專利名稱：使用噴霧干燥法制備實(shí)心陶瓷顆粒的方法
背景技術(shù)：
噴霧干燥包括將陶瓷流體進(jìn)料霧化為微滴噴霧，該微滴在與熱空氣接觸時(shí)被干燥為獨(dú)立的粉末顆粒。主要用于被稱為白色陶瓷產(chǎn)業(yè)的瓷磚和餐具產(chǎn)業(yè)的噴霧干燥已被用在許多工業(yè)應(yīng)用中，包括電子陶瓷(半導(dǎo)體、電容器)和結(jié)構(gòu)陶瓷(磨損部件、切削工具、生物醫(yī)學(xué)部件)。
石油和天然氣從具有多孔并且可滲透的地層的井中產(chǎn)出。地層的多孔性允許地層儲存石油和天然氣，并且地層的滲透性允許石油或天然氣流體通過地層。地層的滲透性對于使石油和天然氣流動至可以將其從井中抽出的位置是必不可少的。有時(shí)容納天然氣或石油的地層的滲透性不足以對石油和天然氣進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的開采。在其它情況下，在井的操作過程中，地層的滲透性下降至進(jìn)一步開采變得不經(jīng)濟(jì)這樣的范圍。在這種情況下，需要斷開地層并在開放條件下通過支撐材料或支撐劑支撐斷層。這種斷裂通常通過液壓完成，并且支撐材料或支撐劑是一種微粒材料，如沙子、玻璃珠或陶瓷顆粒，它們通過流體而運(yùn)送到斷層處。
本文中所描述的是一種使用噴霧干燥法制備基本上為圓球形的實(shí)心(solid)陶瓷顆粒的方法。當(dāng)其燒結(jié)時(shí)，實(shí)心陶瓷顆粒適于用作支撐材料。
附圖簡述

圖1是使用本文中所述的噴霧干燥法制備基本上為圓球形的燒結(jié)實(shí)心陶瓷顆粒的方法的圖表。
圖2圖示了一種用于本文中所述的噴霧干燥法的干燥室，其中具有并流和逆流的結(jié)合。
圖3圖示了一種用于本文中所述的噴霧干燥法的干燥室，其中具有并流。
圖4說明了使用本文中所述的噴霧干燥法制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒的干燥室的尺寸放大。
詳細(xì)描述本發(fā)明特別描述了一種制備基本上為圓球形的實(shí)心燒結(jié)陶瓷顆粒的方法，所述陶瓷顆粒的平均粒徑大于約200微米，堆積密度大于約1.40g/cc，并且表觀比重大于約2.60。在某些實(shí)施方式中，該顆粒的平均粒徑大于約300微米，或大于約400微米。本文中所用的術(shù)語“平均粒徑”描述了由一批顆粒的篩選分布所計(jì)算得到的粒徑。
本文中所用的術(shù)語“實(shí)心陶瓷顆?！泵枋隽藘?nèi)部空隙小于顆粒的約10體積％的陶瓷顆粒。在某些實(shí)施方式中，實(shí)心陶瓷顆粒的內(nèi)部空隙小于顆粒的約5體積％。
現(xiàn)參見圖1，使用噴霧干燥法制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒的方法包括漿料制備100，霧化102，接觸104，干燥106，排放108和燒結(jié)110。
在漿料制備100中，制備包含水和陶瓷原料的漿料，所述陶瓷原料中氧化鋁含量大于約40wt％。該漿料通過共混、混合、攪拌或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的那些類似方法進(jìn)行制備。該陶瓷原料可以是未煅燒的陶瓷材料，部分煅燒的陶瓷材料，煅燒的陶瓷材料或它們的組合。在某些實(shí)施方式中，陶瓷原料是可以由其制備基本上為圓球形實(shí)心陶瓷顆粒的材料，該材料含有天然存在的揮發(fā)物，并且該揮發(fā)物可包括水分、有機(jī)物和化學(xué)結(jié)合水(也稱作“結(jié)合水”)。在某些實(shí)施方式中，天然存在的揮發(fā)物的量為陶瓷原料的約10-約40wt％。在其它實(shí)施方式中，該陶瓷原料是未煅燒的粘土，部分煅燒的粘土，煅燒的粘土或它們的組合。在另一些實(shí)施方式中，陶瓷原料是高嶺土(kaolin clay)、鋁礬土(bauxtic clay)或鋁土礦(bauxite)，其中任一種可以是煅燒的，部分煅燒的，或未煅燒的，以及它們的組合。
在某些實(shí)施方式中，該漿料進(jìn)一步包含粘結(jié)劑，如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、甲基纖維素、糊精和糖蜜。粘結(jié)劑是用于提高顆粒強(qiáng)度的常規(guī)有機(jī)材料。在某些實(shí)施方式中，水可以用作粘結(jié)劑。
在另一些實(shí)施方式中，該漿料進(jìn)一步包含分散劑，如膠體、聚合電解質(zhì)、焦磷酸四鈉、焦磷酸四鉀、多磷酸鹽、檸檬酸銨、檸檬酸鐵銨和六偏磷酸鈉。包含分散劑是用于通過降低漿料粘度而提高漿料的總固含量。如果含有分散劑，則漿料中所用分散劑的量在霧化漿料能力和制備實(shí)心球形顆粒能力之間取得平衡。
漿料中陶瓷原料、水、粘結(jié)劑(如果含有的話)和分散劑(如果含有的話)的相對量取決于實(shí)心陶瓷支撐劑的預(yù)期性能，但是其限定于能使?jié){料在霧化過程102中適合泵送通過壓力噴嘴或轉(zhuǎn)輪，并且能制備可以通過燒結(jié)而形成基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒的生顆粒的那些量。在某些實(shí)施方式中，漿料中固含量范圍為約50-約75wt％，而在其它實(shí)施方式中，固含量為約50-約60wt％，或約60-約70wt％。
在其中漿料包含粘結(jié)劑的實(shí)施方式中，粘結(jié)劑的量可以低于干燥陶瓷原料的約0.5wt％，或低于干燥陶瓷原料的約1.0wt％。
在其中漿料包含分散劑的實(shí)施方式中，分散劑的量可以低于干燥陶瓷原料的約0.3wt％，低于干燥陶瓷原料的約0.5wt％，或低于干燥陶瓷原料的約1.0wt％。
