一种成品颜色可控的偏高岭土制备系统及制备方法技术方案

本发明专利技术公开了一种成品颜色可控的偏高岭土制备系统及制备方法，包括悬浮预热系统、煅烧炉系统、第一冷却系统和第二冷却系统，煅烧炉系统包括预热炉和改性炉，预热炉顶部出口与改性炉底部入口连接，改性炉内为还原区；在悬浮预热系统最下一级旋风预热器出气口与倒数第二级旋风预热器进口之间设置有氧化炉系统，氧化炉内为氧化区；最下一级旋风预热器出料口与第一冷却系统物料入口连接，第一冷却系统包括高效间接换热器，用于将物料间接冷却至200

【技术实现步骤摘要】
一种成品颜色可控的偏高岭土制备系统及制备方法


[0001]本专利技术涉及偏高岭土
，特别是涉及一种成品颜色可控的偏高岭土制备系统及制备方法。

技术介绍

[0002]混合材料是水泥和混凝土的常用原料，主要以传统的磨细矿渣、粉煤灰等工业固废为主，受到这些工业废料自身品质、近距离不可获得性的双重限制，或替代熟料量不高，或大掺量后显著降低水泥强度。
[0003]高岭土(Al2O3·
2SiO2·
2H2O，AS2H2)是天然粘土或粘土质尾矿中的常见矿物，其在适当的温度下(600～900℃)经脱水可生成偏高岭土(metakaolin，简称MK)。高岭土属于层状硅酸盐结构，层与层之间由范德华键结合，OH
‑
羟基在其中结合得较牢固。高岭土在空气中受热时，会发生几次结构变化，加热到大约600℃时，高岭土的层状结构因羟基脱去而破坏，形成非晶态的过渡相——偏高岭土。由于偏高岭土的分子排列是不规则的，呈现热力学介稳状态，在碱激发下具有胶凝性。偏高岭土是一种高活性的人工火山灰材料，可与氢氧化钙(Ca(OH)2，CH)和水发生火山灰反应，生成与水泥类似的水化产物。
[0004]利用这一特点，以含有高岭石及结构相近的铝硅质矿物的偏高岭土经煅烧制备混合材料，再与石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰石复合，制备煅烧偏高岭土基复合水泥，成为近年来国际水泥与混凝土行业的研究热点。该类型水泥因采用具有较高活性的煅烧偏高岭土替代熟料，可将水泥的熟料用量由75％降至45％～50％，而保持28天抗压强度不降低，抗折强度可提高20％以上，实现低熟料系数、低碳排放和高强度的技术目标。同时研究表明，基于水化反应产物的不同，该类型水泥较硅酸盐水泥和掺有粉煤灰或磨细矿粉的普通硅酸盐水泥相比，硬化水泥石孔隙率更低、密实度高，因此具有优异的抗硫酸盐侵蚀和氯离子渗透性能，特别适合在海工、盐碱等严苛环境使用。
[0005]由于煅烧偏高岭土的制备成本低于熟料的制备成本，煅烧偏高岭土制备过程中的CO2排放量也低于熟料制备过程中的CO2排放量，加上偏高岭土原材料来源非常广泛，在混凝土和水泥工业积极推进碳减排的背景下，在混凝土和水泥工业中使用煅烧偏高岭土大掺量代替熟料显得格外有吸引力。
[0006]目前，现有的煅烧偏高岭土制备方式主要包括固定床式、半固定床式和流化床式等。其中，采用回转窑煅烧制备煅烧偏高岭土是普遍采用的方法，但是采用回转窑煅烧时，往往存在系统热耗高、产品易过烧失活和质量较难控制等问题。另一方面，偏高岭土原料中通常含有一定量的铁，主要以针铁矿、赤铁矿和菱铁矿等形式存在。铁相在偏高岭土煅烧过程中发生分解反应最终以红色的赤铁矿形式存在，使得煅烧偏高岭土呈现明显的红色。直接使用红色的煅烧偏高岭土制备水泥会影响水泥成品颜色，容易被市场误认为是劣质水泥而影响销售。从原理上分析，赤铁矿(Fe2O3)呈红褐色，磁铁矿(Fe3O4)和方铁矿(FeO)呈灰黑色，因此含铁偏高岭土成品的颜色主要取决于成品中铁相的存在形式，降低偏高岭土成品中赤铁矿的含量可以有效改变偏高岭土成品的颜色。基于上述分析，在偏高岭土制备过程
中创造还原气氛将Fe
3+
还原为Fe
2+
是降低偏高岭土成品中赤铁矿的含量进而制备满足混凝土和水泥工业所要求的偏高岭土的有效手段。采用合理的工艺技术，以较低的能耗和较高的效率生产高活性且颜色与水泥熟料一致的煅烧偏高岭土，成为煅烧偏高岭土和煅烧偏高岭土
‑
石灰石复合水泥大规模生产和广泛应用的关键。
[0007]综上所述，基于市场需要和关键技术问题，提供一种可充分考虑水泥混凝土行业对煅烧偏高岭土的颜色要求和活性指数要求，同时可解决煅烧偏高岭土制备系统能耗高、处理能力小、产品质量较难控制等问题的颜色可控的煅烧偏高岭土制备系统及制备方法具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种成品颜色可控的偏高岭土制备系统及制备方法，该制备系统及制备方法充分考虑混凝土和水泥行业对偏高岭土成品颜色的控制要求，生产出满足颜色控制要求的偏高岭土，同时解决了偏高岭土制备系统能耗高、处理能力小、产品质量较难控制等问题。
[0009]本专利技术是这样实现的，一种成品颜色可控的偏高岭土制备系统，包括悬浮预热系统、煅烧炉系统、第一冷却系统和第二冷却系统，所述煅烧炉系统包括预热炉和改性炉，所述预热炉的底部为助燃风入口，所述预热炉的顶部出口与改性炉底部入口连接，所述改性炉顶部出口与所述悬浮预热系统的最下一级旋风预热器进口连接，所述悬浮预热系统的倒数第二级旋风预热器出料口分别与预热炉的生料喂料口和改性炉的生料喂料口连接，所述预热炉和改性炉上分别设置有燃料喂料口和生料喂料口，所述改性炉内为还原区；
