专利名称：一种无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统。利用该系统制备的 偏高岭土主要用于耐腐蚀材料、高早强修补加固材料及模具材料等行业。
背景技术：
高岭土是一种非金属粘土矿物，经过一定的煅烧制度煅烧后制得的偏高岭土是一种广 泛应用的工业原料，其粒度为微米或亚微米级的粉体，堆积密度为0.6 0.8kg/m3。
目前煅烧高岭土有隧道窑、导焰窑、推板窑等静态煅烧设备，这几种类型的煅烧窑炉 投资省，但运行成本高，而且大都存在着自动化程度低、操作管理麻烦、工人劳动强度大、 生产能力低、其温控难度大、煅烧温度不均匀致使产品质量不稳定。同时烧结现象严重， 须二次粉碎，产品受燃料及烟气污染严重，能耗高。因此，由于静态煅烧方式的这些固有 局限性，此类设备常用于生产粗颗粒的低档产品，不适应现代化大规模生产的要求。
工业化生产偏高岭土多采用内热型回转炉，内热型回转炉是指燃料在转管内直接与物 料及产品混合燃烧加热的一种回转炉。虽然其投资较高，但可连续化生产，采用计算机控 制，机械化、自动化程度高，有产量大、热效率高、质量均匀稳定、操作环境好、负压运 行和无粉尘污染等优点，也常用于冶金工业和水泥工业中。由于内热型回转炉只能在炉的 一端用火焰加热，其温度场分布不均匀，且难以控制。且燃料烟气和灰分沉降必然造成对 物料的污染。上述设备制得的偏高岭土主要是利用其稳定性好、白度高，杂质含量低，光 散射性能好，易于分散等特点用作橡胶、化妆品、涂料、造纸、陶瓷等行业的颜料和多功 能添加剂等以降低产品成本。它们对偏高岭土的质量要求只是完全脱水生成莫来石等稳定 结构即可，通常煅烧温度较高，不担心"过烧"或"欠烧"现象。而无机聚合物胶凝材料用偏 高岭土不仅要求偏高岭土具有一定的细度和白度，还必须具有一定的"活性"，这种高活性 的偏高岭土对煅烧制度的要求非常高，"过烧"或"欠烧"现象都将直接影响偏高岭土的活性， 因而内热型回转炉不适合制备无机聚合物胶凝材料用偏高岭土。
外热型回转炉是指在炉管外部对炉管进行加热，通过炉管的热交换对物料进行煅烧的 回转炉。外热型回转炉包括回转炉体、传动系统、燃烧系统、冷却系统、皮带输送机、螺 旋喂料机。皮带输送机与螺旋喂料机连接，螺旋喂料机与回转炉体连接，在回转炉体分别 安装两个托轮，托住回转炉体，回转炉体内装有扬料板板和轴向刮板，传动系统的传动电机与通过轴与小齿轮连接，大齿轮固定在转炉体外周上，与小齿轮啮合；燃烧系统由燃烧 室、燃烧器和温控设备构成，在回转炉体外设有外壳，燃烧室为外壳的内衬与回转炉体之 间的空腔，在回转炉体的后段外周设有冷却系统，冷却系统为循环水冷装置。
现有的外热型回转炉主要有以下几种形式，其一为专利文献CN1367365A介绍的电阻 炉外热型回转炉，其特征是在炉体下部设置电阻炉对炉体进行加热；其二为专利文献 CN2337497Y介绍的燃气型外热回转炉，其特征在于燃气从炉体底部切线方向喷入，并在 底部装有若干烟道，伸入燃烧区内，与燃气通道在燃烧区内形成空间交叉。其三为专利文 献CN2317453Y介绍的外加热回转炉，其主要用于焙烧碳酸盐矿石。