在霧化過程102中，將漿料進(jìn)料至霧化設(shè)備中。適合的霧化設(shè)備包括但不限于轉(zhuǎn)輪霧化器、壓力噴嘴霧化器和雙流體噴嘴霧化器。轉(zhuǎn)輪、壓力噴嘴和雙流體噴嘴霧化器對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的，并且其包括可購于各種來源例如Niro，Inc.的噴霧干燥器中的那些。噴嘴設(shè)計(jì)對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的、明白的，其例如，K.Masters″Spray Drying Handbook″，John Wiley andSons，New York(1979)。
是否使用轉(zhuǎn)輪、壓力噴嘴或雙流體噴嘴霧化器取決于最終的干燥實(shí)心陶瓷顆粒中所希望的性能如粒徑、分布和形狀以及預(yù)期的生產(chǎn)能力。通常，轉(zhuǎn)輪霧化器制備出細(xì)顆粒，而在一定壓力下工作的壓力噴嘴和雙流體噴嘴可以制備出比較大的顆粒。
當(dāng)使用轉(zhuǎn)輪霧化器時(shí)，將陶瓷漿料進(jìn)料至霧化器轉(zhuǎn)輪的中部，并通過離心力移動至輪的周圍。霧化在輪邊緣進(jìn)行。所得噴霧中微滴的粒徑和粒徑分布取決于給予漿料的能量的量以及在新形成的微滴和輪附近湍流空氣流之間的摩擦效應(yīng)。將微滴噴霧從輪水平噴出，但迅速跟隨著由空氣分散器形成的空氣流型，所述空氣分散器以一種受控形式指導(dǎo)熱空氣向下進(jìn)入干燥室。在具有轉(zhuǎn)輪霧化器的噴霧干燥器中所制備的陶瓷的粒徑隨著霧化器輪速的下降而增加。進(jìn)料速率的作用在給定霧化器輪的最佳工作范圍內(nèi)并不大，在運(yùn)行中進(jìn)料速率的波動沒有改變所制備的陶瓷粉末的粒徑分布。和轉(zhuǎn)輪霧化器一起使用的腔室的直徑通常應(yīng)足夠大以便防止半濕的沉積物形成于霧化器水平面處的腔室壁處。相反，直徑較小但大于圓筒高度的腔室可以與壓力噴嘴和雙流體噴嘴霧化器一起使用。
當(dāng)使用壓力噴嘴霧化器時(shí)，在一定壓力下將漿料進(jìn)料至噴嘴中。在使用雙流體噴嘴時(shí)，通過獨(dú)立的噴嘴進(jìn)料漿料和干燥空氣。加壓空氣進(jìn)料，而漿料進(jìn)料可以被加壓或者是虹吸/重力進(jìn)料。在本文中所述的使用雙流體噴嘴的實(shí)例中，漿料進(jìn)料被加壓。
壓能被轉(zhuǎn)化為動能，并且漿料作為容易分裂為微滴的高速薄膜從噴嘴孔流出。由壓力噴嘴霧化器或加壓的雙流體噴嘴制備的微滴粒徑隨壓力反比例變化，而隨進(jìn)料速率和進(jìn)料粘度正比例變化。壓力噴嘴或加壓的雙流體噴嘴的容量隨壓力的平方根而變化。在希望是高進(jìn)料速率和/或高容量的噴霧干燥的實(shí)施方式中，使用多噴嘴體系。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到接觸104，離開霧化設(shè)備的漿料微滴的噴霧與進(jìn)入干燥室中的熱干燥空氣接觸。微滴和干燥空氣如何開始接觸，以及微滴/顆粒如何通過干燥室通?？梢悦枋鰹椴⒘鳌⒛媪骰蛩鼈兊慕M合。在某些實(shí)施方式中，例如圖2所示的那種實(shí)施方式中，具有并流和逆流結(jié)合的干燥室被示例和壓力噴嘴霧化器一起使用。
圖2是包含干燥室204和壓力噴嘴202的噴霧干燥裝置的簡化圖。噴霧干燥器通常包括附加組件，它們在本文中無需詳述，因?yàn)閲婌F干燥器及其組件對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的。在圖2中，漿料由進(jìn)料源200通過壓力噴嘴202進(jìn)料。雖然在圖2中僅圖示了一個(gè)壓力噴嘴，但是可以使用多個(gè)噴嘴。適合進(jìn)料漿料的各種類型的設(shè)備對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的，其可以包括例如，含或不含過濾器的進(jìn)料泵。壓力噴嘴202將漿料霧化為微滴，并將微滴向上噴霧至干燥室204中，這由箭頭A進(jìn)行圖示。熱空氣由空氣源206進(jìn)料至干燥室204中，其通過進(jìn)口208進(jìn)入到干燥室204中，在其中所述熱空氣和漿料微滴接觸。這樣，熱空氣由高于將漿料噴霧至干燥室的位置的點(diǎn)進(jìn)入，并以通常為向下的方向在該室中流動。開始，漿料微滴以通常為向上的方向在干燥室中流動，因此形成逆流。然而，在某些點(diǎn)上，微滴將結(jié)束(exhaust)它們的垂直軌跡，并開始以通常為向下的方向在該室中流動，因此形成并流。如圖2所示的那種干燥室中的微滴具有延長的垂直軌跡，其提供了更長的空中干燥時(shí)間。雖然圖2圖示了與并流和逆流干燥室結(jié)合使用的壓力噴嘴霧化器，但這種干燥室也可以和轉(zhuǎn)輪霧化器以及雙流體噴嘴霧化器一起使用。
在某些實(shí)施方式中，如圖3所示的那種實(shí)施方式中，并流干燥室和壓力噴嘴霧化器一起使用。圖3是包含干燥室304和壓力噴嘴302的噴霧干燥裝置的簡化圖。漿料由進(jìn)料源300通過壓力噴嘴302進(jìn)料。壓力噴嘴302將漿料霧化為微滴，并將微滴以通常為向下的方向(表示為“A”)噴霧至干燥室304中。熱空氣由空氣源306進(jìn)料至干燥室304中，并以通常為向下的方向(表示為“B”)流入干燥室304中。這樣，熱空氣和漿料微滴以通常為向下的方向在干燥室中流動，并由此形成并流。雖然圖3圖示了與并流干燥室一起使用的壓力噴嘴霧化器，但并流干燥室也可以和轉(zhuǎn)輪霧化器以及雙流體噴嘴霧化器一起使用。
適合將熱空氣進(jìn)料至用于干燥微滴的干燥室中的各種類型的設(shè)備對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的，其可以包括例如，含或不合空氣過濾器的加熱器。在干燥106中，當(dāng)水分從微滴中蒸發(fā)時(shí)，形成了生陶瓷顆粒。當(dāng)漿料被噴霧至干燥室204中并與熱空氣接觸時(shí)，蒸發(fā)從微滴表面發(fā)生并且飽和蒸汽薄膜在微滴表面上形成。如果存在分散劑和粘結(jié)劑的話，則它們是可溶的。因此，當(dāng)存在分散劑和/或粘結(jié)劑時(shí)，各個(gè)霧化的噴霧微滴含有不溶的陶瓷材料和可溶的添加劑。在噴霧干燥的蒸發(fā)階段，可溶的粘結(jié)材料將其自身以薄膜形式涂覆在微滴表面上。
