一种煤矸石增氧高效煅烧制备优质高岭土的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矸石处理技术领域，具体涉及一种煤矸石增氧高效煅烧制备优质高 岭土的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，国内煤系高岭土生产线存在的问题主要表现在两个方面，一是物料的超细 化，二是物料的煅烧工艺和设备。这两方面都存在生产成本高、产量低、运行稳定性差的问 题。煤矸石(煤系硬质高岭岩）的主要特点之一是矿石形成过程中受到成岩作用，矿石多是 沉积岩。加工过程中需要进行破碎、粉碎、超细粉碎等一系列降低原矿块度和细度的工序。 其中，粉碎至325目后，因超细煅烧高岭土产品性能的要求，需要进一步超细粉碎，将物料粒 度加工到微米级或亚微米级。超细粉碎及精细分级技术是煤系共伴生矿物最主要的深加工 技术之一，其关键在于设备。
[0003] 煤系高岭土是我国的优势非金属矿资源。我国的煤系高岭土储量大，质量好，分布 广，并且大型煤矿都伴有或共生高岭土。据不完全统计，己探明储量16.73亿吨(远景储量多 达100多亿吨）。经过最近几年的研究开发与市场开拓，人们逐渐认识到煤系高岭土的价值。 用煤系高岭土为原料加工的煅烧高岭土具有一系列优良性能：白度高、晶形好、孔隙率大、 容重小、化学稳定性和电绝缘性好、散射力和遮盖率强、油墨吸附速度快、热稳定性能好等 等。例如，煅烧高岭土与普通高岭土相比，油墨吸附力增强了 1.3倍，散射系数增加了 1.8倍， 还可替代60%以上的价格昂贵的超细钛白粉。因此广泛用于油漆涂料、造纸、橡胶、塑料、电 缆、陶瓷、石化、环保等领域，在现代产业发展和传统产业技术进步中起重要作用。而且，产 品的附加值高，经济效益好，如煤系高岭土原矿一般100元/吨左右，经超细煅烧后，最高可 达300~500美元/吨（离岸价）。一个年产万吨的煤系高岭土企业，每年可为国家创汇350万 美元以上，创利税1000万元人民币左右。
[0004] 煅烧高岭土的主要市场是油漆涂料、造纸、橡胶和塑料制品、电缆、陶瓷等。其中油 漆涂料和造纸是我国优质煅烧高岭土最主要的消费领域，分别占国内超细、高白度优质煅 烧高岭土消费量的50%和40%左右。据专家预测：由于以上产业的不断发展，对优质煅烧高岭 土的需求也将持续处于增长状态，2010年优质煅烧高岭土的国内需求量达到67万吨。2008 年1-4月全国高岭土(不论是否煅烧）出口量累计380361吨，出口总值2579.17万美元，均价 67.81美元/吨，进口量累计108105吨。进口总值2273.13万美元，均价210.27美元/吨，进出 口价格的巨大反差表明在品质上我国与国外产品还有较大差距。
[0005] 造纸工业是煅烧高岭土的重要用户，造纸工业的发展已成为衡量一个国家现代化 水平的标志。发达国家人均年用纸90kg左右。1993年我国人均用纸9kg左右，1996年已达 26kg。近年来我国造纸工业正以每年15%的速度递增。煅烧高岭土油墨吸收性好，遮盖率高。 可部分代替昂贵的钛白粉，尤其适合高速刮刀涂布机使用，随着我国造纸业的发展，产量的 扩大以及高速刮刀涂布机的引进，煅烧高岭土的用量也在逐步扩大。随着国民经济水平的 提高，人们对油漆涂料的需求量在不断增大。无论是大的涂料跨国公司，还是国内的新兴资 本，都对这块市场志在必得，世界著名的立邦、ICI涂料公司对煅烧高岭土的需求正在逐步 扩大。由于大公司的样板和市场竞争的作用，国内的各涂料厂家已越来越多地使用煅烧高 岭土。煅烧高岭土用于涂料行业可减少Ti02的用量，使涂膜具有更好的特性，可改善涂料的 加工、储存和应用性能。煅烧高岭土在涂料中的用量为10%-30%，使用的煅烧高岭土以-2μπι 含量为70-90%为主。目前该行业的年用量4.5万吨/年。今后乳胶漆年产量将达80~100万 吨，这是煅烧高岭土的一个潜在的更大的市场。在工程塑料、通用塑料中煅烧高岭土的充填 量为20%-40%，用作填料和补强剂。煅烧高岭土用于聚氯乙烯电缆，能改善塑料的绝缘性能。 多功能塑料棚膜也是一个很大的市场。我国的橡胶行业用高岭土量较大，在橡胶中充填的 高岭土比例约15%-20%。煅烧后的高岭土，包括表面改性，可部分替代炭黑，白炭黑，生产浅 色橡胶制品、轮胎等，具有很好的市场前景，有5~10万吨的市场潜力。
