一种高岭石矿物制备灰色胶凝材料的闪烧活化系统及方法与流程

本发明涉及一种高岭石矿物煅烧活化系统及方法，尤其涉及一种高岭石矿物制备灰色胶凝材料的闪烧活化系统及方法。

背景技术：

1、与目前混合硅酸盐水泥中使用的主要辅助胶凝材料(scm)粉煤灰和矿渣相比，煅烧高岭石被认为是未来最有前途的火山灰材料。这与两个原因有关，一方面，许多地区或国家，尤其是发展中国家，粉煤灰和炉渣的供应有限，阻碍了这两种材料的广泛利用。而高岭石在世界范围内拥有丰富的资源，在用作scm时表现出巨大的潜力。另一方面，与飞灰和矿渣相比，煅烧高岭石的化学成分变化较小。因此，与煅烧高岭石混合的产品的性能更可预测和可控。研究表明，在煅烧高岭石混合水泥中，在不影响性能的情况下，煅烧高岭石的最大替代率约为30％。而lc3系统则允许更高水平的熟料替代率，可以达到50％或更多，并且被认为更环保和成本竞争力。

2、高岭石中的有色元素，如铁、钛和锰，在煅烧和冷却过程中会改变氧化态，从而改变最终产品的颜色。通常铁的氧化物在高岭石的颜色中起主要作用。高岭石材料可含有高达15wt％的氧化铁相，而fe2o3含量超过5％时会使原料和煅烧高岭石呈现红色或粉红色。天然高岭石中铁相一般以针铁矿为主，在氧化气氛中自然煅烧会生成红色的赤铁矿。水泥生产商出于营销目的可能会避免销售与传统灰色不同颜色的水泥。如果高岭石中的铁含量很高，并且希望最终产品为灰色，则必须在高岭石活化生产过程中使用颜色控制技术。

3、在高岭石矿物煅烧制备高活性胶凝材料时，在高岭石原料铁含量高的条件下，成品往往偏红，当需要生产灰色产品时，常规的做法是在煅烧炉内营造还原气氛，使矿物中的铁质氧化物被还原生成灰色的磁铁矿物fe3o4，从而控制成品的颜色。但由于产品中的fe3o4在遭遇冷却空气时，不可避免的会被重新氧化成红色的fe2o3，因此实施效果难免差强人意。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种颜色可控、能耗低的高岭石矿物制备灰色胶凝材料的闪烧活化系统；

2、本发明的第二个目的是提供上述的系统制备灰色胶凝材料的方法。

3、技术方案：本发明所述的高岭石矿物制备灰色胶凝材料的闪烧活化系统，包括高固气比初级预热系统、低固气比深度预热系统、活化系统、低温还原脱色系统和悬浮冷却系统；生料经初级预热后与另一股生料汇合进行深度预热，然后经活化、脱色后冷却，或者经活化后冷却；所述活化系统包括缺氧燃烧区和富氧燃烧区；用于初级预热的烟气来自缺氧燃烧区，用于深度预热的烟气来自活化后的物料经气固分离后的烟气；用于活化过程的烟气来自低温还原脱色系统，空气来自悬浮冷却系统，燃料来自燃料管路；用于低温还原脱色过程的烟气来自高固气比初级预热系统的出口烟气；用于悬浮冷却系统的空气来自与低固气比深度预热系统的出口烟气换热后的空气。

4、其中，所述高固气比初级预热系统包括位于第一级可进行气固分离的c1收尘器，以及与c1收尘器连接的若干级旋风筒；所述c1收尘器出口烟气通过风管和引风机与低温还原脱色系统的烟气进口相连，高固气比初级预热系统最后一级旋风筒的出料管与低固气比深度预热系统第一级旋风筒的进料管相连，高固气比初级预热系统的高温、高co、低量烟气来自活化系统的活的缺氧燃烧区。高固气比初级预热系统的最后一级旋风筒的出料口管与另一股生料管汇合后，与低固气比深度预热系统的进料口相连。

5、其中，所述低固气比深度预热系统包括若干级旋风筒，第一级旋风筒的高温烟气出口与换热器连接回收热量，降温后去除尘系统除尘，达标后外排；低固气比深度预热系统的最后一级旋风筒出料通过控料装置与活化系统相连。

