一種煤矸石增氧高效煅燒制備優(yōu)質(zhì)高嶺土的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤矸石處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤矸石增氧高效煅燒制備優(yōu)質(zhì)高 嶺土的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)煤系高嶺土生產(chǎn)線存在的問題主要表現(xiàn)在兩個方面，一是物料的超細 化，二是物料的煅燒工藝和設(shè)備。這兩方面都存在生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量低、運行穩(wěn)定性差的問 題。煤矸石(煤系硬質(zhì)高嶺巖）的主要特點之一是礦石形成過程中受到成巖作用，礦石多是 沉積巖。加工過程中需要進行破碎、粉碎、超細粉碎等一系列降低原礦塊度和細度的工序。 其中，粉碎至325目后，因超細煅燒高嶺土產(chǎn)品性能的要求，需要進一步超細粉碎，將物料粒 度加工到微米級或亞微米級。超細粉碎及精細分級技術(shù)是煤系共伴生礦物最主要的深加工 技術(shù)之一，其關(guān)鍵在于設(shè)備。
[0003] 煤系高嶺土是我國的優(yōu)勢非金屬礦資源。我國的煤系高嶺土儲量大，質(zhì)量好，分布 廣，并且大型煤礦都伴有或共生高嶺土。據(jù)不完全統(tǒng)計，己探明儲量16.73億噸(遠景儲量多 達100多億噸）。經(jīng)過最近幾年的研究開發(fā)與市場開拓，人們逐漸認(rèn)識到煤系高嶺土的價值。 用煤系高嶺土為原料加工的煅燒高嶺土具有一系列優(yōu)良性能：白度高、晶形好、孔隙率大、 容重小、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性好、散射力和遮蓋率強、油墨吸附速度快、熱穩(wěn)定性能好等 等。例如，煅燒高嶺土與普通高嶺土相比，油墨吸附力增強了 1.3倍，散射系數(shù)增加了 1.8倍， 還可替代60%以上的價格昂貴的超細鈦白粉。因此廣泛用于油漆涂料、造紙、橡膠、塑料、電 纜、陶瓷、石化、環(huán)保等領(lǐng)域，在現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步中起重要作用。而且，產(chǎn) 品的附加值高，經(jīng)濟效益好，如煤系高嶺土原礦一般100元/噸左右，經(jīng)超細煅燒后，最高可 達300~500美元/噸（離岸價）。一個年產(chǎn)萬噸的煤系高嶺土企業(yè)，每年可為國家創(chuàng)匯350萬 美元以上，創(chuàng)利稅1000萬元人民幣左右。
[0004] 煅燒高嶺土的主要市場是油漆涂料、造紙、橡膠和塑料制品、電纜、陶瓷等。其中油 漆涂料和造紙是我國優(yōu)質(zhì)煅燒高嶺土最主要的消費領(lǐng)域，分別占國內(nèi)超細、高白度優(yōu)質(zhì)煅 燒高嶺土消費量的50%和40%左右。據(jù)專家預(yù)測：由于以上產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對優(yōu)質(zhì)煅燒高嶺 土的需求也將持續(xù)處于增長狀態(tài)，2010年優(yōu)質(zhì)煅燒高嶺土的國內(nèi)需求量達到67萬噸。2008 年1-4月全國高嶺土(不論是否煅燒）出口量累計380361噸，出口總值2579.17萬美元，均價 67.81美元/噸，進口量累計108105噸。進口總值2273.13萬美元，均價210.27美元/噸，進出 口價格的巨大反差表明在品質(zhì)上我國與國外產(chǎn)品還有較大差距。
