一种利用黑滑石生产高白度低硬度滑石的煅烧工艺及装置的制作方法

本发明涉及非金属矿中的黑滑石矿物加工领域，具体涉及利用黑滑石为原料，生产高白度低硬度滑石的煅烧工艺及装置。

背景技术：

黑滑石是对黑色、灰黑色滑石的统称，内含有机质是其致黑的主要原因。黑滑石中的主要矿物为滑石，其含量为92%以上，此外含有5%左右的石英及2%左右的有机质。我国黑滑石资源十分丰富，当前所探明的矿点主要分布在我国的中南地区和西南地区，按成矿地质特征可分为区域变质型、热液交代型和风化沉积型三大类型。

相较于白滑石而言，黑滑石的用途限制大，故而价格较低。滑石的价格主要由其白度和硬度决定，白度越高、硬度越低的滑石其应用范围更为广泛，故而价格较高。但白滑石资源较为稀少，因此目前大多采用对黑滑石进行煅烧的方式来获得白滑石。现在广泛使用的煅烧技术是将黑滑石磨粉至200~325目，再制成圆柱形或方形的块料，并在轮窑中以900~1150℃的温度进行煅烧8~24h（或更长时间），冷却后其白度为75%~85%，最后再磨粉至325目销售。

目前，国内较为常见的黑滑石矿的碳元素呈高变质碳，嵌布粒度细。通过上述现有增白煅烧工艺虽然可使黑滑石变白，但由于煅烧温度较高，并且滑石在超过850℃时即会发生相变生成顽火辉石，至950℃以上时间超过0.5h将完全转化成顽火辉石。

因此，煅烧后的产品经过矿物学分析已经不是滑石结构，而质变成了硬度高的顽火辉石（莫氏硬度5.5），失去了滑石（莫氏硬度1）硬度低、油腻感好、润滑性好以及助流好等特点，从而丧失了在许多要求使用滑石特性领域的应用，如塑料、医药、食品、化妆品、涂料、油漆、造纸、防水材料等行业的应用，使其失去了滑石应有的价值。另外，现有技术为了提高白度，通常都会加入增白剂，不仅效果一般，还会腐蚀设备。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用黑滑石生产高白度低硬度滑石的煅烧工艺及装置。

为达到上述目的，本发明于工艺层面上采用的技术方案是：

一种利用黑滑石生产高白度低硬度滑石的煅烧工艺，包括以下步骤：

第一步，将黑滑石原料打碎磨粉，磨粉之后的黑滑石原料的颗粒细度为150~8000目；

第二步，将磨粉之后的黑滑石原料送入煅烧装置中进行煅烧，并使黑滑石原料均匀受热；其中，煅烧温度为200~850℃，煅烧时间为2~8h；煅烧过程中向煅烧装置中充入高浓度高压力的氧气，使煅烧装置中形成氧化气氛；所述氧气的浓度为30~80%，所述氧气的压力为0.05~0.7mpa。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，通过将煅烧温度控制在200~850℃，即进行低温煅烧，保持温度为黑滑石不相变的温度，以保证煅烧过程中不生成顽火辉石。

2．上述方案中，通过将煅烧时间控制在2~8h，以保证黑滑石原料低温煅烧的时间足够充分，以便完成煅烧。

3．上述方案中，第一步中磨粉之后的黑滑石原料的颗粒细度为325~6250目。以保证氧化反应充分彻底，利于氧气与黑滑石原料颗粒中的全部碳元素发生反应。

4．上述方案中，第二步中的煅烧温度为450~650℃。在此温度区间下，黑滑石更不容易发生相变，以保证煅烧过程中不生成顽火辉石。

5．上述方案中，第二步中的煅烧时间为3~4h。在此时间区间下进行低温煅烧，可以使得产品的白度得到有效提升却又不会生成顽火辉石。

6．上述方案中，第二步中的煅烧装置内氧气浓度为50~70%。在此氧气浓度区间下，可以保证在低温煅烧的过程中，黑滑石原料颗粒内碳质的氧化燃烧效率更高，即避免滑石发生相变，又能提升产品的白度。

