專利名稱：煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物料的煅燒方法，特別涉及一種煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝。
背景技術(shù)：
煤系高嶺土是我國(guó)特產(chǎn)的一種礦物，粉碎至一定的細(xì)度后，通過(guò)煅燒脫水、脫碳，提高白度后，可作為造紙、涂料和橡膠塑料制品的顏填料，屬于大噸位規(guī)模的精細(xì)化工產(chǎn)品。上述應(yīng)用領(lǐng)域都要求高嶺土煅燒后具有盡可能高的白度和遮蓋對(duì)比率以及適當(dāng)?shù)奈椭怠５捎诿合蹈邘X土中含有結(jié)構(gòu)水和碳雜質(zhì)，因此，必須進(jìn)行煅燒、脫水和脫碳處理，以滿足下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Π锥?、遮蓋對(duì)比率和吸油值的要求。同時(shí)要求煅燒工藝技術(shù)還要不破壞高嶺土粉體的其它固有性能。
高嶺土粉體的現(xiàn)有煅燒技術(shù)有固定床式靜態(tài)煅燒、移動(dòng)層煅燒、攪拌式煅燒和流態(tài)化煅燒。
固定床式靜態(tài)煅燒屬于傳統(tǒng)方法，是將裝有高嶺土粉體的匣缽或高嶺土坯料放入倒焰窯、隧道窯或豎窯中進(jìn)行煅燒，這種煅燒方法，窯內(nèi)溫度場(chǎng)分布不均勻，再加上物料層與煙氣的傳熱不良，造成不同位置的物料間存在明顯的溫度差，常導(dǎo)致高溫“過(guò)燒”和低溫“欠燒”現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量難以均勻穩(wěn)定。且這種方法是間歇操作，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)能力低下，勞動(dòng)強(qiáng)度大，無(wú)法滿足高嶺土大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
移動(dòng)層煅燒是將高嶺土生料置于直燃式、內(nèi)熱式或隔焰式回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行滾動(dòng)煅燒；攪拌式煅燒和國(guó)外的多爐膛煅燒是將煤系高嶺土生料通過(guò)機(jī)械翻動(dòng)進(jìn)行煅燒。與固定床式煅燒相比，回轉(zhuǎn)窯煅燒和機(jī)械翻動(dòng)煅燒的傳熱效率有所改善，產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性有明顯提高，但依然存在著因氣固接觸差、傳熱速率慢而導(dǎo)致的熱能利用不充分、煅燒時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、燃料和動(dòng)力消耗高、生產(chǎn)成本高的問(wèn)題。且隔焰式回轉(zhuǎn)窯的制造需要能在動(dòng)態(tài)負(fù)荷下耐高溫的特殊鋼材，單位投資大，維修困難，且生產(chǎn)能力小，單臺(tái)窯年生產(chǎn)能力不足萬(wàn)噸，繼續(xù)放大則受材料和工藝限制，十分困難。
流態(tài)化煅燒是將高嶺土生料置于高溫氣流中進(jìn)行煅燒，主要有快速循環(huán)流態(tài)化煅燒和快速流態(tài)化煅燒工藝等二種方式。
中國(guó)專利局2005年3月30日公開的公開號(hào)為1600687，發(fā)明名稱為《超細(xì)高嶺土的快速循環(huán)流態(tài)化煅燒過(guò)程及其設(shè)備》的專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)是采用快速循環(huán)流態(tài)化煅燒方式，把煤系高嶺土生粉經(jīng)過(guò)預(yù)熱后，通入流態(tài)化煅燒爐進(jìn)行流態(tài)化煅燒，煅燒溫度控制在700～1000℃，爐中氣流速度控制在1～6m/s，并設(shè)有循環(huán)煅燒裝置，使得物料在煅燒器內(nèi)往復(fù)循環(huán)進(jìn)行煅燒，物料的停留時(shí)間為0.3～3小時(shí)，促使物料充分脫水脫碳以達(dá)到增白的目的。在這種方式下，物料與氣流的傳熱效率得到進(jìn)一步的提高，對(duì)熱能利用也比較充分，流動(dòng)、傳熱方面比固定床煅燒和移動(dòng)層煅燒有了很大改進(jìn)。盡管如此，該煅燒方式仍然存在著氣固傳熱速率不夠高、物料停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、生產(chǎn)能力較小、燒成白度低等問(wèn)題，另一個(gè)難于解決的問(wèn)題是物料在煅燒爐的內(nèi)部循環(huán)容易致使部分物料因返混和停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而“過(guò)燒”，部分物料因氣流“短路”停留時(shí)間過(guò)短而“欠燒”，二者難以分開，只能混在一起出料，造成產(chǎn)品性能指標(biāo)上的不穩(wěn)定和難于控制。
