阅读说明：本技术 煤系高岭土多段悬浮煅烧生产高白度煅烧高岭土的方法 (Method for producing high-whiteness calcined kaolin by multi-stage suspension calcination of coal-series kaolin ) 是由 李艳军 袁帅 谢瑞琦 韩跃新 高鹏 于 2020-07-29 设计创作，主要内容包括：煤系高岭土多段悬浮煅烧生产高白度煅烧高岭土的方法,按以下步骤进行：(1)将煤系高岭土破碎磨细制成粉料；(2)粉料输送到悬浮脱水煅烧炉进行脱水反应；(3)进入第一旋风分离器经旋风分离后进入悬浮脱羟煅烧炉,进行脱羟反应；(4)进入第二旋风分离器经旋风分离后进入悬浮脱碳煅烧炉进行脱碳反应；(5)进入第三旋风分离器经旋风分离后进入一级冷却器,与空气逆流换热；(6)进入二级冷却器与空气逆流换热形成高白度煅烧高岭土。本发明工艺流程简单,设备及系统运行稳定,处理量大,单位处理量的能耗及成本低,产品性质易控制,易实现设备大型化。(The method for producing the high-whiteness calcined kaolin by multistage suspension calcination of the coal-series kaolin comprises the following steps: (1) crushing and grinding coal series kaolin into powder; (2) conveying the powder to a suspension dehydration calciner for dehydration reaction; (3) entering a first cyclone separator, entering a suspension dehydroxylation calcining furnace after cyclone separation, and carrying out dehydroxylation reaction; (4) entering a second cyclone separator, carrying out cyclone separation, and then entering a suspension decarburization calciner for decarburization reaction; (5) entering a third cyclone separator, entering a first-stage cooler after cyclone separation, and performing countercurrent heat exchange with air; (6) and then the calcined kaolin enters a secondary cooler to perform countercurrent heat exchange with air to form the high-whiteness calcined kaolin. The invention has the advantages of simple process flow, stable operation of equipment and a system, large treatment capacity, low energy consumption and cost of unit treatment capacity, easy control of product properties and easy realization of large-scale equipment.)

煤系高岭土多段悬浮煅烧生产高白度煅烧高岭土的方法

技术领域

本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种煤系高岭土多段悬浮煅烧生产高白度煅烧高岭土的方法。

背景技术

高岭土是四大非金属矿之一，作为重要的工业基础原料，可广泛应用于陶瓷、造纸、涂料、橡胶、塑料、建材等多个行业。随着高品位普通高岭土矿物的不断开采，用于加工生产符合工业要求的精制高岭土的原矿已愈来愈显不足。我国煤系高岭土资源非常丰富，其高岭土含量常在90％以上，且具有矿层稳定，便于开采，质地优良等特点，是一种优质的高岭土资源。但目前我国煤系高岭土还没有得到有效地利用。因此，高效脱除煤系高岭土中水分、有机物，提高成品白度，获得高品质的煅烧高岭土产品具有重要的战略意义。

专利CN201510755157.X公开一种煤系高岭土的增白方法，提出将煤系高岭土粉中加入细度2000目以上的木炭粉后进行煅烧保温，煅烧温度为800～860℃，保温2～4小时后，自然冷却至室温即可得到增白的煤系高岭土，该专利实现了煤系高岭土增白；但是其产品白度仅能达到85～90％，且需要额外添加木炭粉，煅烧保温时间较长，存在产品不均匀，工艺复杂，成本高，处理能力和热利用效率低等问题；专利CN201610228875.6公开一种煤系高岭土的脱碳工艺，提出了利用破碎、分级、重选、重选中间密度产物破碎或者磨矿和浮选作业脱除并回收煤系高岭土中的碳杂质，该工艺得到了纯度高的高岭土，避免了煤炭资源的浪费，但是其存在工艺复杂，效率低，产品质量不佳等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤系高岭土多段悬浮煅烧生产高白度煅烧高岭土的方法，通过分段悬浮煅烧配合精确调控，获得高白度的煅烧高岭土产品。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将煤系高岭土破碎至粒径≤15mm，然后磨细至粒径<0.038mm，制成粉料；

