一種用迴轉煅燒窯煅燒高嶺土方法及其迴轉煅燒窯的製作方法

2023-09-23 09:53:10

專利名稱：一種用迴轉煅燒窯煅燒高嶺土方法及其迴轉煅燒窯的製作方法
技術領域：
一種用迴轉煅燒窯煅燒高嶺土方法及其迴轉煅燒窯，涉及一種生產造紙、塗料和其他行業用的優質煅燒高嶺土，特別是採用內熱式迴轉煅燒窯煅燒高嶺土的方法及其所使用的迴轉煅燒窯。
背景技術：
煅燒高嶺土是國民經濟中重要的工業原料。高嶺土中的主要粘土礦物為高嶺石，高嶺石煅燒時隨著溫度的變化發生如下化學反應400℃～900℃925℃～1050℃～1100℃～1300℃其物理化學變化過程為100℃～110℃機械吸附在物料表面、顆粒周圍或間隙中的溼存水和自由水排除。故在100℃左右時會出現低溫吸熱谷。110℃～400℃層間吸附水排除。這部分水主要在250℃以前脫出，其吸熱谷在250℃以前。400℃～450℃結構水開始緩慢排出。此時二個羥基(OH)變為一個水分子(H2O)，留下一個氧(O)，開始形成偏高嶺石。450℃～500℃結構水迅速排出，相應出現一個強吸熱谷。550℃～800℃脫水緩慢。800℃～900℃殘餘水排除完畢。925℃～1050℃重結晶形成鋁矽尖晶石，相應出現一個強放熱峰。1100℃～1200℃鋁矽尖晶石開始轉化為假莫來石。1200℃～1300℃假莫來石轉化為和方英石。
生產造紙、塗料和其他行業用的優質煅燒高嶺土是利用以上高嶺石的差熱性質，控制符合高嶺石在加熱時的物理化學變化的溫度曲線和煅燒氣氛，控制最高溫度低於1050℃，生產出主要礦物為矽鋁尖晶石的煅燒高嶺土產品。
目前高嶺土煅燒設備一般有靜態和半動態二類煅燒設備。
靜態煅燒的典型設備如隧道窯。此種方法將物料裝在匣缽中置於窯車上在隧道窯內煅燒，此外，導焰窯、推板窯等也屬於這類設備。這類設備由於靜態煅燒方式固有的局限性，產品汙染嚴重，生產能力低，一般年處理原礦0.3～0.5萬噸，能耗高，生產成本高，佔地面積大，生產人員多，勞動強度大，只能生產粗顆粒的低檔產品，不能適應現代化大規模生產的要求。
半動態煅燒設備主要有二種，一種是立窯煅燒設備。國外如美國和法國等國家一般採用這種設備。立窯外形直經一般為6m～8m，高20m，爐體用耐火材料襯裡，爐內從上至下砌成若干層盤板，周圍開有檢查孔。爐體中心有用冷空氣冷卻軸心的垂直空心軸，軸上裝有沿水平方向隨軸轉動的刮板以推動物料，主軸轉速約0.5～0.6轉/分。輕柴油或天然氣由爐體側面進入爐內直接燃燒加熱，從爐頂部排出廢煙氣。物料從立窯頂部加到固定盤板上，厚度約30～50mm，刮板將上一層的物料由中心推向第二層，第二層的刮板再由周邊將物料推向第三層，依次循環進行，逐層下落直到底部排出煅燒產品。這種設備生產能力大，一般年生產能力可達6～10萬噸，自動控制程度高，可生產優質的煅燒高嶺土產品。目前還有一種立式窯煅燒設備，這種設備類似於石灰煅燒立窯設備，基本生產過程是將煅燒物料先壓成外徑50mm，內經20mm，高50mm的空心環狀塊，從窯的頂部給入立窯，熱空氣從立窯底部進入，人工從窯的底部出料，然後再將塊狀產品破碎磨礦，成為最終產品。塊狀煅燒無法獲得高品質的煅燒高嶺土，且煅燒後處理的難度較大。
另一種半動態煅燒設備是迴轉煅燒窯，目前使用的迴轉煅燒窯為外熱式迴轉煅燒窯，這種迴轉窯的筒體由高耐熱鋼製造，內部裝有舉楊板，除窯頭箱外，沒有使用耐火材料，窯體長期在高溫下運行以及大跨度支撐，對筒體材料要求相當高。外熱式迴轉窯的煅燒方式為煅燒時沿筒體外側軸線力向有四個加熱區，共10個燃燒火口，燃料在筒體外部加熱，煅燒物料在筒體內部運動，煙道氣和煅燒物料相互隔開，煙道氣的性質一般不會對煅燒物料產生影響，燃料除使用煤氣外，還可以使用電或輕柴油。這種設備的特點是可以煅燒微細散狀的物料，溫度曲線和窯內氣氛易於控制，可以生產高品質的煅燒高嶺土。但這種設備造價昂貴，由於燃料在筒體外部燃燒，靠筒體壁傳熱給內部的物料，所以熱效率相對較低，由於窯體長期在高溫下運行及大跨度支撐，使用壽命受到影響，容易出現窯體裂縫等問題。
