CN108046750A

CN108046750A - 一种煅烧高岭土超细粉的制备方法

Info

Publication number: CN108046750A
Application number: CN201711315334.8A
Authority: CN
Inventors: 魏瀚; 王杰曾; 周严敦; 袁林; 胡建辉; 徐如林; 成洁
Original assignee: RUITAI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: RUITAI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-05-18

Abstract

本发明涉及一种活性高岭土粉体的制备方法，将高岭土原料在干燥立磨中进行粉磨均化，进入三级预热筒，进入煅烧炉完成闪速煅烧后，高温粉料与热气流被分离筒分离，微粉经由管道进入筒式冷却器，筒式冷却器中一次风将高温料块冷却并在窑尾将料块收集，收集后的物料可磨细制成≤0.044mm细粉或≤0.010mm的微粉。煅烧后的产品活性高、生产成本低等诸多优点，用以取代或部分取代耐火混凝土用的硅灰和氧化铝微粉，或建筑混凝土和水泥的掺合料，达到充分利用资源、减少排放、增收节支的目的，也可以用于陶瓷、造纸、橡胶、涂料、塑料、油漆、电缆、石化、医药等行业作为原料或填料。

Description

一种煅烧高岭土超细粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种煅烧高岭土超细粉的制备方法，用以取代或部分取代耐火混凝土用的硅灰和氧化铝微粉，或建筑混凝土和水泥的掺合料。

背景技术

我国富有高岭土资源，将高岭土煅烧后可得煅烧高岭土。煅烧高岭土具有白度高、晶形好、容重小、孔隙率大、遮盖力强等优点，广泛应用于主要用于陶瓷、造纸、橡胶、涂料、塑料、油漆、电缆、石化、医药等行业作为原料或填料。目前，用于煅烧高岭土的设备主要有固定床（倒焰窑、隧道窑、推板窑和梭式窑）和半固定床式（立式窑、回转窑）式窑炉。煅烧过程中，物料和热气流接触面积小，传热效率低，煅烧热耗大，处理时间长，所得产品或活性差或活性太强而不宜用于不定形耐火材料和建筑混凝土行业，煅烧中，当温度为500-600℃时，高岭石（Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O）脱除结晶水生成偏高岭石（Al₂O₃·2SiO₂）；继续升温则发生碳的燃烧反应；当温度为925-980℃时，偏高岭石开始发生固相反应形成硅铝尖晶石（2Al₂O₃·3SiO₂）；煅烧温度达到1000-1100℃时，硅铝尖晶石逐步向莫来石（3Al2O3·2SiO2）和无定形SiO₂转化。为满足陶瓷、造纸、涂料等行业的要求，现煅烧高岭土产品主要追求白度指标，多在1000-1100℃进行煅烧。经600-700℃煅烧后，高岭土具有最大的活性，经NaOH熔液浸出后熔解的氧化铝含量最高，掺入水泥或混凝土后，强度最好，凝结和抗冻性良好，干缩性能稍差、但因烧黏土中的可溶性Al与SO₃等反应，形成钙矾石（3XaO•Al₂O₃•3XaSO₄•32H₂O），材料的抗硫酸盐侵蚀性不佳。同理，在耐火混凝土中因烧黏土中的可溶性Al参与反应过快也影响材料的性能。因此，需要研究一种新的煅烧方法既保持烧黏土中SiO₂的活性，减少Al₂O₃的活性，并显著提高煅烧能效的新方法。

发明内容

为了提高煅烧的热效率，本发明拟采用闪速煅烧工艺，在流态化下完成对高岭土粉的预热、煅烧和冷却。在流态化形式下，高岭土粉以单一颗粒分散在热气流中，热交换面积大，固相传热距离短，故能在极短时间完成传热，迅速发生和完成原位反应，实现了瞬时传热和瞬时煅烧。

一种活性高岭土粉体的制备方法，工艺路线为：

（1）粉磨均化：将废弃的高岭土原料在干燥立磨中进行粉磨至<0.088mm后，将粉磨后的粉料送入均化库进行均化；

（2）煅烧：将磨细高岭土生料送入煅烧单元进行煅烧，煅烧单元由三级旋风预热筒X1，X2，X3以及煅烧炉组成。从均化库输出的粉料，依次进入X1、X2和X3预热筒，被出炉气体逐级预热；预热料进入煅烧炉，被快速加热至900℃-1350℃，保持10s-30s，以完成闪速煅烧；

（3）冷却回收：煅烧后的物料进入冷却回收单元，冷却回收单元由分料筒，回转窑冷却器，电收尘器、排风机组成。高温粉料与热气流被分离桶分离，微粉经由管道进入回转窑冷却器，回转窑中一次风将高温料块冷却并在窑尾将料块收集，最后，收集后物料可磨细制成≤0.044mm细粉或≤0.010mm的微粉；排出分离桶的气体再次进入X3预热桶中，当气流在排出X1预热桶后经电收尘过滤粉料后经由排风机排出。经由电收尘器回收的粉料回收至X1预热筒中。