當(dāng)繼續(xù)干燥時(shí)，朝向微滴內(nèi)部的水分蒸發(fā)了。根據(jù)本文中所述的方法，來自微滴內(nèi)部的水分通過擴(kuò)散而至少部分蒸發(fā)了，其通過填充在微滴中的實(shí)心顆粒，并朝著微滴表面擴(kuò)散，然后通過微滴表面上的薄膜。當(dāng)來自微滴內(nèi)部的水分蒸發(fā)時(shí)，微滴表面上的薄膜朝著微滴內(nèi)部向內(nèi)生長。
盡管干燥空氣的進(jìn)口空氣溫度相對較高，但是微滴表面溫度是低的。蒸發(fā)首先在恒速條件下發(fā)生，但是，當(dāng)微滴接近最終殘余水分含量的條件時(shí)，于是速率降低。由于微滴含有未溶解的固體，因此干燥曲線顯現(xiàn)了一段明顯的恒速時(shí)期的特征，這段時(shí)期有助于顆粒的球形化。在干燥時(shí)，由于水分蒸發(fā)過程中微滴粒徑改變了，因此噴霧微滴的粒徑分布也改變了。微滴和顆粒的聚結(jié)也可能發(fā)生，并且這可能歸因于干燥室中的湍流空氣流型以及溫度和濕度水平的復(fù)雜分布。
由于微滴在通過干燥室噴出時(shí)通常不旋轉(zhuǎn)，因此微滴的一面可能暴露于來自進(jìn)口的空氣，并且該空氣比微滴另一面所暴露的空氣要熱(本文中分別稱為“熱面”和“冷面”)。在這種情況下，熱面上的蒸發(fā)更快，并且在微滴表面上形成的薄膜在熱面上比在冷面上更快地變厚。微滴中的液體和固體遷移至熱面。在這一點(diǎn)上，希望冷面被向內(nèi)拉，但這將產(chǎn)生具有凹痕的中空生顆粒，而不是本文中所述的實(shí)心生顆粒。然而，根據(jù)本文中所述的方法，顆粒是實(shí)心的而不是中空的，這是因?yàn)橄铝幸蛩刂械囊环N或多種本文中所述重量百分比的固含量，本文中所述重量百分比的可溶物含量(分散劑和/或粘結(jié)劑)和本文中所述范圍的空氣進(jìn)口溫度。
對于固含量來說，可以使用固含量大于約50wt％的漿料制備本文中所述的基本上為圓球形的實(shí)心顆粒。根據(jù)某些實(shí)施方式，可以使用固含量約60-約70wt％的漿料制備基本上為圓球形的實(shí)心顆粒。
對于可溶物含量來說，粘結(jié)劑增加了漿料的粘度，這可能導(dǎo)致需要降低固含量以便保持能夠霧化的漿料。然而，較低的固含量可能導(dǎo)致非實(shí)心的顆粒。而對于分散劑來說，它使固體更快地向顆粒表面運(yùn)動，這也能夠?qū)е路菍?shí)心的顆粒。因此，漿料中的可溶物含量(添加劑如粘結(jié)劑和分散劑的量)應(yīng)和漿料的固含量保持平衡。優(yōu)選使用由調(diào)節(jié)漿料粘度的需要而確定的最小量的粘結(jié)劑和/或分散劑。
對于空氣進(jìn)口的溫度來說，根據(jù)本文中所述的方法對進(jìn)入干燥室的空氣的溫度進(jìn)行控制。因此，在某些實(shí)施方式中，空氣進(jìn)口溫度范圍為約100℃-約200℃，或約200℃-約300℃，或約300℃-約400℃，或約400℃-約500℃。在其它實(shí)施方式中，空氣進(jìn)口溫度范圍為約150℃-約200℃，或約200℃-約250℃。優(yōu)選使用這些范圍下端的溫度以便降低顆粒的干燥速率，而這又有助于制備可以通過燒結(jié)而制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒的生顆粒。
再參見圖1，排放108包括生陶瓷顆粒從干燥室中的分離和排放。在某些實(shí)施方式中，使用兩點(diǎn)排放體系。在兩點(diǎn)排放體系中，生陶瓷顆粒最粗部分的主要排放從室的底部完成，較細(xì)部分的排放從旋風(fēng)分離器和集塵室體系的底部完成。在某些其它實(shí)施方式中，使用單點(diǎn)排放體系。在單點(diǎn)排放體系中，生陶瓷顆粒的回收從干燥室中完成。例如，在圖2和3所示的示意圖中，在重力影響下生陶瓷顆粒至少部分從干燥室排放至排放210和310中。
除圖2和3所示的組件外，適合的干燥裝置可以進(jìn)一步包括風(fēng)扇和導(dǎo)管，廢氣凈化設(shè)備(旋風(fēng)分離器、集塵室、洗滌器)和控制儀表。本文中所述的這些另外的組件和設(shè)備以及它們在噴霧干燥法中的用途，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的。
在排放108之后，然后使用常規(guī)的燒結(jié)設(shè)備燒結(jié)110生陶瓷顆粒以形成基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒。燒結(jié)和實(shí)施燒結(jié)的設(shè)備對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的。例如，參見Fitzgibbon的美國專利No.4,427,068。在某些實(shí)施方式中，燒結(jié)在約1000℃-約1600℃的溫度下在峰值溫度下進(jìn)行約20-約45分鐘。
下列實(shí)施例說明了上述方法和顆粒。
實(shí)施例1現(xiàn)在參見下表1，其報(bào)道了根據(jù)本文中所公開方法制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒的9次試驗(yàn)的結(jié)果。表1中作為“n/a”所報(bào)道的值沒有被確定。
具有表1所述漿料性能的九種漿料由CARBO Ceramics，Inc.(“CARBO”)Eufaula，Alabama制備，并從該公司獲得。通常，這些漿料通過將未煅燒的鋁礬性高嶺土(bauxitic kaolin clay)和水及分散劑在Denver耐磨洗滌器中一起攪拌以得到具有所報(bào)道的固含量的漿料而進(jìn)行制備。該粘土的氧化鋁含量大于約50wt％，并且其是開采于Eufaula，Alabama地區(qū)的粘土共混物。所用分散劑是一種作為Rhone Poulenc Colloid 102而購買的聚丙烯酸銨。向漿料中加入以商品名Airvol購于Air Products and Chemicals Inc.且分子量為100,000Mn的聚乙烯醇(PVA)，并且該漿料得自于CARBO并用作樣品5和6。使用Sartorius水分天平在160℃下達(dá)30分鐘來確定表1所報(bào)道的固含量。使用布氏粘度計(jì)和2號轉(zhuǎn)子確定表1所報(bào)道的粘度數(shù)據(jù)(其以特定RPM下的厘泊(“cps”)進(jìn)行報(bào)道)，該粘度計(jì)購于Brookfield Engineering Laboratories，Middleboro，MA。根據(jù)布氏粘度計(jì)的規(guī)定操作程序?qū)ζ溥M(jìn)行操作。
