CN111892832B - 一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法 - Google Patents

一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法 Download PDF

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Abstract

一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，包括以下步骤：(1)煤系高岭土破碎后磨细；(2)输送到悬浮脱水煅烧炉被加热至200～300℃进行脱水反应，形成脱水物料排出；(3)进入第一旋风分离器分离后进入悬浮脱羟煅烧炉，被加热至700～900℃进行脱羟反应，形成脱羟物料排出；(4)进入第二旋风分离器分离后进入悬浮脱碳煅烧炉，850～950℃进行脱碳反应，形成脱碳物料排出；(5)进入第三旋风分离器分离后进入冷却器，温度降至150～250℃排出；(6)依次经过一级旋风分级器、二级旋风分级器和三级旋风分级器，分别分离出一级煅烧高岭土、二级煅烧高岭土和三级煅烧高岭土。本发明工艺流程简单，设备及***运行稳定，处理量大，能耗及成本低，产品性质均一。

Description

一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法。
背景技术
高岭土是重要的工业基础原料，可广泛应用于多个行业，如陶瓷、造纸、涂料、塑料、橡胶、建材等；随着高岭土的消耗不断增加，符合工业要求的精制高岭土原矿已越来越少，开发和利用新的高岭土资源具有重要意义。煤系高岭土具有储量大、分布广、矿层稳定等特点，其高岭土含量常在90％以上，是一种优质的高岭土资源；但目前由于技术原因，煤系高岭土还没有得到充分地利用；煤系高岭土产品存在均一性差，白度不能满足要求等问题。因此，高效脱除煤系高岭土中水分及含碳物质，生产性质均一且能满足不同需求的煅烧高岭土产品具有重要的战略意义。
专利CN201210311548.9公开一种煤系高岭土气态悬浮煅烧方法，提出利用气体使煤系高岭土在炉内呈剧烈流态化进行煅烧，根据产品要求煅烧温度控制在600～1400℃，将煅烧完成后的物料通过炉外再烧换热***进一步增白处理，该方法较传统静态煅烧效率高、处理量大，但脱羟基和脱碳煅烧同时进行，脱羟基造成的水分排出会使体系中氧气的分压降低，导致有机质燃烧不完全，出现积碳现象，导致产品白度下降，因此需要进一步的增白处理。专利CN201510755157.X公开一种煤系高岭土的增白方法，提出先将煤系高岭土粉与细度2000目以上的木炭粉进行混合，混合后进行煅烧保温，煅烧温度为800～860℃，保温2～4小时，自然冷却，该方法实现了煤系高岭土的增白，但仅能达到85～90％，不能满足造纸业等的需求，且需要额外添加木炭粉，工艺复杂，成本高；存在煅烧保温时间长，产品均匀性差，处理能力和热利用效率低等问题。
发明内容
针对现有煤系高岭土处理技术存在的上述问题，本发明提供一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，利用分段煅烧和多级旋风分级，制成不同白度的煅烧高岭土产品。
本发明的方法包括以下步骤：
1、将煤系高岭土破碎至粒径≤15mm，然后磨细至平均粒径0.002～0.0025mm，制成粉料；
2、将粉料通过螺旋给料器连续输送到悬浮脱水煅烧炉；悬浮脱水煅烧炉底部设有第一燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第一旋风分离器连通；向第一燃烧器通入煤气，并向悬浮脱水煅烧炉的气体入口通入空气，启动第一燃烧器生成的烟气进入悬浮脱水煅烧炉；进入悬浮脱水煅烧炉的粉料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至200～300℃进行脱水反应，脱除粉料表面的附着水；脱水反应后形成的固体物料为脱水物料；脱水物料随同烟气从悬浮脱水煅烧炉的出料口排出；