综合以上几种回转窑的特点，存在以下缺点1、电阻炉外热型回转炉的用电功率太大 导致产品成本较高，同时电阻炉容易损坏，因此在目前能源紧张的情况下难以推广使用；2、 对于燃气缺乏的地区，燃气型外热回转炉也无法使用，同时该种设备容易出现燃气燃烧不 充分的现象，导致能源浪费及环境污染；3、 CN2317453Y介绍的外加热回转炉由于结构设 计的原因不适用于粉体物料的煅烧；4、现有的燃油燃烧器均采用普通燃油喷嘴装置，其燃 料的燃烧率和控温精度较差；5、现有回转炉技术中，均未采用有效的收尘装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有的静态煅烧、内热型回转炉和目前外热型回转炉的"欠 烧"、"过烧"、能耗高、产品质量差等上述缺点，提供一种烧成产品活性高、质量稳定、能 耗低、环保的利用外热燃油型回转炉的无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现-
一种无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统，包括回转炉体、传动系统、燃油 燃烧系统、冷却系统、皮带输送机、螺旋喂料机，皮带输送机与螺旋喂料机连接，螺旋 喂料机与西转炉体连接，在回转炉体两端分别安装两个托轮，托住回转炉体，回转炉体 倾斜角为0° 5°可调，回转炉体内装有扬料板板和轴向刮板，传动系统的传动电机与通 过轴与小齿轮连接，大齿轮固定在回转炉体外周上，与小齿轮啮合；燃油燃烧系统由燃 烧室、燃烧器和温控设备构成，在回转炉体外设有外壳，燃烧室为外壳的内衬与回转炉 体之间的空腔，燃油燃烧器布置在回转炉体两侧的燃烧室内，温控设备为具有预热段以 及高温段独立控温、加热、测控单元共同组成的具有PID调节功能的闭环控制系统，在 回转炉体的后段外周设有冷却系统，冷却系统为循环水冷装翼；所述的回转炉体由顺序 连通的进料段、预热段、高温段和冷却段组成；在预热段后半部以及高温段的回转炉体 外侧设有燃烧器，燃烧器为意大利利雅路RL系列燃油燃烧器，共有《组，在预热段靠近高温段1/3处布置2组，在高温段均匀分布6组。
所述的进料段、预热段、高温段和冷却段的长度比优选为1: 2: 4: 2。 所述的制备系统还包括手动手柄，手动手柄连接在小齿轮的轴上。
所述的制备系统还包括水蒸气粉尘分离系统，水蒸气粉尘分离系统包括收尘壳体、多 组耐高温的布袋收尘装置、空压机和风机；多组耐高温的布袋收尘装置设置在收尘壳体内，
收尘壳体与回转炉体尾部的排气口相连，空压机设置在收尘壳体外部，与收尘壳体腔体连
通；风机收尘壳体腔体连通，设置在收尘壳体外侧顶部，风机还与排气管连通。
所述的制备系统还包括管式螺旋输送机，管式螺旋输送机与回转炉体冷却段后部的出 料口相连。
高岭土在煅烧过程中随温度的变化而发生的化学反应如下 600。C 卯0。C: A1203,2Si02 2H20 = A1203.2Si02(偏高岭土)+2H20 95(TC 1050。C: 2A1203.2Si02 二2A1203.3Si02(铝硅尖晶石)+Si02(无定形) 因此，为了制得符合无机聚合物胶凝材料用的偏高岭土，需要燃烧系统控制回转炉的 预热段、高温段和冷却段的温度以及物料通过不同温区段的时间如下
a、 控制回转炉的预热段温度为600~700°C (或500~600°C);
b、 控制高温段温度为800~850°C (或700 75(TC)，同时控制物料通过预热段和高温段 时间，优选为60 90min;
c、 通过冷却系统控制物料的出料温度为100 200°C，以有利于水蒸气粉尘分离系统的 气尘分离、螺旋提升系统的正常运行及物料存储。
本实用新型原理物料从窑头进入后在窑体内呈半悬浮及翻滚状态，并在窑内的低负 压环境下向窑尾推进，从而经过不同温度的煅烧区域，通过对喂料速度、窑体转速、倾斜 度、低负压气氛及烧成温度的调整，控制煅烧物料经过不同温度煅烧区域的时间，以达到 煅烧目的。窑内的水蒸气是通过在窑尾的水蒸气粉尘分离系统产生的负压将其与物料粉尘 进行分离处理后进行排放。
本实用新型的制备系统具有如下优点
