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| 煤系高嶺土煅燒工藝的研究進展 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時間：2014-12-22 10:35:18 瀏覽次數(shù)： |
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1 國內(nèi)煤系高嶺土煅燒工藝的研究
煤系高嶺土煅燒產(chǎn)品的質(zhì)量受到諸多因素的制約，如原料性質(zhì)、煅燒窯爐、燃料種類和質(zhì)量以及工作制度等，產(chǎn)品質(zhì)量是諸多因素交互作用的結(jié)果，往往難于明確判定。
高嶺土的煅燒經(jīng)歷特別復(fù)雜的變化。煅燒條件(因素)的合理控制，把握煅燒過程中的變化歷程及狀況，對煅燒條件的綜合考慮與協(xié)同將直接影響煅燒產(chǎn)品的質(zhì)量與性能。煅燒條件不同可以得到不同的產(chǎn)品，而這些不同產(chǎn)品有著不盡相同的白度、密度、孔隙度、硬度(膨松度)，表現(xiàn)出不同的物理和化學(xué)活性(吸附性、吸水吸油性、僵化活性等)以及光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能。因此，很多研究者根據(jù)特定的原料灰分煅燒產(chǎn)品的用途綜合考慮各種因素的影響，通過試驗來制定一系列的最佳煅燒工藝過程。
據(jù)高嶺土物料在煅燒過程中的形態(tài)，將其煅燒工藝劃分為：成型煅燒、粉料靜態(tài)煅燒、粉料動態(tài)煅燒等法。
成形煅燒：立式窯煅燒工藝由趙順安等人開發(fā)，應(yīng)用于山西忻州地區(qū)某廠。該工藝流程是：將粉碎后的高嶺土加水及添加劑成型，成型后的物料由窯頂?shù)募恿峡诩尤?，物料在窯內(nèi)下移過程中經(jīng)歷烘干、脫除結(jié)構(gòu)水、燒成等階段，然后由底部側(cè)邊出料口卸出。卸出的物料經(jīng)冷卻后，入磨碎機二次粉碎。得到高嶺土煅燒產(chǎn)品。該工藝以煤為燃料，高壓煙氣由窯底部進入窯內(nèi)，廢氣由窯頂排出。這種煅燒工藝的優(yōu)點是對原料的適應(yīng)性強，避免大量粉塵的產(chǎn)生，便于檢修；但是由于有二次粉碎能耗高，塊狀煅燒易出現(xiàn)過燒、燒不透的現(xiàn)象，煅燒時間也很長。
邵亞平等成功嘗試了一種全干法生產(chǎn)1250目超細煅燒高嶺土的新工藝。該工藝過程可簡要概括為：礦石--顎破--斗堤--儲料倉--電振機--第一道磨機--成型煅燒--雙輥破碎機--斗堤--儲料倉--電振機--第二道磨機--產(chǎn)品。高嶺土煅燒前，先利用YMPl000B拉桿式磨粉機將原料超細粉碎達到1250目，煅燒過程中采用GDL-3000型立式煅燒爐，煅燒之后高嶺土的解聚打散過程是選用了結(jié)構(gòu)上磨輥和磨圈均帶有一定錐度的拉桿式磨粉機，使煅燒料先經(jīng)過雙輥破碎機破碎，經(jīng)破碎的煅燒塊料直接進入磨粉機粉磨，并一次分級成1250目的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝投資少、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟效益顯著，是一種較為理想的生產(chǎn)模式。
