高活性偏高嶺土的流態化煅燒工藝的製作方法

2023-04-23 16:30:41

專利名稱：高活性偏高嶺土的流態化煅燒工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及物料的煅燒方法，特別涉及矽酸鹽物料的煅燒工藝。
背景技術：
偏高嶺土是高嶺土在適當溫度下脫水後形成的無定形無水矽酸鋁。當高嶺土在600-850 'C之間進行熱處理，高嶺土中存在於矽氧四面體和鋁氧八面體結構層間的OH—基脫去，這種僅 脫去0H—基的高嶺土，雖然仍能保持原先的層狀結構，但其原子間的排列已發生了較大的位錯，
形成了以無定形過渡相為特徵的物質，即謂偏高嶺土。這種偏高嶺土呈熱力學介穩狀態，因 此具有較高的反應活性。近年來，國際上對偏高嶺土特性和應用的研究日趨活躍，鑑於其煅
燒溫度較低，C02排放較少，普遍認為，偏高嶺土，特別是精加工的具有高活性的偏高嶺土， 可望成為在多個行業中具有開發前景的綠色新材料。如用於製作具有三維網絡狀結構的無機 聚合物-地聚物水泥；用於高強高性能混凝土作礦物添加劑；用於製作4A沸石，用於固結重 金屬和核廢料等。
偏高嶺土的反應活性不僅與礦石的原始狀態有關，更主要的與煅燒工藝和煅燒溫度有關。 溫度偏低，或在分解溫度下停留時間過短，分解不完全，活性偏低；溫度偏高，或在分解溫 度下停留時間過長，無定形程度降低，活性也隨著降低。目前，國際上已習慣採用以下兩項 要求作為高活性偏高嶺土的技術指標
(1) ，每克偏高嶺土吸收Ca(0H)2的量應大於lOOOmg.
(2) ,偏高嶺土的顆粒度分布D5。為2陶左右。 偏高嶺土現有的煅燒技術有固定床式靜態煅燒，如倒焰窯，梭式窯，隧道窯，豎窯等，
這些傳統窯爐的溫度場不均勻，料球，料坯，料塊內外因傳熱不良而存在明顯的溫度差，導 致產品質量不穩定，難於達到高活性偏高嶺土指標。另一種煅燒技術為迴轉窯煅燒技術，將 高嶺土粉料餵入直燃式或內燃式或隔焰式迴轉窯內，進行翻滾式煅燒，這種煅燒方式比固定 床式有很大進步，傳熱速率明顯提高，產品質量已能達到高活性水平，但仍然存在因氣固接 觸差，產品質量不穩定的問題。另一方面，迴轉窯法還存在熱能利用不充分，能耗高，生產 成本高；單位投資大等缺點。
煅燒粉狀物料較為先進的方法為流態化煅燒，但至今尚未發現專門用於煅燒偏高嶺土， 特別是煅燒高活性偏高嶺土的流態化煅燒方法的報導。
用於塑料、橡膠、造紙等的填料和造紙、建築、汽車等塗料的煅燒高嶺土，已經有多項
3涉及流態化煅燒的發明專利。ZL03154421. 5 "超細高嶺土的快速循環流態化煅燒方法及設備" 中所述的生料煅燒裝置使用了循環流化床煅燒爐，物料在邊循環邊卸料的情況下，新老料混 在一起，難於均勻控制物料在爐中的停留時間，因此，對於要求產品具有高活性的偏高嶺土 而言，質量難以達到和穩定；申請號為200510004574. 7 "快速流態化煅燒工藝"中將上述循 環流化床煅燒爐進行了改進，使用了隔焰流態化煅燒爐和隔焰移動床煅燒裝置兩套設施，工 藝過於複雜，投資大。ZL200610153358. 3 "煤系高嶺土的流態化瞬間煅燒工藝"中採用了管 道流態化煅燒技術，煙氣溫度850-100(TC，流速為15-40m/s，過高的溫度和過快的速度難以 滿足高活性偏高嶺土的煅燒要求，另外，該工藝中對尾氣的熱量回收不夠完善，僅使用了一 級旋風預熱器，熱損失會較大。

發明內容
本發明的目的為提供一種適合生產質量穩定良好、節能、設備簡單的高活性偏高嶺土的 流態化煅燒工藝和設備。
實現上述發明目的的技術方案如下
高嶺土的流態化煅燒工藝，該工藝包括作為生料的高嶺土粉體料預熱、煅燒成熟料和熟 料的冷卻，經預熱的生料通過撒料器從煅燒爐的頂端餵入爐中，由熱風爐產生的熱煙氣從煅
燒爐的下方進入，煙氣溫度為800-IOO(TC，煙氣在爐中的速度為l-2.5米/秒，物料與熱煙 氣在逆流狀態下發生傳熱與傳質，當高嶺土粉體溫度達到560-75(TC時，迅速脫去結晶水， 形成作為熟料的高活性偏高嶺土，熟料從爐底卸出，進入冷卻器冷卻。 高嶺土粉體料的細度為180-320目。