目前在煅燒礦物大量採用的內熱式迴轉煅燒窯，其熱效率高，在冶金工業和水泥工業得到了廣泛的應用。但由於它只能在窯的一端加熱，不能滿足窯內溫區形成符合煅燒溫度曲線的溫度分布環境的要求。且窯體的耐火材料會造成對物料的汙染，難於滿足煅燒優質高嶺土的要求而沒有得到應用。

發明內容
本發明的目的就是為了克服上述已有技術存在的不足，提供一種有效降低對窯體材料的要求和窯爐造價，有效提高窯體使用壽命，提高能源效率，煅燒質量高的一種用迴轉煅燒窯煅燒高嶺土方法及其迴轉煅燒窯。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
一種用迴轉煅燒窯煅燒高嶺土方法，其特徵在於是採用內熱式迴轉煅燒窯進行煅燒，煅燒物料從窯一端給料端給入，經過不同溫度的煅燒區域後從窯的另一端燃燒器端排出，物料在窯體內呈旋狀翻轉狀態均速運動方向與燃燒器產生的熱流方向相反，且給料端為強氧化氣氛，氣氛中含氧氣體積比為15％-17％，排料端為弱還原氣氛，煤氣中含一氧化碳體積比為24％-27％；窯的壓力為微負壓，控制迴轉煅燒窯窯內的溫區的溫度和物料通過迴轉煅燒窯各溫區的時間a.控制迴轉煅燒窯物料給料端窯溫為600℃；b.控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區域的時間為70-80分鐘；c.控制物料在窯通過950℃-1030℃溫度區域為15-25分鐘；d.控制物料在窯通過800℃-850℃溫度區域為10-20分鐘後排出窯體。
一種煅燒高嶺土迴轉煅燒窯，其特徵在於該設備包括迴轉窯體-該窯體為圓筒狀鋼結構，內襯耐火材料保溫層和與保溫層為整體結構的舉楊板，窯體外壁安裝有隨窯體轉動的窯身風機及供電滑環裝置，風機的與出風口連接的耐高溫風管穿過窯體伸入窯內以調節窯內的溫度和氣氛，在窯體外壁沿其軸向設有3-6個測溫點及及傳遞信號的滑環裝置，窯體外壁中後部設有傳動裝置大齒輪，由電機通過減速機及齒輪帶動窯體旋轉，在窯體外壁前、中、後部設輥圈並通過託輥支撐在軸承座上，窯體軸線與水平成1％～3％的傾角。
窯頭箱-該窯頭箱安裝於窯體的排料端，內襯耐火材料與窯體間採用迷宮密封連接，窯頭箱端面上安裝有內混式旋轉葉片燃燒裝置和排料裝置；窯尾箱-安裝於窯體的給料端，內襯材與窯體之間採用迷宮密封連接，窯尾箱端面裝有螺旋式給料裝置。
本發明的方法採用內熱式迴轉煅燒窯，物料和煙道氣處在同一空間內，物料和熱空氣逆流運行，窯體由普通碳鋼製造，內襯耐火材料並裝有翻動物料的舉楊板，窯身裝有調節窯內氣氛的窯身風機。迴轉窯工作時，煅燒物料從窯尾給入，經過不同溫度區域煅燒後，從窯頭排出，熱空氣從窯頭進入，從窯尾排出，調節窯頭熱空氣的給入量和窯尾煙道氣的壓力以及其它參數，可控制窯內的溫度分布和氣氛。
本發明的內熱式迴轉煅燒窯可使用煤氣或輕柴油，燃料燃燒時，燃燒火焰不會與煅燒物料直接接觸，靠幅射直接加熱進行煅燒，煙氣直接加熱物料以熱效率高，在與外熱式迴轉煅燒窯相同處理能力的情況下，燃料消耗一般為外熱式迴轉窯的60％～70％，處理的物料粒度為微細(-45μm)和超微細(-2μm＞90％)的高嶺土。
本發明的內熱式迴轉煅燒窯造價低，在達到與外熱式煅燒迴轉窯相同的技術指標時，其造價只有外熱式迴轉煅燒窯的1/4～1/5，使用壽命比較長。大幅度降低了煅燒高嶺土設備的投資和生產成本，設備運行工況穩定，系統易於控制，能源利用效率高，生產管理方便，運行壽命長，適於大規模工業生產煅燒高嶺土。