2、将粉料通过螺旋给料器连续输送到悬浮脱水煅烧炉；悬浮脱水煅烧炉底部设有第一燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第一旋风分离器连通；向第一燃烧器通入煤气，并向悬浮脱水煅烧炉的气体入口通入空气，启动第一燃烧器生成的烟气进入悬浮脱水煅烧炉；进入悬浮脱水煅烧炉的粉料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至200～300℃进行脱水反应，脱除粉料表面的附着水；脱水反应后形成的固体物料为脱水物料；脱水物料随同烟气从悬浮脱水煅烧炉的出料口排出；

3、从悬浮脱水煅烧炉排出的脱水物料进入第一旋风分离器，经旋风分离后的脱水物料从第一旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱羟煅烧炉；悬浮脱羟煅烧炉底部设有第二燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第二旋风分离器连通；向第二燃烧器通入煤气，并向悬浮脱羟煅烧炉的气体入口通入空气，启动第二燃烧器生成的烟气进入悬浮脱羟煅烧炉；进入悬浮脱羟煅烧炉的脱水物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至700～900℃进行脱羟反应，使脱水物料中的高岭土变为偏高岭土；脱羟反应后形成的固体物料为脱羟物料；脱羟物料随同烟气从悬浮脱羟煅烧炉的出料口排出；

4、从悬浮脱羟煅烧炉排出的脱羟物料进入第二旋风分离器，经旋风分离后的脱羟物料从第二旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱碳煅烧炉；悬浮脱碳煅烧炉底部设有第三燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第三旋风分离器连通；向第三燃烧器通入煤气，并向悬浮脱碳煅烧炉的气体入口融入空气和氮气，启动第三燃烧器生成的烟气进入悬浮脱碳煅烧炉；其中空气与氮气的体积流量比为1:(1～2)；进入悬浮脱碳煅烧炉的脱羟物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至850～950℃进行脱碳反应；脱碳反应后形成的固体物料作为脱碳物料；脱碳物料随同烟气从悬浮脱碳煅烧炉的出料口排出；

5、从悬浮脱碳煅烧炉排出的脱碳物料进入第三旋风分离器，经旋风分离后的脱碳物料从第三旋风分离器的出料口排出，进入一级冷却器；一级冷却器的顶部设有进料口，下部设有进气口与第一空压机连通，上部设有出气口，底部设有出料口与二级冷却器连通；启动第一空压机向一级冷却器吹入空气，脱碳物料与空气逆流换热；当脱碳物料温度降至150～200℃时，形成一次冷却物料从一级冷却器的出料口排出；

6、从一级冷却器排出的一次冷却物料进入二级冷却器；二级冷却器的顶部设有进料口，下部设有进气口与第二空压机连通，上部设有出气口，底部设有出料口；启动第二空压机向二级冷却器吹入空气，一次冷却物料与空气逆流换热；当一次冷却物料温度降至≤50℃时，形成高白度煅烧高岭土从二级冷却器的出料口排出。