1、 炉内温度分布为预热段、高温段和冷却段，其物料的煅烧时间和煅烧气氛可调，同 时物料在窑内可呈半悬浮状态，烧成产品活性高，质量稳定，不会出现传统工艺的"欠烧" 或"过烧"现象。
2、 由于燃料是轻型柴油，燃烧气氛与物料不直接接触，同时采用的是燃烧器，燃烧充 分，热利用率较高，对烧成物料及环境均没有污染，特别适用于生产对颜色要求较高的产3、 通过配备的低负压布袋水蒸气粉尘分离系统，使该生产过程所排放白色"烟雾"全部
为高温水蒸气冷凝所致，其尾气的排放已达到欧m排放指标。
4、 生产的产品粒度细、白度高，且不会引入任何新的有害杂质，完全符合无机聚合物
胶凝材料用偏高岭土的质量要求。
5、 生产线采用全封闭式作业，无粉尘污染，符合环保要求。
6、 可连续式生产，适合大规模工业化应用。
图l本实用新型的外热式燃油型回转炉外部结构示意图。 图2 PID调节系统工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型要求保护 的范围并不局限于实施方式表述的范围。
如图1所示，无机聚合物胶凝材料用偏高岭土制备系统包括回转炉体l、传动系统2、 燃油燃烧系统3、冷却系统6和水蒸气粉尘分离系统，还包括皮带输送机4、螺旋喂料机5、 管式螺旋输送机7等辅助装置。
回转炉体1由顺序连通的进料段10、预热段11、高温段12和冷却段13组成。进料段
10、预热段ll、高温段12和冷却段13的长度比约为1: 2: 4: 2。回转炉体1采用高温耐
热钢制成的无缝钢管，进料段10内装有扬料板板，可把物料快速推进到预热段11，回转 炉体1预热段11和高温段12内设有轴向刮板。
传动系统2包括减速箱14、传动电机15、小齿轮16、大齿轮18、托轮19以及手动手 柄17，通过在预热段11和冷却段13分别安装两个托轮19，托住回转炉体l，回转炉体l 倾斜角为0。 5。可调。传动电机15通过减速箱14连接，并通过轴与小齿轮16连接，大齿 轮18固定在转炉体1的进料段10外周上，与小齿轮16啮合。手动手柄17连接在小齿轮 16的轴上。传动电机15通过减速箱14驱动小齿轮16，再带动固定在进料段10的大齿轮 18，从而使回转炉体l转动。传动系统2实现回转炉体1的转动采用无极变频调速，转速 在0 15rmp连续可调。由于手动手柄17连接在小齿轮16的轴上，通过转动手动手柄17 带动小齿轮16转动可驱动大齿轮18转动。如遇突然停电等紧急情况时使用，以防窑体局 部受热变形。
燃油燃烧系统3燃油燃烧系统由燃烧室、燃烧器和温控设备构成。在预热段后半部以及高温段的回转炉体外设有外壳，该外壳采用型钢和钢板焊接而成，外壳的内衬采用保温 隔热材料制成。燃烧室为外壳的内衬与回转炉体1之间的空腔。燃烧室内设有多组燃烧器，
燃烧器为意大利利雅路RL系列燃油燃烧器，本例共有8组。燃烧器的布置是根据偏高岭 土的制备工艺对热工制度的要求进行设计的，具体是燃油燃烧器布置在炉体两侧水平中心 线偏下的部位，其中在预热段靠近高温段1/3处布置2组，在高温段均匀分布6组。在预 热段11的顶部还设有烟囱20。温控设备为具有预热段以及高温段独立控温、加热、测控 单元共同组成的具有PID调节功能的闭环控制系统，其燃料为轻型柴油，燃料的燃烧率达 到99.5%以上，控温精度可达土2"C。现有的具有PID调节功能的闭环控制系统为控制器、 传感器、变送器、执行机构、输入输出接口等部件组成的闭环控制系统，其原理如图2所 示。其中控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上，控制系统的被控量再 经过传感器、变送器，通过输入接口又回到控制器。该系统具有结构简单、稳定性好、工 作可靠、调整方便等特点。同时该系统采用的是无纸记录仪记录，可有实时及历史记录曲 线和数据报表，随时按时间跨度进行查询。该系统是基于HMI触摸屏，配置标准CF卡数 据存储模块，通过电脑可以直接打开或打印，CF卡数据可最长保存3年。该控制系统除了 开关指示、运行指示外，还设有超温及传动异常的声光报警装置。