[0010]在所述悬浮预热系统的最下一级旋风预热器出气口与倒数第二级旋风预热器进口之间设置有氧化炉系统，所述氧化炉系统包括氧化炉，所述氧化炉的底部入口与悬浮预热系统的最下一级旋风预热器出气口连接，所述氧化炉的顶部出口与悬浮预热系统的倒数第二级旋风预热器进口连接，所述氧化炉上设置有燃料喂料口和助燃风入口，所述氧化炉内为氧化区；
[0011]所述悬浮预热系统的最下一级旋风预热器出料口与第一冷却系统物料入口连接，所述第一冷却系统包括高效间接换热器，所述高效间接换热器内设置有冷却介质通道，所述第一冷却系统用于将物料间接冷却至200
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350℃，所述第一冷却系统的物料出口与第二冷却系统的物料入口连接，所述第二冷却系统包括至少一级旋风冷却器，所述第二冷却系统的出气口分别与预热炉的助燃风入口和氧化炉的助燃风入口连接。
[0012]优选的，所述高效间接换热器底部设置有冷却介质入口和物料出口，顶部设置有物料入口和冷却介质出口，所述第一冷却系统的冷却介质通道内通有冷却介质。
[0013]优选的，所述预热炉从下往上依次由预热炉锥体、预热炉柱体和预热炉缩口组成，所述预热炉的燃料喂料口位于预热炉锥体上，预热炉的生料喂料口位于预热炉柱体上；
[0014]所述改性炉从下往上依次由改性炉锥体和改性炉柱体组成，所述改性炉的燃料喂料口位于改性炉锥体和改性炉柱体中部上，所述改性炉的生料喂料口分别位于改性炉柱体的底部和中部；
[0015]所述氧化炉从下往上依次由氧化炉锥体和氧化炉柱体组成，所述氧化炉的燃料喂料口位于氧化炉锥体和氧化炉柱体中部上，所述氧化炉的助燃风入口位于氧化炉柱体上。
[0016]优选的，还包括用于烘干破碎原料用的烘干破碎系统，所述烘干破碎系统的物料出口经旋风分离器与悬浮预热系统连接；所述烘干破碎系统的热源入口与悬浮预热系统的顶部出气口连接，和/或与第二冷却系统的出气口连接，和/或与热风炉系统连接。
[0017]采用上述系统制备成品颜色可控的偏高岭土的方法，该方法为原料经悬浮预热系统预热后进入煅烧炉系统，在煅烧炉系统内形成过量空气系数＜1.0的还原气氛的燃烧环境，并在氧化炉内形成过量空气系数＞1.0的氧化气氛的燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成品颜色可控的偏高岭土制备系统，其特征在于，包括悬浮预热系统、煅烧炉系统、第一冷却系统和第二冷却系统，所述煅烧炉系统包括预热炉和改性炉，所述预热炉的底部为助燃风入口，所述预热炉的顶部出口与改性炉底部入口连接，所述改性炉顶部出口与所述悬浮预热系统的最下一级旋风预热器进口连接，所述悬浮预热系统的倒数第二级旋风预热器出料口分别与预热炉的生料喂料口和改性炉的生料喂料口连接，所述预热炉和改性炉上分别设置有燃料喂料口和生料喂料口，所述改性炉内为还原区；在所述悬浮预热系统的最下一级旋风预热器出气口与倒数第二级旋风预热器进口之间设置有氧化炉系统，所述氧化炉系统包括氧化炉，所述氧化炉的底部入口与悬浮预热系统的最下一级旋风预热器出气口连接，所述氧化炉的顶部出口与悬浮预热系统的倒数第二级旋风预热器进口连接，所述氧化炉上设置有燃料喂料口和助燃风入口，所述氧化炉内为氧化区；所述悬浮预热系统的最下一级旋风预热器出料口与第一冷却系统物料入口连接，所述第一冷却系统包括高效间接换热器，所述高效间接换热器内设置有冷却介质通道，所述第一冷却系统用于将物料间接冷却至200
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350℃，所述第一冷却系统的物料出口与第二冷却系统的物料入口连接，所述第二冷却系统包括至少一级旋风冷却器，所述第二冷却系统的出气口分别与预热炉的助燃风入口和氧化炉的助燃风入口连接。2.根据权利要求1所述的成品颜色可控的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述高效间接换热器底部设置有冷却介质入口和物料出口，顶部设置有物料入口和冷却介质出口，所述第一冷却系统的冷却介质通道内通有冷却介质。3.根据权利要求1所述的成品颜色可控的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述预热炉从下往上依次由预热炉锥体、预热炉柱体和预热炉缩口组成，所述预热炉的燃料喂料口位于预热炉锥体上，预热炉的生料喂料口位于预热炉柱体上；所述改性炉从下往上依次由改性炉锥体和改性炉柱体组成，所述改性炉的燃料喂料口位于改性炉锥体和改性炉柱体中部上，所述改性炉的生料喂料口分别位于改性炉柱体的底部和中部；所述氧化炉从下往上依次由...

【专利技术属性】
技术研发人员：代中元，彭学平，王彬，陈昌华，武晓萍，赵亮，林敏燕，
申请(专利权)人：天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：