专利名称：高活性偏高岭土的流态化煅烧工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及物料的煅烧方法，特别涉及硅酸盐物料的煅烧工艺。
背景技术：
偏高岭土是高岭土在适当温度下脱水后形成的无定形无水硅酸铝。当高岭土在600-850 'C之间进行热处理，高岭土中存在于硅氧四面体和铝氧八面体结构层间的OH—基脱去，这种仅 脱去0H—基的高岭土，虽然仍能保持原先的层状结构，但其原子间的排列已发生了较大的位错，
形成了以无定形过渡相为特征的物质，即谓偏高岭土。这种偏高岭土呈热力学介稳状态，因 此具有较高的反应活性。近年来，国际上对偏高岭土特性和应用的研究日趋活跃，鉴于其煅
烧温度较低，C02排放较少，普遍认为，偏高岭土，特别是精加工的具有高活性的偏高岭土， 可望成为在多个行业中具有开发前景的绿色新材料。如用于制作具有三维网络状结构的无机 聚合物-地聚物水泥；用于高强高性能混凝土作矿物添加剂；用于制作4A沸石，用于固结重 金属和核废料等。
偏高岭土的反应活性不仅与矿石的原始状态有关，更主要的与煅烧工艺和煅烧温度有关。 温度偏低，或在分解温度下停留时间过短，分解不完全，活性偏低；温度偏高，或在分解温 度下停留时间过长，无定形程度降低，活性也随着降低。目前，国际上已习惯采用以下两项 要求作为高活性偏高岭土的技术指标
(1) ，每克偏高岭土吸收Ca(0H)2的量应大于lOOOmg.
(2) ,偏高岭土的颗粒度分布D5。为2陶左右。 偏高岭土现有的煅烧技术有固定床式静态煅烧，如倒焰窑，梭式窑，隧道窑，竖窑等，
这些传统窑炉的温度场不均匀，料球，料坯，料块内外因传热不良而存在明显的温度差，导 致产品质量不稳定，难于达到高活性偏高岭土指标。另一种煅烧技术为回转窑煅烧技术，将 高岭土粉料喂入直燃式或内燃式或隔焰式回转窑内，进行翻滚式煅烧，这种煅烧方式比固定 床式有很大进步，传热速率明显提高，产品质量已能达到高活性水平，但仍然存在因气固接 触差，产品质量不稳定的问题。另一方面，回转窑法还存在热能利用不充分，能耗高，生产 成本高；单位投资大等缺点。
煅烧粉状物料较为先进的方法为流态化煅烧，但至今尚未发现专门用于煅烧偏高岭土， 特别是煅烧高活性偏高岭土的流态化煅烧方法的报道。
用于塑料、橡胶、造纸等的填料和造纸、建筑、汽车等涂料的煅烧高岭土，已经有多项
3涉及流态化煅烧的发明专利。ZL03154421. 5 "超细高岭土的快速循环流态化煅烧方法及设备" 中所述的生料煅烧装置使用了循环流化床煅烧炉，物料在边循环边卸料的情况下，新老料混 在一起，难于均匀控制物料在炉中的停留时间，因此，对于要求产品具有高活性的偏高岭土 而言，质量难以达到和稳定；申请号为200510004574. 7 "快速流态化煅烧工艺"中将上述循 环流化床煅烧炉进行了改进，使用了隔焰流态化煅烧炉和隔焰移动床煅烧装置两套设施，工 艺过于复杂，投资大。ZL200610153358. 3 "煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺"中采用了管 道流态化煅烧技术，烟气温度850-100(TC，流速为15-40m/s，过高的温度和过快的速度难以 满足高活性偏高岭土的煅烧要求，另外，该工艺中对尾气的热量回收不够完善，仅使用了一 级旋风预热器，热损失会较大。
发明内容
本发明的目的为提供一种适合生产质量稳定良好、节能、设备简单的高活性偏高岭土的 流态化煅烧工艺和设备。
实现上述发明目的的技术方案如下
高岭土的流态化煅烧工艺，该工艺包括作为生料的高岭土粉体料预热、煅烧成熟料和熟 料的冷却，经预热的生料通过撒料器从煅烧炉的顶端喂入炉中，由热风炉产生的热烟气从煅
烧炉的下方进入，烟气温度为800-IOO(TC，烟气在炉中的速度为l-2.5米/秒，物料与热烟 气在逆流状态下发生传热与传质，当高岭土粉体温度达到560-75(TC时，迅速脱去结晶水， 形成作为熟料的高活性偏高岭土，熟料从炉底卸出，进入冷却器冷却。 高岭土粉体料的细度为180-320目。
