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| 我國煤系高嶺土煅燒和超細(xì)工藝進(jìn)展 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-01-30 09:48:47 瀏覽次數(shù)： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）我國的煤系高嶺土儲(chǔ)量大，質(zhì)量好，分布廣，幾乎大型煤礦都伴生或共生高嶺土，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已探明儲(chǔ)量16.73億t(遠(yuǎn)景儲(chǔ)量超過100億t)，占世界高嶺土已探明儲(chǔ)量的10%左右，且原礦質(zhì)量好，產(chǎn)出率高。國外的煤系高嶺土礦厚度薄(只有6cm左右，我國可達(dá)20cm以上)，質(zhì)量差，無開采價(jià)值，至今無生產(chǎn)廠家，且對(duì)其研究較少。
煤系高嶺土是一種寶貴的自然資源和重要的非金屬礦產(chǎn)，具有較高的利用價(jià)值，經(jīng)開采深加工后，用其特殊的物理化學(xué)工藝性能，如耐火性、電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性、分散性等，可廣泛應(yīng)用于造紙、橡膠、油漆、化工、建材、冶金、陶瓷、玻璃、電瓷、石油等行業(yè)。煅燒、超細(xì)與表面改性是其深層次加工及應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。
1 煅燒新工藝
我國煤系高嶺土的礦物成分主要為高嶺石，絕大部分的煤系高嶺土礦高嶺石含量高達(dá)90%以上，長石和石英的含量極少，含有少量的鐵、鈦等染色離子，但含有較多的有機(jī)質(zhì)和固定碳，故影響了其白度，限制了它的廣泛應(yīng)用，因此煅燒成為煤系高嶺土深加工不可缺少的工序。
我國煅燒煤系高嶺土初期主要是沿用陶瓷行業(yè)的窯爐(推板窯、倒焰窯、隧道窯等)進(jìn)行的，近年來已引進(jìn)或仿制國外回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒，如山西金洋高嶺土公司、內(nèi)蒙古三保高嶺土公司、蒙西高嶺土公司及兗礦北宿煤礦高嶺土廠均采用回轉(zhuǎn)窯煅燒設(shè)備。
前幾種類型的煅燒窯爐投資省，但運(yùn)行成本高，而且大都存在著自動(dòng)化程度低、操作管理繁瑣、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)能力低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等現(xiàn)象，目前逐漸被淘汰。而回轉(zhuǎn)窯投資高，生產(chǎn)效率和熱利用率均難以達(dá)到比較高的水平，因此開發(fā)煅燒新工藝已成為煤系高嶺土加工產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題。
王戰(zhàn)娥等在分析高嶺土傳統(tǒng)堆積態(tài)煅燒工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)煤系高嶺土稀相懸浮態(tài)快速煅燒工藝進(jìn)行了小型實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。試驗(yàn)采用內(nèi)蒙古煤系高嶺土進(jìn)行懸浮態(tài)煅燒，結(jié)果表明：將其粒度控制在30μm，煅燒溫度控制在950℃可生產(chǎn)出高白度(90%以上)、高孔隙率、高活性的優(yōu)質(zhì)煅燒高嶺土，熱效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的煅燒裝置。
楊曉杰等采用先進(jìn)的流化床動(dòng)態(tài)煅燒工藝對(duì)京西煤系高嶺土進(jìn)行煅燒試驗(yàn)，對(duì)其煅燒過程中的物理化學(xué)行為進(jìn)行了深入探討，研究表明：京西煤系高嶺土在煅燒過程中的偏高嶺石化溫度，Al-Si尖晶石化溫度和莫來石化溫度高于一般高嶺石的物相轉(zhuǎn)化溫度；在氣固接觸良好的流態(tài)化動(dòng)態(tài)煅燒中，京西煤系高嶺土可以獲得較完全的脫碳率和脫硫率，產(chǎn)品白度可以滿足工業(yè)應(yīng)用要求。
