一种处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置及方法制造方法及图纸

一种处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置及方法，装置包括给料仓、煤气燃烧器、悬浮预热器、悬浮煅烧器、旋风分离器、除铁还原器、电磁除铁器、白度监测器、物料冷却器和罗兹风机；方法为：将原料高铁低铝煤系高岭土置于给料仓中，经一级分离后的物料进悬浮预热器内预热，然后进入悬浮煅烧器内煅烧再进入除铁还原器还原反应；冷却至常温，进入到电磁除铁器磁选去除磁性铁矿物，经白度监测器检验合格后，冷却至常温。本发明专利技术可高效处理高铁煤系高岭土，煅烧过程充分，产品白度高，能有效去除原料中的铁杂质矿物，易于实现大型工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿物加工
，特别涉及一种处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置及方法。
技术介绍
煤系高岭土是煤炭开采和洗选过程中产生的固体废弃物，主要由高岭石及碳质等组成，煤系高岭土已成我国一种独特的高岭土资源；煤系高岭土主要以高岭石矿物为主，其次伴生有大量可燃碳、有机质及铁矿物等杂质组分，煤系高岭土经煅烧脱水、脱碳、除铁等作用后可获得一定白度的煅烧高岭土，煅烧高岭土以其独特的性能被广泛应用在造纸、油漆、涂料、橡胶、电缆、陶瓷等行业中，同时，煅烧高岭土作为一些新型资源的原料逐渐被应用于各个高端技术行业。铁是高岭土的主要染色因素，铁多以赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿、钛铁矿等矿物形态存在于高岭土中，上述铁矿物在高温煅烧时会变成Fe2O3，造成煅烧高岭土发黄或呈砖红色，无法提高其白度和其他性能；目前高铁煤系高岭土（TFe＞2%）占我国煤系高岭土大多数，受制于当前技术无法高效去除煅烧高岭土中的铁矿物，使我国储量丰富的高铁煤系高岭土无法得到有效利用。目前中国的煤系高岭土煅烧技术主要采用固定床隧道窑或倒焰窑和移动床立窑、回转窑煅烧，以上工艺生产规模小、投资大、产量低、能耗高，而且产品质量不易得到控制。此外还有处于起步阶段的流化床煅烧技术，如公开号为CN1915814A的专利技术名称《煤系高岭土的流态化瞬间煅烧工艺》，该工艺煅烧过程发生在流态化煅烧管内，煅烧过程为冷料与高温、高速气流接触完成瞬态煅烧，但该工艺为瞬态煅烧且不循环，矿料为冷料，与高温气流瞬态反应时由于反应时间较短无法使颗粒内部反应完全极易出现煅烧不充分的“夹黑”现象，另外该工艺只能处理原料白度高，低铁的煤系高岭土，无法处理高铁煤系高岭土物料；公开号为CN1600687的专利技术名称《超细高岭土的快速循环流态化煅烧过程及其设备》，该工艺为循环流态化煅烧，反复进行煅烧，能够达到增白目的，煅烧过程充分；但该工艺存在物料停留时间长，热量利用不充分，生产产品不稳定，生产能力小的缺点，且该工艺也无法处理高铁煤系高岭土物料。因此目前最为急迫的问题是提高产品质量档次并实现大规模工业化生产，因而，研究新的煅烧工艺及开发高效能处理高铁煤系高岭土的大型流态化煅烧炉，是实现该工艺技术突破的关键。
技术实现思路
针对高铁低铝煤系高岭土现有的煅烧工艺存在的上述问题，本专利技术提供一种处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置及方法，通过悬浮预热煅烧，再经还原和磁选除铁，在快速煅烧的同时，产品白度高，并有效去除铁杂质矿物。