根據(jù)表1所報(bào)道的霧化條件使?jié){料霧化。在表1所報(bào)道的溫度和霧化壓力下以表1所報(bào)道的進(jìn)料速率將各種漿料進(jìn)料至壓力噴嘴霧化器中。所用特定霧化器裝備有Niro Nozzle Tower中試裝置，其具有直徑為2.55米，圓筒高度為5.95米的干燥室，并且總噴霧高度為9米。為表1所報(bào)道的各個(gè)試驗(yàn)調(diào)整噴嘴設(shè)計(jì)，其中字母指示“AA”描述了噴嘴的腔室設(shè)計(jì)，數(shù)字指示“#.#”描述了噴嘴孔的直徑(毫米)。這種字母和數(shù)字指示對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的、明白的。表1所報(bào)道的持續(xù)時(shí)間表明，為了從所用的特定噴嘴中制備漿料微滴而以指示速率泵送漿料的時(shí)間。
當(dāng)霧化的漿料微滴離開壓力噴嘴時(shí)，它們被暴露于表1所報(bào)道的干燥條件下。將熱空氣以所報(bào)道的速率進(jìn)料至Niro Nozzle Tower中試裝置的干燥室中，所述速率由熱線風(fēng)速計(jì)進(jìn)行測量。所報(bào)道的干燥室進(jìn)口和出口溫度用熱電偶進(jìn)行確定。當(dāng)水分因和熱空氣進(jìn)料接觸而從微滴中蒸發(fā)時(shí)，形成了具有表1所報(bào)道的生料性能的生陶瓷顆粒。用Mettler水分分析器在200℃下確定所報(bào)道的殘余揮發(fā)物％達(dá)30分鐘，其表明在干燥期間未從顆粒中蒸發(fā)出的水分。傾倒密度表示填滿已知容積容器的生顆粒的量，而輕拍密度表示在填充容器時(shí)輕拍容器，并在這種情況下填滿已知容積容器的生顆粒的量。
在靜態(tài)爐中燒結(jié)生顆粒以制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒。使用12℃/分鐘的加熱速率加熱至1510℃的峰值溫度并在該峰值溫度下保持30分鐘而完成燒結(jié)。燒結(jié)的實(shí)心陶瓷顆粒的燒結(jié)性能，如粒徑、晶粒度(grain fineness number)、堆積密度、表觀比重和壓碎強(qiáng)度如下所報(bào)道。堆積密度、表觀比重和壓碎強(qiáng)度使用測試支撐劑用的API建議的操作規(guī)程RP60進(jìn)行確定。

*在從制備地點(diǎn)收到漿料后加入的PVA。
具有較高固體填充量的漿料(例如樣品3和7)制備出在GFN和平均粒徑上較大粒徑的顆粒。樣品3和7還具有較高的粘度，并制備出在GFN和平均粒徑上具有第2和第3粗粒徑的材料。相反，具有較高總可溶物含量的漿料(例如樣品5和6，其包括粘結(jié)劑)制備出具有最高GFN且平均粒徑最小的材料(這也表明制備出了較小的顆粒)。樣品7制備出最大的顆粒，并且其進(jìn)一步說明了九個(gè)樣品中，樣品7還含有最高的殘余揮發(fā)物，這指示了從干燥室中排出的顆粒的自由水含量。樣品7的殘余揮發(fā)物含量表明，與從干燥室中排出的具有較低殘余揮發(fā)物含量的那些樣品(例如，樣品5和6)相比，樣品7被暴露至降低的干燥速率。因此，降低的干燥速率應(yīng)有助于制備具有本文中所述性能的陶瓷顆粒。
實(shí)施例2現(xiàn)在參見下表2，其報(bào)道了根據(jù)本文所公開方法制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒的5次試驗(yàn)的結(jié)果。表2中作為“n/a”所報(bào)道的值沒有被確定。
具有表2所報(bào)道的漿料性能的五種漿料通過將未煅燒的鋁礬性高嶺土和水及分散劑在高剪切Cowles溶解器中一起攪拌以得到具有所報(bào)道的固含量的漿料而進(jìn)行制備。該粘土的氧化鋁含量大于約50wt％，并且得自于JF Blecher。分散劑是六偏磷酸鈉，并且在各種漿料中的含量是用于制備漿料的粘土干重的約0.15wt％。六偏磷酸鈉購于Innophous Chemicals Inc.。向樣品4和5中加入額外的120g六偏磷酸鈉。以足以制備pH約為9.5的漿料的量向各種漿料中加入氫氧化銨。除了水以外，在任何漿料中都不使用粘結(jié)劑。
使用Ohaus MB45水分天平在190℃下確定表2所報(bào)道的漿料固含量直至所有物理水被除去。
使用布氏RVF粘度計(jì)和1號轉(zhuǎn)子(在20rpm下)確定粘度數(shù)據(jù)，其中該粘度計(jì)購于Brookfield Engineering Laboratories，Middleboro，MA。根據(jù)布氏粘度計(jì)的規(guī)定操作程序?qū)ζ溥M(jìn)行操作。
在表2所報(bào)道的環(huán)境溫度和霧化壓力下將各種漿料進(jìn)料至雙流體噴嘴中。
對各種樣品使用相同的噴嘴設(shè)計(jì)。該噴嘴類型是空氣霧化噴嘴(Air Atomizing Nozzle)1/2JBC，其購于Spraying Systems，Inc.。根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的關(guān)于噴霧體系(SprayingSystem)噴嘴操作的Spraying Systems Catalog 60B Express(2000)，該噴嘴被配置為圓形噴霧，外部混合，no.SU 70噴霧設(shè)置以及壓力設(shè)置。使用外部混合，干燥室的空氣進(jìn)口不是在進(jìn)入的漿料物流中。所用的特定雙流體噴嘴霧化器被用于中試塔裝置中，該裝置具有直徑為1.524米，圓筒高度為4.267米并且干燥體積為8.59立方米的干燥室。其總噴霧高度為5.587米。本實(shí)施例2所用的干燥室得自于Drytec North America LLC，Olympia Fields，IL。
