一种利用制造技术

本发明专利技术公开了一种利用

【技术实现步骤摘要】
一种利用FCC废催化剂和粉煤灰低温烧结制备莫来石材料的方法及制备的莫来石材料


[0001]本专利技术涉及
FCC
废催化剂和粉煤灰的重复利用领域，具体地，涉及一种利用
FCC
废催化剂和粉煤灰低温烧结制备莫来石材料的方法及制备的莫来石材料
。

技术介绍

[0002]莫来石属于高温下的铝硅酸盐系矿物，为斜方晶系，是
Al2O3‑
SiO2二元体系中唯一在常温和高温条件下都稳定的晶相，它在铝硅系耐火材料与陶瓷中具有重要的应用价值，原生态的莫来石晶体为狭长的针状且成放射簇状的集群
。
莫来石材料陶瓷因其高使用温度
、
高比热容
、
低热导率
、
低热膨胀系数等优点，常被用作过滤器
、
催化剂支架
、
高温粘结剂
、
冶金及化工行业的工业窑炉内衬等
。
[0003]目前，利用工业原料合成莫来石成本较高
。
莫来石的合成方法主要有烧结法
、
电熔法
、
化学沉积法等
。
工业领域广泛使用的莫来石的合成方法主要是烧结法
。
用于烧结法合成莫来石的原料来源广泛，既可采用化工原料，也能使用天然矿物，但是其成本较高
。
如何利用廉价的资源降低合成莫来石的成本是主要研究方向之一
。
[0004]FCC （催化裂化）催化剂是目前炼油工业中用量最大的催化剂品种，其使用后产生的废催化剂约为每年
15
万吨，已经成为炼油工业主要的固体废弃物之一
。FCC 废催化剂的主要成分是硅
‑
铝复合氧化物，还含有一定量的稀土元素以及 Na、K、Ti 等无机元素，同时含有少量（1‑
2%
）焦炭
。
由于 FCC 废催化剂主要是无机物，并含有相当量的重金属和稀土元素，不能采用堆肥
、
热解
、
焚烧等技术进行处理
。
目前主要采用掩埋的方式对 FCC 废催化剂进行处理，其中的有害重金属在雨水的浸泡下迁移转化，进入环境，污染土壤和河流
。
因此废
FCC
催化剂的资源化利用，生产高附加值产品必然是一种发展趋势
。
[0005]粉煤灰与
FCC
类似，也属于工业废弃物，主要是由无机质和有机质构成
。
部分有机质主要包括碳
、
氢
、
氧
、
氮和硫等
。
在现有的利用途径中，粉煤灰利用率并不高，无法充分获得其附加值
。
因此，加强粉煤灰资源化利用，使其变废为宝有着重要意义
。
[0006]针对以上问题，现有技术已经有所涉及
。CN102320616A
以炼油厂废催化裂化平衡剂和工业氧化铝为原料，采用高温煅烧的方法制备莫来石材料
。CN110002855A
以
FCC
废催化剂
、Al2O3粉和
SiO2粉为陶瓷基料，优化配比，得到的耐高温泡沫陶瓷具有较高的使用温度和较低的导热系数，实现了
FCC
废催化剂回收再利用
。《
利用催化裂化催化剂废弃物合成莫来石材料的研究
》
采用固相合成法对废 FCC 催化剂进行初步探索，系统研究了 Al2O3与废 FCC 催化剂合成莫来石材料的工艺
。CN103964866A、CN113277794A、CN107954742A、CN108083789A
等也公开了以粉煤灰为原料合成莫来石材料的工艺过程
。
上述研究者大多采用工业原材料以及化工原料来制备莫来石材料，导致原料成本较高，且性能较差
。
也有研究者利用工业固废添加不同比例的高铝矾土以及工业级氢氧化铝或工业级氧化物经高温烧结得到莫来石材料的相关技术，虽然利用了
FCC
废催化剂和粉煤灰中的氧化铝和氧化硅有用成份，但是上述技术合成的莫来石材料添加大量工业级氢氧化铝或工业级氧化物，成本
仍然较高，且制备的莫来石材料致密度低
、
显气孔率高
、
力学性能以及耐高温性能较差，尤其是烧结温度高
、
高温时间长，能耗较高，限定了其进一步的应用
。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用
FCC
废催化剂和粉煤灰低温烧结制备莫来石材料的方法，该方法不仅原料来源广泛
、
能耗和生产成本低，而且由工业废弃物和矿物直接生产莫来石材料产品，实现了
FCC
废催化剂和粉煤灰
100
