|
|
煤系高嶺土煅燒工藝的研究進展 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2014-12-22 10:35:18 瀏覽次數: |
|
|
1 國內煤系高嶺土煅燒工藝的研究
煤系高嶺土煅燒產品的質量受到諸多因素的制約,如原料性質、煅燒窯爐、燃料種類和質量以及工作制度等,產品質量是諸多因素交互作用的結果,往往難于明確判定。
高嶺土的煅燒經歷特別復雜的變化。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同將直接影響煅燒產品的質量與性能。煅燒條件不同可以得到不同的產品,而這些不同產品有著不盡相同的白度、密度、孔隙度、硬度(膨松度),表現出不同的物理和化學活性(吸附性、吸水吸油性、僵化活性等)以及光學、電學、磁學等性能。因此,很多研究者根據特定的原料灰分煅燒產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。
據高嶺土物料在煅燒過程中的形態,將其煅燒工藝劃分為:成型煅燒、粉料靜態煅燒、粉料動態煅燒等法。
成形煅燒:立式窯煅燒工藝由趙順安等人開發,應用于山西忻州地區某廠。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的加料口加入,物料在窯內下移過程中經歷烘干、脫除結構水、燒成等階段,然后由底部側邊出料口卸出。卸出的物料經冷卻后,入磨碎機二次粉碎。得到高嶺土煅燒產品。該工藝以煤為燃料,高壓煙氣由窯底部進入窯內,廢氣由窯頂排出。這種煅燒工藝的優點是對原料的適應性強,避免大量粉塵的產生,便于檢修;但是由于有二次粉碎能耗高,塊狀煅燒易出現過燒、燒不透的現象,煅燒時間也很長。
邵亞平等成功嘗試了一種全干法生產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,使煅燒料先經過雙輥破碎機破碎,經破碎的煅燒塊料直接進入磨粉機粉磨,并一次分級成1250目的產品。與傳統工藝相比,該工藝投資少、生產效率高、生產成本低、產品質量穩定、經濟效益顯著,是一種較為理想的生產模式。
靜態煅燒:高嶺土煅燒處理始于陶瓷工業。我國高嶺土的煅燒設備中,很多是沿用陶瓷工業用窯爐.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,將匣缽從窯內或窯車上卸出,并倒出產品,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℃),與傳統靜態煅燒相比,具有與動態窯相當的熱效率,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量;目前臺資煅燒高嶺土廠均采用此類高溫梭式窯,技術成熟穩定。超細粉碎與分級設備,采用國內最新替代產品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。
動態煅燒:回轉窯煅燒高嶺土工藝為英國APV公司開發。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過程中由高端移動至低端。加熱介質(高溫煙氣)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窯,從而使物料與煙氣隔開(物料在筒內運動,煙氣在筒外煙室流動),由筒壁(耐熱金屬)傳導熱量。回轉窯投資高,但完全能連續化生產,采用計算機控制,機械化、自動化程度高,產量大,熱效率高,煅燒溫度均勻、分區控制溫度,產品白度高(基本穩定在94%~95%),質量均勻穩定,操作環境好,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,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發,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(經預熱的空氣),使物料處于流化狀態并與床壁換熱。高嶺土燒成后全部被氣力輸迭至冷卻器,經冷卻后進至成品罐。高溫煙氣(加熱介質)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、生產造紙用高亮度超細煅燒高嶺土的無尾礦化、規?;a技術,本技術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—強化氣氛動態煅燒—解聚—產品。
該流程對原料的適應性強,“先磨后燒”工藝科學合理,流程中采用了綜合除雜技術、高濃度濕法超細粉碎技術和強化氣氛動態煅燒技術,并BP系列磨剝機和CR間接高溫煅燒純化窯等相關設備支持,涂布銅版紙試驗結果表明,涂料的粘度達到進口標準,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煅燒(固定床、移動床、流化床)工藝的基礎上,利用西安建筑科技大學自主研發的稀相懸浮態快速煅燒新技術( 投資項目為年產16000t 稀相懸浮態快速煅燒高嶺土系統)對煤系高嶺土稀相懸浮態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,下同) 面積大、綜合傳遞系數大、傳遞動力大、煅燒速度快和熱效率高的特點,可有效克服傳統高嶺土生產工藝能耗高、規模小及產品“過燒”和“欠燒”的問題,并保證產品白度高、活性高的性能。
李炳云提出了煤系高嶺土的“高白超細全動態煅燒”工藝技術。技術關鍵和核心內容是:將“流變動力學”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產品產量與研磨介質球的充填量成正比,和球徑成反比的關系,據此將超細磨剝機進行組合串聯,前幾段(臺)投入犬球徑小劑量介質球,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,相應減小介質球球徑并加大投人劑量;到最后幾段,介質球徑更小,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“漸進式串聯超細磨”新工藝,使產品小于2μm粒級含量達95%左右;將“動態受熱”和“氧化還原”原理引進調控煅燒系統,脫碳、除鐵、除鈦增白,使產品白度達到93%以上。但是對該煅燒工藝技術機理的研究、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原料、生產設備、生產技術及產品質量等方面相比,都存在一定差距。特別是在造紙行業,高檔紙類的涂布用煅燒高嶺土主要依賴進口,國內生產的煅燒高嶺土市場競爭力較差。從90 年代中期,國內開始對煅燒高嶺土及其應用進行研究。但至今大部分工作局限于煤系高嶺土的煅燒及應用,且由于煤系高嶺土原料本身的特性,國產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發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,而且幾乎沒用系統研究,對于各種性能的變化機理更缺少研究和探討。
?歡迎進入【粉體論壇】
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|