7．上述方案中，第二步中的煅烧装置内所述氧气压力为0.1~0.5mpa。在此氧气压力区间下，可以使氧气透过黑滑石包裹层达到内部的碳成分表面，有利于低温煅烧的过程中，提高黑滑石原料颗粒内碳质的氧化燃烧效率。

8．上述方案中，在煅烧工艺中，若仅采用低温煅烧将难以达到滑石白度51%以上的效果，必须在低温煅烧的同时，通过注入有一定压力值的氧气，并确保氧气浓度在合理的区间，进行形成氧化气氛，一方面，有压力的氧气可以透过黑滑石包裹层达到内部的碳成分表面，能实现黑滑石原料颗粒内的碳质完全氧化燃烧，另一方面，足够的氧气浓度有利于提高黑滑石原料颗粒内碳质的氧化燃烧效率。从而确保在产品在不产生滑石相变（产生顽火辉石）的温度下能够实现产品白度的快速跃升，最终实现白度≥80%。

为达到上述目的，本发明于装置层面上采用的技术方案是：

一种利用黑滑石生产高白度低硬度滑石的煅烧装置，包括在水平方向从前向后依次设置的进料机构、回转窑以及出料机构；

其中，所述回转窑具有一回转筒体，该回转筒体在水平方向横卧，并沿其中心线转动设置；所述回转筒体从前向后依次包括进料段、加热段以及出料段；

所述回转筒体的进料段与所述进料机构连设，所述回转筒体的出料段与所述出料机构连设；所述进料机构将粉状黑滑石原料送入所述进料段，经所述回转筒体的加热段煅烧后成为滑石产品，再通过所述出料段移出至所述出料机构，并通过该出料机构完成出料；

所述回转窑还包括一燃烧室，所述回转筒体的加热段穿设于所述燃烧室中；所述燃烧室用于加热所述加热段，进而对所述加热段内的粉状黑滑石原料进行煅烧；

其中，所述回转窑还包括一给氧圈，所述给氧圈呈环状套设于所述回转筒体的进料段外部；所述给氧圈相对地面固定，所述回转筒体转动设置于该给氧圈的内侧，并且所述回转筒体的外壁与所述给氧圈的外壁密封连接；其中，所述给氧圈具有一氧气入口，该氧气入口连通所述给氧圈内部的一氧气腔室；所述回转筒体的内壁对应所述氧气腔室间隔设置有多个给氧风帽，各所述给氧风帽沿回转筒体的周向布置，且均朝向所述回转筒体的内部延伸；并且，各所述给氧风帽上均向后开设有一氧气孔，该氧气孔通过所述回转筒体的筒壁上开设的气孔与所述给氧圈的氧气腔室气体连通设置。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，通过所述回转筒体水平横卧并转动设置，以便回转筒体中的黑滑石原料均匀受热。

2．上述方案中，所述“氧气入口连通所述给氧圈内部的一氧气腔室”，用于引入高压力高浓度的氧气至所述氧气腔室中。所述“氧气孔通过所述回转筒体的筒壁上开设的气孔与所述给氧圈的氧气腔室气体连通设置”，用于将高压力高浓度的氧气从所述氧气腔室中注入至回转筒体中，使回转筒体中形成氧化气氛。

3．上述方案中，所述“给氧风帽上均向后开设有一氧气孔”，向后开设的目的在于避开回转筒体中从前向后移动的黑滑石原料，以免堵塞氧气孔，避免造成回转筒体内氧化气氛不达标。

