CN106395840B - 一种用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矸石制备高岭土技术，具体为一种用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的工艺。提高煤矸石制备高岭土的遮盖力不高的技术问题，提供了一种用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的工艺。步骤为：煤矸石原矿→一次除铁→破碎→选矿→过筛→二次除铁→干法磨矿→自来水制浆→三次除铁→湿法磨矿→再次除铁→干燥→打散→煅烧→打散→产品。该产品具有超越普通煅烧高岭土的展色性能和遮盖性能等优点，高遮盖性能的煅烧高岭土的研制成功，提高了煅烧高岭土在高档涂料配方中的使用添加量10%，降低了钛白粉在高档涂料配方中的使用添加量。

Description

一种用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的工艺

技术领域

本发明涉及一种煤矸石制备高岭土技术，具体为一种用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的工艺。

背景技术

煤矸石是一种煤系高岭土，其特点是原矿呈黑褐色，经煅烧后白度较高，经过粉碎、煅烧等深加工后可以作功能性材料应用到造纸、涂料、橡塑、电线电缆、以及耐火材料等领域。不同的加工工艺可以赋予产品不同的应用功能，本发明是利用煤矸石制备具有高遮盖性能的煅烧高岭土的工艺技术。

通常涂料工业采用钛白粉做为主要填料，其优点是能够赋予涂料较高的遮盖力，缺点是价格较贵（1万元/吨），造成涂料配方成本较高。为此涂料工业一直在找寻一种性价比高的填料来取代部分钛白粉，以利于降低涂料生产成本。目前普通的煅烧高岭土产品尽管价格较低（2000元/吨），但由于其遮盖性能不太理想，所以高档涂料制造商，尤其是遮盖性能要求出众的涂料制造商很少使用煅烧高岭土作填料。

申请号：201410396022.4 公开了一种由全煤矸石制备超高白度煅烧高岭土的方法，采其中所述超高白度是指白度≥95%， 该方法包括将全部由煤矸石组成的原料在945-955℃之间的温度下煅烧6小时以上，调节煅烧气氛使得所述煤矸石在其中的炭被氧化为一氧化碳的条件下煅烧；其中所述煅烧是隔焰式煅烧，所述隔焰式煅烧是指被煅烧物料不与火焰直接接触。该方案是以改造煅烧窑结构为主要手段进行调节。

发明内容

本发明为了提高煤矸石制备高岭土的遮盖力不高的技术问题，提供了一种用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的工艺。

本发明的技术方案是，一种用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的工艺，步骤为：煤矸石原矿→一次除铁→破碎→选矿→过筛→二次除铁→干法磨矿→自来水制浆→三次除铁→湿法磨矿→再次除铁→干燥→打散→煅烧→打散→产品。

首先在破碎前通过手选剔除煤矸石中混入的大块石英类、炭块等杂质，电磁除铁器一次除铁，过筛，利用双层振动筛除掉矸石中混入的碎块煤， 在破碎设备后设置永磁除铁器除铁进行二次除铁，自来水制浆时，浆料固含量至53-57%，在湿法磨矿工段，增加设置100目、325目、500目筛，排出磨矿过程中煤矸石自身夹带的有机、无机类杂质和25微米以上的粗颗粒，

再次除铁采用三级湿法磁选除铁技术进行三次除铁和再次除铁，剔除磨矿过程中的机械铁质和矿物中的磁性物，在湿法磨矿过程中使用有机分散剂-聚丙烯酸钠，加入量为1.3%左右，

煅烧使用内热式回转窑，在煅烧窑窑尾箱下设置了排湿料口，所述内热式回转窑的窑头设置燃烧室，相应在燃烧室上安设天然气燃烧器，燃烧室前端安设助燃风机，燃烧器部位安装供氧风机，所述燃烧器为天然气燃烧器，煅烧温度控制为980℃左右，所述供氧风机的频率为40-50Hz。

本申请以煤矸石为原料生产高遮盖性能煅烧高岭土，为了解决普通煅烧高岭土遮盖性能差的问题，在煤矸石加工工艺方面开展了一系列技术改进，打破普通煅烧高岭土的传统生产工艺，采用了以下多项技术创新：

1）通过湿法磨矿使用有机分散剂聚丙烯酸钠代替无机分散剂六偏磷酸钠，实现了高岭土的高固含量磨矿技术。

2）煤矸石增氧高效煅烧技术

3）实施多次精细除铁、过筛工艺，进一步提高产品的纯净度

4）打散机上设置粗颗粒排放口，及时排出干燥后、煅烧后形成的高温聚结较硬较粗颗粒，既可优化粒度分布，也利于降低产品中筛余物等杂质。

5）在煅烧窑的窑头、窑尾箱上设置了排湿料口，及时排出煅烧窑炉烟尘中夹带硬度较高颗粒较粗的过火料，有利于保持最终产品结构组成的均匀性，提高产品遮盖性能。

为了解决利用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的难题，需要解决精细除杂工艺、增氧高效煅烧、改善产品粒度分布等关键工艺技术。具体工艺有点如下：