[0006] 未来的煅烧高岭土市场，虽然有碳酸钙、滑石等矿物的竞争有可能失去一些低档 产品市场，但高档煅烧土在国际和国内市场上仍具有一定的竞争力。经过最近几年的研究 开发与市场开拓，人们逐渐认识到煤系高岭土的价值。我国许多部门就利用煤矸石生产造 纸涂料级高岭土的工艺开发做了一些尝试并已经取得一定进展。在普通水洗高岭土市场受 重质碳酸钙冲击而连年萎缩的情况下，煅烧高岭土市场一派繁荣，令许多厂家竞相追随。国 内部分企业盲目上马生产线，但由于原料、工艺以及设备的问题，大部分企业产品的质量一 直不尽人意。因此急需改良、优化现有工艺，以达到增产、降耗、减排，提高产品质量，提升企 业竞争力的目的。使生产的高档煅烧高岭土能满足市场需求。
【发明内容】
[0007] 本发明为了解决现有煅烧高岭土使用的原料、工艺以及设备的问题，导致生成的 高岭土性能差、品质低等问题，提供了一种煤矸石增氧高效煅烧制备优质高岭土的方法。
[0008] 本发明由如下技术方案实现的：一种煤矸石增氧高效煅烧制备优质高岭土的方 法，包括手选洗矿、破碎粉碎、超细磨矿、干燥打散、煅烧冷却、打散分级，具体包括如下步 骤： (1) 手选洗矿:原料矿石堆场中去除铁钛侵染的原料和夹杂的其他杂质，然后水洗清除 原料矿石表面的煤灰和泥土，人工破碎至矿石粒径< 200mm; (2) 破碎粉碎:选用莫氏硬度为3-5的矿石，采用常规锤式破碎机将矿石破碎至粒径< 15mm，再采用飓风磨粉碎，使其粒径为325目； (3) 超细磨矿:经粉碎至325目的物料与水混合搅拌制浆，浆料浓度为40-50%，然后将浆 料送入磨剥机磨矿，使高岭土晶片剥离，粒径至2μπι的物料量2 95%时，磨矿结束，将磨好的 浆料栗入各个成品浆池储存备用； (4) 干燥打散:将储存的矿浆采用8000型气流喷雾干燥器进行喷雾干燥，干燥至矿浆含 水量低于1.5%即可，干燥后的物料形成假颗粒，然后经过打散机进行打散复原至磨矿粒度； (5) 煅烧冷却:采用一台内热式回转窑，煅烧温度控制在950-1050°C，煅烧50-60分钟后 热物料经抽风冷却，负压输送到打散料仓； (6) 打散分级:打散料仓内的物料采用打散机将粒度控制在1-2μπι，控制325目筛余物进 行分级； 所述内热式回转窑的窑头设置燃烧室，燃烧室内安设燃烧器，燃烧室前端安设助燃风 机，燃烧器部位安装供氧风机。
[0009] 所述燃烧器为天然气燃烧器。所述供氧风机的频率为40-50HZ。
[0010] 所述原矿为煤矸石，原矿技术要求见表1。
[0011] 表1:原矿技术要求
国内有关煅烧高岭土产品的主要标准有：白度2 93 · 5%; 45μπι筛余物< 0 · 03%;小于2μπι 含量75%-84%。采用本发明所述方法制备的高岭土产品质量达到了 ：白度:95.29%; 45μπι筛余 物:0.008%;小于2μπι含量:80.5%。显然本发明所制备的高岭土完全符合国内产品的标准。
[0012] 本发明在煤矸石煅烧制备高岭土传统工艺基础上，通过燃烧室设计、二次风机增 氧，实现了混合助燃、温度调控，使回转窑内煤矸石的脱碳与活化同时进行，脱碳时间由100 ~120分钟缩短到50~60分钟，产品白度达到95.29%，45微米筛余物0.008%，小于2微米含量 达到80.5%，降低了产品的综合能耗，扩大了产品的应用领域。
[0013] 本发明对燃烧设备进行了优化，实现了控氧燃烧和无络合剂煅烧，无有害气体CO 的排放，提高了产品白度。解决了无络合剂煅烧过程炭质难以脱净，产品白度不够;络合剂 煅烧对高岭土产品的活性影响的难题。
[0014] 本发明通过连续式搅拌湿磨工艺，实现粉末快速超细化处理。煅烧前后增加打散 工序避免超细颗粒自团聚现象，确保了细颗粒在溶液中分散，保证了产品的粒度，得到高粒 度、低筛余物、低磨耗产品。
[0015] 本发明使生产的高档煅烧高岭土满足了市场的需求。符合国家节能产业政策和产 品结构调整方向有利于改善本地区环境状况，同时节省大量土地资源，减少大气污染。工艺 技术先进，具有投资少、见效快的特点。不仅具有良好的经济效益、节能效益。而且具有良好 的环境效益和综合社会效益，推广应用前景良好。
[0016] 本发明进一步推进了煤矸石的综合开发与利用，同时也提高了煤矸石的附加值。 既符合国家调整产业结构，可持续发展战略，还可以在产煤地区形成新的经济增长点，具有 良好的社会经济效益。该发明不仅可节约国家资源，也可