5-焙烧煅烧法教程

高岭土的白度

白度可用白度计测定。 白度计是测量对380-700nm波长光 的反射率的装置。 将纯BaSO4的反射率定为100%。 在此标样参照下其它物料的反射率 所占比例即为白度值。 实例：白度90------表示相当于标准 样反射率的90%。


高岭土的煅烧

煅烧过程的变化阶段：高岭土在加热过程中的变 化，包括脱水阶段和脱水后产物的转化阶段。 脱水阶段： 100~110 ℃ ，脱除吸附水；550 ℃ 左右开始脱除晶格水，生成偏高岭石：
隧道窑
inside tunnel kiln
brick inside kiln
隧道窑

推板式隧道窑：采用耐火质推板输送装有粉体的 匣钵，入窑烧成连续完成。

窑车式隧道窑：由相连接的窑车沿轨道用顶推机
推移前进，构成可动窑底。将高岭土装入匣钵，
堆码在窑车台上，经预热、烧成、冷却后出窑。
Cross section of tunnel kiln (adapted from Rhodes 1981, 81)
高岭土的煅烧

影响因素 原料品质 原料粒度 煅烧温度 煅烧方法 升温速度与恒温时间 添加剂的选择 煅烧气氛的控制
石墨的高温煅烧提纯

原理：石墨能耐高温，具有较高的升华点（3652-3697 ℃）。将石墨通过惰性气体和氟利昂的纯 化炉中加热至2300-3000 ℃，维持近1h，就可因 低沸点的杂质蒸发而提纯。 适用范围：生产高纯石墨 应用：主要用于半导体、高纯石墨制品和光谱电 极等。
倒焰窑

由于火焰在窑内是自窑顶倒向窑底流动，根据垂 直方向气流法则，窑内温度分布会自动达到均匀，
煅烧高岭土质量比较稳定。

特点：生产能力不大，劳动强度大，烧成制度较
灵活，操作简单，技术易于掌握。
梭式窑

梭式窑：一种改进型的窑车式倒焰窑，结构与矩 形倒焰窑基本相同，它发挥了倒焰窑的优点，克 服了倒焰窑的不足，是国内近十年来发展最为迅 速的窑型之一。

它以窑车做窑底，也称车底式倒焰窑；因窑车从
窑的一端进出也称抽屉窑。
梭式窑
西安惠尔机械制造有限公司
梭式窑

梭式窑采用高速调温烧嘴，应用高温轻 质隔热材料砌窑，煅烧操作可自动控制。

窑车数可视窑的容积而定，小则一二辆， 大则三四辆。
梭式窑结构示意图
1---窑室； 2---窑墙； 3---窑顶； 4---烧嘴；
高岭土的煅烧


650 ℃温度以下脱羟基煅烧 的高岭土 特点：具有优良的电性能 用途：电缆绝缘层的电性能 改良剂，或用于橡胶制品及 橡胶密封材料的填料 要求：这种煅烧高岭土除脱 羟基要求完全外，对白度 、 活性要求不太严格。
高岭土的煅烧


700-860 ℃煅烧的高岭土 特点：高岭石的层状晶体结 构遭到破坏，在层间形成多 孔结构，扩大了吸附能力及 比表面积，活性好 用途：制备合成沸石、农药 载体或催化剂载体等。 要求：除了对产品有较高白 度要求外，对产品活性、细 度及铝硅比亦有要求。

Al2O3.2SiO2.2H2O→Al2O3.2SiO2+2H2O 偏高岭石 高岭土脱除结晶水是一个缓慢的过程，直到1000 ℃左右，晶格水才脱除完毕。
高岭土的煅烧



脱水产物的转化阶段：脱水后产物接着转化的起始温度是 950 ℃左右 ，构成铝硅尖晶石新的结构。反应式为： 2(Al2O3.2SiO2)→2Al2O3.3SiO2+SiO2 硅尖晶石 1050-1100 ℃开始转化为似莫来石，反应式如下： 2Al2O3.3SiO2→2（Al2O3.SiO2）+SiO2 似莫来石 1300~1525 ℃生成莫来石，反应式如下： 3（Al2O3.SiO2）→3Al2O3.2SiO2+SiO2 莫来石
高岭土的煅烧
高岭土煅烧温度进一步高至 950~1050 ℃后，分为两种： 950 ℃以下------不完全煅烧 1050 ℃以下------完全煅烧 特点：前者活性好于后者，但白 度较后者差，后者具有更高的白 度和亮度、吸油值高、比表面积 大、遮盖率好。


