CN109502596B - 一种速降闪煅高岭土制备偏高岭土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种速降闪煅高岭土制备偏高岭土的方法，包括以下步骤：将原料高岭土破碎研磨成粉，并通过200目～800目的筛网；将筛好的高岭土粉末进行充分干燥；将干燥后的高岭土样品置于粉末喷枪中，将高岭土粉末喷入立式管式炉中，热区温度控制在800℃～1050℃，立式管式炉中放置进料管，通过调节进料管长短控制物料在热区停留的时间；物料经进料管落入收集器中，收集后干燥密封保存。本发明制得的产物较为纯净，产物中偏高岭土的转化率稳定且可控，本方法工艺简单，节能高效，可处理大量样品，产品质量相对稳定且均匀，可快速制得偏高岭土。
Description
技术领域
本发明涉及高岭土煅烧技术领域，尤其涉及一种速降闪煅高岭土制备偏高岭土的方法。
背景技术
偏高岭土是一种高活性矿物掺和料，是超细高岭土经过煅烧而形成的无定形硅酸铝。其应用范围广泛，可用作混凝土外加剂、水泥掺合料或高性能的地聚物等。偏高岭土作为水泥掺合料时，在水泥水化过程中参与反应可改善水泥性能，如增强其抗压强度，提高其耐蚀性和耐久性等。
制备偏高岭土的方法主要是传统煅烧和气体悬浮炉煅烧。其中传统煅烧是将高岭土在空气中于700℃下煅烧4个小时以上。目前国内较成熟的工艺为内热式回转窑煅烧，但回转窑煅烧效率较低且煅烧时间长，这期间的热量损失与能耗巨大。同时回转窑能动部件多，人员操作难度大，设备投资与维护费用高。而气体悬浮炉煅烧是将高岭土粉末吹入悬浮炉中，以中心1200℃的火焰温度快速煅烧高岭土粉末。但悬浮煅烧为火焰加热，高岭土粉末受热不均匀，加热产物不纯净，会混有莫来石和中间产物，且加热温度高，热量消耗大，炉体设计复杂，操作困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种速降闪煅高岭土制备偏高岭土的方法，以解决制备偏高岭土高能耗、多杂质的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种速降闪煅高岭土制备偏高岭土的方法，包括以下步骤：
(1)分级：将原料高岭土破碎研磨成粉，并通过200目～800目的筛网；
(2)干燥：将筛好的高岭土粉末进行充分干燥；
(3)速降闪煅：将干燥后的高岭土样品置于粉末喷枪中，将高岭土粉末喷入立式管式炉中，热区温度控制在800℃～1050℃，立式管式炉中放置进料管，通过调节进料管长短控制物料在热区停留的时间；物料经进料管落入收集器中，收集后干燥密封保存。
优选的，步骤(3)中所述进料管长度控制在30cm～50cm，物料在热区停留时间在0.1s～0.25s。
优选的，步骤(1)中所述干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为24h～72h，可有效去除高岭土上表面吸附水，减少吸附水的干扰可有效提高偏高岭土的转变率。
本发明选择粉末喷枪将高岭土粉末喷入炉体中，由于高岭土粉末易团聚，粉末喷枪提供的剪切力可使粉末充分分散从而达到均匀加热的目的。本发明选择速降闪煅的温度，可控制偏高岭土的转变率，加热温度过低高岭土无法转变；加热温度过高高岭土会转变为莫来石或中间产物。本发明通过调节进料管长短或热区的长短来控制物料在热区停留的时间，最优停留时间为0.1s至0.25s，停留时间较短，不利于偏高岭土的转变，停留时间过长，高岭土会转变为莫来石或中间产物。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明利用立式管式炉作为热源速降闪热，温度波动范围较小，产品受热均匀而稳定；
(2)本发明通过控制高岭土粒径、速降闪热热源温度、高岭土粉末在热区中停留时间以控制偏高岭土的转化率，且加热产物纯净；
(3)本发明所提供的制备工艺简单、节能高效、成本低，易于操作，容易实现。
附图说明
图1是立式管式炉的结构示意图；
图中，1-热区；2-立式管式炉；3-收集器；
图2是本发明实施例1茂名高岭土经800℃速降闪煅与原土XRD对比图；
图3是本发明实施例2苏州高岭土经1050℃速降闪煅与原土XRD对比图；
图4是本发明实施例3苏州高岭土经900℃速降闪煅与原土XRD对比图；
图5是本发明实施例4漳州高岭土经1050℃速降闪煅与原土XRD对比图；
图6是本发明实施例1茂名高岭土经800℃速降闪煅与原土的TG曲线；
图7是本发明实施例2苏州高岭土经1050℃速降闪煅与原土的TG曲线；
图8是本发明实施例3苏州高岭土经900℃速降闪煅与原土的TG曲线；