當(dāng)霧化的漿料微滴離開壓力噴嘴時(shí)，它們被暴露于表2所報(bào)道的干燥條件下。將熱空氣以所報(bào)道的速率進(jìn)料至干燥室中，其中所述速率使用通過旋風(fēng)分離器容器的壓力降進(jìn)行測量。所報(bào)道的干燥室進(jìn)口和出口溫度用K型熱電偶進(jìn)行確定。
當(dāng)水分因和熱空氣進(jìn)料接觸而從微滴中蒸發(fā)時(shí)，形成了具有表2所報(bào)道的生料性能的生陶瓷顆粒?；谕耆乃指稍飺p失，用CSC水分分析器確定所報(bào)道的殘余揮發(fā)物％，其表明在干燥期間未從顆粒中蒸發(fā)出的水分。傾倒密度表示填滿已知容積容器的生顆粒的量，而輕拍密度表示在填充容器時(shí)輕拍容器，并在這種情況下填滿已知容積容器的生顆粒的量。
在CM快速溫度靜態(tài)實(shí)驗(yàn)室型爐中燒結(jié)篩分粒徑為40/270(美國目)的生顆粒以制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒。使用17℃/分鐘的加熱速率加熱至1500℃的峰值溫度并在該峰值溫度下保持30分鐘而完成燒結(jié)。燒結(jié)的實(shí)心陶瓷顆粒的燒結(jié)性能，如粒徑、晶粒度、堆積密度、表觀比重和壓碎強(qiáng)度如下所報(bào)道。
堆積密度根據(jù)ANSI B74-4-1992方法進(jìn)行確定，表觀比重和壓碎強(qiáng)度使用測試支撐劑用的API建議的操作規(guī)程RP60進(jìn)行確定。
樣品2和3的比較顯示出，當(dāng)干燥室的出口空氣溫度(因此同樣進(jìn)口空氣溫度)提高時(shí)(由樣品2中的118℃至樣品3中的135℃)，生顆粒平均粒徑從435微米下降至426微米。樣品4和5的比較顯示出，當(dāng)干燥室的出口空氣溫度(因此同樣進(jìn)口空氣溫度)提高時(shí)(由樣品4中的118℃至樣品5中的129℃)，生顆粒平均粒徑從411微米下降至374微米。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明白，本文中所述的較高的干燥室出口空氣溫度表明了較高的進(jìn)口空氣溫度。如樣品2和3以及樣品4和5之間的進(jìn)口空氣溫度的減少表明用較低的進(jìn)口空氣溫度可以制備出較大的顆粒。
樣品2和4的比較顯示出，當(dāng)存在額外的分散劑時(shí)(樣品4含有比樣品2多120g的分散劑，因此也具有比樣品2低的粘度)，生顆粒平均粒徑從435微米下降至411微米。與樣品2相比，樣品4額外的粘結(jié)劑和較低的粘度顯示出，在較少粘結(jié)劑和較高粘度(即，樣品2)的情況下可以制備出較大的顆粒。
另外，表2中所報(bào)道的堆積密度和ASG表明至少一部分燒結(jié)的顆粒是實(shí)心的。
此外，表2中所報(bào)道的值顯示了具有適合用作支撐材料的粒徑、堆積密度、表觀比重和7500psi壓碎強(qiáng)度的顆粒可以由本文中所述的漿料制備，并且可以用噴霧干燥器技術(shù)進(jìn)行加工。
實(shí)施例3現(xiàn)在參見下表3，其報(bào)道了根據(jù)本文中所公開方法制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒的7次試驗(yàn)的結(jié)果。表3中作為“n/a”所報(bào)道的值沒有被確定。
具有表3所報(bào)道的漿料性能的七種漿料通過將未煅燒的鋁礬性高嶺土和水及分散劑在高剪切Cowles溶解器中一起攪拌以得到具有所報(bào)道的固含量的漿料而進(jìn)行制備。該粘土的氧化鋁含量約為50wt％氧化鋁，并且得自于JF Blecher。所用分散劑是以商品名C-211購于Kemira Chemicals的聚丙烯酸鈉，并且其以表3中所報(bào)道的量使用，該量是用于制備漿料的干燥粘土的重量百分比。向樣品4和5中加入其量約為用于制備漿料的干燥粘土的0.30wt％的分子量為25,000Mn的聚乙烯醇(PVA)。該P(yáng)VA能夠以商品名Elvanol購于DuPont。
使用Ohaus MB45水分天平在190℃下確定表3所報(bào)道的漿料固含量直至所有物理水被除去。使用布氏RVF粘度計(jì)和1號轉(zhuǎn)子(在20rpm下)確定粘度數(shù)據(jù)，其中該粘度計(jì)購于Brookfield EngineeringLaboratories，Middleboro，MA。根據(jù)布氏粘度計(jì)的規(guī)定操作程序?qū)ζ溥M(jìn)行操作。
根據(jù)表3所報(bào)道的霧化條件霧化這些漿料。在表3所報(bào)道的環(huán)境溫度和霧化壓力下以表3所報(bào)道的進(jìn)料速率將各種漿料進(jìn)料至雙流體噴嘴霧化器中。表3中所報(bào)道的持續(xù)時(shí)間表明，為了制備漿料微滴而以所指明的速率泵送漿料的時(shí)間。
對表3中所報(bào)道的各種樣品使用相同的噴嘴設(shè)計(jì)。噴嘴類型是空氣霧化噴嘴1/4J，其購于Spraying Systems，Inc.。根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的關(guān)于噴霧體系噴嘴操作的Spraying Systems Catalog60B Express(2000)，該噴嘴被配置為扁平噴霧，外部混合，no.SUE45噴霧設(shè)置以及壓力設(shè)置。該噴嘴被配置在Drytec Nozzle Tower中試裝置中，該裝置具有直徑為1.000米，圓筒高度為2.000米的干燥室，并且其總噴霧高度為2.866米。
當(dāng)霧化的漿料微滴離開壓力噴嘴時(shí)，它們被暴露于表3所報(bào)道的干燥條件下。將熱空氣以所報(bào)道的速率進(jìn)料至干燥室中，其中所述速率使用通過旋風(fēng)分離器容器的壓力降進(jìn)行測量。所報(bào)道的干燥室進(jìn)口和出口溫度用K型熱電偶進(jìn)行確定。