6、其中，所述活化系统包括活化炉，与活化炉的顶部物料出口连接的气固分离器，气固分离器的上部烟气出口与低固气比深度预热系统的进风管相连，气固分离器的下部固体物料出口与低温还原脱色系统的进料口相连。优选气固分离器的下部固体物料出口连接有两路料管，其中一路与低温还原脱色系统的进料口相连，用于进行还原脱色，另一路与悬浮冷却系统的第一级旋风筒的进料口相连，当不需要脱色时，从活化系统的气固分离器出来的物料不经过低温还原脱色系统脱色，而直接进入悬浮冷却系统冷却后排出。活化炉分为底部的缺氧燃烧区和上部的富氧燃烧区。底部缺氧燃烧区的空气进口及上部富氧燃烧区的空气进口分别与悬浮冷却系统的第一级旋风筒的出口风管相连，即，活化炉气化所需的空气由悬浮冷却系统提供。活化炉沿不同高度位置连接有多根燃料管路。活化炉不同高度位置设有多个进料口，分别与所述低固气比深度预热系统最后一级旋风筒的出料口连接。具体的，燃料喷层数为2-4层，每层燃料喷点数为3-4点，生料下料点为2-4层，每层1-2点。

7、其中，所述低温还原脱色系统包含位于左右两侧相连通的低温低氧还原性气体发生炉和还原脱色炉。其中，还原性气体发生炉锥部装有燃料喷枪，激发燃料缺氧燃烧产生还原性气体的低温缺氧气体引自高固气比初级预热系统的第一级旋风筒出口烟气。还原性气体发生炉的顶部烟气出口与活化炉上部富氧燃烧区相连，位于还原性气体发生炉下部的固体物料出料管与悬浮冷却系统相连。低温还原脱色系统的进料装置位于还原脱色炉底部，与活化炉的出口料管相连。

8、其中，所述悬浮冷却系统包括若干级旋风筒以及向第二级旋风筒提供空气的安全仓一、向最后一级旋风筒提供空气的安全仓二；所述低固气比深度预热系统的烟气出口与换热器连接，所述换热器与安全仓一连接。优选包括三级旋风筒：c6旋风筒、c7旋风筒、c8旋风筒。其中，物料流动顺序为：c6旋风筒-c7旋风筒-c8旋风筒。气相流动顺序为：换热器的热空气出口-安全仓一-c7旋风筒-c6旋风筒；送入c8旋风筒的空气来自于与大气连通的安全仓二；所述低温还原脱色系统的出料管与第二级旋风筒的进料口相连。所述活化系统的与c6旋风筒的进料口相连，

9、上述的系统制备灰色胶凝材料的方法，将高岭石原料送入高固气比初级预热系统和低固气比深度预热系统的入料口，部分原料在高固气比初级预热系统内与缺氧燃烧区引出的还原性烟气经过逆流换热后与另一股生料汇合，进入低固气比深度预热系统进行深度预热后喂入活化系统，悬浮冷却系统的出口热空气及低温脱色系统的出口烟气送入活化系统内，活化后排出的物料经气固分离后，固体物料进入低温脱色系统进行脱色或直接进入悬浮冷却系统冷却，烟气进入低固气比深度预热系统预热来料；脱色后得到的产品以及与低固气比深度预热系统的出口烟气换热后的空气进入悬浮冷却系统内进行换热，产品经降温后送出。

10、其中，所述的高固气比初级预热系统固气比为3-5kg/kg；所述的低固气比深度预热系统固气比为1-2kg/kg；所述的高固气比初级预热系统出口烟气温度为150-250℃，出口物料温度为250-350℃。

11、其中，所述的低固气比深度预热系统出口烟气温度为350-550℃，出口物料温度为550-650℃；所述的低固气比深度预热系统换热器进口空气温度为120-150℃，出口空气温度为200-300℃，进口烟气温度为350-550℃，出口烟气温度为150-180℃。

12、其中，所述低温还原脱色系统的还原脱色炉进口还原烟气co含量为3％-5％，温度为150-250℃；低温还原脱色系统还原脱色炉物料出口温度为300-650℃；炉内停留时间为3-5秒。

13、有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：本发明将闪烧活化炉分区燃烧得到的底部高温、缺氧燃烧区产生大量高浓度还原气的烟气去预热生料，降温后送去还原脱色炉作为低温、高还原、低氧烟气，这样即为还原脱色炉提供了高浓度的还原性低氧烟气，又对还原脱色炉进行了降温，使之降低后续再次氧化的程度，从而控制产品颜色，又高效回收了烟气的余热。同时，本发明还将生料的预热分为高固气比初级预热和低固气比深度预热两个串连的系统，达到了烟气的高效热回收。因此，本发明有效解决了高铁含量高岭石矿物煅烧产品颜色偏红、能耗高的问题。