3、从悬浮脱水煅烧炉排出的脱水物料进入第一旋风分离器，经旋风分离后的脱水物料从第一旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱羟煅烧炉；悬浮脱羟煅烧炉底部设有第二燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第二旋风分离器连通；向第二燃烧器通入煤气，并向悬浮脱羟煅烧炉的气体入口通入空气，启动第二燃烧器生成的烟气进入悬浮脱羟煅烧炉；进入悬浮脱羟煅烧炉的脱水物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至700～900℃进行脱羟反应，使脱水物料中的高岭土变为偏高岭土；脱羟反应后形成的固体物料为脱羟物料；脱羟物料随同烟气从悬浮脱羟煅烧炉的出料口排出；
4、从悬浮脱羟煅烧炉排出的脱羟物料进入第二旋风分离器，经旋风分离后的脱羟物料从第二旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱碳煅烧炉；悬浮脱碳煅烧炉底部设有第三燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第三旋风分离器连通；向第三燃烧器通入煤气，并向悬浮脱碳煅烧炉的气体入口融入空气和氮气，启动第三燃烧器生成的烟气进入悬浮脱碳煅烧炉；其中空气与氮气的体积流量比为1:(1～2)；进入悬浮脱碳煅烧炉的脱羟物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至850～950℃进行脱碳反应；脱碳反应后形成的固体物料作为脱碳物料；脱碳物料随同烟气从悬浮脱碳煅烧炉的出料口排出；
5、从悬浮脱碳煅烧炉排出的脱碳物料进入第三旋风分离器，经旋风分离后的脱碳物料从第三旋风分离器的出料口排出，进入冷却器；冷却器的顶部设有进料口，下部设有进气口与第一空压机连通，上部设有出气口，底部设有出料口与一级旋风分级器顶部的进料口连通；启动第一空压机向冷却器吹入空气，脱碳物料与空气逆流换热；当脱碳物料温度降至150～250℃时，形成冷却物料从冷却器的出料口排出；
6、一级旋风分级器、二级旋风分级器和三级旋风分级器串联；从冷却器排出的冷却物料依次经过一级旋风分级器、二级旋风分级器和三级旋风分级器，经一次旋风分级生成的一次粗料从一级旋风分级器的放料口排出，作为一级煅烧高岭土；一次旋风分级生成的一次细料通入二级旋风分级器，经二次旋风分级生成的二次粗料从二级旋风分级器的放料口排出，作为二级煅烧高岭土；二次旋风分级生成的二次细料通入三级旋风分级器，经三次旋风分级生成的三次粗料从三级旋风分级器的放料口排出，作为三级煅烧高岭土。
上述的步骤2中，粉料在悬浮脱水煅烧炉内的停留时间2～10min。
上述的步骤3中，脱水物料在悬浮脱羟煅烧炉内的停留时间10～30min。
上述的步骤3中，脱羟反应时发生的高岭土转化的反应式为：
Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+H2O。
上述的步骤4中，脱羟物料在悬浮脱碳煅烧炉内的停留时间40～90min。
上述的步骤4中，脱碳反应时的主要反应式为：
4(CH)n+5n O2→4nCO2+2nH2O、
C+O2→CO2和
4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2。
上述的步骤3中，第一旋风分离器分离出的气体通入除尘装置，经除尘装置除尘后的气体通入烟囱排出。
上述的步骤4中，第二旋风分离器分离出的气体通入除尘装置。
上述的步骤5中，第三旋风分离器分离出的气体通入除尘装置。
上述的步骤5中，脱碳物料与空气逆流换热后，经过换热的热空气温度600～700℃，通入悬浮脱羟煅烧炉的进气口。
上述的步骤6中，一级煅烧高岭土、二级煅烧高岭土和三级煅烧高岭土分别放入一级产品槽、二级产品槽和三级产品槽。
上述的步骤6中，一级煅烧高岭土的白度85～90％，二级煅烧高岭土的白度88～92％，三级煅烧高岭土的白度90～95％。
上述的步骤6中，一级煅烧高岭土的粒径≥0.0025mm，二级煅烧高岭土的粒径≥0.002mm且＜0.0025mm，三级煅烧高岭土的粒径＜0.002mm。
上述的步骤6中，三次旋风分级生成的三次细料为含尘烟气，通过管道通入除尘装置。
与现有煤系高岭土脱碳增白的方法相比，本发明的特点和优势为：
采用“风力分级”同时生产多级别高岭土的煅烧方法，将高岭土产品在冷却的同时进行分级，精准控制产品质量，可同时生产满足不同需求的高岭土产品，解决了由于粒度原因造成的煤系高岭土煅烧产品质量均一性差，整体白度偏低等问题；采用多段悬浮煅烧，相比静态煅烧其传热传质效率高，处理能力大；相比普通的气态悬浮煅烧，多段悬浮煅烧每阶段都能获得性质均一的产品，有效的解决了煤系高岭土煅烧过程中，由于水分排出导致有机质燃烧不完全的问题。