4．上述方案中，所述回转筒体加热段的内壁上间隔设置有多个扬料板，各所述扬料板沿回转筒体的周向布置，且均朝向所述回转筒体的内部延伸；

其中，所述扬料板的外端固设于所述回转筒体的内壁，所述扬料板的内端形成有一钩状部，且该钩状部朝向所述回转筒体的转动方向设置，借此设计，当回转筒体转动时，各所述扬料板通过钩状部将粉状黑滑石原料不断扬起呈悬浮状，不仅利于原料的均匀加热，更利于充分接触筒体内的氧气以实现充分煅烧。

5．上述方案中，所述进料机构包括一进料口，以及对应设置于该进料口下方的一第一螺旋送料杆，该第一螺旋送料杆水平设置，用于将经过所述进料口放入的粉状黑滑石原料水平推送至所述回转筒体的进料段中；

所述出料机构包括一出料口，以及对应设置于该出料口下方的一第二螺旋送料杆，该第二螺旋送料杆水平设置，用于将所述回转筒体的出料段中的滑石产品水平推送出料。

6．上述方案中，还包括支撑部、托轮部、座体以及驱动机构；所述支撑部固设于地面，支撑部的上端与所述座体固定连接；所述托轮部固设于所述座体上，并转动支撑所述回转筒体；所述驱动机构传动连接所述托轮部，用于驱动所述回转筒体进行转动。

7．上述方案中，所述回转窑对应所述回转筒体的出料段还设有一排气罩，该排气罩罩设于所述出料段外侧，并与所述出料段气路连通，用于排出在煅烧过程中回转筒体内产生的废气；

并且，所述排气罩的外壁与所述回转筒体的外壁密封连接，用以确保回转筒体内的废气仅通过排气罩上的废气出口排出，不会产生其他气体返道，进而保持回转筒体中的气氛。

本发明工作原理及优点如下：

本发明于工艺层面上，主要通过低温煅烧并通过在煅烧装置内注入高浓高压氧气形成氧化气氛，一方面，低温煅烧可以避免产生滑石相变，避免产生顽火辉石，另一方面，足够的氧气浓度有利于保证低温煅烧时，黑滑石原料颗粒内碳质的充分氧化燃烧，同时有压力的氧气还可以透过黑滑石包裹层达到内部的碳成分表面，有助于黑滑石原料颗粒内的碳质完全氧化燃烧。从而确保在产品在不产生滑石相变前提下能够实现产品白度的快速跃升。

本发明于装置层面上，主要通过设置一给氧圈，该给氧圈呈环状套设于回转筒体的进料段外部，给氧圈的氧气入口连通给氧圈内部的氧气腔室，用于引入高浓高压氧气至氧气腔室中；同时，回转筒体的内壁设置有多个给氧风帽，各给氧风帽上开设有氧气孔，各氧气孔通过回转筒体上的气孔与给氧圈的氧气腔室气体连通设置，用于将高浓高压氧气从给氧圈中注入至回转筒体中，使回转筒体中形成氧化气氛。

相比现有技术而言，本发明将黑滑石原料颗粒超细化处理，超细后的粉状黑滑石在煅烧装置中用氧化气氛低温煅烧，使滑石在不产生相变的前提下烧掉黑滑石中的碳元素，得到高白度（≥80%）的滑石矿物相的超细滑石粉。

附图说明

附图1为本发明实施例煅烧装置的结构示意图；

附图2为图1中q方向视图；

附图3为图1中a-a向剖面结构示意图；

附图4为图1中b-b向剖面结构示意图；

附图5为图1中h方向视图；

附图6为图1中i处局部放大图；

附图7为图3中iii处局部放大图；

附图8为图1中ii处局部放大图。

以上附图中：1．进料机构；2．回转窑；3．出料机构；4．回转筒体；5．进料段；6．加热段；7．出料段；8．燃烧室；9．给氧圈；10．氧气入口；11．氧气腔室；12．给氧风帽；13．氧气孔；14．扬料板；15．钩状部；16．进料口；17．第一螺旋送料杆；18．出料口；19．第二螺旋送料杆；20．支撑部；21．托轮部；22．座体；23．驱动机构；24．排气罩；25．废气出口；26．烧嘴系统；27．密封填料；28．气孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见附图1所示，为本发明一种利用黑滑石生产高白度低硬度滑石的煅烧工艺及装置的实施例，其中，所述煅烧工艺包括以下步骤：