本专利技术的一种处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置包括给料仓、煤气燃烧器、悬浮预热器、悬浮煅烧器、旋风分离器、除铁还原器、电磁除铁器、白度监测器、物料冷却器和罗兹风机；给料仓的出口与一级旋风分离器的进料口连通，一级旋风分离器的出料口与悬浮预热器的底部的进料口连通，悬浮预热器顶部通过上部通道与悬浮煅烧器的顶部连通，悬浮煅烧器底部的出料口与除铁还原器的进料口连通，除铁还原器侧部的出料口与电磁除铁器的进料口连通，电磁除铁器与白度监测器装配在一起，电磁除铁器的精矿出口与物料冷却器的进料口连通；一级旋风分离器的出风口与二级旋风分离器的进风口连通，二级旋风分离器的出风口与罗茨风机的进风口连通；一级旋风分离器的进风口与悬浮煅烧器的出风口连通，一级旋风分离器的返料进口与电磁除铁器的返料出口连通；悬浮预热器的底部与煤气燃烧器装配在一起，煤气燃烧器的进口与煤气通道连通；除铁还原器的底部设有氮气进口和还原气进口。上述装置中，悬浮预热器为筒式结构；悬浮煅烧器上部为筒式结构，下部为倒置的圆锥形结构；悬浮预热器与悬浮煅烧器的容积比为1:（0.1~0.8）。上述装置中，除铁还原器由相互连通的大筒体和小筒体构成，大筒体的直径高度比为1:（3~7），小筒体的直径高度比为1:（1~6），大筒体和小筒体的底板等高且底部通过连通口连通；大筒体底端连接倒置的大锥台体，氮气入口位于大锥台体底端；小筒体底端连接倒置的小锥台体，还原气入口位于小锥台体底端；除铁还原器的出料口位于小筒体的上部侧壁；除铁还原器的进料口位于大筒体的顶端。上述装置中，连通口的高度与小筒体自身的高度比为1:（3~5）。上述装置中，大筒体与小筒体的容积比为1:（0.2~0.8）。上述装置中，二级旋风分离器的出料口与灰槽连通。上述装置中，一级旋风分离器与二级旋风分离器的容积比为1:（1~5）。上述的电磁除铁器为干式磁选机。上述装置中，物料冷却器顶部与燃烧器连通。上述装置中，物料冷却器为列管式换热器。上述装置中，除铁还原器的出料口与电磁除铁器进料口之间设有热交换器。本专利技术的处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧方法是采用上述装置，按以下步骤进行：1、将原料高铁低铝煤系高岭土置于给料仓中，原料通过给料仓和一级旋风分离器后，经一级分离后的物料进悬浮预热器内；2、开启罗茨风机，从一级旋风分离器产生的烟气进入二级旋风分离器，二级旋风分离器产生的烟气进入罗茨风机；此时悬浮预热器和悬浮煅烧器内产生负压；3、向燃烧器中通入煤气，经燃烧器燃烧后对进入悬浮预热器的物料进行预热，控制物料温度在800~1300℃且处于悬浮状态；4、由于负压的作用，被预热的物料从上部通道进入悬浮煅烧器内，被预热的物料中的碳及有机质在蓄热作用下继而发生煅烧作用，控制悬浮煅烧器内的物料温度在600~1000℃；5、煅烧后的物料进入除铁还原器；向除铁还原器内通入氮气使煅烧后的物料部分处于悬浮状态，并通入还原气与煅烧后的物料在温度450~800℃发生还原反应；6、除铁还原器内反应后物料排出，经热交换器换热后冷却至常温，进入到电磁除铁器，通过在磁场强度1000~9000 Oe条件下磁选去除还原反应生成的磁性铁矿物，剩余的除铁后物料经白度监测器检验合格后，进入物料冷却器，经换热后冷却至常温，获得煅烧高岭土。上述方法中，二级旋风分离器将细微的粉尘与气体分离，细微的粉尘形进入灰槽。上述方法中，悬浮煅烧器内产生的烟气进入一级旋风分离器。上述方法中，从氮气入口进入的氮气使除铁还原器的大筒体内的部分物料处于悬浮状态，其余部分进入除铁还原器的小筒体，从还原气入口进入的还原气使小筒体内的物料处于悬浮状态并发生还原反应，反应后的物料从小筒体的出料口排出。上述方法中，步骤6磁选生成的磁性铁矿物经尾矿出口排出，热交换器换热后冷却至常温，获得高铁尾矿。上述方法中，步骤6中剩余的除铁后物料如果经白度检测器检验不合格，则通过螺旋给料机输送到一级旋风分离器。上述方法中，物料冷却器顶部与煤气燃烧器通道连通，进入物料冷却器的除铁后物料气固分离后，除铁后物料中的未燃尽煤气、还原气以及空气重新进入煤气燃烧器反应，除铁后物料中的固体物料冷却后排出。上述方法中，悬浮预热器和悬浮煅烧器内发生的反应式为：C+O2=CO2FeO(OH)+ O2=Fe2O3+H2O （菱铁矿、黄铁矿等）Al2O3·2SiO2·2H2O =Al2O3·2SiO2+2H2O。上述方法中，除铁还原器内发生的还原反应的反应式为：CO+Fe2O3=Fe3O4+CO2。