所述产品之一为烧后的高岭土细粉，其粒度≤0.044mm部分大于90%，作为超细粉用于配制铝硅系耐火材料中的基质部分。同时，作为水泥的掺合料。

所述产品之二为烧后的高铝高岭土微粉，其粒度≤0.010mm部分大于90%，作为微粉用于配制铝硅系耐火材料中的基质部分，以部分代替硅灰和氧化铝微粉。同时，作为微粉代替部分硅灰用于配制建筑混凝土。

所述工艺流程中的回转窑冷却器，可直接利用废旧的小型水泥厂废弃的回转窑进行简单改造后即可使用。

由于高岭石为层状结构，即由“氢氧铝石”八面体片与硅氧四面体片沿X轴方向重复堆垛而成，层间没有阳离子或水分子存在。脱水之后，形成的偏高岭石保持高岭石的“假象”，是一种介于非晶态和晶态之间的物质。因此，高岭石晶体中原“氢氧铝石”八面体结构遭到很大破坏，但硅氧四面体结构相对完成。故随煅烧温度提高，或煅烧时间延长，“氢氧铝石”八面体的“假象”将发生重排，烧黏土的氧化铝浸出率将大幅降低，但形成的“晶粒”尺寸为晶胞级，材料仍有很大活性。在预热阶段，高岭石完成脱水，为仍保持原高岭石外形的非晶态或结晶度很差的偏高岭石；在煅烧阶段，偏高岭石发生原位重组，形成近程类似铝硅尖晶石但远程无序的结构。由于闪速煅烧中热处理的时间很短，窑料根本没有充分的时间进行结晶，故非晶态和结晶度很差，但短程结构较为完整的物质。由于氧化铝的浸出率低，故能有效提高由烧高岭土所配置建筑混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。由于结晶度差、结合力弱，闪速煅烧出的高岭图仍具有良好的化学活性和优异的易磨性，宜作为耐火混凝土和建筑混凝土基质中的活性组分使用。

具体实施方式

实施例1

选择高岭土的化学成分为：Al₂O₃=37.22%，SiO₂=46.58%，Fe₂O₃=0.63%，TiO₂=0.46%，CaO=0.14%，MgO=0.06%，K₂O=0.26%，Na₂O=0.09%，Loss=14.46%。将上述高岭细粒矿石干燥后磨细至<0.088mm，再送入流态化装置经900℃×30s煅烧，煅烧时间计算式为“煅烧时间=流态化煅烧装置长度/该装置平均流速”，将煅烧后的物料加工至≤0.044mm的煅烧高岭土超细粉和≤0.010mm的微粉，用于配置玻璃窑锡槽用粘土大砖。配比为：8-1mm焦宝石51.5%，<1mm焦宝石19.8%，<0.088mm焦宝石10.1%，<0.088mm高岭土基莫来石4.6%，<0.044mm高岭土细粉4.4%，<0.010mm高岭微粉4.6%，硅灰2%，纯铝酸钙水泥3%。

经加水成型后，1天抗折强度3.5MPa，满足生产工艺要求；1250℃×8h烧后，烧成线变化-0.51%，耐压强度81.3MPa，满足使用性能要求。实验达到了部分取代铝硅质原料细粉和取代氧化铝微粉的目的。

实施例2

选择高岭土的化学成分为：Al₂O₃=37.22%，SiO₂=46.58%，Fe₂O₃=0.63%，TiO₂=0.46%，CaO=0.14%，MgO=0.06%，K₂O=0.26%，Na₂O=0.09%，Loss=14.46%。将上述高岭细粒矿石干燥后磨细至<0.088mm，再送入流态化装置经1100℃×20s煅烧，煅烧时间计算式为“煅烧时间=流态化煅烧装置长度/该装置平均流速”，将煅烧后的物料加工至≤0.044mm的煅烧高岭土超细粉和≤0.010mm的微粉，用于配置玻璃窑锡槽用粘土大砖。配比为：8-1mm焦宝石51.5%，<1mm焦宝石19.8%，<0.088mm焦宝石10.1%，<0.088mm高岭土基莫来石4.6%，<0.044mm高岭土细粉4.4%，<0.010mm高岭微粉4.6%，硅灰2%，纯铝酸钙水泥3%。经加水成型后，1天抗折强度3.6MPa，满足生产工艺要求；1250℃×8h烧后，烧成线变化-0.40%，耐压强度81.8MPa，满足使用性能要求，实验达到了部分取代铝硅质原料细粉和取代氧化铝微粉的目的。

