專利名稱：一種用回轉(zhuǎn)煅燒窯煅燒高嶺土方法及其回轉(zhuǎn)煅燒窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用回轉(zhuǎn)煅燒窯煅燒高嶺土方法及其回轉(zhuǎn)煅燒窯，涉及一種生產(chǎn)造紙、涂料和其他行業(yè)用的優(yōu)質(zhì)煅燒高嶺土，特別是采用內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯煅燒高嶺土的方法及其所使用的回轉(zhuǎn)煅燒窯。
背景技術(shù)：
煅燒高嶺土是國民經(jīng)濟(jì)中重要的工業(yè)原料。高嶺土中的主要粘土礦物為高嶺石，高嶺石煅燒時隨著溫度的變化發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)400℃～900℃925℃～1050℃～1100℃～1300℃其物理化學(xué)變化過程為100℃～110℃機(jī)械吸附在物料表面、顆粒周圍或間隙中的濕存水和自由水排除。故在100℃左右時會出現(xiàn)低溫吸熱谷。110℃～400℃層間吸附水排除。這部分水主要在250℃以前脫出，其吸熱谷在250℃以前。400℃～450℃結(jié)構(gòu)水開始緩慢排出。此時二個羥基(OH)變?yōu)橐粋€水分子(H2O)，留下一個氧(O)，開始形成偏高嶺石。450℃～500℃結(jié)構(gòu)水迅速排出，相應(yīng)出現(xiàn)一個強(qiáng)吸熱谷。550℃～800℃脫水緩慢。800℃～900℃殘余水排除完畢。925℃～1050℃重結(jié)晶形成鋁硅尖晶石，相應(yīng)出現(xiàn)一個強(qiáng)放熱峰。1100℃～1200℃鋁硅尖晶石開始轉(zhuǎn)化為假莫來石。1200℃～1300℃假莫來石轉(zhuǎn)化為和方英石。
生產(chǎn)造紙、涂料和其他行業(yè)用的優(yōu)質(zhì)煅燒高嶺土是利用以上高嶺石的差熱性質(zhì)，控制符合高嶺石在加熱時的物理化學(xué)變化的溫度曲線和煅燒氣氛，控制最高溫度低于1050℃，生產(chǎn)出主要礦物為硅鋁尖晶石的煅燒高嶺土產(chǎn)品。
目前高嶺土煅燒設(shè)備一般有靜態(tài)和半動態(tài)二類煅燒設(shè)備。
靜態(tài)煅燒的典型設(shè)備如隧道窯。此種方法將物料裝在匣缽中置于窯車上在隧道窯內(nèi)煅燒，此外，導(dǎo)焰窯、推板窯等也屬于這類設(shè)備。這類設(shè)備由于靜態(tài)煅燒方式固有的局限性，產(chǎn)品污染嚴(yán)重，生產(chǎn)能力低，一般年處理原礦0.3～0.5萬噸，能耗高，生產(chǎn)成本高，占地面積大，生產(chǎn)人員多，勞動強(qiáng)度大，只能生產(chǎn)粗顆粒的低檔產(chǎn)品，不能適應(yīng)現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的要求。
半動態(tài)煅燒設(shè)備主要有二種，一種是立窯煅燒設(shè)備。國外如美國和法國等國家一般采用這種設(shè)備。立窯外形直經(jīng)一般為6m～8m，高20m，爐體用耐火材料襯里，爐內(nèi)從上至下砌成若干層盤板，周圍開有檢查孔。爐體中心有用冷空氣冷卻軸心的垂直空心軸，軸上裝有沿水平方向隨軸轉(zhuǎn)動的刮板以推動物料，主軸轉(zhuǎn)速約0.5～0.6轉(zhuǎn)/分。輕柴油或天然氣由爐體側(cè)面進(jìn)入爐內(nèi)直接燃燒加熱，從爐頂部排出廢煙氣。物料從立窯頂部加到固定盤板上，厚度約30～50mm，刮板將上一層的物料由中心推向第二層，第二層的刮板再由周邊將物料推向第三層，依次循環(huán)進(jìn)行，逐層下落直到底部排出煅燒產(chǎn)品。這種設(shè)備生產(chǎn)能力大，一般年生產(chǎn)能力可達(dá)6～10萬噸，自動控制程度高，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的煅燒高嶺土產(chǎn)品。目前還有一種立式窯煅燒設(shè)備，這種設(shè)備類似于石灰煅燒立窯設(shè)備，基本生產(chǎn)過程是將煅燒物料先壓成外徑50mm，內(nèi)經(jīng)20mm，高50mm的空心環(huán)狀塊，從窯的頂部給入立窯，熱空氣從立窯底部進(jìn)入，人工從窯的底部出料，然后再將塊狀產(chǎn)品破碎磨礦，成為最終產(chǎn)品。塊狀煅燒無法獲得高品質(zhì)的煅燒高嶺土，且煅燒后處理的難度較大。