[0005] 造紙工業(yè)是煅燒高嶺土的重要用戶，造紙工業(yè)的發(fā)展已成為衡量一個國家現(xiàn)代化 水平的標(biāo)志。發(fā)達國家人均年用紙90kg左右。1993年我國人均用紙9kg左右，1996年已達 26kg。近年來我國造紙工業(yè)正以每年15%的速度遞增。煅燒高嶺土油墨吸收性好，遮蓋率高。 可部分代替昂貴的鈦白粉，尤其適合高速刮刀涂布機使用，隨著我國造紙業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)量的 擴大以及高速刮刀涂布機的引進，煅燒高嶺土的用量也在逐步擴大。隨著國民經(jīng)濟水平的 提高，人們對油漆涂料的需求量在不斷增大。無論是大的涂料跨國公司，還是國內(nèi)的新興資 本，都對這塊市場志在必得，世界著名的立邦、ICI涂料公司對煅燒高嶺土的需求正在逐步 擴大。由于大公司的樣板和市場競爭的作用，國內(nèi)的各涂料廠家已越來越多地使用煅燒高 嶺土。煅燒高嶺土用于涂料行業(yè)可減少Ti02的用量，使涂膜具有更好的特性，可改善涂料的 加工、儲存和應(yīng)用性能。煅燒高嶺土在涂料中的用量為10%-30%，使用的煅燒高嶺土以-2μπι 含量為70-90%為主。目前該行業(yè)的年用量4.5萬噸/年。今后乳膠漆年產(chǎn)量將達80~100萬 噸，這是煅燒高嶺土的一個潛在的更大的市場。在工程塑料、通用塑料中煅燒高嶺土的充填 量為20%-40%，用作填料和補強劑。煅燒高嶺土用于聚氯乙烯電纜，能改善塑料的絕緣性能。 多功能塑料棚膜也是一個很大的市場。我國的橡膠行業(yè)用高嶺土量較大，在橡膠中充填的 高嶺土比例約15%-20%。煅燒后的高嶺土，包括表面改性，可部分替代炭黑，白炭黑，生產(chǎn)淺 色橡膠制品、輪胎等，具有很好的市場前景，有5~10萬噸的市場潛力。
[0006] 未來的煅燒高嶺土市場，雖然有碳酸鈣、滑石等礦物的競爭有可能失去一些低檔 產(chǎn)品市場，但高檔煅燒土在國際和國內(nèi)市場上仍具有一定的競爭力。經(jīng)過最近幾年的研究 開發(fā)與市場開拓，人們逐漸認(rèn)識到煤系高嶺土的價值。我國許多部門就利用煤矸石生產(chǎn)造 紙涂料級高嶺土的工藝開發(fā)做了一些嘗試并已經(jīng)取得一定進展。在普通水洗高嶺土市場受 重質(zhì)碳酸鈣沖擊而連年萎縮的情況下，煅燒高嶺土市場一派繁榮，令許多廠家競相追隨。國 內(nèi)部分企業(yè)盲目上馬生產(chǎn)線，但由于原料、工藝以及設(shè)備的問題，大部分企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量一 直不盡人意。因此急需改良、優(yōu)化現(xiàn)有工藝，以達到增產(chǎn)、降耗、減排，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升企 業(yè)競爭力的目的。使生產(chǎn)的高檔煅燒高嶺土能滿足市場需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有煅燒高嶺土使用的原料、工藝以及設(shè)備的問題，導(dǎo)致生成的 高嶺土性能差、品質(zhì)低等問題，提供了一種煤矸石增氧高效煅燒制備優(yōu)質(zhì)高嶺土的方法。
[0008] 本發(fā)明由如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種煤矸石增氧高效煅燒制備優(yōu)質(zhì)高嶺土的方 法，包括手選洗礦、破碎粉碎、超細磨礦、干燥打散、煅燒冷卻、打散分級，具體包括如下步 驟： (1) 手選洗礦:原料礦石堆場中去除鐵鈦侵染的原料和夾雜的其他雜質(zhì)，然后水洗清除 原料礦石表面的煤灰和泥土，人工破碎至礦石粒徑< 200mm; (2) 破碎粉碎:選用莫氏硬度為3-5的礦石，采用常規(guī)錘式破碎機將礦石破碎至粒徑< 15mm，再采用颶風(fēng)磨粉碎，使其粒徑為325目； (3) 超細磨礦:經(jīng)粉碎至325目的物料與水混合攪拌制漿，漿料濃度為40-50%，然后將漿 料送入磨剝機磨礦，使高嶺土晶片剝離，粒徑至2μπι的物料量2 95%時，磨礦結(jié)束，將磨好的 漿料栗入各個成品漿池儲存?zhèn)溆茫?