实施例3

选择高岭土的化学成分为：Al₂O₃=37.22%，SiO₂=46.58%，Fe₂O₃=0.63%，TiO₂=0.46%，CaO=0.14%，MgO=0.06%，K₂O=0.26%，Na₂O=0.09%，Loss=14.46%。将上述高岭细粒矿石干燥后磨细至<0.088mm，再送入流态化装置经1200℃×15s煅烧，煅烧时间计算式为“煅烧时间=流态化煅烧装置长度/该装置平均流速”，将煅烧后的物料加工至≤0.044mm的煅烧高岭土超细粉和≤0.010mm的微粉，用于配置玻璃窑锡槽用粘土大砖。配比为：8-1mm焦宝石51.5%，<1mm焦宝石19.8%，<0.088mm焦宝石10.1%，<0.088mm高岭土基莫来石4.6%，<0.044mm高岭土细粉4.4%，<0.010mm高岭微粉4.6%，硅灰2%，纯铝酸钙水泥3%。经加水成型后，1天抗折强度3.65MPa，满足生产工艺要求；1250℃×8h烧后，烧成线变化-0.30%，耐压强度81.9MPa，满足使用性能要求，实验达到了部分取代铝硅质原料细粉和取代氧化铝微粉的目的。

实施例4

选择高岭土的化学成分为：Al₂O₃=37.22%，SiO₂=46.58%，Fe₂O₃=0.63%，TiO₂=0.46%，CaO=0.14%，MgO=0.06%，K₂O=0.26%，Na₂O=0.09%，Loss=14.46%。将上述高岭细粒矿石干燥后磨细至<0.088mm，再送入流态化装置经1350℃×10s煅烧，煅烧时间计算式为“煅烧时间=流态化煅烧装置长度/该装置平均流速”，将煅烧后的物料加工至≤0.044mm的煅烧高岭土超细粉和≤0.010mm的微粉，用于配置玻璃窑锡槽用粘土大砖。配比为：8-1mm焦宝石51.5%，<1mm焦宝石19.8%，<0.088mm焦宝石10.1%，<0.088mm高岭土基莫来石4.6%，<0.044mm高岭土细粉4.4%，<0.010mm高岭微粉4.6%，硅灰2%，纯铝酸钙水泥3%。经加水成型后，1天抗折强度3.7MPa，满足生产工艺要求；1250℃×8h烧后，烧成线变化-0.20%，耐压强度82.1MPa，满足使用性能要求，实验达到了部分取代铝硅质原料细粉和取代氧化铝微粉的目的。

实施例5

选择高岭土的化学成分为：Al₂O₃=37.22%，SiO₂=46.58%，Fe₂O₃=0.63%，TiO₂=0.46%，CaO=0.14%，MgO=0.06%，K₂O=0.26%，Na₂O=0.09%，Loss=14.46%。将上述高岭细粒矿石干燥后磨细至<0.088mm，再送入流态化装置经1250℃×10s煅烧，煅烧时间计算式为“煅烧时间=流态化煅烧装置长度/该装置平均流速”，将煅烧后的物料加工至≤0.049mm的煅烧高岭土超细粉。用水泥胶砂强度试验判定所制煅烧高岭土细粉的性能，配制标样时用96%的水泥熟料加4%石膏，磨制纯熟料水泥，其细度控制在0.008mm方孔筛筛余1%-4%，比表面积30m²kg左右；对比样用85%标样加15%煅烧高岭土超细粉配制；按照标准条件测试，所得结果与“GB175-2007:通用硅酸盐水泥”对比列入表1：

表1 烧黏土水泥胶砂试样性能对比

由表1所示，所制标样的胶砂强度指标可以满足GB175-2007硅酸盐水泥中最高等级62.5R的要求；标样掺加15%烧黏土后性能也可以满足GB175-2007普通硅酸盐水泥中最高等级52.5R的要求。因此，所制烧黏土可以用于制造普通硅酸盐水泥，进一步磨细后也可用于作混凝土掺合料。

Claims

1.一种活性高岭土粉体的制备方法，包括以下工艺步骤：

（2）煅烧：将磨细高岭土生料送入煅烧单元进行煅烧，煅烧单元由三级旋风预热筒X1，X2，X3以及煅烧炉组成，从均化库输出的粉料，依次进入X1、X2和X3预热筒，被出炉气体逐级预热；预热料进入煅烧炉，完成闪速煅烧；

（3）冷却回收：煅烧后的物料进入冷却回收单元，冷却回收单元由分料筒，回转窑冷却器，电收尘器、排风机组成；高温粉料与热气流被分离桶分离，微粉经由管道进入回转窑冷却器，回转窑中一次风将高温料块冷却并在窑尾将料块收集，最后，收集后物料可磨细制成产品；排出分离桶的气体再次进入X3预热桶中，当气流在排出X1预热桶后经电收尘过滤粉料后经由排风机排出，经由电收尘器回收的粉料回收至X1预热筒中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述煅烧炉中温度控制在900℃-1350℃，预热料进入煅烧炉后保持10s-30s，以完成闪速煅烧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述的收集后的物料可磨细制成≤0.044mm细粉，作为水泥的掺合料。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述的收集后的物料可磨细制成≤0.010mm的微粉，作为微粉用于配制铝硅系耐火材料中的基质部分，以部分代替硅灰和氧化铝微粉。