另一種半動態(tài)煅燒設(shè)備是回轉(zhuǎn)煅燒窯，目前使用的回轉(zhuǎn)煅燒窯為外熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯，這種回轉(zhuǎn)窯的筒體由高耐熱鋼制造，內(nèi)部裝有舉楊板，除窯頭箱外，沒有使用耐火材料，窯體長期在高溫下運(yùn)行以及大跨度支撐，對筒體材料要求相當(dāng)高。外熱式回轉(zhuǎn)窯的煅燒方式為煅燒時沿筒體外側(cè)軸線力向有四個加熱區(qū)，共10個燃燒火口，燃料在筒體外部加熱，煅燒物料在筒體內(nèi)部運(yùn)動，煙道氣和煅燒物料相互隔開，煙道氣的性質(zhì)一般不會對煅燒物料產(chǎn)生影響，燃料除使用煤氣外，還可以使用電或輕柴油。這種設(shè)備的特點(diǎn)是可以煅燒微細(xì)散狀的物料，溫度曲線和窯內(nèi)氣氛易于控制，可以生產(chǎn)高品質(zhì)的煅燒高嶺土。但這種設(shè)備造價昂貴，由于燃料在筒體外部燃燒，靠筒體壁傳熱給內(nèi)部的物料，所以熱效率相對較低，由于窯體長期在高溫下運(yùn)行及大跨度支撐，使用壽命受到影響，容易出現(xiàn)窯體裂縫等問題。
目前在煅燒礦物大量采用的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯，其熱效率高，在冶金工業(yè)和水泥工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但由于它只能在窯的一端加熱，不能滿足窯內(nèi)溫區(qū)形成符合煅燒溫度曲線的溫度分布環(huán)境的要求。且窯體的耐火材料會造成對物料的污染，難于滿足煅燒優(yōu)質(zhì)高嶺土的要求而沒有得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種有效降低對窯體材料的要求和窯爐造價，有效提高窯體使用壽命，提高能源效率，煅燒質(zhì)量高的一種用回轉(zhuǎn)煅燒窯煅燒高嶺土方法及其回轉(zhuǎn)煅燒窯。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種用回轉(zhuǎn)煅燒窯煅燒高嶺土方法，其特征在于是采用內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯進(jìn)行煅燒，煅燒物料從窯一端給料端給入，經(jīng)過不同溫度的煅燒區(qū)域后從窯的另一端燃燒器端排出，物料在窯體內(nèi)呈旋狀翻轉(zhuǎn)狀態(tài)均速運(yùn)動方向與燃燒器產(chǎn)生的熱流方向相反，且給料端為強(qiáng)氧化氣氛，氣氛中含氧氣體積比為15％-17％，排料端為弱還原氣氛，煤氣中含一氧化碳體積比為24％-27％；窯的壓力為微負(fù)壓，控制回轉(zhuǎn)煅燒窯窯內(nèi)的溫區(qū)的溫度和物料通過回轉(zhuǎn)煅燒窯各溫區(qū)的時間a.控制回轉(zhuǎn)煅燒窯物料給料端窯溫為600℃；b.控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區(qū)域的時間為70-80分鐘；c.控制物料在窯通過950℃-1030℃溫度區(qū)域為15-25分鐘；d.控制物料在窯通過800℃-850℃溫度區(qū)域為10-20分鐘后排出窯體。
一種煅燒高嶺土回轉(zhuǎn)煅燒窯，其特征在于該設(shè)備包括回轉(zhuǎn)窯體-該窯體為圓筒狀鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐火材料保溫層和與保溫層為整體結(jié)構(gòu)的舉楊板，窯體外壁安裝有隨窯體轉(zhuǎn)動的窯身風(fēng)機(jī)及供電滑環(huán)裝置，風(fēng)機(jī)的與出風(fēng)口連接的耐高溫風(fēng)管穿過窯體伸入窯內(nèi)以調(diào)節(jié)窯內(nèi)的溫度和氣氛，在窯體外壁沿其軸向設(shè)有3-6個測溫點(diǎn)及及傳遞信號的滑環(huán)裝置，窯體外壁中后部設(shè)有傳動裝置大齒輪，由電機(jī)通過減速機(jī)及齒輪帶動窯體旋轉(zhuǎn)，在窯體外壁前、中、后部設(shè)輥圈并通過托輥支撐在軸承座上，窯體軸線與水平成1％～3％的傾角。
窯頭箱-該窯頭箱安裝于窯體的排料端，內(nèi)襯耐火材料與窯體間采用迷宮密封連接，窯頭箱端面上安裝有內(nèi)混式旋轉(zhuǎn)葉片燃燒裝置和排料裝置；窯尾箱-安裝于窯體的給料端，內(nèi)襯材與窯體之間采用迷宮密封連接，窯尾箱端面裝有螺旋式給料裝置。
