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| 煤系高嶺土煅燒工藝的研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-12-22 10:35:18 瀏覽次數： |
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1 國內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(lèi)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果，往往難于明確判定。
高嶺土的煅燒經(jīng)歷特別復雜的變化。煅燒條件(因素)的合理控制，把握煅燒過(guò)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(zhù)不盡相同的白度、密度、孔隙度、硬度(膨松度)，表現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(guò)試驗來(lái)制定一系列的最佳煅燒工藝過(guò)程。
據高嶺土物料在煅燒過(guò)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(dòng)態(tài)煅燒等法。
成形煅燒：立式窯煅燒工藝由趙順安等人開(kāi)發(fā)，應用于山西忻州地區某廠(chǎng)。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的加料口加入，物料在窯內下移過(guò)程中經(jīng)歷烘干、脫除結構水、燒成等階段，然后由底部側邊出料口卸出。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(jìn)入窯內，廢氣由窯頂排出。這種煅燒工藝的優(yōu)點(diǎn)是對原料的適應性強，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，塊狀煅燒易出現過(guò)燒、燒不透的現象，煅燒時(shí)間也很長(cháng)。
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(guò)程可簡(jiǎn)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(guò)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(guò)程是選用了結構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(guò)雙輥破碎機破碎，經(jīng)破碎的煅燒塊料直接進(jìn)入磨粉機粉磨，并一次分級成1250目的產(chǎn)品。與傳統工藝相比，該工藝投資少、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩定、經(jīng)濟效益顯著(zhù)，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(guò)程一般是：將粉碎至一定粒度的高嶺土，盛于一個(gè)耐火容器(匣缽)中，再將匣缽裝入窯內或裝在窯車(chē)上，依照一定的熱工制度煅燒。待燒出的物品冷卻后，將匣缽從窯內或窯車(chē)上卸出，并倒出產(chǎn)品，隨后進(jìn)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(jìn)型高溫梭式窯(最高溫度可達1300℃)，與傳統靜態(tài)煅燒相比，具有與動(dòng)態(tài)窯相當的熱效率，窯內采用BOS纖維板作內襯，燃料采用液化石油氣，升溫速度快，窯內溫差小，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(chǎng)均采用此類(lèi)高溫梭式窯，技術(shù)成熟穩定。超細粉碎與分級設備，采用國內最新替代產(chǎn)品BXZM-800型高速旋流超細粉碎自磨機進(jìn)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(jìn)型高溫梭式窯進(jìn)行煅燒，投資小，見(jiàn)效快。尤其是煅燒升溫曲線(xiàn)容易控制，便于操作。
動(dòng)態(tài)煅燒：回轉窯煅燒高嶺土工藝為英國APV公司開(kāi)發(fā)。其工藝流程為：將高嶺土粉料加入傾斜放置的回轉圓筒中，使物料在圓筒的轉動(dòng)過(guò)程中由高端移動(dòng)至低端。加熱介質(zhì)(高溫煙氣)逆流流動(dòng)，與物料換熱后由高端排出。該工藝的顯著(zhù)特點(diǎn)在于采用了外熱式回轉窯，從而使物料與煙氣隔開(kāi)(物料在筒內運動(dòng)，煙氣在筒外煙室流動(dòng))，由筒壁(耐熱金屬)傳導熱量?；剞D窯投資高，但完全能連續化生產(chǎn)，采用計算機控制，機械化、自動(dòng)化程度高，產(chǎn)量大，熱效率高，煅燒溫度均勻、分區控制溫度，產(chǎn)品白度高(基本穩定在94%～95%)，質(zhì)量均勻穩定，操作環(huán)境好，負壓運行，無(wú)粉塵污染。多級移動(dòng)床煅燒工藝由張百玉等人開(kāi)發(fā)，在河南省內有應用。
間歇流化床高嶺土煅燒工藝由趙順安等人研究開(kāi)發(fā)，并在山西太原某廠(chǎng)進(jìn)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迭至冷卻器，經(jīng)冷卻后進(jìn)至成品罐。高溫煙氣（加熱介質(zhì)）將熱量由床壁外間傳入床內，流化床由耐熱鋼制成。
程衛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(wú)尾礦化、規?；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(dòng)態(tài)煅燒—解聚—產(chǎn)品。
該流程對原料的適應性強，“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(dòng)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)設備支持，涂布銅版紙試驗結果表明，涂料的粘度達到進(jìn)口標準，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娥 、李輝等在分析高嶺土傳統堆積態(tài)煅燒（固定床、移動(dòng)床、流化床）工藝的基礎上，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)對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)驗室實(shí)驗。該工藝傳遞( 傳熱及傳質(zhì),下同) 面積大、綜合傳遞系數大、傳遞動(dòng)力大、煅燒速度快和熱效率高的特點(diǎn)，可有效克服傳統高嶺土生產(chǎn)工藝能耗高、規模小及產(chǎn)品“過(guò)燒”和“欠燒”的問(wèn)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(dòng)態(tài)煅燒”工藝技術(shù)。技術(shù)關(guān)鍵和核心內容是：將“流變動(dòng)力學(xué)”理論應用于高嶺巖顆粒的(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，據此將超細磨剝機進(jìn)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(zhù)顆粒磨細，相應減小介質(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構單元層之間結合力脆弱部位，給予研磨；設計出“漸進(jìn)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(dòng)態(tài)受熱”和“氧化還原”原理引進(jìn)調控煅燒系統，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(wèn)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(lèi)的涂布用煅燒高嶺土主要依賴(lài)進(jìn)口，國內生產(chǎn)的煅燒高嶺土市場(chǎng)競爭力較差。從90 年代中期，國內開(kāi)始對煅燒高嶺土及其應用進(jìn)行研究。但至今大部分工作局限于煤系高嶺土的煅燒及應用，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）和性能穩定性方面與進(jìn)口高嶺土一直存在差距，在高檔涂布紙中的應用受到限制。國內有些研究者為開(kāi)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，而且幾乎沒(méi)用系統研究，對于各種性能的變化機理更缺少研究和探討。
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