當(dāng)水分因和熱空氣進(jìn)料接觸而從微滴中蒸發(fā)時(shí)，形成了具有表3所報(bào)道的生料性能的生陶瓷顆粒?；谕耆乃指稍飺p失，用CSC水分分析器確定所報(bào)道的殘余揮發(fā)物％，其表明在干燥期間未從顆粒中蒸發(fā)出的水分。傾倒密度表示填滿已知容積容器的生顆粒的量，而輕拍密度表示在填充容器時(shí)輕拍容器，并在這種情況下填滿已知容積容器的生顆粒的量。
在靜態(tài)的Blue M Lindberg實(shí)驗(yàn)室型爐中燒結(jié)該生顆粒以制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒。使用12℃/分鐘的加熱速率加熱至1510℃的峰值溫度并在該峰值溫度下保持30分鐘而完成燒結(jié)。燒結(jié)的實(shí)心陶瓷顆粒的燒結(jié)性能，如粒徑、晶粒度、堆積密度、表觀比重和壓碎強(qiáng)度如下所報(bào)道。
堆積密度、表觀比重和壓碎強(qiáng)度使用測試支撐劑用的API建議的操作規(guī)程RP60進(jìn)行確定。
表3所述的示范性漿料說明了固含量大于約50wt％，大于約60wt％和大于約65wt％的漿料可以維持在適合通過噴霧干燥器的霧化設(shè)備進(jìn)料的粘度下。漿料的固含量有助于本文中所述的實(shí)心的且基本上為圓球形的顆粒的形成。
表3中所報(bào)道的堆積密度和ASG表明至少一部分燒結(jié)的顆粒是實(shí)心的。用于加工本實(shí)施例3漿料的低進(jìn)口空氣溫度(其由較低的出口空氣溫度確定)有助于實(shí)心顆粒的制備。此外，沒有使用粘結(jié)劑制備表3所述的實(shí)心的且基本上為圓球形的顆粒。
另外，最大平均粒徑的材料由最高殘余揮發(fā)物的樣品(樣品6)制備。樣品6的殘余揮發(fā)物含量表明，與從干燥室中排出的具有較低殘余揮發(fā)物含量的那些樣品相比，樣品6被暴露于降低的干燥速率中。因此，降低的干燥速率應(yīng)有助于制備具有本文中所述性能的陶瓷顆粒。
再進(jìn)一步，表3中所報(bào)道的值顯示了具有適合用作支撐材料的粒徑、堆積密度、表觀比重和7500psi壓碎強(qiáng)度的顆粒可以使用如本文中所述制備的漿料制備出，并且可以用噴霧干燥器技術(shù)進(jìn)行加工。
實(shí)施例4現(xiàn)在參見下表4，其報(bào)道了根據(jù)本文中所公開方法制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒的7次試驗(yàn)的結(jié)果。表4中作為“n/a”所報(bào)道的值沒有被確定。
該顆粒由約5加侖批料的漿料進(jìn)行制備，其中所述漿料通過將煅燒的鋁礬性高嶺土和水及分散劑在高剪切Cowles溶解器中一起攪拌以得到固含量約為59.5wt％，在環(huán)境溫度和60RPM下的粘度約為130厘泊，pH約為9.5(通過加入氫氧化銨)的漿料而進(jìn)行制備，并且該漿料含有基于干燥粘土原料重量約0.03wt％的分散劑。
分散劑是由Kemira Chemicals生產(chǎn)并且商品名為C-211的聚丙烯酸鈉。該粘土的氧化鋁含量在煅燒過的基礎(chǔ)上約為47wt％，并且作為煅燒材料(煅燒至約2wt％的灼燒損失)得自于CE Minerals，Andersonville GA。
該漿料沒有立即通過噴霧干燥器加工，因此必須使用額外的分散劑改進(jìn)其粘度以使粘度回到漿料能夠被噴霧的值。當(dāng)進(jìn)行漿料第一次試驗(yàn)時(shí)，加入7.1g額外的C-211牌分散劑。在第一次試驗(yàn)后，加入7.2g額外的C-211牌分散劑，以使加入到漿料(批料)的總量為14.3g。在第二次試驗(yàn)后，沒有加入額外的分散劑，因此如表4所報(bào)道的，額外的分散劑的總量保持為14.3g。
當(dāng)進(jìn)行噴霧以形成顆粒時(shí)，漿料具有如表4所報(bào)道的固含量和粘度。使用Ohaus MB45水分天平在190℃下確定表4所報(bào)道的漿料固含量直至所有物理水分被除去。使用布氏RVF粘度計(jì)和1號轉(zhuǎn)子在20rpm下確定粘度數(shù)據(jù)，其中該粘度計(jì)購于BrookfieldEngineering Laboratories，Middleboro，MA。根據(jù)布氏粘度計(jì)的規(guī)定操作程序?qū)ζ溥M(jìn)行操作。
根據(jù)表4所報(bào)道的霧化條件霧化這些漿料。在表4所記報(bào)道的環(huán)境溫度和霧化壓力下以表4所報(bào)道的進(jìn)料速率將各種漿料進(jìn)料至雙流體噴嘴霧化器中。表4中所報(bào)道的持續(xù)時(shí)間表明，為了制備漿料微滴而以所報(bào)道的速率泵送漿料的時(shí)間。
對表4中所報(bào)道的各種樣品使用相同的噴嘴設(shè)計(jì)。噴嘴類型是空氣霧化噴嘴1/4J，其購于Spraying Systems，Inc.。根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的關(guān)于噴霧體系噴嘴操作的Spraying Systems Catalog60B Express(2000)，該噴嘴被配置為扁平噴霧，外部混合，no.SUE45噴霧設(shè)置以及壓力設(shè)置。該噴嘴被配置在Drytec Nozzle Tower中試裝置中，該裝置具有直徑為1.000米，圓筒高度為2.000米的干燥室，并且其總噴霧高度為2.866米。
當(dāng)霧化的漿料微滴離開壓力噴嘴時(shí)，它們被暴露于表4所報(bào)道的干燥條件下。將熱空氣以所報(bào)道的速率進(jìn)料至干燥室中，其中所述速率使用通過旋風(fēng)分離器容器的壓力降進(jìn)行測量。所報(bào)道的干燥室進(jìn)口和出口溫度用K型熱電偶進(jìn)行確定。
