行破碎和过70-140目筛，得到莫来砂。

实施例2

与实施例1相同，区别在与，步骤(1)将高铝粉煤灰过100目筛，取100目筛上部分，获得粉煤灰粒径D50＝204.6μm的粗灰；

步骤(2)中，中磁选的磁场强度为5500Gs，强磁选的磁场强度为12000Gs；得到Al

实施例3

与实施例1相同，区别在与，步骤(1)将高铝粉煤灰过70目筛，取70目筛上部分，获得粉煤灰粒径D50＝350μm的粗灰；

步骤(2)中，中磁选的磁场强度为3000Gs，强磁选的磁场强度为8000Gs；得到Al

步骤(3)将上述除铁粗灰置与马弗炉内，在空气气氛中进行两级煅烧，先以5℃/min的升温速率由室温升温到500℃煅烧2h，完成一级煅烧，然后再以3℃/min的升温速度由500℃升温到1300℃继续煅烧1h，完成二级煅烧；然后对煅烧产物进行破碎和过70-140目筛，得到莫来砂。

实施例4

与实施例1相同，区别在与，步骤(1)将高铝粉煤灰过140目筛，取140目筛上部分，获得粉煤灰粒径D50＝153.7μm的粗灰；

步骤(2)中，中磁选的磁场强度为5000Gs，强磁选的磁场强度为8000Gs；得到Al

步骤(3)将上述除铁粗灰置与马弗炉内，在空气气氛中进行两级煅烧，先以5℃/min的升温速率由室温升温到700℃煅烧2h，完成一级煅烧，然后再以2℃/min的升温速度由700℃升温到1250℃继续煅烧4h，完成二级煅烧；然后对煅烧产物进行破碎和过70-140目筛，得到莫来砂。

对比例1

与实施例1相同，区别在与，步骤(1)将高铝粉煤灰研磨后过140目筛，取140目筛下部分，获得粉煤灰粒径D50＝80μm的细灰。步骤(2)中得到Al

对比例2

与实施例1相同，区别在与，省略步骤(2)。

对比例3

与实施例1相同，区别在于，步骤(1)中不使用高铝粉煤灰，使用普通煤粉炉粉煤灰，Al

测试例

对实施例1-4以及对比例1-3中的莫来砂进行性能测试，结果如表1所示：

表1

图1为实施例1中制备得到的莫来砂的SEM图，从图1中可知，莫来砂粒度均匀，形貌为没有明显棱角的不规则颗粒。

图2为实施例1中制备得到的莫来砂的粒径分布图，从图2可知，莫来砂粒度分布均匀，为较为标准的正态分布。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。