上述的步骤1中，磨矿时控制粒径≤0.002mm的部分占总质量的90～95％，制成粉料。

上述的步骤2中，粉料在悬浮脱水煅烧炉内的停留时间2～10min。

上述的步骤3中，脱水物料在悬浮脱羟煅烧炉内的停留时间10～30min。

上述的步骤3中，脱羟反应时发生的高岭土转化的反应式为：

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O→Al₂O₃·2SiO₂+H₂O。

上述的步骤4中，脱羟物料在悬浮脱碳煅烧炉内的停留时间40～90min。

上述的步骤4中，脱碳反应时的主要反应式为：

4(CH)_n+5n O₂→4nCO₂+2nH₂O、

C+O₂→CO₂和

4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂。

上述的步骤3中，第一旋风分离器分离出的气体进入除尘装置，经除尘后从烟囱排出。

上述的步骤4中，第二旋风分离器分离出的气体进入除尘装置。

上述的步骤5中，第三旋风分离器分离出的气体进入除尘装置。

上述的步骤5中，脱碳物料与空气逆流换热后，经过换热的热空气温度600～700℃，通入悬浮脱羟煅烧炉的进气口。

上述的步骤6中，一次冷却物料与空气逆流换热后，经过换热的热空气通入悬浮脱水煅烧炉的进气口。

上述的高白度煅烧高岭土的白度为90～95％。

上述的高白度煅烧高岭土粒径≤0.002mm的部分占总质量的90～95％。

与现有煤系高岭土脱碳增白的方法相比，本发明的特点和优势为：采用气体对煤系高岭土进行悬浮煅烧，相比静态煅烧其不仅传热传质效率高，还能解决静态煅烧工艺物料煅烧不均匀，难以生产质量均匀的高岭土产品的问题；特别采用“分段精准调控”的煅烧方法，将煤系高岭土的“脱水-脱羟基-脱碳”过程进行分段处理，每阶段都获得性质均一的产品，从而实现煤系高岭土在煅烧中的精准调控；有效解决了煤系高岭土煅烧过程中，由于水分排出使体系中氧气的分压降低，导致有机质燃烧不完全，造成样品中出现积碳、白度下降的问题；通过两次冷却器冷却，有效回收利用热能，节能环保，降低成本。

本发明工艺流程简单，设备及系统运行稳定，处理量大，单位处理量的能耗及成本低，产品性质易控制，易实现设备大型化。

附图说明

图1为本发明实施例中的煤系高岭土多段悬浮煅烧生产高白度煅烧高岭土的方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例中的除尘装置为市购静电除尘装置。

本发明实施例中破碎采用颚式破碎机。

本发明实施例中磨细采用高压辊磨机。

本发明实施例中的煤系高岭土按质量百分比含SiO₂ 42～46％，Al₂O₃ 36～39％，Fe₂O₃0.15～0.3％，CaO 0.2～0.6％，TiO₂ 0.1～0.4％，MgO 0.1～0.5％，K₂O 0.2～0.4％，Na₂O 0.1～0.35％，C 0.9～1.6％。

实施例1

流程如图1所示；

煤系高岭土按质量百分比含SiO₂ 44.34％，Al₂O₃ 38.47％，Fe₂O₃ 0.3％，CaO0.23％，TiO₂0.35％，MgO 0.1％，K₂O 0.2％，Na₂O 0.1％，C 0.97％；将煤系高岭土破碎至粒径≤15mm，然后磨细至粒径≤0.002mm的部分占总质量的90％，制成粉料；

将粉料通过螺旋给料器连续输送到悬浮脱水煅烧炉；悬浮脱水煅烧炉底部设有第一燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第一旋风分离器连通；向第一燃烧器通入煤气，并向悬浮脱水煅烧炉的气体入口通入空气，启动第一燃烧器生成的烟气进入悬浮脱水煅烧炉；进入悬浮脱水煅烧炉的粉料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至200℃进行脱水反应，脱除粉料表面的附着水；脱水反应后形成的固体物料为脱水物料；脱水物料随同烟气从悬浮脱水煅烧炉的出料口排出；粉料在悬浮脱水煅烧炉内的停留时间10min；

从悬浮脱水煅烧炉排出的脱水物料进入第一旋风分离器，经旋风分离后的脱水物料从第一旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱羟煅烧炉；悬浮脱羟煅烧炉底部设有第二燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第二旋风分离器连通；向第二燃烧器通入煤气，并向悬浮脱羟煅烧炉的气体入口通入空气，启动第二燃烧器生成的烟气进入悬浮脱羟煅烧炉；进入悬浮脱羟煅烧炉的脱水物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至700℃进行脱羟反应，使脱水物料中的高岭土变为偏高岭土；脱羟反应后形成的固体物料为脱羟物料；脱羟物料随同烟气从悬浮脱羟煅烧炉的出料口排出；脱水物料在悬浮脱羟煅烧炉内的停留时间30min；第一旋风分离器分离出的气体进入除尘装置，经除尘后从烟囱排出；