本發明的的內熱式迴轉煅燒窯爐襯的耐火材料材料為磷酸鹽結合高鋁質磚，其優質性能的有效消除普通窯襯對產品質量的影響。
本發明的內熱式迴轉煅燒窯砌磚體具有整體揚料板形式結構，能對摩擦係數小的物料進行強制性翻動，得到更均勻的傳熱和更好的工藝煅燒性能。
本發明的內熱式迴轉煅燒窯窯體上安裝有鼓風機，通過耐高溫管將空氣送入窯內，可以調節窯內任意段的溫度和氣氛，滿足不同的工藝要求。
窯體的轉動通過齒輪齒圈傳動。原動機經過多極減速達到窯體運轉的目的，原動機為電磁調速電動機，調速範圍大，調速平穩可靠。
本發明的方法使用的迴轉窯選用一種低溫固結、抗磨剝、抗腐蝕、高強度的耐火材料作為迴轉窯的內襯，以徹底消除窯襯對產品質量的影響。調節安裝於窯體上的窯身風機，以根據需要控制窯內的溫度分布和煅燒氣氛；調節燃燒器燃料的流量和壓力，以控制煙氣溫度。調節迴轉窯的迴轉速度，以控制物料在窯內的煅燒時間。調節給料和排料裝置，以控制迴轉窯的生產能力。通過協調整個煅燒系統的各種工藝參數和熱工制度，以控制煙塵率，從而連續地完成煅燒過程，生產優質煅燒高嶺土(白度＞94)。
內熱式迴轉煅燒窯用於中溫(＜1050℃)或低溫(＜700℃)煅燒硬質高嶺土或軟質高嶺土，產品為一種高孔隙率的功能性顏料，用以生產造紙、油漆塗料、催化劑和橡膠及塑料製品的塗料和填料以及製備高純氧化鋁。其工作過程為經超細(-45μm)或超微細剝片(-2μm＞90％)加工和乾燥(含水率＜3％)的高嶺土從迴轉窯的一端(窯尾)給入，經預熱段、溫升段和煅燒段，由迴轉窯的另一端(窯頭)排出。由於窯的迴轉及窯軸線的傾斜，使高嶺土在一種特殊設計的舉揚板的帶動下在窯內呈螺旋狀翻滾運動，並且該運動方向與由燃燒器產生的高溫氣流方向相反，在此過程中，由於採取了特殊的燃燒技術，高溫煙氣並不與窯內的高嶺土直接接觸，而是使高嶺土與高溫煙氣通過輻射、傳導、對流等形式進行充分的熱交換，燃料可以是發生爐煤氣、天然氣或輕柴油，由於採用直接加熱方式，所以熱利用效率比較高。


圖1為本發明的內熱式迴轉煅燒窯結構示意圖。
圖2為本發明的內熱式迴轉煅燒窯結構A-A剖面示意圖。
具體實施例方式
一種用迴轉煅燒窯煅燒高嶺土方法，其特徵在於是採用內熱式迴轉煅燒窯進行煅燒，煅燒物料從窯一端給料端給入，經過不同溫度的煅燒區域後從窯的另一端燃燒器端排出，物料在窯體內呈旋狀翻轉狀態均速運動方向與燃燒器產生的熱流方向相反，且給料端為強氧化氣氛，氣氛中含氧氣體積比為15％-17％，排料端為弱還原氣氛，煤氣中含一氧化碳體積比為24％-27％；窯的壓力為微負壓，控制迴轉煅燒窯窯內的溫區的溫度和物料通過迴轉煅燒窯各溫區的時間a.控制迴轉煅燒窯物料給料端窯溫為600℃；b.控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區域的時間為70-80分鐘；c.控制物料在窯通過950℃-1030℃溫度區域為15-25分鐘；d.控制物料在窯通過800℃-850℃溫度區域為10-20分鐘後排出窯體。
一種煅燒高嶺土迴轉煅燒窯，其特徵在於該設備包括迴轉窯體(4)-該窯體為圓筒狀鋼結構，內襯耐火材料保溫層和與保溫層為整體結構的舉楊板，窯體外壁安裝有隨窯體轉動的窯身風機(5)及供電滑環裝置(7)，風機的與出風口連接的耐高溫風管穿過窯體伸入窯內以調節窯內的溫度和氣氛，在窯體外壁沿其軸向設有3-6個測溫點(6)及傳遞信號的滑環裝置，窯體外壁中後部設有傳動裝置大齒輪，由電機通過減速機及齒輪(8)帶動窯體旋轉，在窯體外壁前、中、後部設輥圈並通過託輥(3)支撐在軸承座上，窯體軸線與水平成1％～3％的傾角。窯頭箱(2)-該窯頭箱安裝於窯體的排料端，內襯耐火材料與窯體間採用迷宮密封連接，窯頭箱端面上安裝有內混式旋轉葉片燃燒裝置(1)和排料裝置(11)；窯尾箱(9)-安裝於窯體的給料端，內襯與窯體之間採用迷宮密封連接，窯尾箱端面裝有螺旋式給料裝置(10)。
