【doc】超细煅烧高岭土制备新工艺

【doc】超细煅烧高岭土制备新工艺 超细煅烧高岭土制备新工艺 第27卷第6期 2004年11月 非金属矿 Non.MetallicMines Vo1.27No.6 Nov..2004 超细煅烧高岭土制备新工艺 邵亚平唐建明 (宜兴市明兴粉体机械有限公司.宜兴214206) 摘要介绍7超细煅烧高岭土制备新工艺.即运IIIYMP拉杆式超细磨粉机制备超细 粉体(1250目以上),应用GDI粒化煅烧炉进行 煅烧,再IIIYMP拉杆磨进行打散获得产品.整个工艺过程简便,高效,可靠,其主要 特点是投入少,能耗低,生产的超细粉体产量高,质量稳 定.对于年产l万t左右煅烧高岭土的生产企业来说,该工艺极具推广应用价值. AbstractAnewtechnologyforproductionofsuperfineandcalcinedkaolinisintroduced.inwhichtheYMPdrawbarsuperfine_grindingmillis adoptedtoproducesuperfinepowder(finerthan1250sieve).thentheGDLgranulatingcalcinatorisadoptedtocalcinethepowder.finallythepowderis disassembledbyYMBdrawbarmillandtheend.productisobatined,Thewholetechnicalprocessingissimpie.convenient,efficientandreliable,which mainadvantagesarethattheinvestmentisless.theenergyconsumptionislow.theyieldofproductishighandthequalityofproductisstable,Ithasthe spreadingandapplicationvaluefortheproductionenterprisewithcapacityof10kt/aofcalcinedkaolin. 关键词超细煅烧高岭土拉杆磨立窑解聚打散 Weywordssuperfinecalcinedkaolindrawharmillverticalkilndisassemble 目前,我国高岭土的生产,开发,应用仍处在初 级阶段,具有高附加值的优质煅烧高岭土的生产,仍 远远不能满足国内市场的需求,其中细度1250目以 上的超细煅烧高岭土产量更低,市场缺口较大.用 于高档油漆,涂料,造纸,橡胶等行业的优质煅烧高 岭土的进口量,每年都有增加.正是由于优质超细 煅烧高岭土在国内市场供不应求,而且周边国家和 地区高岭土资源匮乏,每年的进口量很大,这无疑为 我国高岭土生产企业提供了巨大的商机.近两三年 来,江苏,安徽,山东,山西,广东,福建,浙江,江西等 地区,兴办了多家高岭土生产企业,产品由初加工向 精加工,低档次向高档次发展,并且已有一定数量的 出口. 随着我国国内高岭土生产厂家的增多.企业生 产规模的不断扩大,势必会加剧竞争.就目前看来, 生产优质超细(1250目以上)煅烧高岭土的利润空 间还是很可观的.如1250目(白度>90)的市场销 售价约2300元/t,经表面改性后达到3800,4200 元/t;而普通粉与1250目超细粉之间的价位差也很 大. 1国内生产工艺现状 目前,国内大多数企业1250目煅烧土的生产模 式为:?先将原矿加工至325目粗粉,接着成型煅 烧,再打散至325目成品,最后进行二次分级,将其 中的1250目(约30%左右)超细粉分离出来;?将 原矿石加工至325目粗粉,经煅烧后再湿磨,然后烘 干,打散,分级.以上两种超细加工方法的缺陷是, 工艺路线长,效率低,成本高.因而,许多企业都在 寻求一种工艺简便,成本低,全干法一次分级生产超 细煅烧高岭土的新工艺.有鉴于此,江苏宜兴明兴 粉体机械有限公司与山西琚丰高岭土有限公司紧密 合作,经过一年多来的实验,研究,在江苏一家企业 成功尝试全干法生产1250目超细煅烧高岭土的新 工艺.该工艺的显着特点是:投资少,生产效率高, 生产成本低,产品质量稳定,经济效益显着,是一种 较为理想的生产模式. 2干法生产超细煅烧高岭土的工艺过程 全干法生产超细煅烧高岭土,是一种经济,高 效,质量稳定的制备工艺.但是目前国内大多数企 业采用的干法超细工艺,是前面提到的二次分级法, 它最大的缺陷是产量低,产品白度降低严重,生产成 本相对较高.笔者在这里介绍的全干法新工艺,完 全不同于上述工艺.