在回转炉体1的冷却段13外周(包围回转炉体1的冷却段13)设有冷却系统6，冷却 系统6为循环水冷装置。
水蒸气粉尘分离系统包括收尘壳体8、多组耐高温的布袋收尘装置21、空压机22和风 机23。多组耐高温的布袋收尘装置21设置在收尘壳体8内，收尘壳体8与回转炉体1尾 部的排气口相连，空压机22设置在收尘壳体8外部，与收尘壳体8腔体连通；风机23收 尘壳体8腔体连通，设置在收尘壳体8外侧顶部，风机23还与排气管连通；控制仪24分 别与空压机22和风机23信号连接，控制空压机22和风机23的操作。偏高岭土的制备过 程就是高岭土的高温脱水和结构的无定形化的过程，由于偏高岭土的细度高、比重较轻， 在生产过程中将产生大量的高温水蒸气。因此高温水蒸气的排放将带走大量偏高岭土粉尘。 本实用新型的水蒸气粉尘分离系统是在现有布袋收尘技术的基础上进行了相应的改进，采 用低负压耐高温布袋式水蒸气粉尘分离技术，将从窑体尾部出来的高温水蒸气和物料粉尘 在低负压的作用下进行分离，所排放的气体中含尘量能达到550mg/m3的欧m排放指标。
管式凝旋输送机7与回转炉体1冷却段13后部的出料口相连，管式螺旋输送机将物料 提升至插存系统中保存。
应用时，物料由皮带输送机4送至窑头的进料仓内9 (为保证物料的稳定进料，该进料仓内必须保证有50%的填充率和适当料压)，再由螺旋喂料机5将物料平稳的送入窑体进 料段IO，再有进料段10内部的扬料板将其推入预热段11，在窑体内物料呈半悬浮或翻滚 状态，并在窑内的低负压环境下向前推进，控制回转炉体1的倾斜度、传动系统2、螺旋 喂料机5的转速以及窑内的低负压气氛等参数的调节，控制物料在窑体内经过不同温度的 煅烧区域的时间，通过对燃烧系统3燃料的烧成温度，以达到煅烧目的。再由冷却系统6 对高温物料进行冷却(冷却后物料温度约为100~200°C)，大部分物料通过管式螺旋输送机 7直接提升至储料仓中存储备用，同时高温水蒸气与部分物料粉尘经过水蒸气粉尘分离系 统对其进行分离处理后排放。 实施例l
取从广东茂名购得的高岭土原矿，将其用水淘洗并晒干至高岭土含水率为12%，用粘 土粉碎机将块状的高岭土破碎打散至颗粒粒径小于10mm。回转炉体1内温度调至预热 段温度为600~700°C，高温段800 850。C，炉体转速为8rmp，炉体倾斜角为5°。开启冷却 系统和水蒸气粉尘分离系统，再用皮带输送机和螺旋喂料机等将其送入回转炉中，从开始 投物料计时，90分钟后，所有烧成的物料(偏高岭土)己全部存于储料仓中。通过测试该 批偏高岭土活性指数达到30%，比表面积为10421m2/kg，本次烧成的产量为670kg/h，其 烧成质量和产量达到了较好效果。 实施树2
取从广东茂名购得的高岭土原矿，将其用水淘洗并晒干至高岭土含水率为12%，用粘 土粉碎机将块状的高岭土破碎打散至颗粒粒径小于10mm。回转炉体1内温度调至预热 段温度为500~600°C，高温段700 75(TC，炉体转速为8rmp，炉体倾斜角为3°。开启冷却 系统和水蒸气粉尘分离系统，再用皮带输送机和螺旋喂料机等将其送入工业回转炉中，从 开始投物料计时，80分钟后，所有烧成的物料(偏高岭土)已全部存于储料仓中。通过测 试该批偏高岭土活牲指数达到28.5%，比表面积为10566m2/kg，本次烧成的产量为700kg/h， 其烧成质量和产4ft到了较好效果。