靜態(tài)煅燒：高嶺土煅燒處理始于陶瓷工業(yè)。我國高嶺土的煅燒設(shè)備中，很多是沿用陶瓷工業(yè)用窯爐．如倒焰窯、隧道窯等。煅燒工藝過程一般是：將粉碎至一定粒度的高嶺土，盛于一個耐火容器(匣缽)中，再將匣缽裝入窯內(nèi)或裝在窯車上，依照一定的熱工制度煅燒。待燒出的物品冷卻后，將匣缽從窯內(nèi)或窯車上卸出，并倒出產(chǎn)品，隨后進行其余的工藝處理程序。
宋海兵介紹了另一種高嶺土全干法生產(chǎn)工藝。煅燒窯爐采用臺式小型SK-10改進型高溫梭式窯(最高溫度可達1300℃)，與傳統(tǒng)靜態(tài)煅燒相比，具有與動態(tài)窯相當(dāng)?shù)臒嵝?，窯內(nèi)采用BOS纖維板作內(nèi)襯，燃料采用液化石油氣，升溫速度快，窯內(nèi)溫差小，物料受熱均勻，可達到理想的煅燒質(zhì)量；目前臺資煅燒高嶺土廠均采用此類高溫梭式窯，技術(shù)成熟穩(wěn)定。超細粉碎與分級設(shè)備，采用國內(nèi)最新替代產(chǎn)品BXZM-800型高速旋流超細粉碎自磨機進行高嶺土的超細加工，粒度細、能耗低、產(chǎn)量高，特別適合莫氏硬度小于8的非金屬礦的超細粉碎。采用改進型高溫梭式窯進行煅燒，投資小，見效快。尤其是煅燒升溫曲線容易控制，便于操作。
動態(tài)煅燒：回轉(zhuǎn)窯煅燒高嶺土工藝為英國APV公司開發(fā)。其工藝流程為：將高嶺土粉料加入傾斜放置的回轉(zhuǎn)圓筒中，使物料在圓筒的轉(zhuǎn)動過程中由高端移動至低端。加熱介質(zhì)(高溫?zé)煔?逆流流動，與物料換熱后由高端排出。該工藝的顯著特點在于采用了外熱式回轉(zhuǎn)窯，從而使物料與煙氣隔開(物料在筒內(nèi)運動，煙氣在筒外煙室流動)，由筒壁(耐熱金屬)傳導(dǎo)熱量。回轉(zhuǎn)窯投資高，但完全能連續(xù)化生產(chǎn)，采用計算機控制，機械化、自動化程度高，產(chǎn)量大，熱效率高，煅燒溫度均勻、分區(qū)控制溫度，產(chǎn)品白度高(基本穩(wěn)定在94%～95%)，質(zhì)量均勻穩(wěn)定，操作環(huán)境好，負壓運行，無粉塵污染。多級移動床煅燒工藝由張百玉等人開發(fā)，在河南省內(nèi)有應(yīng)用。
間歇流化床高嶺土煅燒工藝由趙順安等人研究開發(fā)，并在山西太原某廠進行中試，取得較好效果。該工藝流程為：將高嶺土粉料加入流化床中，鼓入流化介質(zhì)(經(jīng)預(yù)熱的空氣)，使物料處于流化狀態(tài)并與床壁換熱。高嶺土燒成后全部被氣力輸?shù)晾鋮s器，經(jīng)冷卻后進至成品罐。高溫?zé)煔猓訜峤橘|(zhì)）將熱量由床壁外間傳入床內(nèi)，流化床由耐熱鋼制成。
程衛(wèi)泉等介紹了了一種以煤系高嶺巖為原料、生產(chǎn)造紙用高亮度超細煅燒高嶺土的無尾礦化、規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)，本技術(shù)采用先磨后燒的煤系高嶺巖深加工工藝，工藝流程如下：原礦—粉碎—綜合除雜提純—高濃度濕法超細粉碎—干燥—打散—強化氣氛動態(tài)煅燒—解聚—產(chǎn)品。
該流程對原料的適應(yīng)性強，“先磨后燒”工藝科學(xué)合理，流程中采用了綜合除雜技術(shù)、高濃度濕法超細粉碎技術(shù)和強化氣氛動態(tài)煅燒技術(shù)，并BP系列磨剝機和CR間接高溫煅燒純化窯等相關(guān)設(shè)備支持，涂布銅版紙試驗結(jié)果表明，涂料的粘度達到進口標(biāo)準(zhǔn)，光澤度和油墨性能提高，但是光澤度有所下降。