煤矸石本身含有部分炭等有机质，易造成湿法磨细过程中随浆料细度变化导致浆料粘度逐渐增大的现象，通常浆料固含量控制范围在45%左右，方可保证浆料的流动性，但存在浆料磨矿过程粒度分布范围偏宽的缺陷，影响了产品的遮盖性能。为了解决湿法磨矿过程中浆料的粒度分布问题，提高浆料固含量至55%左右，可有效地解决粒度分布问题，但流动性变差，为此通过试验研究，利用特种无残留高效添加剂作研磨助剂，既改善了浆料的粒度分布，也解决了浆料高固含量流动性变差的问题。

在破碎及粉碎过程中，煤矸石经选矿、过筛、除铁等除去了矿石夹带的部分有机质、石英类杂质和部分铁质，在各道工序粉磨设备上设置了杂质排放口，有效避免杂质流入下道工序。首先在破碎前通过手选剔除煤矸石中混入的大块石英类、炭块等杂质，保证了粉碎前的物料纯净度，利用双层振动筛除掉矸石中混入的碎块煤和采矿、运输过程中带入的游离石英等物质，在各破碎设备前增设了电磁除铁器和永磁除铁器，既保护了设备也有利于除铁。

在超细磨矿工段，增加设置500目筛，排出磨矿过程中煤矸石自身夹带的有机、无机类杂质和25微米以上的粗颗粒，同时采用多级湿法磁选除铁技术，剔除磨矿过程中的机械铁质和矿物中的磁性物质。

在湿法超细磨矿过程中使用有机分散剂-聚丙烯酸钠，取代了传统的无机分散剂-六偏磷酸钠，这有利于在煅烧过程减少高岭土颗粒的烧结团聚现象，解决了部分高岭土颗粒煅烧时产生聚结或莫来石化而导致遮盖性能下降的问题。

在煅烧过程中，为了解决煅烧过程中部分物料产生的高温过火料，降低产品的磨耗值，同时解决产品粒度分布范围较宽的问题，在回转窑和打散机上分别做了以下技术改造：在煅烧窑窑尾箱上设置了排湿料口，同时也在煅烧窑窑头箱上设置了排湿料口，及时排出煅烧窑炉烟尘中夹带硬度较高、颗粒较粗的过火料。在煅烧前后物料解聚打散机上设置了粗大颗粒排放口，能够及时排出煅烧导致的莫来石化聚结颗粒，有效降低了产品中的粗硬颗粒，技改实施后，既降低了产品的筛余物，也改善了产品的粒度分布范围。通过实施煤矸石增氧高效煅烧技术，煅烧温度可由原来的1050℃左右降到980℃左右，仍可获得煅烧高岭土预期的白度等性能，同时极大程度地避免了高岭土的片状结构在高温煅烧过程中受到破坏的现象，克服了因高温煅烧而导致煅烧高岭土片状结构产生卷曲而导致遮盖性能降低的问题。实施增氧高效煅烧技术，在煅烧过程中能够保持其产品的片状结构，减少产品的莫来石化和颗粒团聚现象，得到遮盖性能很好的高遮盖性能煅烧高岭土。

煅烧前后产品实施打散分级控制，通过打散机粗颗粒排出，进一步排出莫来石化物料等粗大颗粒，更好地改善煅烧高岭土产品的粒度分布范围。

通过以上多项技术的实施，成功实现了利用煤矸石制备出高遮盖性能的煅烧高岭土，该产品具有超越普通煅烧高岭土的展色性能和遮盖性能等优点，高遮盖性能的煅烧高岭土的研制成功，提高了煅烧高岭土在高档涂料配方中的使用添加量10%，降低了钛白粉在高档涂料配方中的使用添加量，既降低了客户涂料配方成本，也满足了客户对高档涂料高遮盖性能的要求，这种高遮盖性能煅烧高岭土经客户一年多的使用，反馈信息也证明了高遮盖性能煅烧高岭土的应用可降低客户的配方成本约15%。客户每使用1吨高遮盖性能的煅烧高岭土，由于可降低部分钛白粉用量，能为客户降低成本500元左右。由于性价比较高，该产品市场份额也在逐年增加。