％的利用，不产生二次固废，适宜工业化生产，能产生较高的经济与环境效益
。
制备工艺简单，成本较低；在降低烧结温度，缩短烧结时间的基础上，进一步提高了莫来石材料的力学性能
、
耐高温性能
。
[0008]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的
。
[0009]一种利用
FCC
废催化剂和粉煤灰低温烧结制备莫来石材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）按重量份数，称取以下原料：
FCC
废催化剂 40
‑
60
份
、
粉煤灰 25
‑
30
份
、
铝矾土尾矿 25
‑
35
份
、
蓝晶石尾矿 15
‑
30
份
、Al2O3粉
15
‑
30
份
、
助烧剂 3
‑
10
份；其中，助烧剂由1‑2份
MgF2、1
‑4份
Y2O3、1
‑4份
MnO2组成；（2）将步骤（1）中
FCC
废催化剂
、
粉煤灰
、
铝矾土尾矿
、
蓝晶石尾矿
、Al2O3粉混匀，经研磨得到混合精料；将助烧剂加入混合精料中再次研磨，获得混合物料；（3）将混合物料加压制成坯体；（4）烧结；其中，步骤（4）所述的烧结分为3个阶段，分别为预热段
、
烧结段和冷却段：所述预热段以1‑
4℃/min
的升温速率升温至
850
‑
1000℃
，保温
0.5
‑
2h
，所述烧结段以7‑
10℃/min
的升温速率继续升温至
1200
‑
1400℃
并恒温2‑
10h...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用
FCC
废催化剂和粉煤灰低温烧结制备莫来石材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）按重量份数，称取以下原料：
FCC
废催化剂
40
‑
60
份
、
粉煤灰
25
‑
30
份
、
铝矾土尾矿
25
‑
35
份
、
蓝晶石尾矿
15
‑
30
份
、Al2O3粉
15
‑
30
份
、
助烧剂3‑
10
份；其中，助烧剂由1‑2份
MgF2、1
‑4份
Y2O3、1
‑4份
MnO2组成；（2）将步骤（1）中
FCC
废催化剂
、
粉煤灰
、
铝矾土尾矿
、
蓝晶石尾矿
、Al2O3粉混匀，经研磨得到混合精料；将助烧剂加入混合精料中再次研磨，获得混合物料；（3）将混合物料加压制成坯体；（4）烧结；其中，步骤（4）所述的烧结分为3个阶段，分别为预热段
、
烧结段和冷却段：所述预热段以1‑
4℃/min
的升温速率升温至
850
‑
1000℃
，保温
0.5
‑
2h
，所述烧结段以7‑
10℃/min
的升温速率继续升温至
1200
‑
1400℃
并恒温2‑
10h
，所述冷却段以2‑
8℃/min
的降温速率降温至室温即得到莫来石材料
。2.
根据权利要求1所述的利用
FCC
废催化剂和粉煤灰低温烧结制备莫来石材料的方法，其特征在于：步骤（1）中
FCC
废催化剂按重量百分含量计包含：
Al2O345
‑
50
％
、SiO240
‑
43
％
、Na2O0.1
‑1％
、K2O0.2
‑
0.6
％
、CeO20.05
‑
0.3
％
、La2O30.1
‑2％
、TiO20.1
‑
0.5
％，烧失量2‑8％；和
/
或步骤（1）中所述粉煤灰按重量百分含量计包含：
Al2O3为
35
‑
43%、SiO2为
36
‑
45%、Fe2O
31‑
3%、TiO20.5
‑
2%、CaO1
‑
5%
，烧失量3‑
8%
；和
/
或步骤（1）中铝矾土尾矿按重量百分含量计包含：
Al2O350
‑
60%、SiO220
‑
30
％
、Fe2O31.2
‑
3%、K2O1
‑
2%、TiO20.5
‑
1%、
烧失量3‑
15
％；和

【专利技术属性】
技术研发人员：朱成麟，方澎，李军远，
申请(专利权)人：山东盛日奥鹏环保新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：