生料的预热由两个一级旋风预热器和一个二级旋风预热器组成的预热和余热利用系统中 进行预热。
熟料冷却由一级旋风冷却器和带水冷套的螺旋输送器，组成的冷却系统中进行冷却。
下面对本技术方案作进一步说明。 (1)，逆流式流态化煅烧炉，由热风炉提供热烟气经混合室将温度调至800-IOOCTC，从 煅烧炉下部进入炉内，经二级旋风预热器预热的粉状高岭土细度为180-320目，通过撒料器 从煅烧炉的顶部进入炉内，物料与上升的热烟气逆流相遇，迅速升温，达到560-750°C，完 成脱水后到达炉子底部，通过卸料器进入冷却器。高岭土的脱水程度和偏高岭土的活性指标 是否符合要求，可以通过调节煅烧炉中的断面风速和热气流温度来控制。断面风速为1-2.5 米/秒，由于风速较低，烟气和物料又是逆流运动，因此比较适合偏高岭土的脱水和活化处理。 (2)，生料的预热和烟气的余热利用系统，由两个一级旋风筒和一个二级旋风筒组成， 并直接与逆流式煅烧炉相接， 一方面，可以达到加热生料和余热利用的双重目的，另一方面，经加热的生料进入煅烧炉，有利于高岭土在煅烧炉中更好的完成脱水过程，实践证明，对偏 高岭土的质量提高具有重要影响。
(3) ，熟料的冷却系统还具有显热回收作用，出煅烧炉的熟料温度一般为400-50(TC， 通过料管进入旋风冷却器，与进入冷却器的新鲜空气迅速热交换，被加热的空气作为燃料的 助燃空气进入燃烧器，被冷却的熟料，通过料管进入带水冷套的螺旋输送器入库。
(4) ，向热风炉和调温混合室提供热风的燃料可以是气体燃料，如天然气，液化气，发 生炉煤气等；也可以是液体燃料；也可以是固体燃料，如煤粉，颗粒煤等。燃料通过燃烧器 和由旋风冷却器提供的热风作助燃风产生燃烧，形成热气流，并进入装有冷风调节阀的混合 室进行调整温度至800-1000。C然后送入煅烧炉。
本发明与传统工艺相比具有以下优点
1、 可以获得高质量的高活性偏高岭土，其Ca(0H)2吸收值在1000mg/以上；颗粒分布D5。 在2Mm左右。并且产品的质量稳定性良好。
2、 节能效果明显，用本发明工艺生产的偏高岭十熟料，单位能耗约为400-500kcal/kg, 而内燃式回转窑的单位能耗， 一般在1000kcal/kg以上。
3、 工艺设备简单，节约投资，便于扩大规模生产。
图1为高活性偏高岭土流态化煅烧工艺示意图。
图中各序号的名称为
l-生料管，2-—级预热器，3-二级预热器，4-料管，5-1、 5-2-风管，6-撒料器，7-逆流 式煅烧炉，8-熟料管，9-排风管，10-收尘器，11-排风机，12-粉尘，13-燃烧室，14-燃烧器， 15-冷风口， 16-气力提升泵，17-旋风冷却器，18-助燃空气，19-引风机，20-螺旋输送机， 21-熟料库一物流方向
高岭土粉体料，通过气力提升泵，由下料管1进入流态化煅烧系统的预热部分，立即由 二级预热器3排出的热废气带入两个一级预热器2中进行热交换，经过一级预热器预热的物 料，通过料管4进入由逆流式煅烧炉7排出的热废气管5中，并迅速进入二级预热器3中进 行二次预热，再次被预热的物料，通过撒料器6进入逆流式煅烧炉7进行煅烧。燃料通过燃 烧器14，在燃烧室13中燃烧产生热气流，并通过冷风口 15进行调温，助燃空气18是通过 旋风冷却器17，引风机19，将煅烧炉排出的熟料由料管8和16进入冷却器中进行热交换而 获得。经冷却的物料，再由带水冷套管的螺旋输送机20输送入库。整个系统的流态化都由排 风机11驱动，系统操作状态为负压，热烟气由热风炉进入逆流式煅烧炉，完成煅烧任务后， 尾气通过风管5-1进入二级旋风预热器，再通过风管5-2分二路分别进入二个一级旋风预热器，完成对生料的预热后，通过排风管9进入收尘器10，最后通过排风机排入大气，由收尘 器收下的粉尘送进原料库仍作原料使用。
具体实施例
实施例1，采用180目的高岭土粉体料，用气力提升泵送入如图1的工艺流程中，当热 风炉输出的热烟气温度为80(TC，逆流式煅烧炉的断面流速为1米/秒，得到的偏高岭土性能 为粉磨后颗粒度分布D5。=l， 89Mm， Ca(0H)2吸收值1280mg/g.