以下是我公司普通煅烧高岭土（AnTec C-98 ）与高遮盖性能煅烧高岭土（AnTecC-98S）的性能对比表：

从上表性能对比分析来看，高遮盖性能煅烧高岭土粒径分布范围较窄,遮盖率是98.2%，普通的煅烧高岭土粒径分布范围较宽，遮盖率为95.0%，两者遮盖率相差3.2%，高遮盖性能煅烧高岭土的这一优势可以满足高档涂料客户对高遮盖性能的要求，在客户涂料配方中，可代替更多份额且售价较高的钛白粉，降低涂料的成本。

高遮盖性能煅烧高岭土的研制成功，进一步提升了废弃煤矸石的附加值，使废弃资源煤矸石的利用上了一个新台阶。

由煤矸石制备的高遮盖性能煅烧高岭土产品具有较强的市场竞争力，一方面满足了高端涂料客户的需求，同时也为我公司开辟了新的利润增长点，由于具有出众的遮盖性能，其销售价格比普通煅烧高岭土高300元/吨，每年可为公司新增利润600万元，提高了废弃资源煤矸石的附加值，真正实现了变废为宝，化害为利。

具体实施方式

实施例1 、一种用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的工艺，步骤为：煤矸石原矿→一次除铁→破碎→选矿→过筛→二次除铁→干法磨矿→自来水制浆→除铁→湿法磨矿→两次除铁→干燥→打散→煅烧→打散→产品。

首先在破碎前通过手选剔除煤矸石中混入的大块石英类、炭块等杂质，保证了粉碎前的物料纯净度，利用双层振动筛除掉矸石中混入的碎块煤， 在破碎设备前后设置电磁除铁器和永磁除铁器进行一次除铁和二次除铁，既保护了设备也有利于除铁。

制浆时，提高浆料固含量至53-57%，在湿法磨矿工段，增加设置100目、325目、500目筛，排出磨矿过程中煤矸石自身夹带的有机、无机类杂质和25微米以上的粗颗粒，同时采用三级湿法磁选除铁技术进行三次除铁和再次除铁，剔除磨矿过程中的机械铁质和矿物中的磁性物，在湿法磨矿过程中使用有机分散剂-聚丙烯酸钠，加入量为1.3%左右，由于其在煅烧当中的残留量几乎为零，比无机分散剂六偏磷酸钠要低得多，可以降低因提高固含量而相应增加分散剂用量带来的分散剂残留导致的物料烧结问题。

煅烧设备使用内热式回转窑，在煅烧窑窑尾箱下设置了排湿料口，所述内热式回转窑的窑头设置燃烧室，相应在燃烧室上安设天然气燃烧器，燃烧室前端安设助燃风机，燃烧器部位安装供氧风机，所述燃烧器为天然气燃烧器，煅烧温度控制为980℃左右，所述供氧风机的频率为40-50Hz。

为了解决煅烧过程中部分物料产生的高温过火料，降低产品的磨耗值，同时解决产品粒度分布范围较宽的问题，在回转窑和打散机上分别做了以下技术改造：在煅烧窑窑尾箱上设置了排湿料口，同时也在煅烧窑窑头箱上设置了排湿料口，及时排出煅烧窑炉烟尘中夹带硬度较高、颗粒较粗的过火料。在煅烧前后物料解聚打散机上设置了粗大颗粒排放口，能够及时排出煅烧导致的莫来石化聚结颗粒，有效降低了产品中的粗硬颗粒，技改实施后，既降低了产品的筛余物，也改善了产品的粒度分布范围。

Claims (1)

1.一种用煤矸石制备高遮盖性能煅烧高岭土的工艺，其特征是步骤为：煤矸石原矿→一次除铁→破碎→选矿→过筛→二次除铁→干法磨矿→自来水制浆→三次除铁→湿法磨矿→再次除铁→干燥→打散→煅烧→打散→产品；首先在破碎前通过手选剔除煤矸石原矿中混入的石英类、炭块杂质；使用电磁除铁器除铁一次除铁，在破碎设备后设置永磁除铁器除铁二次除铁；过筛，利用双层振动筛除掉矸石中混入的碎块煤；自来水制浆时，浆料固含量至53-57%，在湿法磨矿工段，增加设置100目、325目、500目筛，排出磨矿过程中煤矸石自身夹带的有机、无机类杂质和25微米以上的粗颗粒；三次除铁和再次除铁采用三级湿法磁选除铁技术，剔除磨矿过程中的机械铁质和矿物中的磁性物，在湿法磨矿过程中使用有机分散剂-聚丙烯酸钠，加入量为1.3%；煅烧使用内热式回转窑，在煅烧窑窑尾箱下设置了排湿料口，所述内热式回转窑的窑头设置燃烧室，相应在燃烧室上安设天然气燃烧器，燃烧室前端安设助燃风机，燃烧器部位安装供氧风机，所述燃烧器为天然气燃烧器，煅烧温度控制为980℃，所述供氧风机的频率为40-50Hz。