一种超细高岭土快速循环流态化煅烧过程，由以下部分组成： （１）生料预热部分：用气力提升加料机将粒度小于０．０５－４５μｍ的高岭土生粉料提升送入气固旋风预热系统中预热至５００－８５０℃； （２）生料煅烧部分：将经预热后的高岭土生粉料由流态化煅烧炉的下部送入煅烧炉，同时向煅烧炉中通入合成煤气、天然气或液化石油气气体燃料或轻或重燃料油液体燃料；从煅烧炉的底部风室送入经预热的一次空气与通人所说的燃料在煅烧炉中燃烧并在其下部形成所需还原性气氛的煅烧区，还原区气氛中（ＣＯ＋Ｈ↓［２］）的体积百分含量为０－１０％；从煅烧炉还原区上部送入二次空气将还原区残留的ＣＯ＋Ｈ↓［２］完全燃烧；煅烧炉中的气流速度为１－６米／秒，使高岭土生粉料形成快速流态化，煅烧料通过旋风分离器及其料腿并经分流式排料控制阀和返料管返回快速流化床煅烧炉在７００－１１００℃的温度下进行循环煅烧０．３－３小时； （３）焙料冷却部分：将煅烧后的高岭土粉料由流态化煅烧炉的下部排入旋风冷却系统中冷却至６０－１００℃； （４）混磨解聚部分：将冷却后的高岭土粉料经混磨解聚，即制得本发明专利技术的超细高岭土粉。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高岭土的煅烧方法及其设备，特别涉及一种超细高岭土的快速循环流态化煅烧过程及其设备。
技术介绍
高岭石(土)是一种非金属粘土矿物，经煅烧后的高岭土是一种应用广泛的优质工业原料，其粒度为微米或亚微米级的粉体，可用作塑料、橡胶、造纸等的填料和造纸、建筑、汽车等涂料的原料。如今，世界上的高岭土年消耗量在逐年增加，属大吨位规模的精细化工产品。根据高岭土产品的用途不同，对高岭土产品的粒度有不同要求，如作填料用的高岭土应小于45μm、小于15μm或小于8μm，而作涂料用的高岭土的粒度则通常是90％以上小于2μm，最好是95％以上小于2μm，而且有尽可能高的白度。为了得到高白度的产品，需将矿石粉磨至小于15μm、足够高的煅烧温度和足够长的煅烧时间。另外，高岭石(土)的原料类型不同对煅烧工艺技术的要求也有所不同。我国高岭石(土)储量丰富，其类型主要有三种风化型、沉积型和热液变质型。其中尤以沉积型煤系高岭石(土)的储量大，质量好，但含碳高，使得煅烧工艺的脱碳、去杂的技术难度大。因而要求高岭土的煅烧工艺技术有较宽的适应性。煅烧高岭土粉料的现有技术有固定床式静态煅烧、移动层煅烧、搅拌式煅烧、流态化和气流旋涡煅烧。固定床式静态煅烧属传统方法，将装有高岭土粉料的匣钵或风干的高岭土粉料泥坯置于倒焰窑、隧道窑或竖窑中进行煅烧；该煅烧方法，不管是使用倒焰窑、隧道窑还是竖窑，其煅烧窑内温度场不均匀，料层或坯块内外因传热不良而存在明显的温度差，因而导致高温“过烧”低温“欠烧”，产品质量不均匀，难以得到稳定、合格的产品；而且生产周期长达数天或更长，生产效率低，间歇操作，劳动强度大，不能满足煅烧高岭土作为大吨位规模精细化工产品的生产工艺要求。移动层煅烧是将高岭土粉料置于直燃式、内热式或隔焰式回转窑中进行滚动煅烧；搅拌式煅烧和国外的多膛炉煅烧是将高岭土粉料通过机械翻动进行煅烧。与固定床式煅烧相比，回转窑煅烧和机械翻动煅烧的传热有所改善，产品质量明显提高，但依然存在因气固接触差、传热不良而导致产品质量不均匀，生产调控难，质量不稳定，热能利用不充分，燃料消耗高，生产成本高，隔焰式回转窑需用特殊钢材，单位投资大，维修难，特别是回转窑生产能力小，单台年生产能力不足万吨，而且难以放大，不能满足大规模工业化生产的要求。气流旋涡煅烧，也称波斯琼斯气流式旋涡炉以及悬浮煅烧，在流动、传热方面相对于上述技术有很大的改进，但在用于高岭土的煅烧时，现有的气流旋涡和悬浮煅烧装置，采用高速气流使粉料成稀相旋流或悬浮，因而床层物料浓度低，存料量少，很难获得足够长的煅烧时间以保证充分煅烧和产品的白度，因而至今还未见有用于煤系高岭土煅烧生产的成功实例。在US5674315专利中公开了一种造粒流态化煅烧工艺，为避免上述气流悬浮煅烧的不足，将经干燥脱水的0.1～50μm的干粉，再喷水15～20％造粒，制成0.1～3mm的颗粒后，再加入流化床中进行流态化煅烧。但是此方法需喷水造粒，工艺复杂，也增加了额外的燃料消耗；粗粒(～3mm)煅烧，传热速率大为降低，生产效率下降；粗颗粒内外温度差大，导致煅烧不均，限制产品质量的提高；虽然设有部分显热回收装置，但回收不充分，利用程度有限。