该工艺过程可简要概括为:矿 石一颚破一斗堤一储料仓一电振机一第一道磨机一 成型煅烧一双辊破碎机一斗堤一储料仓一电振机一 第二道磨机一产品. 2.1原矿高岭土的超细粉碎煅烧前,先将原料超 细粉碎达到1250目,这是整个过程的关键.因为原 料细粉比表面积大,煅烧过程中就容易脱碳,恒温时 间短,煅烧产品的白度更高,煅烧后能获得最佳的松 厚度和孔隙率. 由江苏宜兴明兴粉体机械有限公司研发生产的 YMP1000B拉杆式磨粉机,应用在高岭土原矿超细 粉碎加工上,完全能满足本工艺要求.该机型具有 以下主要特点:?磨粉原理先进.磨圈与主轴刚性 连接且随主轴一起旋转,原料在磨粉区内由于离心 一 37— 第27卷第6期非金属矿 力的作用而被甩向磨圈内壁,其后进入磨辊与磨圈 之间,磨辊径向施力于磨圈,被磨圈带动旋转,磨辊 与磨圈之间充满物料形成的料层,工作时物料被破 碎,滚辗,挤压和剪切.?粉磨压力大且可调.工作 时的磨粉压力,通过一组弹簧拉杆系统实现,或是通 过独立配置的液压系统实现.每组弹簧拉杆系统产 生的磨粉压力,可达3000kg;而液压系统结构配置 产生的粉磨压力,可达5000kg.不管是弹簧加力形 式,还是液压加力形式,它们均可根据不同的物料, 不同的物料硬度进行调整.?磨耗低,铁污染小. 工作时磨辊与磨圈之间始终被物料隔开,再加上使 用高强度,高耐磨的合金材料,磨辊,磨圈的磨损极 小,增铁量很少,一般产品中增铁量不超过万分之 一 ,磨低硬度物料时增铁量不超过十万分之一,单位 能耗也较低.?分级精度高.与本拉杆磨机配套的 MXF-800超细分级机分级精度高,能一次分级 10m/(d97)细粉,产品最粗粒径控制在12.5m以 下,且粒径形状分布稳定.?主轴,磨辊轴,分级机 主轴,轴承全部采用机械油润滑,并设计特殊的密封 装置,润滑密封可靠,各个润滑部位均设置油箱和油 位观察标志,一次加油间隔H,J-I司长,维护方便. 高岭土的原矿(生料)的超细加工,其工艺过程 简单,原料的破碎仅需配置一台小型颚式破碎机,破 碎后物料块度控制在20mm以下,磨粉机工作时,主 机电流50,60A,系统总电流115,120A,工作平 稳,震动小,噪音低,1250目(d97)产品小时产量达 到600,650kg,每t粉实际耗电90,105kW?h,产 品生产成本低,经济性好. 2.2煅烧 2.2.1煅烧窑炉:高岭土粒化煅烧炉,采用山西琚 丰高岭土有限公司生产的GDL一3000型立式煅烧 炉.炉体外壳为碳钢,内衬采用保温层及耐火材料, 炉体基础由}昆凝土及加强构件制成.物料在炉体内 历经干燥,预热,煅烧,保温,冷却后排出.煅烧室以 焦炭为燃料,煅烧后的热烟气进入炉体,经分别进入 物料的煅烧段,预热段,干燥段后排入大气,物料在 炉体内为动态运行,整个煅烧窑炉系统还备有成型 机,型料提升机,引风机,温控系统,出料系统操作平 台等辅助设备. 2.2.2煅烧窑炉的特点:GDL一3000型粒化煅烧炉 在国内高岭土加工行业被广泛应用,技术成熟稳定. 它的主要特点是:?性能好,煅烧过程温度分布均 匀,稳定,热利用率高,控制简便,产品质量均一.? 投资少,炉体结构简单,紧凑,施工期短,使用寿命 长,占地面积小,易维修.?能耗低,动力消耗少,燃 烧消耗低(0.12,0.15t焦炭/t产品). 2.2.3煅烧窑炉主要性能参数:生产能力,3000t/ a;进料粒度,1250目;功率,22kW;燃料(焦炭), 450t/年;炉体外型尺寸,02.4m×9.2m(高);占地 面积.50m2;总高,12m;炉体总重,136t. 2.3煅烧高岭土的解聚打散高岭土经高温煅烧 后,硬度显着增大,生料莫氏硬度一般在2.5左右, 而经煅烧后(如煅烧温度为870,1050?),其莫氏 硬度达到6,7.一般来说,这样高的硬度要实现超 细粉碎实属不易,对超细粉碎设备而言也确实是个 考验.工艺中,我们选用结构上磨辊和磨圈均带有 一 定锥度的拉杆式磨粉机.煅烧料先经过双辊破碎 机破碎,块度控制在20mm以下,经破碎的煅烧块料 表1煅烧人料及解聚打散后产品的粒径分布 类别粒径/区间频率/%累计频率/% 0.00,1.003.473.47 1.00,2.00l7.052【】.52 2.00,3.O018.7l39.23 3.00,4.0014.7854.02 4.00,5.008.0362.04煅 烧5.00,6.0025.5887.62 入6.00,7.003.4391.