本發(fā)明的方法采用內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯，物料和煙道氣處在同一空間內(nèi)，物料和熱空氣逆流運(yùn)行，窯體由普通碳鋼制造，內(nèi)襯耐火材料并裝有翻動物料的舉楊板，窯身裝有調(diào)節(jié)窯內(nèi)氣氛的窯身風(fēng)機(jī)。回轉(zhuǎn)窯工作時，煅燒物料從窯尾給入，經(jīng)過不同溫度區(qū)域煅燒后，從窯頭排出，熱空氣從窯頭進(jìn)入，從窯尾排出，調(diào)節(jié)窯頭熱空氣的給入量和窯尾煙道氣的壓力以及其它參數(shù)，可控制窯內(nèi)的溫度分布和氣氛。
本發(fā)明的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯可使用煤氣或輕柴油，燃料燃燒時，燃燒火焰不會與煅燒物料直接接觸，靠幅射直接加熱進(jìn)行煅燒，煙氣直接加熱物料以熱效率高，在與外熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯相同處理能力的情況下，燃料消耗一般為外熱式回轉(zhuǎn)窯的60％～70％，處理的物料粒度為微細(xì)(-45μm)和超微細(xì)(-2μm＞90％)的高嶺土。
本發(fā)明的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯造價低，在達(dá)到與外熱式煅燒回轉(zhuǎn)窯相同的技術(shù)指標(biāo)時，其造價只有外熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯的1/4～1/5，使用壽命比較長。大幅度降低了煅燒高嶺土設(shè)備的投資和生產(chǎn)成本，設(shè)備運(yùn)行工況穩(wěn)定，系統(tǒng)易于控制，能源利用效率高，生產(chǎn)管理方便，運(yùn)行壽命長，適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)煅燒高嶺土。
本發(fā)明的的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯爐襯的耐火材料材料為磷酸鹽結(jié)合高鋁質(zhì)磚，其優(yōu)質(zhì)性能的有效消除普通窯襯對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
本發(fā)明的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯砌磚體具有整體揚(yáng)料板形式結(jié)構(gòu)，能對摩擦系數(shù)小的物料進(jìn)行強(qiáng)制性翻動，得到更均勻的傳熱和更好的工藝煅燒性能。
本發(fā)明的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯窯體上安裝有鼓風(fēng)機(jī)，通過耐高溫管將空氣送入窯內(nèi)，可以調(diào)節(jié)窯內(nèi)任意段的溫度和氣氛，滿足不同的工藝要求。
窯體的轉(zhuǎn)動通過齒輪齒圈傳動。原動機(jī)經(jīng)過多極減速達(dá)到窯體運(yùn)轉(zhuǎn)的目的，原動機(jī)為電磁調(diào)速電動機(jī)，調(diào)速范圍大，調(diào)速平穩(wěn)可靠。
本發(fā)明的方法使用的回轉(zhuǎn)窯選用一種低溫固結(jié)、抗磨剝、抗腐蝕、高強(qiáng)度的耐火材料作為回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)襯，以徹底消除窯襯對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。調(diào)節(jié)安裝于窯體上的窯身風(fēng)機(jī)，以根據(jù)需要控制窯內(nèi)的溫度分布和煅燒氣氛；調(diào)節(jié)燃燒器燃料的流量和壓力，以控制煙氣溫度。調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)窯的回轉(zhuǎn)速度，以控制物料在窯內(nèi)的煅燒時間。調(diào)節(jié)給料和排料裝置，以控制回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力。通過協(xié)調(diào)整個煅燒系統(tǒng)的各種工藝參數(shù)和熱工制度，以控制煙塵率，從而連續(xù)地完成煅燒過程，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煅燒高嶺土(白度＞94)。