生料的預熱由兩個一級旋風預熱器和一個二級旋風預熱器組成的預熱和餘熱利用系統中 進行預熱。
熟料冷卻由一級旋風冷卻器和帶水冷套的螺旋輸送器，組成的冷卻系統中進行冷卻。
下面對本技術方案作進一步說明。 (1)，逆流式流態化煅燒爐，由熱風爐提供熱煙氣經混合室將溫度調至800-IOOCTC，從 煅燒爐下部進入爐內，經二級旋風預熱器預熱的粉狀高嶺土細度為180-320目，通過撒料器 從煅燒爐的頂部進入爐內，物料與上升的熱煙氣逆流相遇，迅速升溫，達到560-750°C，完 成脫水後到達爐子底部，通過卸料器進入冷卻器。高嶺土的脫水程度和偏高嶺土的活性指標 是否符合要求，可以通過調節煅燒爐中的斷面風速和熱氣流溫度來控制。斷面風速為1-2.5 米/秒，由於風速較低，煙氣和物料又是逆流運動，因此比較適合偏高嶺土的脫水和活化處理。 (2)，生料的預熱和煙氣的餘熱利用系統，由兩個一級旋風筒和一個二級旋風筒組成， 並直接與逆流式煅燒爐相接， 一方面，可以達到加熱生料和餘熱利用的雙重目的，另一方面，經加熱的生料進入煅燒爐，有利於高嶺土在煅燒爐中更好的完成脫水過程，實踐證明，對偏 高嶺土的質量提高具有重要影響。
(3) ，熟料的冷卻系統還具有顯熱回收作用，出煅燒爐的熟料溫度一般為400-50(TC， 通過料管進入旋風冷卻器，與進入冷卻器的新鮮空氣迅速熱交換，被加熱的空氣作為燃料的 助燃空氣進入燃燒器，被冷卻的熟料，通過料管進入帶水冷套的螺旋輸送器入庫。
(4) ，向熱風爐和調溫混合室提供熱風的燃料可以是氣體燃料，如天然氣，液化氣，發 生爐煤氣等；也可以是液體燃料；也可以是固體燃料，如煤粉，顆粒煤等。燃料通過燃燒器 和由旋風冷卻器提供的熱風作助燃風產生燃燒，形成熱氣流，並進入裝有冷風調節閥的混合 室進行調整溫度至800-1000。C然後送入煅燒爐。
本發明與傳統工藝相比具有以下優點
1、 可以獲得高質量的高活性偏高嶺土，其Ca(0H)2吸收值在1000mg/以上；顆粒分布D5。 在2Mm左右。並且產品的質量穩定性良好。
2、 節能效果明顯，用本發明工藝生產的偏高嶺十熟料，單位能耗約為400-500kcal/kg, 而內燃式迴轉窯的單位能耗， 一般在1000kcal/kg以上。
3、 工藝設備簡單，節約投資，便於擴大規模生產。


圖1為高活性偏高嶺土流態化煅燒工藝示意圖。
圖中各序號的名稱為
l-生料管，2-—級預熱器，3-二級預熱器，4-料管，5-1、 5-2-風管，6-撒料器，7-逆流 式煅燒爐，8-熟料管，9-排風管，10-收塵器，11-排風機，12-粉塵，13-燃燒室，14-燃燒器， 15-冷風口， 16-氣力提升泵，17-旋風冷卻器，18-助燃空氣，19-引風機，20-螺旋輸送機， 21-熟料庫一物流方向
高嶺土粉體料，通過氣力提升泵，由下料管1進入流態化煅燒系統的預熱部分，立即由 二級預熱器3排出的熱廢氣帶入兩個一級預熱器2中進行熱交換，經過一級預熱器預熱的物 料，通過料管4進入由逆流式煅燒爐7排出的熱廢氣管5中，並迅速進入二級預熱器3中進 行二次預熱，再次被預熱的物料，通過撒料器6進入逆流式煅燒爐7進行煅燒。燃料通過燃 燒器14，在燃燒室13中燃燒產生熱氣流，並通過冷風口 15進行調溫，助燃空氣18是通過 旋風冷卻器17，引風機19，將煅燒爐排出的熟料由料管8和16進入冷卻器中進行熱交換而 獲得。經冷卻的物料，再由帶水冷套管的螺旋輸送機20輸送入庫。整個系統的流態化都由排 風機11驅動，系統操作狀態為負壓，熱煙氣由熱風爐進入逆流式煅燒爐，完成煅燒任務後， 尾氣通過風管5-1進入二級旋風預熱器，再通過風管5-2分二路分別進入二個一級旋風預熱器，完成對生料的預熱後，通過排風管9進入收塵器10，最後通過排風機排入大氣，由收塵 器收下的粉塵送進原料庫仍作原料使用。
具體實施例
實施例1，採用180目的高嶺土粉體料，用氣力提升泵送入如圖1的工藝流程中，當熱 風爐輸出的熱煙氣溫度為80(TC，逆流式煅燒爐的斷面流速為1米/秒，得到的偏高嶺土性能 為粉磨後顆粒度分布D5。=l， 89Mm， Ca(0H)2吸收值1280mg/g.
