[发明专利]一种由全煤矸石制备超高白度煅烧高岭土的方法

说明书

技术领域

本发明属于煅烧高岭土的生产方法领域。

背景技术

煅烧高岭土是一种广泛用于涂料、造纸、橡胶等领域的粉末状填料，其一般由天然高岭土或天然高岭岩经破碎后再经过煅烧制得。现有的煅烧高岭土生产工艺中，一般使用天然硬质高岭岩和煤矸石的混合物来作为原料。其中煤矸石属于沉积型煤系高岭土矿，它主要存在于煤层的顶底板和煤层夹矸中，我国煤系高岭土分布广、储量大、品位高，开发利用前景广阔。但煤矸石结构致密，硬度大，含碳量大，自然白度低(自然白度一般在17％以下，甚至是完全黑色的)，伴生的炭、有机质等挥发分很难脱出，而脱除不完全的炭质会严重影响煅烧高岭土的白度。故在本发明诞生之前，工业界是不能完全以煤矸石作为原料来生产高白度煅烧高岭土的，而是必须将煤矸石与天然白度在60左右的高岭岩混合进行煅烧，才能满足下游客户的白度要求。目前，各煅烧高岭土厂家在生产时，为确保成品白度达标，原料中的煤矸石的配比一般不超过20％，所得煅烧高岭土成品，白度一般在92-94之间，黄度在2.5-3.1之间。目前，全部以煤矸石为原料生产煅烧高岭土，尚未见报道，且工业上尚未实现。但人们显然希望能够实现全部以煤矸石作为原料，因为这样不仅可以给煤矿中堆积如山的煤矸石找到应用出路，而且可以降低煅烧高岭土的原料成本。

在涂料、造纸、橡胶等下游应用领域中，一般要求煅烧高岭土的白度不低于88，最好不低于92，但仍然希望有更高白度的煅烧高岭土，以满足这些下游应用领域的高端需求。但目前市场上的煅烧高岭土商品，其白度一般在92-94之间，很少有超过94的，几乎没有看到有超过95的。因为当煅烧高岭土的白度在93以上时，每提高一个白度单位，都是极其困难的。

因此，工业界一直希望能够全部以煤矸石为原料，生产白度超过95的煅烧高岭土产品，但困难重重，至今尚无人实现。

发明内容

本发明则创造性地找到了全部以煤矸石为原料来生产白度超过95的煅烧高岭土的生产方法。因此，本发明涉及一种由全煤矸石制备超高白度煅烧高岭土的方法，其中所述超高白度是指白度>95，该方法包括将全部由煤矸石组成的原料在945-955℃之间的温度下煅烧6小时以上。

在优选的实施方案中，本发明使用隔焰式煅烧窑炉，因此所述煅烧是隔焰式煅烧，所述隔焰式煅烧是指被煅烧物料不与火焰直接接触。

在更优选的实施方案中，其中调节煅烧气氛使得所述煤矸石在其中的炭被氧化为一氧化碳的条件下煅烧。

附图说明

图1是现有技术公开的煤矸石煅烧后的白度与煅烧温度的关系曲线。

图2是现有技术公开的煤矸石煅烧后的白度与煅烧时间的关系曲线。

图3是本发明的煤矸石煅烧后的白度与煅烧时间的关系曲线。

具体实施方式

本发明主要采用超长式煅烧窑炉来实现。

本发明中采用了180.2m的超长煅烧窑炉，且采用隔焰式煅烧方式。本发明中，可以将煅烧时间由常规直焰窑的不足2小时或常规隔焰式回转窑的约1.5小时，延长至6小时以上，有利于结构中的炭和有机质的脱除，使产品黄度稳定在3.0-3.5时，白度高达95以上。

本发明中，所述超长煅烧窑炉有效长度180m，物料放在匣钵中并随窑车行进而逐渐被煅烧，每个窑车长2.5m，窑内共循环窑车数＝180/2.5＝72个，每半小时顶进1车，那么一个窑车从窑头入窑到窑尾出窑共需的时间＝72车*0.5h/车＝36h(含预热带、烧成带、冷却带)；煅烧带总长为32米，每个窑车在煅烧带停留时间为约为32m/2.5m*0.5h＝6.4h(可根据物料白度灵活调整)。本发明中，还将超长煅烧窑炉内气氛控制为弱还原气氛，这可通过调整窑炉进风量来实现，例如使物料在相对缺氧的条件下煅烧，以使得煤矸石中的炭质主要转化成一氧化碳，该一氧化碳进一步将物料中显色的三价铁离子(Fe³⁺)以弱显色的二价(Fe²⁺)，以保证产品的色相；

Fe₂O₃+CO→Fe²⁺+CO₂↑

取本发明方法制备的煅烧高岭土成品，分别测试其白度、黄度、磨耗值和325目筛余，并将结果列于下表1中。为了对比起见，取同行业采用直焰窑煅烧的产品和采用隔焰窑煅烧但煅烧时间为常规的1.5小时的条件下获得煅烧高岭土，也分析其各项指标，结果也列于表1中进行对比。

表1：不同煅烧装置产品性能对比