內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯用于中溫(＜1050℃)或低溫(＜700℃)煅燒硬質(zhì)高嶺土或軟質(zhì)高嶺土，產(chǎn)品為一種高孔隙率的功能性顏料，用以生產(chǎn)造紙、油漆涂料、催化劑和橡膠及塑料制品的涂料和填料以及制備高純氧化鋁。其工作過程為經(jīng)超細(xì)(-45μm)或超微細(xì)剝片(-2μm＞90％)加工和干燥(含水率＜3％)的高嶺土從回轉(zhuǎn)窯的一端(窯尾)給入，經(jīng)預(yù)熱段、溫升段和煅燒段，由回轉(zhuǎn)窯的另一端(窯頭)排出。由于窯的回轉(zhuǎn)及窯軸線的傾斜，使高嶺土在一種特殊設(shè)計的舉揚(yáng)板的帶動下在窯內(nèi)呈螺旋狀翻滾運(yùn)動，并且該運(yùn)動方向與由燃燒器產(chǎn)生的高溫氣流方向相反，在此過程中，由于采取了特殊的燃燒技術(shù)，高溫?zé)煔獠⒉慌c窯內(nèi)的高嶺土直接接觸，而是使高嶺土與高溫?zé)煔馔ㄟ^輻射、傳導(dǎo)、對流等形式進(jìn)行充分的熱交換，燃料可以是發(fā)生爐煤氣、天然氣或輕柴油，由于采用直接加熱方式，所以熱利用效率比較高。


圖1為本發(fā)明的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯結(jié)構(gòu)A-A剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種用回轉(zhuǎn)煅燒窯煅燒高嶺土方法，其特征在于是采用內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯進(jìn)行煅燒，煅燒物料從窯一端給料端給入，經(jīng)過不同溫度的煅燒區(qū)域后從窯的另一端燃燒器端排出，物料在窯體內(nèi)呈旋狀翻轉(zhuǎn)狀態(tài)均速運(yùn)動方向與燃燒器產(chǎn)生的熱流方向相反，且給料端為強(qiáng)氧化氣氛，氣氛中含氧氣體積比為15％-17％，排料端為弱還原氣氛，煤氣中含一氧化碳體積比為24％-27％；窯的壓力為微負(fù)壓，控制回轉(zhuǎn)煅燒窯窯內(nèi)的溫區(qū)的溫度和物料通過回轉(zhuǎn)煅燒窯各溫區(qū)的時間a.控制回轉(zhuǎn)煅燒窯物料給料端窯溫為600℃；b.控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區(qū)域的時間為70-80分鐘；c.控制物料在窯通過950℃-1030℃溫度區(qū)域為15-25分鐘；d.控制物料在窯通過800℃-850℃溫度區(qū)域為10-20分鐘后排出窯體。
一種煅燒高嶺土回轉(zhuǎn)煅燒窯，其特征在于該設(shè)備包括回轉(zhuǎn)窯體(4)-該窯體為圓筒狀鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐火材料保溫層和與保溫層為整體結(jié)構(gòu)的舉楊板，窯體外壁安裝有隨窯體轉(zhuǎn)動的窯身風(fēng)機(jī)(5)及供電滑環(huán)裝置(7)，風(fēng)機(jī)的與出風(fēng)口連接的耐高溫風(fēng)管穿過窯體伸入窯內(nèi)以調(diào)節(jié)窯內(nèi)的溫度和氣氛，在窯體外壁沿其軸向設(shè)有3-6個測溫點(diǎn)(6)及傳遞信號的滑環(huán)裝置，窯體外壁中后部設(shè)有傳動裝置大齒輪，由電機(jī)通過減速機(jī)及齒輪(8)帶動窯體旋轉(zhuǎn)，在窯體外壁前、中、后部設(shè)輥圈并通過托輥(3)支撐在軸承座上，窯體軸線與水平成1％～3％的傾角。窯頭箱(2)-該窯頭箱安裝于窯體的排料端，內(nèi)襯耐火材料與窯體間采用迷宮密封連接，窯頭箱端面上安裝有內(nèi)混式旋轉(zhuǎn)葉片燃燒裝置(1)和排料裝置(11)；窯尾箱(9)-安裝于窯體的給料端，內(nèi)襯與窯體之間采用迷宮密封連接，窯尾箱端面裝有螺旋式給料裝置(10)。
實(shí)施例將粒度為微細(xì)(-45μm)和超微細(xì)(-2μm＞90％)的高嶺土煅燒物料從窯一端給料端給入，控制窯身風(fēng)機(jī)風(fēng)量使窯內(nèi)給料端為強(qiáng)氧化氣氛，氣氛中含氧氣體積比為10％-14％，排料端為弱還原氣氛，煤氣中含一氧化碳體積比為25％-27％；調(diào)節(jié)燃燒器燃料的流量和壓力，以控制煙氣溫度?？刂迫紵b置燃燒量和風(fēng)量使回轉(zhuǎn)煅燒窯物料給料端窯溫為600℃；控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區(qū)域的時間為80分鐘；控制物料在窯通過950℃-1030℃溫度區(qū)域為20分鐘；d.控制物料在窯通過800℃-850℃溫度區(qū)域為10分鐘后排出窯體。連續(xù)地完成煅燒過程，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煅燒高嶺土(白度＞94)。