實施例將粒度為微細(-45μm)和超微細(-2μm＞90％)的高嶺土煅燒物料從窯一端給料端給入，控制窯身風機風量使窯內給料端為強氧化氣氛，氣氛中含氧氣體積比為10％-14％，排料端為弱還原氣氛，煤氣中含一氧化碳體積比為25％-27％；調節燃燒器燃料的流量和壓力，以控制煙氣溫度。控制燃燒裝置燃燒量和風量使迴轉煅燒窯物料給料端窯溫為600℃；控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區域的時間為80分鐘；控制物料在窯通過950℃-1030℃溫度區域為20分鐘；d.控制物料在窯通過800℃-850℃溫度區域為10分鐘後排出窯體。連續地完成煅燒過程，生產優質煅燒高嶺土(白度＞94)。
權利要求
1.一種用迴轉煅燒窯煅燒高嶺土方法，其特徵在於是採用內熱式迴轉煅燒窯進行煅燒，煅燒物料從窯一端給料端給入，經過不同溫度的煅燒區域後從窯的另一端燃燒器端排出，物料在窯體內呈旋狀翻轉狀態均速運動方向與燃燒器產生的熱流方向相反，且給料端為強氧化氣氛，氣氛中含氧氣體積比為15％-17％，排料端為弱還原氣氛，煤氣中含一氧化碳體積比為24％-27％；窯的壓力為微負壓，控制迴轉煅燒窯窯內的溫區的溫度和物料通過迴轉煅燒窯各溫區的時間a.控制迴轉煅燒窯物料給料端窯溫為600℃；b.控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區域的時間為70-80分鐘；c.控制物料在窯通過950℃-1030℃溫度區域為15-25分鐘；d.控制物料在窯通過800℃-850℃溫度區域為10-20分鐘後排出窯體。
2.一種煅燒高嶺土迴轉煅燒窯，其特徵在於該設備包括迴轉窯體-該窯體為圓筒狀鋼結構，內襯耐火材料保溫層和與保溫層為整體結構的舉楊板，窯體外壁安裝有隨窯體轉動的窯身風機及供電滑環裝置，風機的與出風口連接的耐高溫風管穿過窯體伸入窯內以調節窯內的溫度和氣氛，在窯體外壁沿其軸向設有3-6個測溫點及及傳遞信號的滑環裝置，窯體外壁中後部設有傳動裝置大齒輪，由電機通過減速機及齒輪帶動窯體旋轉，在窯體外壁前、中、後部設輥圈並通過託輥支撐在軸承座上，窯體軸線與水平成1％～3％的傾角。窯頭箱-該窯頭箱安裝於窯體的排料端，內襯耐火材料與窯體間採用迷宮密封連接，窯頭箱端面上安裝有內混式旋轉葉片燃燒裝置和排料裝置；窯尾箱-安裝於窯體的給料端，內襯與窯體之間採用迷宮密封連接，窯尾箱端面裝有螺旋式給料裝置。
3.根據權利要求2的一種煅燒高嶺土迴轉煅燒窯，其特徵在於內熱式迴轉煅燒窯爐襯的耐火材料材料為磷酸鹽結合高鋁質磚。
全文摘要
一種用迴轉煅燒窯煅燒高嶺土方法及其迴轉煅燒窯，其特徵在於是採用內熱式迴轉煅燒窯進行煅燒，煅燒物料經過不同溫度的煅燒區域煅燒，控制迴轉煅燒窯物料給料端窯溫為600℃控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區域的時間為70－80分鐘；控制物料在窯通過950℃－1030℃溫度區域為15－25分鐘；控制物料在窯通過800℃－850℃溫度區域為10－20分鐘後排出窯體。煅燒高嶺土迴轉煅燒窯，包括迴轉窯體、窯頭箱、窯尾箱。本發明的內熱式迴轉煅燒窯造價低，使用壽命比較長。大幅度降低了煅燒高嶺土設備的投資和生產成本，適於大規模工業生產煅燒高嶺土。
文檔編號C09C1/42GK1417114SQ02159420
公開日2003年5月14日 申請日期2002年12月31日 優先權日2002年12月31日
發明者米建國, 王瑜, 王秀, 饒崎麟, 薛長一, 羅清華, 李昌福, 王建文, 劉述宗 申請人:北京礦冶研究總院