本发明工艺流程简单，设备及***运行稳定，处理量大，一级旋风分级冷却可有效回收利用热能，能耗及成本低，产品性质均一且易于控制，易实现设备大型化。
附图说明
图1为本发明实施例中的煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例中，一级旋风分级器上部的出料口与二级旋风分级器顶部的进料口连通，二级旋风分级器上部的出料口与三级旋风分级器顶部的进料口连通，三级旋风分级器上部的出料口与除尘装置的进气口连通；
本发明实施例中的除尘装置为市购静电除尘装置。
本发明实施例中破碎采用颚式破碎机。
本发明实施例中磨细采用高压辊磨机。
本发明实施例中的煤系高岭土按质量百分比含SiO2 42～46％，Al2O3 36～39％，Fe2O3 0.15～0.3％，CaO 0.2～0.6％，TiO2 0.1～0.4％，MgO 0.1～0.5％，K2O 0.2～0.4％，Na2O 0.1～0.35％，C 0.9～1.6％。
本发明实施例中粉料的粒径≤0.038mm。
实施例1
流程如图1所示；
煤系高岭土按质量百分比含SiO2 45.44％，Al2O3 37.47％，Fe2O3 0.17％，CaO0.33％，TiO2 0.14％，MgO 0.11％，K2O 0.24％，Na2O 0.32％，C 0.91％；将煤系高岭土破碎至粒径≤15mm，然后磨细至平均粒径0.002mm，制成粉料；
将粉料通过螺旋给料器连续输送到悬浮脱水煅烧炉；悬浮脱水煅烧炉底部设有第一燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第一旋风分离器连通；向第一燃烧器通入煤气，并向悬浮脱水煅烧炉的气体入口通入空气，启动第一燃烧器生成的烟气进入悬浮脱水煅烧炉；进入悬浮脱水煅烧炉的粉料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至200℃进行脱水反应，脱除粉料表面的附着水；脱水反应后形成的固体物料为脱水物料；脱水物料随同烟气从悬浮脱水煅烧炉的出料口排出；粉料在悬浮脱水煅烧炉内的停留时间10min；
从悬浮脱水煅烧炉排出的脱水物料进入第一旋风分离器，经旋风分离后的脱水物料从第一旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱羟煅烧炉；悬浮脱羟煅烧炉底部设有第二燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第二旋风分离器连通；向第二燃烧器通入煤气，并向悬浮脱羟煅烧炉的气体入口通入空气，启动第二燃烧器生成的烟气进入悬浮脱羟煅烧炉；进入悬浮脱羟煅烧炉的脱水物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至700℃进行脱羟反应，使脱水物料中的高岭土变为偏高岭土；脱羟反应后形成的固体物料为脱羟物料；脱羟物料随同烟气从悬浮脱羟煅烧炉的出料口排出；第一旋风分离器分离出的气体通入除尘装置，经除尘装置除尘后的气体通入烟囱排出；脱水物料在悬浮脱羟煅烧炉内的停留时间30min；
从悬浮脱羟煅烧炉排出的脱羟物料进入第二旋风分离器，经旋风分离后的脱羟物料从第二旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱碳煅烧炉；悬浮脱碳煅烧炉底部设有第三燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第三旋风分离器连通；向第三燃烧器通入煤气，并向悬浮脱碳煅烧炉的气体入口融入空气和氮气，启动第三燃烧器生成的烟气进入悬浮脱碳煅烧炉；其中空气与氮气的体积流量比为1:1；进入悬浮脱碳煅烧炉的脱羟物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至850℃进行脱碳反应；脱碳反应后形成的固体物料作为脱碳物料；脱碳物料随同烟气从悬浮脱碳煅烧炉的出料口排出；第二旋风分离器分离出的气体通入除尘装置；脱羟物料在悬浮脱碳煅烧炉内的停留时间90min；