當(dāng)水分因和熱空氣進(jìn)料接觸而從微滴中蒸發(fā)時(shí)，形成了具有表4所報(bào)道的生料性能的生陶瓷顆粒?；谕耆乃指稍飺p失，用CSC水分分析器確定所報(bào)道的殘余揮發(fā)物％，其表明在干燥期間未從顆粒中蒸發(fā)出的水分。傾倒密度表示填滿已知容積容器的生顆粒的量，而輕拍密度表示在填充容器時(shí)輕拍容器，并在這種情況下填滿已知容積容器的生顆粒的量。
在靜態(tài)的Blue M Lindberg實(shí)驗(yàn)室型爐中燒結(jié)該生顆粒以制備基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒。使用12℃/分鐘的加熱速率加熱至1510℃的峰值溫度并在該峰值溫度下保持30分鐘而完成燒結(jié)。燒結(jié)的實(shí)心陶瓷顆粒的燒結(jié)性能，如粒徑、晶粒度、堆積密度、表觀比重和壓碎強(qiáng)度如下所報(bào)道。
堆積密度、表觀比重和壓碎強(qiáng)度使用測試支撐劑用的API建議的操作規(guī)程RP60進(jìn)行確定。
表4所述的示范性漿料說明了固含量大于約50wt％的漿料可以在適合通過噴霧干燥器的霧化設(shè)備進(jìn)料的粘度下獲得。漿料的固含量有助于本文中所述的實(shí)心的且基本上為圓球形的顆粒的形成。
表4中所報(bào)道的堆積密度和ASG表明至少一部分燒結(jié)的顆粒是實(shí)心的。用于加工本實(shí)施例4漿料的低進(jìn)口空氣溫度(其由較低的出口空氣溫度確定)有助于實(shí)心顆粒的制備。此外，沒有使用粘結(jié)劑制備表4所述的實(shí)心的且基本上為圓球形的顆粒。
另外，最大平均粒徑的材料由最高殘余揮發(fā)物的樣品(樣品7)制備。樣品7的殘余揮發(fā)物含量表明，與從干燥室中排出的具有較低殘余揮發(fā)物含量的那些樣品相比，樣品7被暴露于降低的干燥速率中。因此，降低的干燥速率應(yīng)有助于制備具有本文中所述性能的陶瓷顆粒。
實(shí)施例5從通過實(shí)施例1-4所研究出的方法中，可以估算出噴霧干燥設(shè)備，特別是干燥室的尺寸，其中所述設(shè)備能夠制備比實(shí)施例1-4實(shí)際所制備的那些顆粒還要大的顆粒。
現(xiàn)在參見圖4，其圖示了可期望設(shè)備尺寸的估算。實(shí)施例2和3的干燥室高度，和其中所制備的生顆粒的體積在圖4上分別繪于點(diǎn)1和2處。圖4上的點(diǎn)3相應(yīng)于由American Custom Drying制造的生產(chǎn)用噴霧干燥室的高度(約9.8m)，并且在其測試可以獲得。假設(shè)線性關(guān)系由點(diǎn)1和2確定，則高度為9.8m的干燥室應(yīng)得到約0.110mm3的生顆粒體積。繼續(xù)一種線性關(guān)系的假設(shè)，則繪于圖4上的點(diǎn)4和5分別相應(yīng)于約0.212mm3和約0.234mm3的期望的生顆粒體積。如果給定了所述期望的生顆粒體積，則估算出產(chǎn)生這種體積的干燥室的估算高度并完成點(diǎn)4和5的繪制。
如圖4所示，用于制備30/50支撐劑分級的顆粒(生顆粒平均粒徑近似為765微米)的干燥室的估算高度將為19.8米。使用工業(yè)篩選機(jī)如Rotex Inc Model 522，可以篩選干燥的顆粒，并得到分級的支撐劑顆粒以生產(chǎn)20/40、20/30或18/40的產(chǎn)品。
本文中所述的高度為19.8米的干燥室可以具有約7.4250米的直徑和約857.33m3的容積。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠意識到本實(shí)施例5中所述的干燥室的尺寸可以變化，并能夠設(shè)計(jì)其它的直徑和比率。
選擇干燥室的尺寸，并結(jié)合本文中已論述的方法，也就是，使?jié){料固含量最大化，使?jié){料中的可溶物(例如，分散劑和/或粘結(jié)劑)的量最小化，但仍然保持可噴霧粘度，并降低進(jìn)料至干燥室的進(jìn)口和出口空氣溫度，應(yīng)會生產(chǎn)出基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒，并且當(dāng)被燒結(jié)時(shí)，具有適合用作支撐劑材料的平均粒徑、堆積密度、表觀比重和壓碎強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明方法，通過調(diào)節(jié)(1)固含量(優(yōu)選在漿料中較高的固含量)；(2)可溶物含量(優(yōu)選在漿料中最低的或不含分散劑和/或粘結(jié)劑)；(3)空氣進(jìn)口溫度(優(yōu)選低溫以降低顆粒的干燥速率)中的一種或多種而制備實(shí)心球形陶瓷顆粒。另外，控制通過干燥室的干燥空氣流速(優(yōu)選低速)可能有助于制備本文中所述的實(shí)心球形陶瓷顆粒。此外，選擇設(shè)備尺寸如噴霧干燥器干燥室的高度，可以提高根據(jù)本文中所述方法所制備的顆粒的平均粒徑。
根據(jù)本文中所述方法所制備的基本上為圓球形的實(shí)心陶瓷顆粒適于多種用途，包括但不限于用作油井或氣井的支撐劑，以及用作鑄造介質(zhì)。從本文中所公開的本發(fā)明說明書和實(shí)踐考慮，本發(fā)明的其它實(shí)施方式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。然而，前述說明書應(yīng)認(rèn)為其僅是本發(fā)明的示范，而本發(fā)明的真正范圍和精神由下述權(quán)利要求表示。
權(quán)利要求