第一步，将黑滑石原料打碎磨粉，磨粉之后的黑滑石原料的颗粒细度为150~8000目，以325~6250目为佳，以保证氧化反应充分彻底，利于氧气与黑滑石原料颗粒中的全部碳元素发生反应。

第二步，将磨粉之后的黑滑石原料送入煅烧装置（参见图1）中进行煅烧，并使黑滑石原料均匀受热；其中，煅烧温度为200~850℃，以450~650℃为佳，即进行低温煅烧，保持温度为黑滑石不相变的温度，以保证煅烧过程中不生成顽火辉石。煅烧时间为2~8h，以3~4h为佳，以保证黑滑石原料低温煅烧的时间足够充分，以便完成煅烧。煅烧过程中向煅烧装置中充入高浓度高压力的氧气，使煅烧装置中形成氧化气氛；所述氧气的浓度为30~80%，所述氧气的压力为0.05~0.7mpa。

其中氧气浓度以50~70%为佳，在此氧气浓度区间下，可以保证在低温煅烧的过程中，黑滑石原料颗粒内碳质的氧化燃烧效率更高，即避免滑石发生相变，又能提升产品的白度。氧气压力以0.1~0.5mpa为佳，在此氧气压力区间下，可以使氧气透过黑滑石包裹层达到内部的碳成分表面，有利于低温煅烧的过程中，提高黑滑石原料颗粒内碳质的氧化燃烧效率。

在上述煅烧工艺中，若仅采用低温煅烧将难以达到滑石白度51%以上的效果，必须在低温煅烧的同时，通过注入有一定压力值的氧气，并确保氧气浓度在合理的区间，进行形成氧化气氛，一方面，有压力的氧气可以透过黑滑石包裹层达到内部的碳成分表面，能实现黑滑石原料颗粒内的碳质完全氧化燃烧，另一方面，足够的氧气浓度有利于提高黑滑石原料颗粒内碳质的氧化燃烧效率。从而确保在产品在不产生滑石相变（产生顽火辉石）的温度下能够实现产品白度的快速跃升，最终实现白度≥80%。

其中，如图1、2所示，所述煅烧装置包括在水平方向从前向后依次设置的进料机构1、回转窑2以及出料机构3；

所述回转窑2具有一回转筒体4，该回转筒体4在水平方向横卧，并沿其中心线转动设置；所述回转筒体4从前向后依次包括进料段5、加热段6以及出料段7；通过所述回转筒体4水平横卧并转动设置，以便回转筒体4中的黑滑石原料均匀受热。

所述回转筒体4的进料段5与所述进料机构1连设，所述回转筒体4的出料段7与所述出料机构3连设；所述进料机构1将粉状黑滑石原料送入所述进料段5，经所述回转筒体4的加热段6煅烧后成为滑石产品，再通过所述出料段7移出至所述出料机构3，并通过该出料机构3完成出料；

所述回转窑2包括一燃烧室8，所述回转筒体4的加热段6穿设于所述燃烧室8中；所述燃烧室8用于加热所述加热段6，通过烧嘴系统26对所述加热段6内的粉状黑滑石原料进行煅烧（见图4）。

如图3所示，所述回转窑2还包括一给氧圈9，所述给氧圈9呈环状套设于所述回转筒体4的进料段5外部；所述给氧圈9相对地面固定，所述回转筒体4转动设置于该给氧圈9的内侧，并且所述回转筒体4的外壁与所述给氧圈9的外壁通过密封填料27密封连接（见图6）；其中，所述给氧圈9具有一氧气入口10，该氧气入口10连通所述给氧圈9内部的一氧气腔室11，用于引入高压力高浓度的氧气；

