高嶺土煅燒的主要目的是:(1)脫去有機碳和其他雜質礦物以提高白度;(2)脫去高嶺土所含水分、羥基以提高煅燒產品的空隙體積和化學反應活性,改善物理化學性能,滿足各種各樣的應用需求,并為進一步開發新的應用領域奠定基礎。
影響高嶺土煅燒的主要因素有:入料粒度、煅燒溫度、氣氛、時間和工藝設備等。
高嶺土入窯粒度的爭論由來已久,主要關系到采用先煅燒后剝片或先剝片后煅燒的工藝過程。
如果在入窯煅燒前不經過濕法剝片,高嶺土干法粉磨的最小粒度為-10μm≥90%。粒度較大,則顆粒的比表面積小,與氧氣的接觸面積小,不利于碳質的迅速燃燒,需要恒溫煅燒的時間較長,而且顆粒內部的碳質無法與氧氣充分接觸,很難氧化脫除,產品會出現黑心現象。煅燒后再剝片時,由于夾心的存在,則產品的白度受到很大的影響。
如果先剝片(-10μm≥90%)后煅燒,則由于粉體顆粒在高溫煅燒時容易發生團聚現象。
許多學者在這方面做了大量的實驗,最終達成了共識,先剝片再入窯,煅燒后再二次解聚剝片。目前,優質煤系燃燒高嶺土大多采用干、濕結合,先磨后燒的生產工藝。
由于煅燒溫度不同,發生的化學反應,晶體結構轉換不同,煅燒高嶺土的理化性能和適用領域也不同。
許多學者就煅燒溫度對產品的理化性能的影響做了大量工作,得出應用于造紙涂布級的煅燒高嶺土最佳煅燒溫度大致在950-1000℃的范圍內,產品的活性和白度都達到理想的要求。
制備分子篩、活性土,應用于塑料、橡膠行業做功能填料的高嶺土,煅燒溫度大約控制在850-950℃范圍內。
高溫煅燒后的高嶺土,可用做耐火材料的熟料、陶瓷材料等。
值得提出的是,對于不同產地的高嶺土原料,最佳煅燒溫度也會不同。
煅燒氣氛主要是指在爐內保持氧化還是還原氣氛。
氧化氣氛雖然有利于有機質氧化,但不利于煅燒對Fe2O3和TiO2等染色雜質的作用。通過添加還原劑、控制通入窯內的O2量或者通入適量的CO2可以調節窯內保持還原氣氛。
煅燒時間對高嶺土的活性和白度有很大影響。一般來說,煅燒時間越長,反應越充分,產品的白度越高。
在實際生產中,應尋求煅燒時間和生產效率以及產品性能的最佳組合。煤系煅燒高嶺土由于脫掉了羥基和碳質,燒失量與原料有關,一般在15%左右。主要化學成分SiO2和Al2O3的相對含量有所提高,其他成分的含量變化不大。
煅燒設備對高嶺土的生產也很關鍵。在美國和英國等高嶺土生產大國,一般采用大型動態立窯和隔焰式回轉窯生產煅燒高嶺土,原料一般是精選后的軟質高嶺土,產品白度85%-95%。
中國優質軟質高嶺土資源較少,但煤系共伴生高嶺土質優量大。因此,中國的煅燒高嶺土大多用煤系高嶺土為原料。
主要生產設備有隔焰式回轉窯(用柴油、煤氣或天然氣或電加熱)、立窯、隧道窯和梭式窯等。其中隔焰式回轉窯可以方便地調節氣氛,溫度可控性好,物料受熱均勻,產品白度高且質量穩定,操作簡便,已成為我國煤系高嶺土煅燒的主要設備。
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來源:非金屬礦加工技術與應用手冊;煅燒制度對高嶺土活性及地聚物性能的影響
編輯整理:粉體技術網
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