图9是本发明实施例4漳州高岭土经1050℃速降闪煅与原土的TG曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
选择茂名高岭土作为原料制备偏高岭土。
将茂名高岭土破碎研磨成粉，通过200目筛网，控制其平均粒径在75μm以下。将筛分好的高岭土放入70℃鼓风干燥箱中干燥48h，充分去除其表面吸附水。再将处理好的样品置于粉末喷枪中，使用粉末喷枪将高岭土粉末喷入800℃立式管式炉2(装置结构如图1所示)中。管式炉2中放置进料管，并调节进料管长度，使其距离热区1距离为30cm，物料在热区1中停留时间为0.1s。物料经进料管掉入收集器3中，收集后干燥密封保存。
速降闪煅产物的XRD测试结果如图2所示，经速降闪热后产物的XRD大部分保留了高岭土的特征峰，但已经有出现偏高岭土馒头峰的趋势，说明部分高岭土已转化为偏高岭土。
实施例2
选择苏州高岭土作为原料制备偏高岭土。
将苏州高岭土破碎研磨成粉，逐级通过200目、600目、800目筛网，控制其平均粒径在15μm以下。将筛分好的高岭土放入60℃鼓风干燥箱中干燥72h，充分去除其表面吸附水。再将处理好的样品置于粉末喷枪中，使用粉末喷枪将高岭土粉末喷入1050℃立式管式炉2(装置结构如图1所示)中。管式炉2中放置进料管，并调节进料管长度，使其距离热区1距离为50cm，物料在热区1中停留时间为0.25s。物料经进料管掉入收集器3中，收集后干燥密封保存。
速降闪煅产物的XRD测试结果如图3所示，经速降闪热后产物的XRD中高岭土的特征峰已消失不见，完全转变为非晶的馒头峰，说明高岭土基本完全转变为偏高岭土。
实施例3
选择苏州高岭土作为原料制备偏高岭土。
将苏州高岭土破碎研磨成粉，逐级通过200目、600目筛网，控制其平均粒径在23μm以下。将筛分好的高岭土放入80℃鼓风干燥箱中干燥24h，充分去除其表面吸附水。再将处理好的样品置于粉末喷枪中，使用粉末喷枪将高岭土粉末喷入900℃立式管式炉2(装置结构如图1所示)中。管式炉2中放置进料管，并调节进料管长度，使其距离热区1距离为50cm，物料在热区1中停留时间为0.25s。物料经进料管掉入收集器3中，收集后干燥密封保存。
速降闪煅产物的XRD测试结果如图4所示，经速降闪热后产物的XRD中高岭土的特征峰已消失不见，完全转变为非晶的馒头峰，说明高岭土基本完全转变为偏高岭土。
实施例4
选择漳州高岭土作为原料制备偏高岭土。
将漳州高岭土破碎研磨成粉，逐级通过200目、600目、800目筛网，控制其平均粒径在15μm以下。将筛分好的高岭土放入70℃鼓风干燥箱中干燥72h，充分去除其表面吸附水。再将处理好的样品置于粉末喷枪中，使用粉末喷枪将高岭土粉末喷入1050℃立式管式炉2(装置结构如图1所示)中。管式炉2中放置进料管，并调节进料管长度，使其距离热区1距离为40cm，物料在热区1中停留时间为0.2s。物料经进料管掉入收集器3中，收集后干燥密封保存。
速降闪煅产物的XRD测试结果如图5所示，经速降闪热后产物的XRD大部分保留了高岭土的特征峰，但已经有出现偏高岭土馒头峰的趋势，说明部分高岭土已转化为偏高岭土。
将速降闪煅好的样品，干燥收集后进行TG测试，结果见图6至图9所示，确定偏高岭土的转变率，计算偏高岭土转变率的公式如下：
式中，Δm-原高岭土失重；Δm-速降闪煅后产物失重。
| 实施例 | 原料来源 | 闪热温度/℃ | 偏高岭土转化率 |
| 1 | 茂名 | 800 | 36.5％ |
| 2 | 苏州 | 1050 | 88.4％ |
| 3 | 苏州 | 900 | 63.2％ |
| 4 | 漳州 | 1050 | 47.0％ |
Claims (2)
1.一种速降闪煅高岭土制备偏高岭土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）分级：将原料高岭土破碎研磨成粉，并通过200目~800目的筛网；
（2）干燥：将筛好的高岭土粉末进行充分干燥；
（3）速降闪煅：将干燥后的高岭土样品置于粉末喷枪中，将高岭土粉末喷入立式管式炉（2）中，热区（1）温度控制在800 ℃~1050 ℃，立式管式炉（2）中放置进料管，所述进料管长度控制在30 cm~50 cm，通过调节进料管长短控制物料在热区（1）停留的时间在0.1 s~0.25s；物料经进料管落入收集器（3）中，收集后干燥密封保存。
2.根据权利要求1所述的一种速降闪煅高岭土制备偏高岭土的方法，其特征在于，步骤（1）中所述干燥温度为60 ℃~80 ℃，干燥时间为24 h ~72 h。
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