[发明专利]一种煤系高岭土岩预脱羟基煅烧制备精铸型砂的系统与工艺

说明书

本发明公开了一种煤系高岭土岩预脱羟基煅烧制备精铸型砂的系统与工艺，系统包括多级预热器构成的悬浮预热器，以及圆盘预脱羟基炉、回转窑、蓖式冷却机。工艺先将高岭土岩破碎形成生砂料，然后生砂料经多级预热器逐级预热后送入圆盘预脱羟基炉脱除羟基形成中间产物，中间产物经最后一级预热器预热后送入回转窑进行煅烧晶型转变后，送入蓖式冷却机中处理后得到精铸型砂成品。本发明可实现煤系高岭土岩煅烧制备莫来石型精铸砂粉的规模化、大型化、绿色环保化及低碳化生产。

技术领域

本发明涉及精铸型砂制备领域，具体是一种煤系高岭土岩预脱羟基煅烧制备精铸型砂的系统与工艺。

背景技术

煤系高岭土岩是一种煤炭共伴生资源，长期以来，被作为煤矸石废弃物处理，污染环境，后来人们逐渐对煤系高岭土进行开发、利用，由于煤系高岭土具有热化学稳定性好、耐火度高、耐腐蚀性好等多种特性，适合在精密铸造、耐火材料、玻璃柑祸、造纸等行业中广泛应用。但是由于高岭土的本身特性以及现有的加工工艺所决定的，作为耐火材料系列产品的使用方面，只能作为中低档的耐火材料使用，特别是高岭土产品中的含铁量高，大大限制了其产品的使用范围，在作为精密铸造型壳材料的使用上，长期以来一直作为型壳过渡层和最外层使用，因为面层的材料直接和金属接触，直接影响到铸件的表面质量，现有的精密铸造用型壳的面层材料为价格昂贵的锆英砂和刚玉砂等。随着锆英砂等资源的医乏，寻找新型材料的替代品也是形势所趋，同时，采用煤系高岭土加工而成的精铸面层材料价格较低，而锆英砂售价较高。采用煤系高岭土系列精铸面砂替代价格昂贵的锆英砂等材料在生产成本上将会大大降低。

利用煤系高岭土生产精密铸造砂和不定型耐火材料的物相结构一般为莫来石和方石英“双晶相”产品，产品的性能完全取决于莫来石相的含量，莫来石含量越高，其性能就越好。

传统锻烧设备一般有静态和半动态二类锻烧设备。

静态锻烧的典型设备如隧道窑。此种方法将物料装在匣钵中置于窑车上在隧道窑内锻烧，此外，导焰窑、推板窑等也属于这类设备。这类设备由于静态锻烧方式固有的局限性，产品污染严重，生产能力低，能耗高，生产成本高，占地面积大，生产人员多，劳动强度大，只能生产粗颗粒的低档产品，不能适应现代化大规模生产的要求。

半动态锻烧设备主要有二种，一种是立窑锻烧设备。采用立窑经72小时将煤系高岭岩块锻烧成莫来石型砂，因为块度小会阻止热流交换，锻烧温度难以提高，因此通常入料块度大，一般在1200~1300℃，锻烧时间长达72小时，而且容易产生外表过烧内心欠烧的现象，经过上述锻烧后生成莫来石型砂，莫来石型砂由大于50mm块度经二级破碎成0.18~1mm的砂粒，因为一次性破碎粒度分布不合理，需进行二级破碎，破碎后的颗粒经4层套筛，即高频振动筛分别筛出，10~16目，16~30目，30~60目，60~80目的颗粒。再进行除杂得到产品。由于先行锻烧，使原料的硬度由3~4级(摩氏)提高到7~8级(摩氏)，从而造成破碎锤头、筛条损坏严重，需要频繁更换，增加了破碎功耗和设备材料磨损，制约了生产效率和连续生产时间；同时，由于莫来石型砂基本不含水分，破碎、筛选过程中产生大量粉尘，也增加了环保处理费用；而且产品的含杂和含粉容易超标，产量不稳定，难以形成规模化生产。

另一种半动态锻烧设备是回转锻烧窑，选用高岭石含量大于90%的矿物作为原料，首先将生产原料破碎，破碎后进入密闭式气流分级机，-80目以细的颗粒经旋风除尘和布袋收尘器收集，+80目的颗粒出来过10目筛网，+10目的返回破碎机，将-10~80目的砂料送入直燃式回转窑进行锻烧，锻烧温度为1100~1500℃，锻烧时间为1~4小时，锻烧后对该产品进行破碎、整形、除杂，再筛分成10~16目，16~30目，30~60目，60~80目各种产品。该生产工艺先破碎后煅烧，整形、除杂后筛分效率可提高3~4倍，因此目前，现有的煤系高岭土煅烧工业方法中采用回转窑制备精铸型砂较为普遍，但是采用回转窑煅烧制备精铸型砂时，还是存在一些难以克服的弊端，往往存在系统热耗高、处理能力小和产品质量较难控制等问题，是该行业的生产和技术发展的一道难关。

发明内容