實施例2，採用320目的高嶺土粉體料，用氣力提升泵送入如圖1的工藝流程中，熱風 爐輸出的熱煙氣溫度IOO(TC，逆流式煅燒爐的斷面流速為2.5米/秒，得到的偏高嶺土性能 為粉磨後顆粒度分布D5。=2. 36Wn， Ca(0H)2吸收值1250mg/g.
實施例3，採用320目的高嶺土粉體料，用氣力提升泵送入如圖1的工藝流程中，熱風 爐輸出的熱煙氣溫度950°C，逆流式煅燒爐的斷面流速為2. 0米/秒，得到的偏高嶺土性能為 粉磨後顆粒度分布D5。=2. 03Wn, Ca(0H)2吸收值1325mg/g。
權利要求
1、高活性偏高嶺土的流態化煅燒工藝，該工藝包括作為生料的高嶺土粉體料預熱、煅燒成熟料和熟料的冷卻，其特徵在於經預熱的生料通過撒料器從煅燒爐的頂端餵入爐中，由熱風爐產生的熱煙氣從煅燒爐的下方進入，煙氣溫度為800-1000℃，煙氣在爐中的速度為1-2.5米/秒，物料與熱煙氣在逆流狀態下發生傳熱與傳質，當高嶺土粉體溫度達到560-750℃時，迅速脫去結晶水，形成作為熟料的高活性偏高嶺土，熟料從爐底卸出，進入冷卻器冷卻。
2、 根據權利要求1所述的高活性偏高嶺土的流態化煅燒工藝，其特徵在於高嶺土粉體料 的細度為180-320目。
3、 權利要求l所述的高活性偏高嶺土的流態化煅燒工藝，其特徵在於生料的預熱由兩個 一級旋風預熱器和一個二級旋風預熱器組成的預熱和餘熱利用系統中進行預熱。
4、 根據權利要求1所述的高活性偏高嶺土的流態化煅燒工藝，其特徵在於熟料冷卻由 一級旋風冷卻器和帶水冷套的螺旋輸送器，組成的冷卻系統中進行冷卻。
全文摘要
本發明提供一種高活性偏高嶺土的流態化煅燒工藝，現有的煅燒工藝存在產品質量不穩定，能耗高，投資大、生產成本高的問題，本發明提供的煅燒工藝包括由逆流式流態化煅燒爐，生料的預熱和餘熱利用系統，熟料的冷卻系統，和熱風爐系統組成的設備系統，將高嶺土粉體料，經預熱後通過撒料器從煅燒爐的頂端餵入爐中，由熱風爐產生的熱煙氣從煅燒爐的下方進入，以1-2.5米/秒速度向上流動使物料與熱煙氣在逆流狀態下560-750℃時迅速脫去結晶水，形成高活性偏高嶺土，本發明成品的Ca(OH)2吸收值可達1000mg/g以上，顆粒分析D50可達2μm左右，並具有質量穩定，節能，生產成本低，投資少的有益效果。
文檔編號C01B33/40GK101445248SQ20081018796
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者旦 劉, 劉光偉, 周季楠, 孫鴻興 申請人:開封奇明耐火材料有限公司