从悬浮脱碳煅烧炉排出的脱碳物料进入第三旋风分离器，经旋风分离后的脱碳物料从第三旋风分离器的出料口排出，进入冷却器；冷却器的顶部设有进料口，下部设有进气口与第一空压机连通，上部设有出气口，底部设有出料口与一级旋风分级器顶部的进料口连通；启动第一空压机向冷却器吹入空气，脱碳物料与空气逆流换热；当脱碳物料温度降至150℃时，形成冷却物料从冷却器的出料口排出；第三旋风分离器分离出的气体通入除尘装置；脱碳物料与空气逆流换热后，经过换热的热空气温度600℃，通入悬浮脱羟煅烧炉的进气口；
一级旋风分级器、二级旋风分级器和三级旋风分级器串联；从冷却器排出的冷却物料依次经过一级旋风分级器、二级旋风分级器和三级旋风分级器，经一次旋风分级生成的一次粗料从一级旋风分级器的放料口排出，作为一级煅烧高岭土；一次旋风分级生成的一次细料通入二级旋风分级器，经二次旋风分级生成的二次粗料从二级旋风分级器的放料口排出，作为二级煅烧高岭土；二次旋风分级生成的二次细料通入三级旋风分级器，经三次旋风分级生成的三次粗料从三级旋风分级器的放料口排出，作为三级煅烧高岭土；三次旋风分级生成的三次细料为含尘烟气，通过管道通入除尘装置；
一级煅烧高岭土、二级煅烧高岭土和三级煅烧高岭土分别放入一级产品槽、二级产品槽和三级产品槽。
一级煅烧高岭土的白度85％，二级煅烧高岭土的白度88％，三级煅烧高岭土的白度90％；
一级煅烧高岭土的粒径≥0.0025mm，二级煅烧高岭土的粒径≥0.002mm且＜0.0025mm，三级煅烧高岭土的粒径＜0.002mm。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)煤系高岭土按质量百分比含SiO2 42.19％，Al2O3 38.32％，Fe2O3 0.29％，CaO0.56％，TiO2 0.37％，MgO 0.48％，K2O 0.29％，Na2O 0.19％，C 1.49％；粉料平均粒径0.0022mm；
(2)250℃进行脱水反应；粉料在悬浮脱水煅烧炉内的停留时间6min；
(3)800℃进行脱羟反应；脱水物料在悬浮脱羟煅烧炉内的停留时间20min；
(4)900℃进行脱碳反应；空气与氮气的体积流量比为1:1.5；脱羟物料在悬浮脱碳煅烧炉内的停留时间60min；
(5)脱碳物料温度降至200℃形成冷却物料；脱碳物料与空气逆流换热后，经过换热的热空气温度650℃；
(6)一级煅烧高岭土的白度88％，二级煅烧高岭土的白度90％，三级煅烧高岭土的白度92％。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)煤系高岭土按质量百分比含SiO2 44.83％，Al2O3 36.21％，Fe2O3 0.22％，CaO0.48％，TiO2 0.25％，MgO 0.34％，K2O 0.33％，Na2O 0.2％，C 1.18％；粉料平均粒径0.0025mm；
(2)300℃进行脱水反应；粉料在悬浮脱水煅烧炉内的停留时间2min；
(3)900℃进行脱羟反应；脱水物料在悬浮脱羟煅烧炉内的停留时间10min；
(4)950℃进行脱碳反应；空气与氮气的体积流量比为1:2；脱羟物料在悬浮脱碳煅烧炉内的停留时间90min；
(5)脱碳物料温度降至250℃形成冷却物料；脱碳物料与空气逆流换热后，经过换热的热空气温度700℃；
(6)一级煅烧高岭土的白度90％，二级煅烧高岭土的白度92％，三级煅烧高岭土的白度95％。

Claims (8)

1.一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将煤系高岭土破碎至粒径≤15mm，然后磨细至平均粒径0.002～0.0025mm，制成粉料；
(2)将粉料通过螺旋给料器连续输送到悬浮脱水煅烧炉；悬浮脱水煅烧炉底部设有第一燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第一旋风分离器连通；向第一燃烧器通入煤气，并向悬浮脱水煅烧炉的气体入口通入空气，启动第一燃烧器生成的烟气进入悬浮脱水煅烧炉；进入悬浮脱水煅烧炉的粉料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至200～300℃进行脱水反应，脱除粉料表面的附着水；脱水反应后形成的固体物料为脱水物料；脱水物料随同烟气从悬浮脱水煅烧炉的出料口排出；
