专利名称：煤系高岭土的流态化瞬间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，特别涉及一种煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺。
背景技术：
煤系高岭土是我国特产的一种矿物，粉碎至一定的细度后，通过煅烧脱水、脱碳，提高白度后，可作为造纸、涂料和橡胶塑料制品的颜填料，属于大吨位规模的精细化工产品。上述应用领域都要求高岭土煅烧后具有尽可能高的白度和遮盖对比率以及适当的吸油值。但由于煤系高岭土中含有结构水和碳杂质，因此，必须进行煅烧、脱水和脱碳处理，以满足下游应用领域对白度、遮盖对比率和吸油值的要求。同时要求煅烧工艺技术还要不破坏高岭土粉体的其它固有性能。
高岭土粉体的现有煅烧技术有固定床式静态煅烧、移动层煅烧、搅拌式煅烧和流态化煅烧。
固定床式静态煅烧属于传统方法，是将装有高岭土粉体的匣钵或高岭土坯料放入倒焰窑、隧道窑或竖窑中进行煅烧，这种煅烧方法，窑内温度场分布不均匀，再加上物料层与烟气的传热不良，造成不同位置的物料间存在明显的温度差，常导致高温“过烧”和低温“欠烧”现象，产品质量难以均匀稳定。且这种方法是间歇操作，生产周期长，生产能力低下，劳动强度大，无法满足高岭土大规模工业化生产。
移动层煅烧是将高岭土生料置于直燃式、内热式或隔焰式回转窑中进行滚动煅烧；搅拌式煅烧和国外的多炉膛煅烧是将煤系高岭土生料通过机械翻动进行煅烧。与固定床式煅烧相比，回转窑煅烧和机械翻动煅烧的传热效率有所改善，产品质量和稳定性有明显提高，但依然存在着因气固接触差、传热速率慢而导致的热能利用不充分、煅烧时间过长、燃料和动力消耗高、生产成本高的问题。且隔焰式回转窑的制造需要能在动态负荷下耐高温的特殊钢材，单位投资大，维修困难，且生产能力小，单台窑年生产能力不足万吨，继续放大则受材料和工艺限制，十分困难。
流态化煅烧是将高岭土生料置于高温气流中进行煅烧，主要有快速循环流态化煅烧和快速流态化煅烧工艺等二种方式。
中国专利局2005年3月30日公开的公开号为1600687，发明名称为《超细高岭土的快速循环流态化煅烧过程及其设备》的专利申请，该申请是采用快速循环流态化煅烧方式，把煤系高岭土生粉经过预热后，通入流态化煅烧炉进行流态化煅烧，煅烧温度控制在700～1000℃，炉中气流速度控制在1～6m/s，并设有循环煅烧装置，使得物料在煅烧器内往复循环进行煅烧，物料的停留时间为0.3～3小时，促使物料充分脱水脱碳以达到增白的目的。在这种方式下，物料与气流的传热效率得到进一步的提高，对热能利用也比较充分，流动、传热方面比固定床煅烧和移动层煅烧有了很大改进。尽管如此，该煅烧方式仍然存在着气固传热速率不够高、物料停留时间过长、生产能力较小、烧成白度低等问题，另一个难于解决的问题是物料在煅烧炉的内部循环容易致使部分物料因返混和停留时间过长而“过烧”，部分物料因气流“短路”停留时间过短而“欠烧”，二者难以分开，只能混在一起出料，造成产品性能指标上的不稳定和难于控制。
而中国专利局2005年6月29日公开的公开号为1632436，发明名称为《快速流态化煅烧工艺》的专利申请所批露的煅烧工艺，是在CN1600687A快速循环流态化基础上进行的改进，用一个单独的移动床煅烧反应器代替了CN1600687A所批露的工艺中的循环煅烧装置。湿物料经过多级预热和干燥后，先进入流态化煅烧炉初步煅烧，然后进入移动床煅烧反应器以平推流方式完成所有的煅烧脱水脱碳过程。其流态化煅烧炉和移动床煅烧反应器的气体温度为500～1300℃，气体的流速均为1～6m/s，停留时间控制在几分钟到数小时之间。但这种煅烧方式存在着因停留时间过长，导致设备尺寸过于巨大的问题，致使工程应用中，设备大型化方面存在着难以克服的困难，且生产工艺过于复杂，难以在工业实践中利用。
发明内容
本发明的目的是克服现有的流态化煅烧过程中存在的物料停留时间过长，物料返混严重、设备难以大型化和生产工艺路线长，且非常复杂的缺点，提供一种生产工艺简单，可以瞬间脱除煤系高岭土中大部分结构水和部分碳杂质的方法，并缩短后续普通煅烧增白过程中所需的煅烧时间，同时提高最终产品的吸油值、遮盖对比率和消光性能。
为了实现上述目的，本发明提供的流态化瞬间煅烧工艺包括烟气发生系统、下料系统、流态化煅烧系统、气固分离装置和后续煅烧系统，各系统按流程常规连通，其特征在于，物料经过下料系统加入到流态化煅烧系统中，与由烟气发生系统产生后进入流态化煅烧系统的呈高速流动的高温烟气相混合进行瞬态煅烧，瞬态煅烧时间通过阀门进行调节，瞬态煅烧后的物料经过气固分离系统加以收集后，送入到后续煅烧系统，进行进一步煅烧增白处理。
