一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法与流程

本发明涉及环保和资源循环综合利用技术领域，具体涉及一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法。

背景技术：

高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷、橡塑、化工、涂料、医药等行业，高岭土主要矿物成分是高岭石，高岭石的晶体化学式为2SiO₂·Al₂O₃·2H₂O，通过煅烧工艺脱除有机质、晶格重构；机械粉碎和气流粉碎足够的细度以满足制备电缆塑料和橡胶密封圈等填料、造纸涂料、分子筛、催化剂载体的要求。循环流化床燃煤锅炉飞灰是锅炉生产过程中最常见的废弃物，主要成分SiO₂、Al₂O₃是尘肺的的职业病危害因素根源，在工作场所中对人员的伤害较大，容易造成尘肺等职业病，逸散在空气中的粉尘对环境造成污染，如何变废为宝并高值利用制备高岭土一直是本技术领域工程技术人员想予以解决的问题,其中需要解决的现有实际问题包括获得足够的细度、添加各种配比导向剂和适合的工艺装备，从而使循环流化床燃煤锅炉飞灰制备的高岭土满足造纸、陶瓷、橡塑、涂料、搪瓷行业要求的化学成分和物理性能指标。中国发明专利（专利号为CN 200610012402.9，专利名称为冶炼用高强高铝耐火球的制备方法）公开了一种冶炼用高强高铝耐火球的制备方法，其特征在于：按下述步骤进行，a、将高铝球放入盛有稀释好磷酸的粘合剂容器中浸渍，浸渍时间大于24小时，捞出控至不淌水为止，当所述的高铝球为使用过的高铝球时，将其放入泥浆球磨中研磨，去掉表面杂质，用水冲洗干净晾干即可；b、将按照以上步骤制备得到的高铝球放入搅拌机内，按搅拌机内高铝球的重量，往搅拌机内撒喷适量的高铝粉和促凝剂的混合物，高铝球在搅拌机内滚动使球体表面牢固地粘接一层高铝细干粉；c、将粘满一层高铝细干粉的高铝球放入低温烘烤炉中烘烤至水分全部排除，球体表面硬化为止，出炉后即可。中国发明专利（专利号为CN201210252301.4，专利名称为煅烧磷石膏的回转炉窑）公开了一种煅烧磷石膏的回转炉窑，其特征是，它包括炉窑、转窑筒、静电除尘器，转窑筒设在炉窑中央，炉窑一端设有燃烧室，炉窑顶部设有三道隔墙和两挡火墙，炉窑底部设有两道下隔墙和三道下挡火墙，将炉窑底部分隔成六个烟尘沉降室和高、中、恒温三个区，转窑筒内壁均布烟气火管，一端设有热烟气进口另一端设有出口并与烟气火管分别连通，出口端设有环形集气罩；沸腾炉与回转窑相结合能充分利用热量，增加磷石膏与转窑烟火管的接触面，并起翻转物料作用，磷石膏不与烟气接触，保证产品的质量和白度，既节约了能源又达到了烟气粉尘的环保要求。

现有技术1提出的技术方案目的是提供一种冶炼用高强高铝耐火球，高强高铝耐火球主要应用于热风炉内蓄热室内用于热风炉的热交换，与本案用于焙烧活化回转炉内用于循环流化床燃煤锅炉飞灰研磨制备高岭土的目的不同；现有技术2采用沸腾炉与回转窑相结合的技术方案，但是沸腾炉的烟气不与物料接触，烟气中烟尘（飞灰）作为污染物采用沉降室、静电除尘器净化后往烟囱排放，没有实现飞灰的高值利用的目的。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法，其特征是：组分基本配比为：高岭石65～80份；绢云母20～35份；石英纤维 1～1.5份；氧化钾0.5～1份；氯化钾0.5～0.8份；硼砂0.5～0.8份。

组分称重配合完毕送入搅拌釜混合均匀，送入球形模型腔中，在50～60MPa的压力下压制成型，保持50℃/h的升温速率进行烧制，然后在1280℃温度下保温1～2h烧结为成品，成品高铝球直径10～12cm。