实施例2，采用320目的高岭土粉体料，用气力提升泵送入如图1的工艺流程中，热风 炉输出的热烟气温度IOO(TC，逆流式煅烧炉的断面流速为2.5米/秒，得到的偏高岭土性能 为粉磨后颗粒度分布D5。=2. 36Wn， Ca(0H)2吸收值1250mg/g.
实施例3，采用320目的高岭土粉体料，用气力提升泵送入如图1的工艺流程中，热风 炉输出的热烟气温度950°C，逆流式煅烧炉的断面流速为2. 0米/秒，得到的偏高岭土性能为 粉磨后颗粒度分布D5。=2. 03Wn, Ca(0H)2吸收值1325mg/g。
权利要求
1、高活性偏高岭土的流态化煅烧工艺，该工艺包括作为生料的高岭土粉体料预热、煅烧成熟料和熟料的冷却，其特征在于经预热的生料通过撒料器从煅烧炉的顶端喂入炉中，由热风炉产生的热烟气从煅烧炉的下方进入，烟气温度为800-1000℃，烟气在炉中的速度为1-2.5米/秒，物料与热烟气在逆流状态下发生传热与传质，当高岭土粉体温度达到560-750℃时，迅速脱去结晶水，形成作为熟料的高活性偏高岭土，熟料从炉底卸出，进入冷却器冷却。
2、 根据权利要求1所述的高活性偏高岭土的流态化煅烧工艺，其特征在于高岭土粉体料 的细度为180-320目。
3、 权利要求l所述的高活性偏高岭土的流态化煅烧工艺，其特征在于生料的预热由两个 一级旋风预热器和一个二级旋风预热器组成的预热和余热利用系统中进行预热。
4、 根据权利要求1所述的高活性偏高岭土的流态化煅烧工艺，其特征在于熟料冷却由 一级旋风冷却器和带水冷套的螺旋输送器，组成的冷却系统中进行冷却。
全文摘要
本发明提供一种高活性偏高岭土的流态化煅烧工艺，现有的煅烧工艺存在产品质量不稳定，能耗高，投资大、生产成本高的问题，本发明提供的煅烧工艺包括由逆流式流态化煅烧炉，生料的预热和余热利用系统，熟料的冷却系统，和热风炉系统组成的设备系统，将高岭土粉体料，经预热后通过撒料器从煅烧炉的顶端喂入炉中，由热风炉产生的热烟气从煅烧炉的下方进入，以1-2.5米/秒速度向上流动使物料与热烟气在逆流状态下560-750℃时迅速脱去结晶水，形成高活性偏高岭土，本发明成品的Ca(OH)<sub>2</sub>吸收值可达1000mg/g以上，颗粒分析D<sub>50</sub>可达2μm左右，并具有质量稳定，节能，生产成本低，投资少的有益效果。
文档编号C01B33/40GK101445248SQ20081018796
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者旦 刘, 刘光伟, 周季楠, 孙鸿兴 申请人:开封奇明耐火材料有限公司