[发明专利]高活性偏高岭土的流态化煅烧工艺

说明书

技术领域

本发明涉及物料的煅烧方法，特别涉及硅酸盐物料的煅烧工艺。

背景技术

偏高岭土是高岭土在适当温度下脱水后形成的无定形无水硅酸铝。当高岭土在600-850℃之间进行热处理，高岭土中存在于硅氧四面体和铝氧八面体结构层间的OH^-基脱去，这种仅脱去OH^-基的高岭土，虽然仍能保持原先的层状结构，但其原子间的排列已发生了较大的位错，形成了以无定形过渡相为特征的物质，即谓偏高岭土。这种偏高岭土呈热力学介稳状态，因此具有较高的反应活性。近年来，国际上对偏高岭土特性和应用的研究日趋活跃，鉴于其煅烧温度较低，CO₂排放较少，普遍认为，偏高岭土，特别是精加工的具有高活性的偏高岭土，可望成为在多个行业中具有开发前景的绿色新材料。如用于制作具有三维网络状结构的无机聚合物-地聚物水泥；用于高强高性能混凝土作矿物添加剂；用于制作4A沸石，用于固结重金属和核废料等。

偏高岭土的反应活性不仅与矿石的原始状态有关，更主要的与煅烧工艺和煅烧温度有关。温度偏低，或在分解温度下停留时间过短，分解不完全，活性偏低；温度偏高，或在分解温度下停留时间过长，无定形程度降低，活性也随着降低。目前，国际上已习惯采用以下两项要求作为高活性偏高岭土的技术指标：

(1)，每克偏高岭土吸收Ca(OH)₂的量应大于1000mg.

(2)，偏高岭土的颗粒度分布：D₅₀为2μm左右。

偏高岭土现有的煅烧技术有固定床式静态煅烧，如倒焰窑，梭式窑，隧道窑，竖窑等，这些传统窑炉的温度场不均匀，料球，料坯，料块内外因传热不良而存在明显的温度差，导致产品质量不稳定，难于达到高活性偏高岭土指标。另一种煅烧技术为回转窑煅烧技术，将高岭土粉料喂入直燃式或内燃式或隔焰式回转窑内，进行翻滚式煅烧，这种煅烧方式比固定床式有很大进步，传热速率明显提高，产品质量已能达到高活性水平，但仍然存在因气固接触差，产品质量不稳定的问题。另一方面，回转窑法还存在热能利用不充分，能耗高，生产成本高；单位投资大等缺点。

煅烧粉状物料较为先进的方法为流态化煅烧，但至今尚未发现专门用于煅烧偏高岭土，特别是煅烧高活性偏高岭土的流态化煅烧方法的报道。

用于塑料、橡胶、造纸等的填料和造纸、建筑、汽车等涂料的煅烧高岭土，已经有多项涉及流态化煅烧的发明专利。ZL03154421.5“超细高岭土的快速循环流态化煅烧方法及设备”中所述的生料煅烧装置使用了循环流化床煅烧炉，物料在边循环边卸料的情况下，新老料混在一起，难于均匀控制物料在炉中的停留时间，因此，对于要求产品具有高活性的偏高岭土而言，质量难以达到和稳定；申请号为200510004574.7“快速流态化煅烧工艺”中将上述循环流化床煅烧炉进行了改进，使用了隔焰流态化煅烧炉和隔焰移动床煅烧装置两套设施，工艺过于复杂，投资大。ZL200610153358.3“煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺“中采用了管道流态化煅烧技术，烟气温度850-1000℃，流速为15-40m/s，过高的温度和过快的速度难以满足高活性偏高岭土的煅烧要求，另外，该工艺中对尾气的热量回收不够完善，仅使用了一级旋风预热器，热损失会较大。

发明内容

本发明的目的为提供一种适合生产质量稳定良好、节能、设备简单的高活性偏高岭土的流态化煅烧工艺和设备。

实现上述发明目的的技术方案如下：

高岭土的流态化煅烧工艺，该工艺包括作为生料的高岭土粉体料预热、煅烧成熟料和熟料的冷却，经预热的生料通过撒料器从煅烧炉的顶端喂入炉中，由热风炉产生的热烟气从煅烧炉的下方进入，烟气温度为800-1000℃，烟气在炉中的速度为1-2.5米/秒，物料与热烟气在逆流状态下发生传热与传质，当高岭土粉体温度达到560-750℃时，迅速脱去结晶水，形成作为熟料的高活性偏高岭土，熟料从炉底卸出，进入冷却器冷却。

高岭上粉体料的细度为180-320目。

生料的预热由两个一级旋风预热器和一个二级旋风预热器组成的预热和余热利用系统中进行预热。

熟料冷却由一级旋风冷却器和带水冷套的螺旋输送器，组成的冷却系统中进行冷却。

下面对本技术方案作进一步说明。