包括如下步骤：步骤一，焙烧活化回转炉筒体组件内敷设高铝球堆层，由于磨损和不停补充的缘故，高铝球堆层形成直径大小不一的球状填料，高铝球在焙烧活化回转炉筒体组件内随其回转时不停滚动、相互摩擦；步骤二，高温烟气挟带循环流化床燃煤锅炉飞灰从喷射器进入焙烧活化回转炉筒体组件，并扑向分布器的蜗旋桨叶，受离心力作用沿蜗旋桨叶旋转切线方向甩向焙烧活化回转炉筒体组件内壁，受焙烧活化回转炉筒体组件内壁摩擦、高铝球堆层、重力、蜗旋桨叶阻碍等作用失去动能停留在底部，受高铝球堆层相互摩擦研磨；步骤三，在炉内900～1280℃温度下高铝球相互摩擦研磨，高铝球组分中石英纤维SiO₂分子间间距增大，氧化钾、氯化钾、硼砂分子会侵入其分子间溶胀SiO₂分子，破坏Si-O键和稳定的晶格结构，生成较不稳定的晶格结构，从而完成石英纤维活化后层层剥落和其他组分一同加入高岭土成品中；步骤四，获得足够的细度后的高岭土成品颗粒受蜗旋桨叶扬起的沿焙烧活化回转炉筒体组件内壁螺旋前进的旋风风带的引导进入风选器，从而分选出活化程度和细度较为均匀的成品颗粒。

发明人发现，燃煤经循环流化床炉膛900±50℃温度燃烬后，再经旋风分离器分离，粗颗粒经返料器返回炉膛继续燃烧，旋风分离器排放的烟气中携带的细颗粒粒径38μm～58μm，主要成分为Al₂O₃、SiO₂和未燃尽C，称为循环流化床燃煤锅炉飞灰，其具有良好的活性的主要成分SiO₂含量约为45～55%、Al₂O₃含量约为35～38%，未燃尽C含量约为3～5%，作为煤中杂质成分Si经循环流化床燃煤锅炉炉膛高温燃烬后，在氧量较低的状况下形成SiO₂气溶胶，与Al₂O₃和未燃尽C颗粒被高速烟气挟带、撞击破碎、高温分离进入焙烧活化回转炉，具有较大的比表面积和阳离子交换容量，换而言之，循环流化床燃煤锅炉飞灰细度较高岭石经机械粉碎达到的细度有过之而不及，活化性能更好，杂质更少。

发明人发现，要实现循环流化床燃煤锅炉飞灰的高值利用制备高岭土，需要按照《高岭土及其试验方法》GB/T 14563-2008达到其化学成分和物理性能要求，虽然各行业对高岭土填料的具体要求不完全一致，但其中细度和Al₂O₃/SiO₂比都有较明确的规定，因此利用高铝球在焙烧活化回转炉内随其回转时不停滚动、相互摩擦，实现对停留在焙烧活化回转炉底部循环流化床燃煤锅炉飞灰的研磨，而且焙烧活化的900～1280℃高温下，Al₂O₃、SiO₂完成晶格重构的同时由于分子间键能下降、间距增大，在高铝球摩擦研磨下容易获得细度达到1000～1200目高岭土成品，同时高铝球相互摩擦研磨脱落的组分颗粒也补充到高岭土成品中，没有需要分离的杂质。

发明人发现，选择石英纤维作为增强剂对高铝球进行补强，较没有添加石英纤维的高铝球在常温下的抗压强度和抗冲击强度要高，在1000℃高温下的抗压强度和抗冲击强度更是高出更多，原因在于石英纤维的熔点达1750℃，在900～1280℃温度下石英纤维依然保持惰性，此时粘接剂氧化钾、氯化钾、硼砂呈熔融状态，石英纤维与粘接剂、骨料交联缠绕，仍能使高铝球保持一定的抗压强度和抗冲击强度；正是由于石英纤维在900～1280℃温度下为惰性物质，无法将其焙烧活化，从而影响高岭土成品的整体活化性能，所以现有技术配方中没有添加它的先例。

发明人发现，在900～1280℃温度下高铝球相互摩擦研磨，石英纤维SiO₂分子间间距增大，氧化钾、氯化钾、硼砂分子会侵入其分子间溶胀SiO₂分子，破坏Si-O键和稳定的晶格结构，生成较不稳定的晶格结构，从而完成石英纤维活化后层层剥落加入高岭土成品中。

