一种粉煤灰制备氧载体的方法技术

本发明专利技术涉及一种粉煤灰制备氧载体的方法，该粉煤灰制备氧载体的方法包括：步骤一：将粉煤灰、粘结剂、铁精粉、石灰粉和水按照预设质量比例混合均匀，形成混合物料；步骤二：将所述混合物料压制成型，得到成型物料；步骤三：将所述成型物料进行蒸压养护；步骤四：将蒸压养护后的成型物料进行破碎和筛分，获得氧载体。该粉煤灰制备氧载体的方法解决了当前氧载体制备的成本和强度难以兼顾的矛盾，所得氧载体成本低、强度好，携氧能力强，同时实现了对粉煤灰的资源化利用。

A method of preparing oxygen carrier from fly ash

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰制备氧载体的方法
本专利技术涉及化学链技术与固废资源化利用
，更具体地，涉及一种粉煤灰制备氧载体的方法。
技术介绍
化学链技术基本原理是将传统的燃料与空气直接接触反应借助于氧载体的作用分解为2个反应：空气反应和燃料燃烧反应，由氧载体将空气中的氧携带到燃料燃烧反应中，提供燃料燃烧反应需要的氧，实现燃料无需与空气接触也能燃烧。由于氧载体需要在空气反应和燃料燃烧反应之间不断的循环，所以要求氧载体的携氧能力和机械强度越高越好，人工制备的氧载体，其携氧能力和机械强度都比较高，但制备费用高，而天然的氧载体机械强度低，不能很好的满足强度要求。粉煤灰是现在排放量和堆放量最大的工业废渣之一，其主要成分为Al2O3和SiO2。粉煤灰主要来源于火力发电企业，年排放量超过亿吨，在我国的利用率不到40％，大量粉煤灰露天堆放，不但对环境造成污染，还占用了大量的土地资源。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种粉煤灰制备氧载体的方法，该粉煤灰制备氧载体的方法解决了当前氧载体制备的成本和强度难以兼顾的矛盾，所得氧载体成本低、强度好，携氧能力强，同时实现了对粉煤灰的资源化利用。根据本专利技术提供一种粉煤灰制备氧载体的方法，该粉煤灰制备氧载体的方法包括：步骤一：将粉煤灰、粘结剂、铁精粉、石灰粉和水按照预设质量比例混合均匀，形成混合物料；步骤二：将所述混合物料压制成型，得到成型物料；步骤三：将所述成型物料进行蒸压养护；步骤四：将蒸压养护后的成型物料进行破碎和筛分，获得氧载体。优选地，所述步骤一包括：(a)、将粉煤灰与石灰粉混合均匀并进行球磨处理，来激发所述粉煤灰中氧化铝和氧化硅的活性；(b)、将激活的粉煤灰与铁精粉、粘结剂和水按照预设质量比例混合均匀，其中，所述激活的粉煤灰中含有所述石灰粉。优选地，所述步骤一中的(a)步骤中，所述粉煤灰中的氧化铝和氧化硅的活性被激发后，分别形成活性氧化铝和氧化硅。优选地，所述步骤二中，将所述混合物料放入压制模具中压制成型，所用压强为10～15Mpa。优选地，所述压制模具的压制腔体的长×宽×高＝(200～300mm)×(80～120mm)×(30～60mm)。优选地，所述步骤三包括：将所述成型物料脱模后送入蒸压釜进行蒸压养护，蒸压养护的压力≤1MPa，蒸养时间≥24h，蒸养温度150～180℃。优选地，所述步骤四中，获得的所述氧载体的粒径为1～3mm。优选地，所述粘结剂为淀粉。优选地，所述预设质量比例为：粉煤灰100重量份、粘结剂10～30重量份、铁精粉20～100重量份、石灰粉50～200重量份，以及水20～40重量份。优选地，所述石灰粉中CaO的质量百分数≥90％，所述石灰粉的粒度为0.074mm～0.15mm；所述铁精粉中Fe2O3的质量百分数≥90％，所述铁精粉的粒度为0.15mm～0.30mm。本专利技术提供的粉煤灰制备氧载体的方法，具有如下有益效果：1、使用粉煤灰作为制备氧载体材料，制备成本低，实现粉煤灰资源化利用；2、利用粉煤灰主要成分Al2O3，SiO2和石灰中CaO在水中产生“火山灰反应”，经过蒸压养护后，使获得的氧载体机械强度大大提高；3、获得的氧载体携氧能力强，载氧和释氧迅速，淀粉不仅在成型过程提供粘结作用，而且使形成的氧载体在使用过程中燃烧产生气体，产生的气体逸出使氧载体呈多孔状态，具有较高的空隙率，载氧/释氧迅速；4、粉煤灰中含有一定的K、Na元素，从而使获得的氧载体具有催化煤气化作用。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。图1示出了根据本专利技术实施例的粉煤灰制备氧载体的方法的步骤流程图。图2示出了步骤S01)中的具体步骤流程图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。图1示出了根据本专利技术实施例的粉煤灰制备氧载体的方法的步骤流程图。如图1所示，本专利技术提供一种粉煤灰制备氧载体的方法，该粉煤灰制备氧载体的方法包括步骤S01)-S04)，下面进行较为详细的介绍。