高峰等]針對(duì)由耐火材料構(gòu)造的高溫煅燒窯爐難以實(shí)現(xiàn)整體振動(dòng)的特殊性，開發(fā)了具有分布板振動(dòng)特征的新型振動(dòng)流態(tài)化煅燒工藝，在φ35mm 振動(dòng)流化床煅燒爐實(shí)驗(yàn)裝置中實(shí)現(xiàn)了煤系高嶺土微細(xì)粉體(平均粒徑25.8μm)的流態(tài)化煅燒，并進(jìn)行了靜態(tài)煅燒、常規(guī)流態(tài)化煅燒和振動(dòng)流態(tài)化煅燒的對(duì)比試驗(yàn)。研究表明：流態(tài)化燒成速度明顯優(yōu)于靜態(tài)煅燒，分布板振動(dòng)可有效減小微細(xì)顆粒團(tuán)聚體尺寸，改善流化質(zhì)量，縮短燒成時(shí)間。
2 煤系高嶺土的超細(xì)工藝進(jìn)展
超細(xì)磨礦技術(shù)是開發(fā)“雙90”煤系煅燒高嶺土微粉的關(guān)鍵技術(shù)之一。采用粉碎法制備超細(xì)高嶺土是比較常用的方法之一，這種方法制備的超細(xì)高嶺土已經(jīng)在很多行業(yè)得到應(yīng)用。目前應(yīng)用于超細(xì)化煤系高嶺土最典型的設(shè)備有球磨機(jī)和介質(zhì)攪拌式研磨機(jī)。這些設(shè)備都是根據(jù)煤系高嶺石的結(jié)構(gòu)特性，在外力的作用下結(jié)構(gòu)單元層之間的氫鍵就會(huì)被破壞從而達(dá)到超細(xì)化的目的。
丁浩等對(duì)山西、陜西、山東三地的煤系高嶺土分別采用GSDM-400型超細(xì)式攪拌磨進(jìn)行超細(xì)化試驗(yàn)，試驗(yàn)通過對(duì)礦漿濃度、磨礦介質(zhì)、磨礦時(shí)間等的控制可生產(chǎn)出-2μm含量≥90%甚至更細(xì)的產(chǎn)品。
雷紹民將煤系高嶺土由高速?zèng)_擊磨粉磨至1 250目后，作為濕式磨礦的入料，經(jīng)四段串聯(lián)循環(huán)濕式磨礦，可獲得-2μm含量≥90%的超細(xì)高嶺土。研究表明：當(dāng)?shù)V漿濃度為40%～50%時(shí)，必須加入適量的分散劑以降低礦漿粘度以維持剝片機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。
邵亞平等研究了采用全干法生產(chǎn)超細(xì)煤系高嶺土的工藝，運(yùn)用YMP拉桿式超細(xì)磨粉機(jī)制備超細(xì)粉體(1 250目以上)，再應(yīng)用GDL?；褵隣t進(jìn)行煅燒，最后用YPM拉桿磨進(jìn)行打散，整個(gè)工藝過程簡單、高效、可靠，而且投入少、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高且穩(wěn)定。
梁宗剛應(yīng)用BMP-500型磨剝機(jī)對(duì)煤系高嶺土進(jìn)行濕法超細(xì)加工，該機(jī)綜合吸收了研磨、擦洗、砂磨、塔磨等設(shè)備的特點(diǎn)，采用多臺(tái)設(shè)備串聯(lián)分級(jí)可使生產(chǎn)的產(chǎn)品-2μm含量≥95%，且粒度分布穩(wěn)定。此工藝生產(chǎn)流程合理、操作簡單及耗能低可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。
朱淮北研究了用BMP-500型磨剝機(jī)對(duì)淮北煤系高嶺土的超細(xì)加工，通過在磨剝過程中對(duì)給礦濃度、給礦流量、磨礦介質(zhì)、分散劑量等工藝參數(shù)的研究，可使產(chǎn)品-2μm含量≥93%且粒度穩(wěn)定易控。
李三華等采用CYM-3000L立式攪拌磨對(duì)煤系高嶺土進(jìn)行濕法超細(xì)研磨，并研究了使用不同的助磨劑對(duì)超細(xì)效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：堿性較強(qiáng)的助磨劑的助磨效果優(yōu)于中性或弱酸性的助磨劑，其中六偏磷酸鈉的助磨效果最佳，其用量控制在煤系高嶺土的0.55%，可一次性制得粒徑小于2μm的超細(xì)粉體。
煤系高嶺土是我國特有的自然資源，其應(yīng)用前景十分廣闊，隨著軟質(zhì)高嶺土資源的日益枯竭，煤系高嶺土將在未來的高嶺土市場(chǎng)擁有較強(qiáng)的競(jìng)爭力。雖然懸浮態(tài)煅燒工藝以及流態(tài)化煅燒工藝的試驗(yàn)頗具成效，但還難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。目前煤系高嶺土的超細(xì)方法仍然以機(jī)械破碎法為主，很少有應(yīng)用插層—剝片法制備納米級(jí)煤系高嶺土的試驗(yàn)報(bào)道。插層—剝片法應(yīng)用于煤系高嶺土的超細(xì)化將會(huì)大大增加其附加值。
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