(4) 干燥打散:將儲存的礦漿采用8000型氣流噴霧干燥器進行噴霧干燥，干燥至礦漿含 水量低于1.5%即可，干燥后的物料形成假顆粒，然后經(jīng)過打散機進行打散復(fù)原至磨礦粒度； (5) 煅燒冷卻:采用一臺內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯，煅燒溫度控制在950-1050°C，煅燒50-60分鐘后 熱物料經(jīng)抽風(fēng)冷卻，負(fù)壓輸送到打散料倉； (6) 打散分級:打散料倉內(nèi)的物料采用打散機將粒度控制在1-2μπι，控制325目篩余物進 行分級； 所述內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯的窯頭設(shè)置燃燒室，燃燒室內(nèi)安設(shè)燃燒器，燃燒室前端安設(shè)助燃風(fēng) 機，燃燒器部位安裝供氧風(fēng)機。
[0009] 所述燃燒器為天然氣燃燒器。所述供氧風(fēng)機的頻率為40-50HZ。
[0010] 所述原礦為煤矸石，原礦技術(shù)要求見表1。
[0011] 表1:原礦技術(shù)要求
國內(nèi)有關(guān)煅燒高嶺土產(chǎn)品的主要標(biāo)準(zhǔn)有：白度2 93 · 5%; 45μπι篩余物< 0 · 03%;小于2μπι 含量75%-84%。采用本發(fā)明所述方法制備的高嶺土產(chǎn)品質(zhì)量達到了 ：白度:95.29%; 45μπι篩余 物:0.008%;小于2μπι含量:80.5%。顯然本發(fā)明所制備的高嶺土完全符合國內(nèi)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。
[0012] 本發(fā)明在煤矸石煅燒制備高嶺土傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上，通過燃燒室設(shè)計、二次風(fēng)機增 氧，實現(xiàn)了混合助燃、溫度調(diào)控，使回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煤矸石的脫碳與活化同時進行，脫碳時間由100 ~120分鐘縮短到50~60分鐘，產(chǎn)品白度達到95.29%，45微米篩余物0.008%，小于2微米含量 達到80.5%，降低了產(chǎn)品的綜合能耗，擴大了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0013] 本發(fā)明對燃燒設(shè)備進行了優(yōu)化，實現(xiàn)了控氧燃燒和無絡(luò)合劑煅燒，無有害氣體CO 的排放，提高了產(chǎn)品白度。解決了無絡(luò)合劑煅燒過程炭質(zhì)難以脫凈，產(chǎn)品白度不夠;絡(luò)合劑 煅燒對高嶺土產(chǎn)品的活性影響的難題。
[0014] 本發(fā)明通過連續(xù)式攪拌濕磨工藝，實現(xiàn)粉末快速超細化處理。煅燒前后增加打散 工序避免超細顆粒自團聚現(xiàn)象，確保了細顆粒在溶液中分散，保證了產(chǎn)品的粒度，得到高粒 度、低篩余物、低磨耗產(chǎn)品。
[0015] 本發(fā)明使生產(chǎn)的高檔煅燒高嶺土滿足了市場的需求。符合國家節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策和產(chǎn) 品結(jié)構(gòu)調(diào)整方向有利于改善本地區(qū)環(huán)境狀況，同時節(jié)省大量土地資源，減少大氣污染。工藝 技術(shù)先進，具有投資少、見效快的特點。不僅具有良好的經(jīng)濟效益、節(jié)能效益。而且具有良好 的環(huán)境效益和綜合社會效益，推廣應(yīng)用前景良好。
[0016] 本發(fā)明進一步推進了煤矸石的綜合開發(fā)與利用，同時也提高了煤矸石的附加值。 既符合國家調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，還可以在產(chǎn)煤地區(qū)形成新的經(jīng)濟增長點，具有 良好的社會經(jīng)濟效益。該發(fā)明不僅可節(jié)約國家資源，也可