上述工艺步骤为a、通过烟气发生系统产生的高温烟气经管道提供给流态化煅烧系统；b、通过安装在气固分离装置后的引风机，使烟气发生系统产生的高温烟气高速流动进入流态化煅烧系统中，通过安装在烟气发生系统和流态化煅烧系统之间的输送管道上的生料仓，使需煅烧的物料进入流态化煅烧系统中进行瞬态煅烧；c、被瞬态煅烧后的物料经过气固分离系统加以收集后，送入到后续煅烧系统，进行进一步煅烧增白处理。
上述烟气发生系统可采用工业上常用的热风炉和烟气发生炉，也可以采用各种高温尾气。
上述瞬态煅烧时的高温烟气温度850-1000℃；高速烟气的流速为15-40m/s。
上述瞬态煅烧时物料在流态化煅烧系统中的停留时间为0.5～3秒。
上述物料的粒度在1000-6250目。
上述生料仓的出料口与输送管之间安装有卸料装置，在卸料装置与流态化煅烧系统的连接处的管道内，设有撒料分散装置。
上述气固分离系统为单台或多台串联的除尘器。
上述除尘器为旋风收尘器、布袋除尘器、静电除尘器之一或组合。
上述烟气发生系统为热风炉或烟气发生炉或各种高温尾气。
上述流态化煅烧系统是由管状的煅烧管组成，在该管外有保温层。
在引风机的进风口安装有风量调节阀。
在引风机与除尘器相连的管路上安装有风量调节阀。
本发明所述的流态化瞬间煅烧工艺具有以下主要特点和优势1、物料分散良好，气固传热面积大，物料加热速度极快，管路中温度分布均匀，各温度控制点的温度可控制在±5℃范围内。
2、物料的停留时间很短，一般可控制在0.5～3秒内。物料在这么短的时间内即可脱除绝大部分结构水和部分碳杂质，物料烧失量可由12～14％降到1％以下。
3、连续性生产，物料停留时间均匀可控，基本上消除了生粉的返混现象，各项工艺参数易于稳定控制，流态化煅烧后的产品各项性能稳定。
4、由于粉体充分分散在气流中，彼此间接触机会大大减少，且煅烧过程在0.5～3秒内的瞬间完成，故常规煅烧过程中的物料烧结团聚现象基本可以消除。
5、可降低后续普通增白煅烧过程的能耗，提高单台产量。在达到相同的成品白度的情况下，与生粉直接进行增白煅烧相比，生粉经过流态化瞬间煅烧工艺处理后，在后续的增白煅烧过程中，煅烧温度能降低20℃左右，煅烧增白时间可缩短30～50％，大大节约了能耗，提高了系统台时产量。
6、与生粉直接煅烧增白后的产品相比，经过本工艺所处理后的物料再进行煅烧增白后，其吸油值、遮盖对比率和消光性能均有大幅度提高。
7、生产工艺流程短，生产工艺条件控制简单、容易，易于实现工业化生产。
图1本发明流态化瞬间煅烧工艺的工艺流程图具体实施方式
本发明提供的实施例如下，但本发明并不局限于下述例子。
实施例1如图1所示，烟气发生系统3采用的是工业上用的热风炉。首先点燃热风炉中燃烧器1的喷嘴2给系统加热，待流态化煅烧系统中的煅烧管7和撒料分散装置6结合处的温度稳定在850℃左右后，综合调节引风机10进风口上安装的风门17和布袋收尘器9与引风机10之间的掺冷风管12上的蝶阀16及旋风收尘器8与布袋收尘器9相连的管路上的掺冷风管11上的蝶阀15，使得系统风速在15m/s左右，然后打开料仓4出料口上的锁风泄料器5将料仓4中的1250目的煤系高岭土生粉加入并通过撒料分散装置6将物料加以分散后进入流态化煅烧管7中，与高温、高速的气流相接触进行流态化瞬间煅烧。煅烧后的粉体逐步冷却后依次经过旋风收尘器8和布袋收尘器9进行收料，所收集的物料为半成品A，半成品A经过安装在旋风收尘器8和布袋收尘器9底部卸料口的卸料器13、14，将物料送入输料管18，通过输料管将物料送入后续煅烧增白工艺进行处理后，得到成品A。后续煅烧增白工艺是采用回转窑进行煅烧增白。
实施例2将实施例1中的煅烧温度控制在850℃左右，系统风速控制在30m/s左右，其余与实施例1相同，分别得到半成品B和成品B。
实施例3将实施例1中的煅烧温度控制在920℃左右，系统风速控制在40m/s左右，其余与实施例1相同，分别得到半成品C和成品C。
实施例4将实施例1中的煅烧温度控制在1000℃，系统风速控制在15m/s左右，其余与实施例1相同，分别得到半成品D和成品D。
实施例5将实施例1中的生粉粒度改为6000目，煅烧温度控制在870℃左右，系统风速控制在40m/s左右，其余与实施例1相同，分别得到半成品E和成品E。
实施例6将实施例5中的煅烧温度控制在970℃左右，系统风速控制在15m/s左右，其余与实施例5相同，分别得到半成品F和成品F。
实施例7将实施例5中的煅烧温度控制在1000℃左右，系统风速控制在20m/s左右，其余与实施例5相同，分别得到半成品G和成品G。
实施例8将实施例5中的煅烧温度控制在1000℃左右，系统风速控制在40m/s左右，其余与实施例5相同，分别得到半成品H和成品H。
作为对比，把1250目和6000目生粉分别称为生粉X和Y，不经过本流态化煅烧工艺处理而直接进行煅烧增白的产品分别称为成品X和成品Y。
上述半成品和成品的各项过程参数和性能如表1和表2所示。
在实施例1-8中，烟气发生系统3也可采用工业上用的烟气发生炉或各种高温尾气，其目的是为系统提供高温热气。气固分离系统可以为单台或多台串联的除尘器。除尘器为旋风收尘器、布袋除尘器、静电除尘器之一或组合。