而中國(guó)專利局2005年6月29日公開的公開號(hào)為1632436，發(fā)明名稱為《快速流態(tài)化煅燒工藝》的專利申請(qǐng)所批露的煅燒工藝，是在CN1600687A快速循環(huán)流態(tài)化基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，用一個(gè)單獨(dú)的移動(dòng)床煅燒反應(yīng)器代替了CN1600687A所批露的工藝中的循環(huán)煅燒裝置。濕物料經(jīng)過(guò)多級(jí)預(yù)熱和干燥后，先進(jìn)入流態(tài)化煅燒爐初步煅燒，然后進(jìn)入移動(dòng)床煅燒反應(yīng)器以平推流方式完成所有的煅燒脫水脫碳過(guò)程。其流態(tài)化煅燒爐和移動(dòng)床煅燒反應(yīng)器的氣體溫度為500～1300℃，氣體的流速均為1～6m/s，停留時(shí)間控制在幾分鐘到數(shù)小時(shí)之間。但這種煅燒方式存在著因停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致設(shè)備尺寸過(guò)于巨大的問(wèn)題，致使工程應(yīng)用中，設(shè)備大型化方面存在著難以克服的困難，且生產(chǎn)工藝過(guò)于復(fù)雜，難以在工業(yè)實(shí)踐中利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的流態(tài)化煅燒過(guò)程中存在的物料停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，物料返混嚴(yán)重、設(shè)備難以大型化和生產(chǎn)工藝路線長(zhǎng)，且非常復(fù)雜的缺點(diǎn)，提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，可以瞬間脫除煤系高嶺土中大部分結(jié)構(gòu)水和部分碳雜質(zhì)的方法，并縮短后續(xù)普通煅燒增白過(guò)程中所需的煅燒時(shí)間，同時(shí)提高最終產(chǎn)品的吸油值、遮蓋對(duì)比率和消光性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的流態(tài)化瞬間煅燒工藝包括煙氣發(fā)生系統(tǒng)、下料系統(tǒng)、流態(tài)化煅燒系統(tǒng)、氣固分離裝置和后續(xù)煅燒系統(tǒng)，各系統(tǒng)按流程常規(guī)連通，其特征在于，物料經(jīng)過(guò)下料系統(tǒng)加入到流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中，與由煙氣發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生后進(jìn)入流態(tài)化煅燒系統(tǒng)的呈高速流動(dòng)的高溫?zé)煔庀嗷旌线M(jìn)行瞬態(tài)煅燒，瞬態(tài)煅燒時(shí)間通過(guò)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，瞬態(tài)煅燒后的物料經(jīng)過(guò)氣固分離系統(tǒng)加以收集后，送入到后續(xù)煅燒系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)一步煅燒增白處理。
上述工藝步驟為a、通過(guò)煙氣發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)管道提供給流態(tài)化煅燒系統(tǒng)；b、通過(guò)安裝在氣固分離裝置后的引風(fēng)機(jī)，使煙氣發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔飧咚倭鲃?dòng)進(jìn)入流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中，通過(guò)安裝在煙氣發(fā)生系統(tǒng)和流態(tài)化煅燒系統(tǒng)之間的輸送管道上的生料倉(cāng)，使需煅燒的物料進(jìn)入流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中進(jìn)行瞬態(tài)煅燒；c、被瞬態(tài)煅燒后的物料經(jīng)過(guò)氣固分離系統(tǒng)加以收集后，送入到后續(xù)煅燒系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)一步煅燒增白處理。