权利要求1.一种无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统，包括回转炉体、传动系统、燃油燃烧系统、冷却系统、皮带输送机、螺旋喂料机，皮带输送机与螺旋喂料机连接，螺旋喂料机与回转炉体连接，在回转炉体两端分别安装两个托轮，托住回转炉体，使回转炉体倾斜角为0°～5°可调，回转炉体内装有扬料板板和轴向刮板，传动系统的传动电机与通过轴与小齿轮连接，大齿轮固定在回转炉体外周上，与小齿轮啮合；燃油燃烧系统由燃烧室、燃烧器和温控设备构成，在回转炉体外设有外壳，燃烧室为外壳的内衬与回转炉体之间的空腔，燃油燃烧器布置在回转炉体两侧的燃烧室内，温控设备为具有预热段以及高温段独立控温、加热、测控单元共同组成的具有PID调节功能的闭环控制系统，在回转炉体的后段外周设有冷却系统，冷却系统为循环水冷装置；其特征在于所述的回转炉体由顺序连通的进料段、预热段、高温段和冷却段组成；在预热段后半部以及高温段的回转炉体外侧设有燃烧器，燃烧器为意大利利雅路RL系列燃油燃烧器，共有8组，在预热段靠近高温段1/3处布置2组，在高温段均匀分布6组。
2、 根据权利要求1所述的无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统，其特征在于所述的进料段、预热段、高温段和冷却段的长度比为1: 2: 4: 2。
3、 根据权利要求1所述的无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统，其特征在于 所述的制备系统还包括手动手柄，手动手柄连接在小齿轮的轴上。
4、 根据权利要求1所述的无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统，其特征在于 所述的制备系统还包括水蒸气粉尘分离系统，水蒸气粉尘分离系统包括收尘壳体、多组耐 高温的布袋收尘装置、空压机和风机；多组耐高温的布袋收尘装置设置在收尘壳体内，收 尘壳体与回转炉体尾部的排气口相连，空压机设置在收尘壳体外部，与收尘壳体腔体连通; 风机收尘壳体腔体连通，设置在收尘壳体外侧顶部，风机还与排气管连通。
5、 根据权利要求1所述的无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统，其特征在于 所述的制备系统还包括管式螺旋输送机，管式螺旋输送机与回转炉体冷却段后部的出料口 相连。
专利摘要本实用新型公开了一种无机聚合物胶凝材料用偏高岭土的制备系统，包括回转炉体、传动系统、燃油燃烧系统、冷却系统、皮带输送机、螺旋喂料机，回转炉体由顺序连通的进料段、预热段、高温段和冷却段组成；在预热段后半部以及高温段的回转炉体外侧设有燃烧器，燃烧器为意大利利雅路RL系列燃油燃烧器，共有8组，在预热段靠近高温段1/3处布置2组，在高温段均匀分布6组。该制备系统通过对进料段、预热段、高温段和冷却段等温区的设计、布置以及各温区的温度控制，制备出活性较高、质量稳定的无机聚合物胶凝材料用偏高岭土，具有对产品及环境无污染、煅烧温度分布均匀、温控准确，工艺操作简单、连续运转稳定等特点。
文档编号C04B33/02GK201301289SQ20082004886
公开日2009年9月2日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者俊 任, 徐小彬, 徐海军, 文梓芸, 杨建军, 殷素红, 钟开红 申请人:广州市建筑科学研究院;华南理工大学