如图3所示，所述回转筒体4的内壁对应所述氧气腔室11间隔设置有多个给氧风帽12，各所述给氧风帽12呈管状，沿回转筒体4的周向布置，且均朝向所述回转筒体4的内部延伸；并且，如图7所示，各所述给氧风帽12上均向后开设有一氧气孔13，该氧气孔13通过所述回转筒体4的筒壁上开设的气孔28与所述给氧圈9的氧气腔室11气体连通设置，用于将高压力高浓度的氧气注入回转筒体4中，使回转筒体4中形成氧化气氛。所述氧气孔13向后开设的目的在于避开回转筒体4中从前向后移动的黑滑石原料，以免堵塞氧气孔13，避免造成回转筒体4内氧化气氛不达标。

如图4所示，所述回转筒体4加热段6的内壁上间隔设置有多个扬料板14，各所述扬料板14沿回转筒体4的周向布置，且均朝向所述回转筒体4的内部延伸；所述扬料板14的外端固设于所述回转筒体4的内壁，所述扬料板14的内端形成有一钩状部15，且该钩状部15朝向所述回转筒体4的转动方向（逆时针转动）设置，借此设计，当回转筒体4转动时，各所述扬料板14通过钩状部15将粉状黑滑石原料不断扬起呈悬浮状，不仅利于原料的均匀加热，更利于充分接触回转筒体4内的氧气以实现充分煅烧。

其中，如图2所示，所述进料机构1包括一进料口16，以及对应设置于该进料口16下方的一第一螺旋送料杆17，该第一螺旋送料杆17水平设置，用于将经过所述进料口16放入的粉状黑滑石原料水平推送至所述回转筒体4的进料段5中；

如图5所示，所述出料机构3包括一出料口18，以及对应设置于该出料口18下方的一第二螺旋送料杆19，该第二螺旋送料杆19水平设置，用于将所述回转筒体4的出料段7中的滑石产品水平推送出料。

其中，还包括支撑部20、托轮部21、座体22以及驱动机构23；所述支撑部20固设于地面，支撑部20的上端与所述座体22固定连接；所述托轮部21固设于所述座体22上，并转动支撑所述回转筒体4；所述驱动机构23传动连接所述托轮部21，用于驱动所述回转筒体4进行转动。所述驱动机构23可以采用电机配传动链条的形式，也可以是具有同样功能的本领域技术人员熟知的其它驱动机构。

其中，如图5所示，所述回转窑2对应所述回转筒体4的出料段7还设有一排气罩24，该排气罩24罩设于所述出料段7外侧，并与所述出料段7气路连通，用于排出在煅烧过程中回转筒体4内产生的废气；

并且，如图8所示，所述排气罩24的外壁与所述回转筒体4的外壁通过密封填料27密封连接，用以确保回转筒体4内的废气仅通过排气罩24上的废气出口25排出，不会产生其他气体返道，进而保持回转筒体4中的气氛。

现就本装置的工作原理说明如下：

以回转窑2为煅烧装置主体，回转窑2的回转筒体4转动设置，回转筒体4的加热段6穿设于燃烧室8内，燃烧室8中通过燃烧气体或液体燃料使燃烧室8的温度控制在200~850℃范围，均匀加热回转筒体4的加热段6。进料机构1提供第一螺旋送料杆17向回转筒体4内供料（粉状黑滑石原料），物料密封回转筒体4，使回转筒体4内外密封。给氧圈9密封在回转筒体4外部，向回转筒体4内正压充氧。黑滑石原料在回转筒体4内的正压富氧气氛下，通过回转筒体4均匀受热使筒体内黑滑石原料与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳，达到除去黑滑石中碳质成分的目的，使黑滑石变成白滑石，且不生成顽火辉石。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。