用途：作纸张填料具有良好的光
高岭土的煅烧

采用高温氧化煅烧等方法除碳，可提高高岭土的 白度。


一般煤系高岭土经煅烧后白度大幅度提高，质量 较好的矿石，白度可达90%以上。 煅烧除了脱除有机质提高白度外，还能脱除羟基， 从而提高最终产品的孔隙体积和活性。
高岭土的白度


白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土 为白色。 自然白度 煅烧后的白度 对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧白度越高 则质量越好。 陶瓷工艺规定 烘干105℃为自然白度的分级标准 煅烧1300℃为煅烧白度的分级标准
学性能，可部分（表面改性后） 代替钛白粉。
高岭土的煅烧


1300~1525 ℃煅烧的高岭土 特点：高岭石晶体发生相变， 形成莫来石，耐磨性、热稳 定性及化学稳定性好。其耐 火度大于1770 ℃ ，莫氏硬 度7~8。 用途：可作为耐火材料或耐 火制品的填料、陶瓷窑具等 材料。
高岭土的煅烧


高岭土的煅烧

工艺二：先超细磨后煅烧 a.原料→干式磨矿（325目） →湿式超细磨（-
2μm） →干燥→打散→煅烧→打散→产品

b.原料→干式磨矿（325目） →湿式超细磨
（600~800目） →精选→湿式超细磨（-2μm）
→干燥→煅烧→打散→产品
高岭土的煅烧


先磨后烧工艺的优点 可获得白度较高的产品。因为微米级粒度煅烧 更完全，而且氧化铁可用增白剂在煅烧作业中 还原增白。 原矿的硬度较低，超微细磨中球耗较低。 先磨后烧存在的问题 磨矿浓度较低，所需设备台数较多。 煅烧后微细的颗粒易粘结，使原本已合格的粒 度变粗。为保证合格的粒度要求，还需要再进 行超细磨矿、干燥，从而使工艺复杂化。
高岭土的煅烧



煤系高岭土的特点：由于与煤伴生，高岭岩在生 成过程中，有机质直接渗入高岭土，并在一定温 压下，有机质逐渐转变成固定碳，存在于高岭土 结晶间隙中，使煤系高岭土呈现灰黑钳子色或灰 白色。 为了消除碳的影响，可用氧化漂白法来提高白度， 如双氧水、过氧化钠、次氯酸钠、臭氧等氧化剂， 其白度只能提高到80%左右。 用连二亚硫酸钠还原也只能脱除铁质的影响。
梭式窑结构示意图 1---窑室；2---窑墙； 3---窑顶；4---烧嘴； 5---升降窑门；6---支烟道； 7---窑车；8---轨道
梭式窑

为了避免每次封闭拆卸窑门，窑门可固定砌筑在 窑车一端上，随窑车的推入或拉出而起封闭或开 启作用。 进行升温煅烧，待高岭土煅烧好后，冷却至一定 温度，从窑门拉出窑车。 物料可在窑外装、卸，易实现机械化操作，大大 地改善了劳动条件和减轻了劳动强度。
高岭土——偏高岭土、硅铝尖晶石、莫来石 石膏——半水石膏、硬石膏 铝土矿——氧化铝
概述
氧
羟 基
铝 硅 偏高岭土结构示意图 ○—硅 ●—铝 o—氧 · —层面上的氧
高岭石的晶体结构
概述
80-120 ℃ 150 ℃ Ca[SO4].2H2O Ca[SO4].1/2H2O Ca[SO4] 石膏

用于高岭土煅烧的隧道窑，主要是沿袭陶瓷工业 而来，长度略短些，是一种连续性窑炉。

窑道截面小，一般窑内温差较小，产品烧成质量 均匀，操作管理方便，煅烧温度在1400℃以下。
燃烧用煤或油作热源时，采用隔焰式，避免污染； 用煤气或电作热源可采用明焰式。

A Tunnel kiln and kiln car lined with refractories from Shinagawa Refractories Australasia
隧道窑
Timeline of kiln development
倒焰窑

高岭土煅烧用倒焰窑，也是参照陶瓷工业的设备， 同梭式窑为一类，同为间歇式煅烧窑。

倒焰窑的结构
窑体
燃烧设备
通风设备
倒焰窑工作流程图 1---窑室；2---燃烧室；3---灰坑；4---窑底吸火孔； 5---支烟道；6---主烟道；7---挡火墙； 8---窑墙；9---窑顶；10---喷火孔

石墨的高温煅烧提纯

优点：
可以使石墨达到很高的纯度，99.9%、99.99%，
甚至99.999%，而且污染也少。
杂质气体不是实际意义上的大气，这些气体遇
冷马上凝固成粉状，而且都是纳米级的超细粉。
这些灰分都可以回收，因为不同成分的灰分凝
结温度不一样。
石墨的高温煅烧提纯