【】5 料7 .00,8.002.5293.57 8.00——9.003.1596.72 9.00,l0.001.8798.69 10.00,11.000.9699.55 l1.00,l2.000.45l00 0.00,1.003.933.93 1.00,2.0014.6818.61 2.00,3.0014.5933.19 3.00,4.00l3.6346.83 解4.00,5.0010.4257.25 聚5 .00,6.008.9466.18 打 6.00,7.005.0771.26 散 7.00,8.0025.2696.52产 品8.00,9.000.3296.83 9.00,l0.002.7299.56 l0.00,l1.000.3l99.87 l1.00,l2.000.1l99.98 12.00,13.000.02l00 直接进入磨粉机粉磨,并一次分级成1250目的产 品.由于高岭土煅烧前产品细度已(下转第41页) 第27卷第6期非金属矿 有必要提高其膨张体积. 图2所示是三号膨胀石翠与常用油品吸附剂 (脱脂棉和粒状活性炭)的吸油性比较.可以看出, 膨胀石墨的吸附量最大,而棉花的吸附量相对较小, 粒状活性炭最小.其原因可能是:膨胀石墨是一种 疏松多孔的颗粒状物质,堆积密度非常小,浸泡后油 料滞留在颗粒内部和表面上的大,中孔空间内,可观 察到膨胀石墨吸附油后会聚集成团块状,团块的形 成使石墨具有十分大的储油空间_6J.而棉花和活 性炭在吸附过程中所能利用的吸油,储油空间,不如 膨胀石墨的大,特别是粒状活性炭自身的孔结构属 于中小孔分布,不易吸附粘度较大,分子尺寸较大的 油品,而过滤堆积时所形成的滞油空间也不及膨胀 石墨的大,所以其总的吸附量小.通过实验可看出, 膨胀石墨在油品吸附中具有很大优势,有实际应用 价值. 3结论 以浓硫酸为插层剂,双氧水为氧化剂,将石墨: 浓硫酸:双氧水的配比控制在l:3.5:0.12时,添加 二次氧化剂可提高膨胀体积,特别当二次氧化剂硝 酸与石墨质量比为0.9:1,可使膨胀石墨的膨胀体 (上接第38页)经达到1250目,如前所述,这不但对 煅烧时间,煅烧温度,产品白度非常有利,而且使煅 烧后产品的解聚打散更容易实现.生产中.产品产 量达到700kg/h以上,耗电更低,每t超细粉实际耗 电78kW?h,并且超细加工过程中,产品白度降低很 小,一般在0.5%左右. 生料超细加工及煅烧后的解聚打散,产品的粒 径分布见表1;煅烧前后高岭土超细加工产能比,见 表2. 表2高岭土煅烧前后YMPIOOOB拉杆式磨粉机超 细加工产能比 生料加工产能比煅烧后产能比 装机容量 kW产量单位能耗产量单位能耗 kg/hkW?h/tkg/hkW?h/t 84.260092.570077.86 3新工艺与传统工艺比较之特点 超细煅烧高岭土制备新工艺与传统工艺比较, 具有如下特点:?工艺流程短,系统紧凑,占地面积 小.采用本工艺均是一次磨粉分级出成品,而传统 工艺大多采用雷蒙磨磨粉,或是采用二次分级方法 积提高到280mL/g. 膨胀石墨}吊花活性炭 图2膨胀石墨与棉花,活性炭吸油性能比较 嘭胀石墨的膨胀体积对其吸附性有影响,膨胀 体积越大其吸附量也越大;膨胀石墨对柴油的吸附 性与脱脂棉和活性炭相比较,具有明显的优越性. 参考文献 1樊邦棠.一种新颖工程材料【J],化学通报.1987(10):34,39 2AllenT.ParticleSizeMeasurement(3rdEd)【M].London:Chapman andHal1.198l 3勒通收.马艳然.可膨胀石墨的制备[j],无机化学通报.1999. 13(2):231,233 4高林.等,柔性石墨材料和石墨蠕虫的显微结构[j],炭素.1994 (5):61—63 5曹乃珍.沈万慈,温诗铸.膨胀石墨对油亲和吸附分析【J_.化学 研究与应用.1997.9(1):54,56 和/或采用湿磨方法,均比本工艺占用更多的厂房面 积,更长的工艺周期.所以,本工艺可使用户生产管 理更简便,连续生产且可靠性高.?总投资少,经济 效益好.采用本工艺年产lO000t1250目超细煅烧 高岭土,设备总投资额仅为350万左右,装机容量 516kW;而用二次分级或湿磨法,达到同样的年产量 时总投资额大于400万,装机容量642kW.使用本 工艺不仅投资少,而且运行成本低,仅电耗一项就可 节省20%.?产品质量稳定,细粉含量高.本工艺 生产的超细煅烧高岭土,质量稳定,粒径分布好, 1250目细粉通筛率大于97%,而且超细粉含量较 高.如1250目(d97)产品中,2500目超细粉的比例 高达60%左右.如果用户需继续深加工至3000 目,6250目,则可获得更好的生产效益. 4结束语 超细煅烧高岭土制备新工艺,与国内其它煅烧 高岭土生产企业设备配置相比,具有工艺流程短,投 资少,各生产环节具有独立性,生产管理控制简便, 产品质量稳定,产量高,单位能耗低,设备运行成本 低,对于年生产5000,10000万t煅烧高岭土的生 产企业来说,极具推广应用的价值.