(3)从悬浮脱水煅烧炉排出的脱水物料进入第一旋风分离器，经旋风分离后的脱水物料从第一旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱羟煅烧炉；悬浮脱羟煅烧炉底部设有第二燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第二旋风分离器连通；向第二燃烧器通入煤气，并向悬浮脱羟煅烧炉的气体入口通入空气，启动第二燃烧器生成的烟气进入悬浮脱羟煅烧炉；进入悬浮脱羟煅烧炉的脱水物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至700～900℃进行脱羟反应，使脱水物料中的高岭土变为偏高岭土；脱羟反应后形成的固体物料为脱羟物料；脱羟物料随同烟气从悬浮脱羟煅烧炉的出料口排出；
(4)从悬浮脱羟煅烧炉排出的脱羟物料进入第二旋风分离器，经旋风分离后的脱羟物料从第二旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱碳煅烧炉；悬浮脱碳煅烧炉底部设有第三燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第三旋风分离器连通；向第三燃烧器通入煤气，并向悬浮脱碳煅烧炉的气体入口融入空气和氮气，启动第三燃烧器生成的烟气进入悬浮脱碳煅烧炉；其中空气与氮气的体积流量比为1:(1～2)；进入悬浮脱碳煅烧炉的脱羟物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至850～950℃进行脱碳反应；脱碳反应后形成的固体物料作为脱碳物料；脱碳物料随同烟气从悬浮脱碳煅烧炉的出料口排出；
(5)从悬浮脱碳煅烧炉排出的脱碳物料进入第三旋风分离器，经旋风分离后的脱碳物料从第三旋风分离器的出料口排出，进入冷却器；冷却器的顶部设有进料口，下部设有进气口与第一空压机连通，上部设有出气口，底部设有出料口与一级旋风分级器顶部的进料口连通；启动第一空压机向冷却器吹入空气，脱碳物料与空气逆流换热；当脱碳物料温度降至150～250℃时，形成冷却物料从冷却器的出料口排出；
(6)一级旋风分级器、二级旋风分级器和三级旋风分级器串联；从冷却器排出的冷却物料依次经过一级旋风分级器、二级旋风分级器和三级旋风分级器，经一次旋风分级生成的一次粗料从一级旋风分级器的放料口排出，作为一级煅烧高岭土；一次旋风分级生成的一次细料通入二级旋风分级器，经二次旋风分级生成的二次粗料从二级旋风分级器的放料口排出，作为二级煅烧高岭土；二次旋风分级生成的二次细料通入三级旋风分级器，经三次旋风分级生成的三次粗料从三级旋风分级器的放料口排出，作为三级煅烧高岭土。
2.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，其特征在于步骤(2)中，粉料在悬浮脱水煅烧炉内的停留时间2～10min。
3.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，其特征在于步骤(3)中，脱水物料在悬浮脱羟煅烧炉内的停留时间10～30min。
4.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，其特征在于步骤(4)中，脱羟物料在悬浮脱碳煅烧炉内的停留时间40～90min。
5.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，其特征在于步骤(5)中，脱碳物料与空气逆流换热后，经过换热的热空气温度600～700℃，通入悬浮脱羟煅烧炉的进气口。
6.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，其特征在于步骤(6)中，一级煅烧高岭土的白度85～90％，二级煅烧高岭土的白度88～92％，三级煅烧高岭土的白度90～95％。
7.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，其特征在于步骤(6)中，一级煅烧高岭土的粒径≥0.0025mm，二级煅烧高岭土的粒径≥0.002mm且＜0.0025mm，三级煅烧高岭土的粒径＜0.002mm。
8.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土悬浮煅烧制备多级煅烧高岭土的方法，其特征在于步骤(6)中，三次旋风分级生成的三次细料为含尘烟气，通过管道通入除尘装置。
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