缺点： 要加温到3000℃需要很大功率，比较耗能； 生产规模受到限制； 电炉加热技术要求严格：隔绝空气，否则石墨 在热空气中升温至450 ℃时就开始被氧化，温 度越高，石墨的损失就越大。 天然石墨的高温提纯目前从设备、工艺技术上还 不是很成熟，需要加大开发力度。
煅烧工艺设备



分类：按照煅烧过程中物料在炉中运动状态 固定床静态间接加热煅烧窑：物料放在匣钵中静态 间接加热煅烧。 隧道窑 梭式窑 倒焰窑 半固定状态煅烧窑：与物料接触部分旋转运动，其 它部分固定，物料可旋转翻动。 回转窑 流化态动态窑：物料在煅烧过程中处于流化状态。
隧道窑

半水石膏
硬石膏

石膏-生石膏-二水石膏 半水石膏-熟石膏-建筑石膏 加水后调制成的浆状物会逐渐凝固成硬块。 放热—体积膨胀—多孔材料—隔热、隔音 硬石膏-无水石膏
高岭土的煅烧

我国的煤系高岭土贮量大，质量好，分布广， 几乎大型煤矿都伴有或共生高岭土。 据不完全统计，已探明贮量16.73亿吨（远景 贮量达100多亿吨），占世界高岭土已探明贮 量的10%左右，且原矿质量好，产出率高。
高岭土的煅烧工艺 工艺一：先煅烧，后超细粉磨

a.原料→干式磨矿（325目或1250目） →煅烧→湿
式超细磨（-2μm） →干燥→打散→产品

b.原料→干式磨矿（325目或1250目） →煅烧→干
式超细磨（-10μm） →产品
高岭土的煅烧

先烧后磨工艺的优点 可保证合格的粒度。 工艺流程相对简单。 先烧后磨的不足之处 硬度高，球耗增加。 煅烧作业后的再磨使产品 白度比先磨后烧工艺 低1~3%，因此要求矿石质量较高。
5---升降窑门；
6---支烟道； 7---窑车； 8---轨道



烧嘴安设在两侧窑墙上， 并且视室的高矮设置一 层或数层烧嘴，窑底用 耐火材料砌筑在窑车钢 架结构上。 窑底吸火孔支烟道设在 窑车上面，并且和窑墙 下部的烟道相连接。 利用牵引设备使装制品 的窑车在窑室底部轨道 上移动，窑车之间及窑 车与窑墙之间设有曲封 和砂封。


回转窑

回转窑，也叫旋窑。分为直焰式和间接加热式回 转窑。 在直焰式回转窑中，物料与烟气或燃烧产物直接 接触，燃料多为重油或煤气。 在间接加热式回转窑中，物料和燃烧产物被内层 筒壁隔开，物料靠筒壁传热而升温煅烧，燃料为 重油、煤气、煤等。 用于高岭土煅烧的回转窑多为间接加热回转窑。
化学漂白法

概述


氧化漂白法
还原漂白法 氧化-还原联合漂白法
氧化漂白法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
FeS2+NaClO→Fe2++SO42- +Na+ +Cl-
连二亚硫酸钠漂白法
Fe2O3+Na2S2O4+H2SO4=Na2SO4+2FeSO3+H2O
化学选矿

概述 浸出法 化学漂白法 煅烧法
煅烧法
概述 煅烧方法 煅烧工艺 煅烧工艺设备

工作原理：将煤加入 燃烧室的炉栅上，一 次空气由灰坑穿过炉 栅，经过煤层与煤燃 烧。 燃烧产物从挡火墙和 窑墙所围成的喷火口 喷到窑顶，再从窑顶 经过窑内的高岭土匣 钵倒流至窑底，最后 由吸火孔、支烟道及 主烟道向烟囱排出。

倒焰窑工作流程图 1---窑室；2---燃烧室； 3---灰坑；4---窑底吸火孔； 5---支烟道；6---主烟道； 7---挡火墙；8---窑墙； 9---窑顶；10---喷火孔
概述

非金属矿煅烧的目的： 脱除杂质，提高产品的纯度和白度 脱除碳质、有机物 脱除硫化物 改变矿物现状，有利于下一道工序的进行 石英岩的煅烧和急冷——有利于超细磨矿的 进行
概述
脱除非金属矿物中所含的结合水（羟基），破
坏矿物的晶体结构，提高煅烧产品的空隙体积、 化学反应活性，改变物理化学性能。