从悬浮脱羟煅烧炉排出的脱羟物料进入第二旋风分离器，经旋风分离后的脱羟物料从第二旋风分离器的出料口排出，进入悬浮脱碳煅烧炉；悬浮脱碳煅烧炉底部设有第三燃烧器和气体入口，顶部设有进料口，上部设有出料口与第三旋风分离器连通；向第三燃烧器通入煤气，并向悬浮脱碳煅烧炉的气体入口融入空气和氮气，启动第三燃烧器生成的烟气进入悬浮脱碳煅烧炉；其中空气与氮气的体积流量比为1:1；进入悬浮脱碳煅烧炉的脱羟物料在气流作用下处于悬浮状态，并被烟气加热至850℃进行脱碳反应；脱碳反应后形成的固体物料作为脱碳物料；脱碳物料随同烟气从悬浮脱碳煅烧炉的出料口排出；脱羟物料在悬浮脱碳煅烧炉内的停留时间90min；第二旋风分离器分离出的气体进入除尘装置；

从悬浮脱碳煅烧炉排出的脱碳物料进入第三旋风分离器，经旋风分离后的脱碳物料从第三旋风分离器的出料口排出，进入一级冷却器；一级冷却器的顶部设有进料口，下部设有进气口与第一空压机连通，上部设有出气口，底部设有出料口与二级冷却器连通；启动第一空压机向一级冷却器吹入空气，脱碳物料与空气逆流换热；当脱碳物料温度降至150℃时，形成一次冷却物料从一级冷却器的出料口排出；第三旋风分离器分离出的气体进入除尘装置；脱碳物料与空气逆流换热后，经过换热的热空气温度600℃，通入悬浮脱羟煅烧炉的进气口；

从一级冷却器排出的一次冷却物料进入二级冷却器；二级冷却器的顶部设有进料口，下部设有进气口与第二空压机连通，上部设有出气口，底部设有出料口；启动第二空压机向二级冷却器吹入空气，一次冷却物料与空气逆流换热；一次冷却物料与空气逆流换热后，经过换热的热空气通入悬浮脱水煅烧炉的进气口；当一次冷却物料温度降至≤50℃时，形成高白度煅烧高岭土从二级冷却器的出料口排出；

高白度煅烧高岭土的白度为95％，粒径≤0.002mm的部分占总质量的90％。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

(1)煤系高岭土按质量百分比含SiO₂ 43.27％，Al₂O₃ 38.2％，Fe₂O₃ 0.15％，CaO0.27％，TiO₂ 0.15％，MgO 0.4％，K₂O 0.3％，Na₂O 0.15％，C 1.51％；粒径≤0.002mm的部分占总质量的93％；

(2)240℃进行脱水反应；粉料在悬浮脱水煅烧炉内的停留时间8min；

(3)800℃进行脱羟反应；脱水物料在悬浮脱羟煅烧炉内的停留时间20min；

(4)900℃进行脱碳反应；空气与氮气的体积流量比为1:1.5；脱羟物料在悬浮脱碳煅烧炉内的停留时间60min；

(5)脱碳物料温度降至180℃形成一次冷却；经过换热的热空气温度630℃；

(6)高白度煅烧高岭土的白度为92％，粒径≤0.002mm的部分占总质量的93％。

实施例3

方法同实施例1，不同点在于：

(1)煤系高岭土按质量百分比含SiO₂ 45.8％，Al₂O₃ 36.9％，Fe₂O₃ 0.22％，CaO0.55％，TiO₂ 0.24％，MgO 0.35％，K₂O 0.4％，Na₂O 0.33％，C 1.24％；粒径≤0.002mm的部分占总质量的95％；

(2)300℃进行脱水反应；粉料在悬浮脱水煅烧炉内的停留时间2min；

(3)900℃进行脱羟反应；脱水物料在悬浮脱羟煅烧炉内的停留时间10min；

(4)950℃进行脱碳反应；空气与氮气的体积流量比为1:2；脱羟物料在悬浮脱碳煅烧炉内的停留时间40min；

(5)脱碳物料温度降至200℃形成一次冷却；经过换热的热空气温度700℃；

(6)高白度煅烧高岭土的白度为90％，粒径≤0.002mm的部分占总质量的95％。