1.一種制備基本上為圓球形的實(shí)心燒結(jié)陶瓷顆粒的方法，其包括制備固含量大于約50wt％，并且含有水和陶瓷原料的漿料，其中陶瓷原料的氧化鋁含量大于約40wt％；將該漿料進(jìn)料至可操作地連接于干燥器的霧化器中；操作霧化器將漿料霧化為微滴；操作干燥器以提供約100℃-約500℃的空氣進(jìn)口溫度；通過使微滴通過干燥器并通過干燥器的排放而離開，形成基本上為圓球形的實(shí)心顆粒；將從干燥器排放出的至少一部分顆粒在約1000℃-約1600℃的溫度下燒結(jié)并在峰值溫度下燒結(jié)約20-約45分鐘，其中形成了基本上為圓球形的燒結(jié)實(shí)心顆粒，該顆粒平均粒徑大于約200微米，平均堆積密度大于約1.40g/cc，并且平均表觀比重大于約2.60。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中空氣進(jìn)口溫度的范圍選自約100℃-約200℃，約200℃-約300℃，約300℃-約400℃，和約400℃-約500℃。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中空氣進(jìn)口溫度的范圍選自約150℃-約200℃和約200℃-約250℃。
4.如權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在將漿料進(jìn)料至霧化器之前，向漿料中加入粘結(jié)劑，其中以低于陶瓷原料重量約0.5wt％的量向漿料中加入粘結(jié)劑。
5.如權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在將漿料進(jìn)料至霧化器之前，向漿料中加入粘結(jié)劑，其中以低于陶瓷原料重量約1.0wt％的量向漿料中加入粘結(jié)劑。
6.如權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在將漿料進(jìn)料至霧化器之前，向漿料中加入分散劑，其中以低于約0.3wt％的量向漿料中加入分散劑。
7.如權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在將漿料進(jìn)料至霧化器之前，向漿料中加入分散劑，其中以低于約0.5wt％的量向漿料中加入分散劑。
8.如權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在將漿料進(jìn)料至霧化器之前，向漿料中加入分散劑，其中以低于約1.0wt％的量向漿料中加入分散劑。
9.如權(quán)利要求1的方法，其中陶瓷原料選自煅燒的材料，未煅燒的材料，部分煅燒的材料以及它們的組合。
10.如權(quán)利要求1的方法，其中陶瓷原料選自高嶺土、鋁礬性高嶺土和鋁土礦。
11.如權(quán)利要求1的方法，其中霧化器選自轉(zhuǎn)輪霧化器、壓力噴嘴霧化器和雙流體噴嘴霧化器。
12.一種制備基本上為圓球形的實(shí)心燒結(jié)陶瓷顆粒的方法，其包括制備固含量大于約50wt％，并且含有水和陶瓷原料的漿料，其中陶瓷原料的氧化鋁含量大于約40wt％；將該漿料進(jìn)料至可操作地連接于干燥器的霧化器中；將干燥空氣進(jìn)料至干燥器中；操作霧化器將漿料霧化為微滴；通過使微滴通過干燥器而形成基本上為圓球形的實(shí)心顆粒；控制漿料固含量、進(jìn)入干燥器的干燥空氣的溫度、和進(jìn)入干燥器的干燥空氣的進(jìn)料速率中的至少一種以制備基本上為圓球形的實(shí)心顆粒，并且當(dāng)在約1000℃-約1600℃的溫度下燒結(jié)并在峰值溫度下燒結(jié)約20-約45分鐘時(shí)，其平均粒徑大于約200微米，平均堆積密度大于約1.40g/cc，并且平均表觀比重大于約2.60。
13.如權(quán)利要求12的方法，其進(jìn)一步包括向漿料中加入至少一種選自分散劑和粘結(jié)劑的添加劑；和控制所選添加劑的量以制備基本上為圓球形的燒結(jié)實(shí)心顆粒，其平均粒徑大于約200微米，平均堆積密度大于約1.40g/cc，并且平均表觀比重大于約2.60。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中所選的添加劑是選自膠體、聚合電解質(zhì)、焦磷酸四鈉、焦磷酸四鉀、多磷酸鹽、檸檬酸銨、檸檬酸鐵銨和六偏磷酸鈉的分散劑。
15.如權(quán)利要求13的方法，其中所選的添加劑是選自聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、甲基纖維素、糊精和糖蜜的粘結(jié)劑。
16.如權(quán)利要求12的方法，其進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)干燥器的尺寸以對基本上為圓球形的實(shí)心顆粒的平均粒徑、堆積密度和表觀比重中的至少一種進(jìn)行調(diào)節(jié)。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中提高干燥器的高度以提高基本上為圓球形的實(shí)心顆粒的平均粒徑。
18.一種顆粒，其特征在于是實(shí)心的；基本上為圓球形；平均粒徑大于約200微米；平均堆積密度大于約1.40g/cc；并且平均表觀比重大于約2.60，其中該顆粒通過下述過程而形成制備固含量大于約50wt％，并且含有水和陶瓷原料的漿料，其中陶瓷原料的氧化鋁含量大于約40wt％；將該漿料進(jìn)料至可操作地連接于干燥器的霧化器中；操作霧化器將漿料霧化為微滴；操作干燥器以在約100℃-約500℃的空氣進(jìn)口溫度下提供進(jìn)入干燥器的空氣流；通過使微滴通過干燥器并通過干燥器的排放而離開，形成基本上為圓球形的實(shí)心顆粒；將從干燥器排放出的至少一部分顆粒在約1000℃-約1600℃的溫度下燒結(jié)并在峰值溫度下燒結(jié)約20-約45分鐘。
全文摘要
一種由煅燒的、未煅燒的或部分煅燒的原料的漿料制備基本上為圓球形的實(shí)心燒結(jié)顆粒的方法，其中該原料的氧化鋁含量大于約40wt％。使用噴霧干燥法將該漿料加工為基本上為圓球形的實(shí)心燒結(jié)顆粒，其中該顆粒的平均粒徑大于約200微米，堆積密度大于約1.40g/cc，并且表觀比重大于約2.60。
文檔編號B28B1/00GK101043990SQ200580030252
公開日2007年9月26日 申請日期2005年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月9日
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