上述方法中，进入除铁还原器的还原气的用量按还原气中的CO与煅烧后的物料中的Fe2O3的摩尔比为1:1，所述的还原气为CO与N2的混合气，其中CO的体积百分比为10~60%。上述方法中，一级分离后的物料在悬浮预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置，其特征在于包括给料仓、煤气燃烧器、悬浮预热器、悬浮煅烧器、旋风分离器、除铁还原器、电磁除铁器、白度监测器、物料冷却器和罗兹风机；给料仓的出口与一级旋风分离器的进料口连通，一级旋风分离器的出料口与悬浮预热器的底部的进料口连通，悬浮预热器顶部通过上部通道与悬浮煅烧器的顶部连通，悬浮煅烧器底部的出料口与除铁还原器的进料口连通，除铁还原器侧部的出料口与电磁除铁器的进料口连通，电磁除铁器与白度监测器装配在一起，电磁除铁器的精矿出口与物料冷却器的进料口连通；一级旋风分离器的出风口与二级旋风分离器的进风口连通，二级旋风分离器的出风口与罗茨风机的进风口连通；一级旋风分离器的进风口与悬浮煅烧器的出风口连通，一级旋风分离器的返料进口与电磁除铁器的返料出口连通；悬浮预热器的底部与煤气燃烧器装配在一起，煤气燃烧器的进口与煤气通道连通；除铁还原器的底部设有氮气进口和还原气进口。

【技术特征摘要】
1.一种处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置，其特征在于包括给料仓、煤气燃烧器、悬浮预热器、悬浮煅烧器、旋风分离器、除铁还原器、电磁除铁器、白度监测器、物料冷却器和罗兹风机；给料仓的出口与一级旋风分离器的进料口连通，一级旋风分离器的出料口与悬浮预热器的底部的进料口连通，悬浮预热器顶部通过上部通道与悬浮煅烧器的顶部连通，悬浮煅烧器底部的出料口与除铁还原器的进料口连通，除铁还原器侧部的出料口与电磁除铁器的进料口连通，电磁除铁器与白度监测器装配在一起，电磁除铁器的精矿出口与物料冷却器的进料口连通；一级旋风分离器的出风口与二级旋风分离器的进风口连通，二级旋风分离器的出风口与罗茨风机的进风口连通；一级旋风分离器的进风口与悬浮煅烧器的出风口连通，一级旋风分离器的返料进口与电磁除铁器的返料出口连通；悬浮预热器的底部与煤气燃烧器装配在一起，煤气燃烧器的进口与煤气通道连通；除铁还原器的底部设有氮气进口和还原气进口。2.根据权利要求1所述的处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置，其特征在于所述的悬浮预热器为筒式结构；悬浮煅烧器上部为筒式结构，下部为倒置的圆锥形结构；悬浮预热器与悬浮煅烧器的容积比为1:（0.1~0.8）。3.根据权利要求1所述的处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置，其特征在于所述的除铁还原器由相互连通的大筒体和小筒体构成，大筒体的直径高度比为1:（3~7），小筒体的直径高度比为1:（1~6），大筒体和小筒体的底板等高且底部通过连通口连通；大筒体底端连接倒置的大锥台体，氮气入口位于大锥台体底端；小筒体底端连接倒置的小锥台体，还原气入口位于小锥台体底端；除铁还原器的出料口位于小筒体的上部侧壁；除铁还原器的进料口位于大筒体的顶端。4.根据权利要求1所述的处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置，其特征在于所述的连通口的高度与小筒体自身的高度比为1:（3~5）。5.根据权利要求1所述的处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置，其特征在于所述的大筒体与小筒体的容积比为1:（0.2~0.8）。6.根据权利要求1所述的处理高铁低铝煤系高岭土的流态化煅烧装置，其特征在于所述的一级旋风分离器与二级旋风分离器的容积比为1:（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩跃新，袁帅，李艳军，李文博，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21