此外，现有煅烧高岭土的工艺方法对高温烟气和煅烧料的显热回收利用大多没有考虑，至少没有充分考虑，或采用的技术手段不够有效，因而单位燃料消耗多，生产成本高。综上所述，现有技术中固定床煅烧、移动层煅烧的传热速率很低，料层温差很大，煅烧转化程度不同，产品质量不均匀，而且煅烧过程很长，生产效率很低，生产规模很小；微粉造粒流态化煅烧工艺复杂，增加了额外的附加燃料消耗，单位燃料消耗高，生产成本高，设备投资大；粗粒煅烧导致颗粒内外质量不均、煅烧时间延长、生产效率下降；另外，它们共同的不足是高温固体煅烧料和高温烟气的显热回收不充分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的高岭土煅烧方法中存在的传热速率低、产品质量不均匀、煅烧过程长、生产效率低、生产规模小、高温固体煅烧料和高温烟气的显热回收不充分、单位燃料消耗高、生产成本高等缺陷，而提供一种气固接触良好，煅烧温度均一，产品质量均匀、稳定；可以充分利用煅烧过程的余热，大幅度降低燃料消耗；热、质传递快，煅烧反应迅速，可以大幅度提高生产效率；生产成本低、能大规模生产的超细高岭土的快速循环流态化煅烧过程及其设备。本专利技术提供的超细高岭土的快速循环流态化煅烧过程，由以下部分组成(1)原料预热部分用气力提升加料机将粒度0.05～45μm的高岭土生粉料提升送入气固旋风预热系统中预热至500-850℃；(2)生料煅烧部分将经预热后的高岭土生粉料由流态化煅烧炉的下部送入煅烧炉，同时向煅烧炉中通入合成煤气、天然气或液化石油气气体燃料或轻或重燃料油液体燃料；从煅烧炉的底部风室送入经预热的一次空气与通入的燃料在煅烧炉中燃烧并在其下部形成所需还原性气氛的煅烧区，还原区气氛中(CO+H2)的体积百分含量为0-10％；从煅烧炉还原区上部送入二次空气将还原区残留的CO+H2完全燃烧；煅烧炉中的气流速度为1-6米/秒，使高岭土粉料形成快速流态化，在700-1100℃的温度下进行循环煅烧0.3-3小时，得到煅烧高岭土；(3)焙料冷却部分将煅烧高岭土粉料由流态化煅烧炉的下部排入旋风冷却系统中冷却至60-100℃；(4)混磨解聚将冷却后的高岭土粉料经混磨解聚，即制得本专利技术的超细高岭土粉。其原料预热部分(1)中所述的对高岭土生粉料的预热是在二级气固逆流串联的旋风预热器中进行；其焙料冷却部分(3)中所述的对煅烧后的高岭土粉料的冷却是在三级气固逆流串联的旋风冷却器中进行；所述生料煅烧部分(2)中使用的流态化煅烧炉可为搅拌流化床式煅烧炉、脉动流化床式煅烧炉、振动流化床式煅烧炉或快速循环流态化煅烧炉，并且以快速循环流态化煅烧炉为最好；其煅烧温度根据煅烧料的不同而不同，如果煅烧料为软质非煤系高岭石时，其生料煅烧部分(2)中的煅烧温度为700℃～850℃；如果煅烧料为煤系高岭石时，其生料煅烧部分(2)中的煅烧温度为850℃～950℃，并以900℃～950℃为最佳；所述的快速循环流态化煅烧炉，其结构包括内衬耐火材料的钢制圆柱形上部筒体121和与其下端相连通的倒圆锥形下部筒体122构成的流态化床，所述倒圆锥形下部筒体122的下端连通有圆筒形气室19，倒圆锥形下部筒体122下端与气室19之间设有气体分布板18；所述倒圆锥形下部筒体122的锥度为25-35°；所述倒圆锥形下部筒体122的四周设有供燃料喷入的燃料喷嘴17和煅烧料的排放管20a，所述钢制圆柱形上部筒体121上部筒体壁上设有供与旋风分离器13相连通的连接管131；其下部筒体壁上设有进料管11和返料管15，所述圆柱形上部筒体121上的筒体壁四周上设有二次空气喷入管16；旋风分离器13通过其料腿131与分流式排料控制阀14相连通，然后通过返料管15与分流式排料控制阀14连通；所述气室19的下端设有预热空气进气管23。本专利技术中的生料煅烧部分(2)的煅烧气氛是通过控制给入燃料量和一次风/二次风的空气比例来调节的，在快速循环流态化煅烧炉的下部形成中性、还原性气氛的煅烧区，在流态化煅烧炉的上部形成氧化性气氛的煅烧区，中性、还原性气氛的煅烧区的床层高度由相应矿物所需的煅烧时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李佑楚，卢旭晨，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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