上述煙氣發(fā)生系統(tǒng)可采用工業(yè)上常用的熱風(fēng)爐和煙氣發(fā)生爐，也可以采用各種高溫尾氣。
上述瞬態(tài)煅燒時(shí)的高溫?zé)煔鉁囟?50-1000℃；高速煙氣的流速為15-40m/s。
上述瞬態(tài)煅燒時(shí)物料在流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中的停留時(shí)間為0.5～3秒。
上述物料的粒度在1000-6250目。
上述生料倉(cāng)的出料口與輸送管之間安裝有卸料裝置，在卸料裝置與流態(tài)化煅燒系統(tǒng)的連接處的管道內(nèi)，設(shè)有撒料分散裝置。
上述氣固分離系統(tǒng)為單臺(tái)或多臺(tái)串聯(lián)的除塵器。
上述除塵器為旋風(fēng)收塵器、布袋除塵器、靜電除塵器之一或組合。
上述煙氣發(fā)生系統(tǒng)為熱風(fēng)爐或煙氣發(fā)生爐或各種高溫尾氣。
上述流態(tài)化煅燒系統(tǒng)是由管狀的煅燒管組成，在該管外有保溫層。
在引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口安裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。
在引風(fēng)機(jī)與除塵器相連的管路上安裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。
本發(fā)明所述的流態(tài)化瞬間煅燒工藝具有以下主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)1、物料分散良好，氣固傳熱面積大，物料加熱速度極快，管路中溫度分布均勻，各溫度控制點(diǎn)的溫度可控制在±5℃范圍內(nèi)。
2、物料的停留時(shí)間很短，一般可控制在0.5～3秒內(nèi)。物料在這么短的時(shí)間內(nèi)即可脫除絕大部分結(jié)構(gòu)水和部分碳雜質(zhì)，物料燒失量可由12～14％降到1％以下。
3、連續(xù)性生產(chǎn)，物料停留時(shí)間均勻可控，基本上消除了生粉的返混現(xiàn)象，各項(xiàng)工藝參數(shù)易于穩(wěn)定控制，流態(tài)化煅燒后的產(chǎn)品各項(xiàng)性能穩(wěn)定。
4、由于粉體充分分散在氣流中，彼此間接觸機(jī)會(huì)大大減少，且煅燒過(guò)程在0.5～3秒內(nèi)的瞬間完成，故常規(guī)煅燒過(guò)程中的物料燒結(jié)團(tuán)聚現(xiàn)象基本可以消除。
5、可降低后續(xù)普通增白煅燒過(guò)程的能耗，提高單臺(tái)產(chǎn)量。在達(dá)到相同的成品白度的情況下，與生粉直接進(jìn)行增白煅燒相比，生粉經(jīng)過(guò)流態(tài)化瞬間煅燒工藝處理后，在后續(xù)的增白煅燒過(guò)程中，煅燒溫度能降低20℃左右，煅燒增白時(shí)間可縮短30～50％，大大節(jié)約了能耗，提高了系統(tǒng)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。
6、與生粉直接煅燒增白后的產(chǎn)品相比，經(jīng)過(guò)本工藝所處理后的物料再進(jìn)行煅燒增白后，其吸油值、遮蓋對(duì)比率和消光性能均有大幅度提高。
7、生產(chǎn)工藝流程短，生產(chǎn)工藝條件控制簡(jiǎn)單、容易，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1本發(fā)明流態(tài)化瞬間煅燒工藝的工藝流程圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供的實(shí)施例如下，但本發(fā)明并不局限于下述例子。
實(shí)施例1如圖1所示，煙氣發(fā)生系統(tǒng)3采用的是工業(yè)上用的熱風(fēng)爐。首先點(diǎn)燃熱風(fēng)爐中燃燒器1的噴嘴2給系統(tǒng)加熱，待流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中的煅燒管7和撒料分散裝置6結(jié)合處的溫度穩(wěn)定在850℃左右后，綜合調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)10進(jìn)風(fēng)口上安裝的風(fēng)門17和布袋收塵器9與引風(fēng)機(jī)10之間的摻冷風(fēng)管12上的蝶閥16及旋風(fēng)收塵器8與布袋收塵器9相連的管路上的摻冷風(fēng)管11上的蝶閥15，使得系統(tǒng)風(fēng)速在15m/s左右，然后打開料倉(cāng)4出料口上的鎖風(fēng)泄料器5將料倉(cāng)4中的1250目的煤系高嶺土生粉加入并通過(guò)撒料分散裝置6將物料加以分散后進(jìn)入流態(tài)化煅燒管7中，與高溫、高速的氣流相接觸進(jìn)行流態(tài)化瞬間煅燒。煅燒后的粉體逐步冷卻后依次經(jīng)過(guò)旋風(fēng)收塵器8和布袋收塵器9進(jìn)行收料，所收集的物料為半成品A，半成品A經(jīng)過(guò)安裝在旋風(fēng)收塵器8和布袋收塵器9底部卸料口的卸料器13、14，將物料送入輸料管18，通過(guò)輸料管將物料送入后續(xù)煅燒增白工藝進(jìn)行處理后，得到成品A。后續(xù)煅燒增白工藝是采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒增白。