S01)、将粉煤灰、粘结剂、铁精粉、石灰粉和水按照预设质量比例混合均匀，形成混合物料；图2示出了步骤S01)中的具体步骤流程图。如图2所示，该步骤中，又包括步骤S011)-S012)。S011)、将粉煤灰与石灰粉混合均匀并进行球磨处理，来激发所述粉煤灰中氧化铝和氧化硅的活性；具体地，将粉煤灰与石灰粉混合均匀并送入球磨机进行球磨处理，来激发所述粉煤灰中氧化铝(Al2O3)和氧化硅(SiO2)的活性，其中，所述石灰粉中CaO的质量百分数≥90％，石灰粉经球磨处理后的粒度为0.074mm～0.15mm，所述粉煤灰中的氧化铝和氧化硅的活性被激发后，分别形成活性氧化铝和氧化硅，为后续的“火山灰反应”做准备。S012)、将激活的粉煤灰与铁精粉、粘结剂和水按照预设质量比例混合均匀，其中，所述激活的粉煤灰中含有所述石灰粉。具体地，将激活的粉煤灰与铁精粉、粘结剂和水按照预设质量比例混合均匀，其中，所述激活的粉煤灰中含有所述石灰粉，所述粘结剂不仅在成型过程提供粘结作用，而且在氧载体的首次使用过程中，能够燃烧产生气体，产生的气体逸出使氧载体呈多孔状态，从而使得形成的氧载体具有较高的空隙率，携氧能力强，载氧和释氧更加迅速，粘结剂可以是淀粉、糖类、明胶、树脂等中的一种或多种。该实施例中，粉煤灰、粘结剂、铁精粉、石灰粉和水的预设质量比例为：粉煤灰100重量份、粘结剂10～30重量份、铁精粉20～100重量份、石灰粉50～200重量份，以及水20～40重量份。其中，所述铁精粉中Fe2O3的质量百分数≥90％，所述铁精粉的粒度为0.15mm～0.30mm。该实施例中，粘结剂选为淀粉。S02)、将所述混合物料压制成型，得到成型物料；该步骤中，将步骤S01)中得到的混合物料送入压制模具中压制成型，压制时所用压强≤15MPa，优选为选为10～15Mpa，例如具体选为10Mpa、12Mpa或者15Mpa。该实施例中，压制模具的压制腔体的长×宽×高＝(200～300mm)×(80～120mm)×(30～60mm)，经过该压制模具压制后，压制出与该压制腔体形状尺寸相匹配的成型物料，即制砖。该制砖的尺寸具体尺寸要大小适中，既不能过大也不能过小，例如可选为250mm×100mm×45mm，如此，有利于压制成型以及后续的蒸压养护和破碎。S03)、将所述成型物料进行蒸压养护；该步骤中，将步骤S02)中得到的成型物料脱模后送入蒸压釜进行蒸压养护，蒸压养护的压力≤1MPa，蒸养时间≥24h，蒸养温度150～180℃。粉煤灰含有较高的氧化硅和氧化铝，步骤S01)中粉煤灰与石灰粉混合均匀并进行球磨过程中形成活性氧化硅和氧化铝，该活性氧化硅和氧化铝与水化后的石灰粉中的氧化钙化合，产生化学反应，称之为“火山灰反应”，其化学方程式如下：CaO+H2O→Ca(OH)2xCa(OH)2+ySiO2+nH2O→xCaO·ySiO2·nH2OxCa(OH)2+yAl2O3+nH2O→xCaO·yAl2O3·nH2O化学反应中产生的水化硅酸钙和水化铝酸钙均是胶状玻璃体，胶状玻璃体经过蒸压养护形成致密结构，强度高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤灰制备氧载体的方法，其特征在于，包括：步骤一：将粉煤灰、粘结剂、铁精粉、石灰粉和水按照预设质量比例混合均匀，形成混合物料；步骤二：将所述混合物料压制成型，得到成型物料；步骤三：将所述成型物料进行蒸压养护；步骤四：将蒸压养护后的成型物料进行破碎和筛分，获得氧载体。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰制备氧载体的方法，其特征在于，包括：步骤一：将粉煤灰、粘结剂、铁精粉、石灰粉和水按照预设质量比例混合均匀，形成混合物料；步骤二：将所述混合物料压制成型，得到成型物料；步骤三：将所述成型物料进行蒸压养护；步骤四：将蒸压养护后的成型物料进行破碎和筛分，获得氧载体。2.根据权利要求1所述的粉煤灰制备氧载体的方法，其特征在于，所述步骤一包括：(a)、将粉煤灰与石灰粉混合均匀并进行球磨处理，来激发所述粉煤灰中氧化铝和氧化硅的活性；(b)、将激活的粉煤灰与铁精粉、粘结剂和水按照预设质量比例混合均匀，其中，所述激活的粉煤灰中含有所述石灰粉。3.根据权利要求2所述的粉煤灰制备氧载体的方法，其特征在于，所述步骤一中的(a)步骤中，所述粉煤灰中的氧化铝和氧化硅的活性被激发后，分别形成活性氧化铝和氧化硅。4.根据权利要求1所述的粉煤灰制备氧载体的方法，其特征在于，所述步骤二中，将所述混合物料放入压制模具中压制成型，所用压强为10～15Mpa。5.根据权利要求4所述的粉煤灰制备氧载体的方法，其特征在于，所述压制模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，曾亮，汪国庆，贺丙飞，李海冰，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13