權(quán)利要求
1.一種用回轉(zhuǎn)煅燒窯煅燒高嶺土方法，其特征在于是采用內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯進(jìn)行煅燒，煅燒物料從窯一端給料端給入，經(jīng)過不同溫度的煅燒區(qū)域后從窯的另一端燃燒器端排出，物料在窯體內(nèi)呈旋狀翻轉(zhuǎn)狀態(tài)均速運(yùn)動方向與燃燒器產(chǎn)生的熱流方向相反，且給料端為強(qiáng)氧化氣氛，氣氛中含氧氣體積比為15％-17％，排料端為弱還原氣氛，煤氣中含一氧化碳體積比為24％-27％；窯的壓力為微負(fù)壓，控制回轉(zhuǎn)煅燒窯窯內(nèi)的溫區(qū)的溫度和物料通過回轉(zhuǎn)煅燒窯各溫區(qū)的時間a.控制回轉(zhuǎn)煅燒窯物料給料端窯溫為600℃；b.控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區(qū)域的時間為70-80分鐘；c.控制物料在窯通過950℃-1030℃溫度區(qū)域為15-25分鐘；d.控制物料在窯通過800℃-850℃溫度區(qū)域為10-20分鐘后排出窯體。
2.一種煅燒高嶺土回轉(zhuǎn)煅燒窯，其特征在于該設(shè)備包括回轉(zhuǎn)窯體-該窯體為圓筒狀鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐火材料保溫層和與保溫層為整體結(jié)構(gòu)的舉楊板，窯體外壁安裝有隨窯體轉(zhuǎn)動的窯身風(fēng)機(jī)及供電滑環(huán)裝置，風(fēng)機(jī)的與出風(fēng)口連接的耐高溫風(fēng)管穿過窯體伸入窯內(nèi)以調(diào)節(jié)窯內(nèi)的溫度和氣氛，在窯體外壁沿其軸向設(shè)有3-6個測溫點(diǎn)及及傳遞信號的滑環(huán)裝置，窯體外壁中后部設(shè)有傳動裝置大齒輪，由電機(jī)通過減速機(jī)及齒輪帶動窯體旋轉(zhuǎn)，在窯體外壁前、中、后部設(shè)輥圈并通過托輥支撐在軸承座上，窯體軸線與水平成1％～3％的傾角。窯頭箱-該窯頭箱安裝于窯體的排料端，內(nèi)襯耐火材料與窯體間采用迷宮密封連接，窯頭箱端面上安裝有內(nèi)混式旋轉(zhuǎn)葉片燃燒裝置和排料裝置；窯尾箱-安裝于窯體的給料端，內(nèi)襯與窯體之間采用迷宮密封連接，窯尾箱端面裝有螺旋式給料裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種煅燒高嶺土回轉(zhuǎn)煅燒窯，其特征在于內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯爐襯的耐火材料材料為磷酸鹽結(jié)合高鋁質(zhì)磚。
全文摘要
一種用回轉(zhuǎn)煅燒窯煅燒高嶺土方法及其回轉(zhuǎn)煅燒窯，其特征在于是采用內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯進(jìn)行煅燒，煅燒物料經(jīng)過不同溫度的煅燒區(qū)域煅燒，控制回轉(zhuǎn)煅燒窯物料給料端窯溫為600℃控制物料在窯通過均勻升溫的600℃至950℃的溫度區(qū)域的時間為70－80分鐘；控制物料在窯通過950℃－1030℃溫度區(qū)域為15－25分鐘；控制物料在窯通過800℃－850℃溫度區(qū)域為10－20分鐘后排出窯體。煅燒高嶺土回轉(zhuǎn)煅燒窯，包括回轉(zhuǎn)窯體、窯頭箱、窯尾箱。本發(fā)明的內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)煅燒窯造價低，使用壽命比較長。大幅度降低了煅燒高嶺土設(shè)備的投資和生產(chǎn)成本，適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)煅燒高嶺土。
文檔編號C09C1/42GK1417114SQ02159420
公開日2003年5月14日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者米建國, 王瑜, 王秀, 饒崎麟, 薛長一, 羅清華, 李昌福, 王建文, 劉述宗 申請人:北京礦冶研究總院