實(shí)施例2將實(shí)施例1中的煅燒溫度控制在850℃左右，系統(tǒng)風(fēng)速控制在30m/s左右，其余與實(shí)施例1相同，分別得到半成品B和成品B。
實(shí)施例3將實(shí)施例1中的煅燒溫度控制在920℃左右，系統(tǒng)風(fēng)速控制在40m/s左右，其余與實(shí)施例1相同，分別得到半成品C和成品C。
實(shí)施例4將實(shí)施例1中的煅燒溫度控制在1000℃，系統(tǒng)風(fēng)速控制在15m/s左右，其余與實(shí)施例1相同，分別得到半成品D和成品D。
實(shí)施例5將實(shí)施例1中的生粉粒度改為6000目，煅燒溫度控制在870℃左右，系統(tǒng)風(fēng)速控制在40m/s左右，其余與實(shí)施例1相同，分別得到半成品E和成品E。
實(shí)施例6將實(shí)施例5中的煅燒溫度控制在970℃左右，系統(tǒng)風(fēng)速控制在15m/s左右，其余與實(shí)施例5相同，分別得到半成品F和成品F。
實(shí)施例7將實(shí)施例5中的煅燒溫度控制在1000℃左右，系統(tǒng)風(fēng)速控制在20m/s左右，其余與實(shí)施例5相同，分別得到半成品G和成品G。
實(shí)施例8將實(shí)施例5中的煅燒溫度控制在1000℃左右，系統(tǒng)風(fēng)速控制在40m/s左右，其余與實(shí)施例5相同，分別得到半成品H和成品H。
作為對(duì)比，把1250目和6000目生粉分別稱為生粉X和Y，不經(jīng)過(guò)本流態(tài)化煅燒工藝處理而直接進(jìn)行煅燒增白的產(chǎn)品分別稱為成品X和成品Y。
上述半成品和成品的各項(xiàng)過(guò)程參數(shù)和性能如表1和表2所示。
在實(shí)施例1-8中，煙氣發(fā)生系統(tǒng)3也可采用工業(yè)上用的煙氣發(fā)生爐或各種高溫尾氣，其目的是為系統(tǒng)提供高溫?zé)釟?。氣固分離系統(tǒng)可以為單臺(tái)或多臺(tái)串聯(lián)的除塵器。除塵器為旋風(fēng)收塵器、布袋除塵器、靜電除塵器之一或組合。
表1 各半成品的過(guò)程參數(shù)和性能

表2 各成品的性能

根據(jù)表1、2可以看出，通過(guò)本工藝生產(chǎn)的煤系高嶺土的各項(xiàng)性能和指標(biāo)，均有提高。
權(quán)利要求
1.一種煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，該工藝包括煙氣發(fā)生系統(tǒng)、下料系統(tǒng)、流態(tài)化煅燒系統(tǒng)、氣固分離裝置和后續(xù)煅燒系統(tǒng)，各系統(tǒng)按流程常規(guī)連通，其特征在于，物料經(jīng)過(guò)下料系統(tǒng)加入到流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中，與由煙氣發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生后進(jìn)入流態(tài)化煅燒系統(tǒng)的呈高速流動(dòng)的高溫?zé)煔庀嗷旌线M(jìn)行瞬態(tài)煅燒，瞬態(tài)煅燒時(shí)間通過(guò)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，瞬態(tài)煅燒后的物料經(jīng)過(guò)氣固分離系統(tǒng)加以收集后，送入到后續(xù)煅燒系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)一步煅燒增白處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，該工藝步驟為a、通過(guò)煙氣發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)管道提供給流態(tài)化煅燒系統(tǒng)；b、通過(guò)安裝在氣固分離裝置后的引風(fēng)機(jī)，使煙氣發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔飧咚倭鲃?dòng)進(jìn)入流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中，通過(guò)安裝在煙氣發(fā)生系統(tǒng)和流態(tài)化煅燒系統(tǒng)之間的輸送管道上方的生料倉(cāng)下料，使需煅燒的物料進(jìn)入流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中進(jìn)行瞬態(tài)煅燒；c、被瞬態(tài)煅燒后的物料經(jīng)過(guò)氣固分離系統(tǒng)加以收集后，送入到后續(xù)煅燒系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)一步煅燒增白處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于上述瞬態(tài)煅燒時(shí)的高溫?zé)煔鉁囟?50-1000℃；高速煙氣的流速為15-40m/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于上述瞬態(tài)煅燒時(shí)物料在流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中的停留時(shí)間為0.5～3秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于上述物料的粒度在1000-6250目。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于上述生料倉(cāng)的出料口與輸送管之間安裝有卸料裝置，在卸料裝置與流態(tài)化煅燒系統(tǒng)的連接處的管道內(nèi)，設(shè)有撒料分散裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于上述氣固分離系統(tǒng)為單臺(tái)或多臺(tái)串聯(lián)的除塵器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于上述除塵器為旋風(fēng)收塵器、布袋除塵器、靜電除塵器之一或組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于上述煙氣發(fā)生系統(tǒng)為熱風(fēng)爐或煙氣發(fā)生爐或各種高溫尾氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于上述流態(tài)化煅燒系統(tǒng)是由管狀的煅燒管組成，在該管外有保溫層。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于在引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口安裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，其特征在于在引風(fēng)機(jī)與除塵器相連的管路上安裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及物料的煅燒方法，特別涉及一種煤系高嶺土的流態(tài)化瞬間煅燒工藝，該工藝包括煙氣發(fā)生系統(tǒng)、下料系統(tǒng)、流態(tài)化煅燒系統(tǒng)、氣固分離裝置和后續(xù)煅燒系統(tǒng)，各系統(tǒng)按流程常規(guī)連通，其特征在于物料經(jīng)過(guò)下料系統(tǒng)加入到流態(tài)化煅燒系統(tǒng)中，與由煙氣發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生后進(jìn)入流態(tài)化煅燒系統(tǒng)的呈高速流動(dòng)的高溫?zé)煔庀嗷旌线M(jìn)行瞬態(tài)煅燒，瞬態(tài)煅燒時(shí)間通過(guò)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，瞬態(tài)煅燒后的物料經(jīng)過(guò)氣固分離系統(tǒng)加以收集后，送入到后續(xù)煅燒系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)一步煅燒增白處理。在本工藝中，由于采用流態(tài)化煅燒系統(tǒng)，使物料在瞬間完成煅燒過(guò)程，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)，且可有效縮短后續(xù)煅燒增白的時(shí)間和能耗，成品的吸油值、遮蓋對(duì)比率和消光性能均能大幅提高。
文檔編號(hào)C09C1/40GK1915814SQ200610153358
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者劉埃林, 葉向東, 楊永成, 馮欲曉, 高鵬軍, 任永利, 宋勇平, 馮利民, 包鐵剛, 蘇詠, 張利云, 祖吉喆, 盧自尊, 王建東, 季鐵剛 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司