[發明專利]一種由全煤矸石制備超高白度煅燒高嶺土的方法

有效

• 申請號: 201410396022.4
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104150497A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 安勇;馮欲曉;武占忠;王超;孫凱;王鈺生;王蒙軍;閆海軍;陳林;劉成俊;張永栓;馬娜;李濟源;高子敬;李曉慧
• 申請（專利權）人: 烏海市天宇高嶺土高新科技有限公司
• 主分類號: C01B33/40
• 分類號: C01B33/40
• 代理公司: 北京權泰知識產權代理事務所(普通合伙) 11460
• 代理人: 任永利

技術領域

本發明屬于煅燒高嶺土的生產方法領域。

背景技術

煅燒高嶺土是一種廣泛用于涂料、造紙、橡膠等領域的粉末狀填料，其一般由天然高嶺土或天然高嶺巖經破碎后再經過煅燒制得。現有的煅燒高嶺土生產工藝中，一般使用天然硬質高嶺巖和煤矸石的混合物來作為原料。其中煤矸石屬于沉積型煤系高嶺土礦，它主要存在于煤層的頂底板和煤層夾矸中，我國煤系高嶺土分布廣、儲量大、品位高，開發利用前景廣闊。但煤矸石結構致密，硬度大，含碳量大，自然白度低(自然白度一般在17％以下，甚至是完全黑色的)，伴生的炭、有機質等揮發分很難脫出，而脫除不完全的炭質會嚴重影響煅燒高嶺土的白度。故在本發明誕生之前，工業界是不能完全以煤矸石作為原料來生產高白度煅燒高嶺土的，而是必須將煤矸石與天然白度在60左右的高嶺巖混合進行煅燒，才能滿足下游客戶的白度要求。目前，各煅燒高嶺土廠家在生產時，為確保成品白度達標，原料中的煤矸石的配比一般不超過20％，所得煅燒高嶺土成品，白度一般在92-94之間，黃度在2.5-3.1之間。目前，全部以煤矸石為原料生產煅燒高嶺土，尚未見報道，且工業上尚未實現。但人們顯然希望能夠實現全部以煤矸石作為原料，因為這樣不僅可以給煤礦中堆積如山的煤矸石找到應用出路，而且可以降低煅燒高嶺土的原料成本。

在涂料、造紙、橡膠等下游應用領域中，一般要求煅燒高嶺土的白度不低于88，最好不低于92，但仍然希望有更高白度的煅燒高嶺土，以滿足這些下游應用領域的高端需求。但目前市場上的煅燒高嶺土商品，其白度一般在92-94之間，很少有超過94的，幾乎沒有看到有超過95的。因為當煅燒高嶺土的白度在93以上時，每提高一個白度單位，都是極其困難的。

因此，工業界一直希望能夠全部以煤矸石為原料，生產白度超過95的煅燒高嶺土產品，但困難重重，至今尚無人實現。

發明內容

本發明則創造性地找到了全部以煤矸石為原料來生產白度超過95的煅燒高嶺土的生產方法。因此，本發明涉及一種由全煤矸石制備超高白度煅燒高嶺土的方法，其中所述超高白度是指白度>95，該方法包括將全部由煤矸石組成的原料在945-955℃之間的溫度下煅燒6小時以上。

在優選的實施方案中，本發明使用隔焰式煅燒窯爐，因此所述煅燒是隔焰式煅燒，所述隔焰式煅燒是指被煅燒物料不與火焰直接接觸。

在更優選的實施方案中，其中調節煅燒氣氛使得所述煤矸石在其中的炭被氧化為一氧化碳的條件下煅燒。

附圖說明

圖1是現有技術公開的煤矸石煅燒后的白度與煅燒溫度的關系曲線。

圖2是現有技術公開的煤矸石煅燒后的白度與煅燒時間的關系曲線。

圖3是本發明的煤矸石煅燒后的白度與煅燒時間的關系曲線。

具體實施方式

本發明主要采用超長式煅燒窯爐來實現。

本發明中采用了180.2m的超長煅燒窯爐，且采用隔焰式煅燒方式。本發明中，可以將煅燒時間由常規直焰窯的不足2小時或常規隔焰式回轉窯的約1.5小時，延長至6小時以上，有利于結構中的炭和有機質的脫除，使產品黃度穩定在3.0-3.5時，白度高達95以上。

本發明中，所述超長煅燒窯爐有效長度180m，物料放在匣缽中并隨窯車行進而逐漸被煅燒，每個窯車長2.5m，窯內共循環窯車數＝180/2.5＝72個，每半小時頂進1車，那么一個窯車從窯頭入窯到窯尾出窯共需的時間＝72車*0.5h/車＝36h(含預熱帶、燒成帶、冷卻帶)；煅燒帶總長為32米，每個窯車在煅燒帶停留時間為約為32m/2.5m*0.5h＝6.4h(可根據物料白度靈活調整)。本發明中，還將超長煅燒窯爐內氣氛控制為弱還原氣氛，這可通過調整窯爐進風量來實現，例如使物料在相對缺氧的條件下煅燒，以使得煤矸石中的炭質主要轉化成一氧化碳，該一氧化碳進一步將物料中顯色的三價鐵離子(Fe³⁺)以弱顯色的二價(Fe²⁺)，以保證產品的色相；

Fe₂O₃+CO→Fe²⁺+CO₂↑

取本發明方法制備的煅燒高嶺土成品，分別測試其白度、黃度、磨耗值和325目篩余，并將結果列于下表1中。為了對比起見，取同行業采用直焰窯煅燒的產品和采用隔焰窯煅燒但煅燒時間為常規的1.5小時的條件下獲得煅燒高嶺土，也分析其各項指標，結果也列于表1中進行對比。

表1：不同煅燒裝置產品性能對比