发明人发现，高岭土活化程度与活化温度、活化时间、颗粒细度相关联，以上三个要素保持均匀状态，就能提高活化效率和防止出现活化程度不一的质量问题，通过高铝球堆层对循环流化床燃煤锅炉飞灰的研磨，提高了活化效率、降低了活化时间，并用风选的办法控制细度的同时也防止过度活化晶格再行重构。

相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，循环流化床燃煤锅炉飞灰是锅炉生产过程中最常见的废弃物，在工作场所中对人员的伤害较大，容易造成尘肺等职业病，逸散在空气中的粉尘对环境造成污染，目前主要采用填埋等方法进行处理，既污染土壤，又浪费资源和人力。而本发明则将其变废为宝，用于制备高岭土，不仅可以减少环境污染，而且可以降低生产成本；第二，选择石英纤维作为增强剂对高铝球进行补强，较没有添加石英纤维的高铝球在常温下的抗压强度和抗冲击强度要高，在1000℃高温下的抗压强度和抗冲击强度更是高出更多，原因在于石英纤维的熔点达1750℃，在900～1280℃温度下石英纤维依然保持惰性，此时粘接剂氧化钾、氯化钾、硼砂呈熔融状态，石英纤维与粘接剂、骨料交联缠绕，仍能使高铝球保持一定的抗压强度和抗冲击强度；正是由于石英纤维在900～1280℃温度下为惰性物质，无法将其焙烧活化，从而影响高岭土成品的整体活化性能，所以现有技术配方中没有添加它的先例，在900～1280℃温度下高铝球相互摩擦研磨，石英纤维SiO₂分子间间距增大，氧化钾、氯化钾、硼砂分子会侵入其分子间溶胀SiO₂分子，破坏Si-O键和稳定的晶格结构，生成较不稳定的晶格结构，从而完成石英纤维活化后层层剥落加入高岭土成品中。

附图说明

图1为本发明一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法的主视结构示意图。

图2为本发明一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法的俯视结构示意图。

图3为本发明一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法的A-A剖面结构示意图。

图4为本发明一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法的B局部放大结构示意图。

图5为本发明一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法的C大样结构示意图。

图6为本发明一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法的D局部放大结构示意图。

图7为本发明一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法的E向结构示意图。

1－分布器 2－喷射器 3－蜗旋桨叶 4－焙烧活化回转炉筒体组件 5－高铝球堆层 6－风选器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种制备高岭土焙烧活化回转炉专用高铝球使用方法，其特征是：组分基本配比为：高岭石65～80份；绢云母20～35份；石英纤维 1～1.5份；氧化钾0.5～1份；氯化钾0.5～0.8份；硼砂0.5～0.8份。

组分称重配合完毕送入搅拌釜混合均匀，送入球形模型腔中，在50～60MPa的压力下压制成型，保持50℃/h的升温速率进行烧制，然后在1280℃温度下保温1～2h烧结为成品，成品高铝球直径10～12cm。

包括如下步骤：步骤一，焙烧活化回转炉筒体组件4内敷设高铝球堆层5，由于磨损和不停补充的缘故，高铝球堆层5形成直径大小不一的球状填料，高铝球在焙烧活化回转炉筒体组件4内随其回转时不停滚动、相互摩擦；步骤二，高温烟气挟带循环流化床燃煤锅炉飞灰从喷射器2进入焙烧活化回转炉筒体组件4，并扑向分布器1的蜗旋桨叶3，受离心力作用沿蜗旋桨叶3旋转切线方向甩向焙烧活化回转炉筒体组件4内壁，受焙烧活化回转炉筒体组件4内壁摩擦、高铝球堆层5、重力、蜗旋桨叶3阻碍等作用失去动能停留在底部，受高铝球堆层5相互摩擦研磨；步骤三，在炉内900～1280℃温度下高铝球相互摩擦研磨，高铝球组分中石英纤维SiO₂分子间间距增大，氧化钾、氯化钾、硼砂分子会侵入其分子间溶胀SiO₂分子，破坏Si-O键和稳定的晶格结构，生成较不稳定的晶格结构，从而完成石英纤维活化后层层剥落和其他组分一同加入高岭土成品中；步骤四，获得足够的细度后的高岭土成品颗粒受蜗旋桨叶3扬起的沿焙烧活化回转炉筒体组件4内壁螺旋前进的旋风风带的引导进入风选器6，从而分选出活化程度和细度较为均匀的成品颗粒。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。