西安建筑科技大學(xué)粉體工程研究所的王戰(zhàn)娥 、李輝等在分析高嶺土傳統(tǒng)堆積態(tài)煅燒（固定床、移動床、流化床）工藝的基礎(chǔ)上，利用西安建筑科技大學(xué)自主研發(fā)的稀相懸浮態(tài)快速煅燒新技術(shù)( 投資項目為年產(chǎn)16000t 稀相懸浮態(tài)快速煅燒高嶺土系統(tǒng))對煤系高嶺土稀相懸浮態(tài)快速煅燒工藝進行了小型實驗室實驗。該工藝傳遞( 傳熱及傳質(zhì),下同) 面積大、綜合傳遞系數(shù)大、傳遞動力大、煅燒速度快和熱效率高的特點，可有效克服傳統(tǒng)高嶺土生產(chǎn)工藝能耗高、規(guī)模小及產(chǎn)品“過燒”和“欠燒”的問題，并保證產(chǎn)品白度高、活性高的性能。
李炳云提出了煤系高嶺土的“高白超細全動態(tài)煅燒”工藝技術(shù)。技術(shù)關(guān)鍵和核心內(nèi)容是：將“流變動力學(xué)”理論應(yīng)用于高嶺巖顆粒的(剝片)超細磨，一定條件下分析出小于2μm產(chǎn)品產(chǎn)量與研磨介質(zhì)球的充填量成正比，和球徑成反比的關(guān)系，據(jù)此將超細磨剝機進行組合串聯(lián)，前幾段(臺)投入犬球徑小劑量介質(zhì)球，利用高嶺巖顆粒易破損的裂隙和缺陷，給予研磨．隨著顆粒磨細，相應(yīng)減小介質(zhì)球球徑并加大投人劑量；到最后幾段，介質(zhì)球徑更小，投入劑量更大，主要利用高嶺石晶體結(jié)構(gòu)單元層之間結(jié)合力脆弱部位，給予研磨；設(shè)計出“漸進式串聯(lián)超細磨”新工藝，使產(chǎn)品小于2μm粒級含量達95％左右；將“動態(tài)受熱”和“氧化還原”原理引進調(diào)控煅燒系統(tǒng)，脫碳、除鐵、除鈦增白，使產(chǎn)品白度達到93％以上。但是對該煅燒工藝技術(shù)機理的研究、解析，目前僅局限于定性或半定量階段，需要更加全面深入的研究使其由定性階段發(fā)展到定量階段。
2. 目前研究存在的問題
我國高嶺土資源豐富，但是從目前的情況看，我國同英美等國在煅燒高嶺土的生產(chǎn)原料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量等方面相比，都存在一定差距。特別是在造紙行業(yè)，高檔紙類的涂布用煅燒高嶺土主要依賴進口，國內(nèi)生產(chǎn)的煅燒高嶺土市場競爭力較差。從90 年代中期，國內(nèi)開始對煅燒高嶺土及其應(yīng)用進行研究。但至今大部分工作局限于煤系高嶺土的煅燒及應(yīng)用，且由于煤系高嶺土原料本身的特性，國產(chǎn)煅燒高嶺土在涂布性能方面（遮蓋力、吸油量、磨耗值及粘度）和性能穩(wěn)定性方面與進口高嶺土一直存在差距，在高檔涂布紙中的應(yīng)用受到限制。國內(nèi)有些研究者為開發(fā)新能源對水洗高嶺土做了一部分研究，但主要工作都是集中在煅燒增白方面，關(guān)于水洗高嶺土的吸油量、遮蓋力、粒度分布、磨耗值及粘度等涂布性能的研究非常少，而且?guī)缀鯖]用系統(tǒng)研究，對于各種性能的變化機理更缺少研究和探討。
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