5-焙烧煅烧法

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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
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

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——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

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
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。
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。
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
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。

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

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;
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)

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。


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。

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
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
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。

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。

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
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
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。
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
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。
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

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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:
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。
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

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