表1 各半成品的过程参数和性能
表2 各成品的性能
根据表1、2可以看出，通过本工艺生产的煤系高岭土的各项性能和指标，均有提高。
权利要求
1.一种煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，该工艺包括烟气发生系统、下料系统、流态化煅烧系统、气固分离装置和后续煅烧系统，各系统按流程常规连通，其特征在于，物料经过下料系统加入到流态化煅烧系统中，与由烟气发生系统产生后进入流态化煅烧系统的呈高速流动的高温烟气相混合进行瞬态煅烧，瞬态煅烧时间通过阀门进行调节，瞬态煅烧后的物料经过气固分离系统加以收集后，送入到后续煅烧系统，进行进一步煅烧增白处理。
2.根据权利要求1所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，该工艺步骤为a、通过烟气发生系统产生的高温烟气经管道提供给流态化煅烧系统；b、通过安装在气固分离装置后的引风机，使烟气发生系统产生的高温烟气高速流动进入流态化煅烧系统中，通过安装在烟气发生系统和流态化煅烧系统之间的输送管道上方的生料仓下料，使需煅烧的物料进入流态化煅烧系统中进行瞬态煅烧；c、被瞬态煅烧后的物料经过气固分离系统加以收集后，送入到后续煅烧系统，进行进一步煅烧增白处理。
3.根据权利要求2所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于上述瞬态煅烧时的高温烟气温度850-1000℃；高速烟气的流速为15-40m/s。
4.根据权利要求2所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于上述瞬态煅烧时物料在流态化煅烧系统中的停留时间为0.5～3秒。
5.根据权利要求1所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于上述物料的粒度在1000-6250目。
6.根据权利要求2所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于上述生料仓的出料口与输送管之间安装有卸料装置，在卸料装置与流态化煅烧系统的连接处的管道内，设有撒料分散装置。
7.根据权利要求2所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于上述气固分离系统为单台或多台串联的除尘器。
8.根据权利要求7所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于上述除尘器为旋风收尘器、布袋除尘器、静电除尘器之一或组合。
9.根据权利要求2所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于上述烟气发生系统为热风炉或烟气发生炉或各种高温尾气。
10.根据权利要求2所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于上述流态化煅烧系统是由管状的煅烧管组成，在该管外有保温层。
11.根据权利要求2所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于在引风机的进风口安装有风量调节阀。
12.根据权利要求2所述的煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，其特征在于在引风机与除尘器相连的管路上安装有风量调节阀。
全文摘要
本发明涉及物料的煅烧方法，特别涉及一种煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺，该工艺包括烟气发生系统、下料系统、流态化煅烧系统、气固分离装置和后续煅烧系统，各系统按流程常规连通，其特征在于物料经过下料系统加入到流态化煅烧系统中，与由烟气发生系统产生后进入流态化煅烧系统的呈高速流动的高温烟气相混合进行瞬态煅烧，瞬态煅烧时间通过阀门进行调节，瞬态煅烧后的物料经过气固分离系统加以收集后，送入到后续煅烧系统，进行进一步煅烧增白处理。在本工艺中，由于采用流态化煅烧系统，使物料在瞬间完成煅烧过程，可实现大规模、连续化工业生产，且可有效缩短后续煅烧增白的时间和能耗，成品的吸油值、遮盖对比率和消光性能均能大幅提高。
文档编号C09C1/40GK1915814SQ200610153358
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月12日 优先权日2006年9月12日
发明者刘埃林, 叶向东, 杨永成, 冯欲晓, 高鹏军, 任永利, 宋勇平, 冯利民, 包铁刚, 苏咏, 张利云, 祖吉喆, 卢自尊, 王建东, 季铁刚 申请人:内蒙古蒙西高岭粉体股份有限公司