中國粉體網(wǎng)訊 高嶺土，又稱瓷土，其主要礦物是高嶺石類礦物。高嶺土經(jīng)過煅燒，具有優(yōu)良的光散射能力和特殊的油墨吸收性，以及更好的收縮性、阻燃性、吸濕性和更高的強(qiáng)度、電阻率，用于造紙、塑料、電網(wǎng)改造、建筑等行業(yè)，可以大大提高這些材料的使用性能。
高嶺土煅燒原理及結(jié)構(gòu)變化
所謂鍛燒，是指在適宜的氣氛和低于礦物原料熔點溫度條件下進(jìn)行的，使礦物原料的目的組分礦物發(fā)生物理化學(xué)變化的熱加工過程。這個過程中常發(fā)生的變化是脫除碳(全部或部分)、脫除膠體水和礦物結(jié)晶格架中的結(jié)晶水及化合水，使礦物熱解為一種或若干種組成更為簡單的礦物，最終使產(chǎn)品白度、孔隙率、活性等性能提高和優(yōu)化。
高嶺土在加熱過程中會發(fā)生脫水、分解、析出新物相等物化變化，較為復(fù)雜，一般認(rèn)為，高嶺土在加熱過程主要包括兩個階段：脫水階段和脫水后產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化階段。
高嶺土煅燒機(jī)理
高嶺土的煅燒工藝及設(shè)備
不同的煅燒條件對鍛燒高嶺土產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，尤其是對造紙涂料級高嶺土。關(guān)鍵的影響因素主要有煅燒溫度、恒溫時間、升溫速度、原料粒度、煅燒過程、煅燒助劑及煅燒設(shè)備等。其中，煅燒對產(chǎn)品的影響，窯爐是首要的。不同的鍛燒設(shè)備對產(chǎn)品的性能指標(biāo)影響很大。目前生產(chǎn)過程中煅燒工藝采用的窯爐一般有立窯、隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、流化床窯等。
立窯
立窯結(jié)構(gòu)
來源：南京中材粉體工程科技有限公司
立式窯煅燒工藝：將粉碎后的高嶺土加水及添加劑成型，成型后的物料由窯頂?shù)募恿峡诩尤�，物料在窯內(nèi)下移過程中經(jīng)歷烘干、脫除結(jié)構(gòu)水、燒成等階段，然后由底部側(cè)邊出料口卸出。卸出的物料經(jīng)冷卻后，入磨碎機(jī)二次粉碎。得到高嶺土煅燒產(chǎn)品。
優(yōu)點：對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，避免大量粉塵的產(chǎn)生，便于檢修。
缺點：由于有二次粉碎能耗高，塊狀煅燒易出現(xiàn)過燒、燒不透的現(xiàn)象，煅燒時間也很長。
邵亞平等成功嘗試了全干法生產(chǎn)1250目超細(xì)煅燒高嶺土的新工藝：礦石--顎破--斗堤--儲料倉--電振機(jī)--第一道磨機(jī)--成型煅燒--雙輥破碎機(jī)--斗堤--儲料倉--電振機(jī)--第二道磨機(jī)--產(chǎn)品。煅燒過程中采用GDL-3000型立式煅燒爐。與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝投資少、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益顯著，是一種較為理想的生產(chǎn)模式。
倒焰窯、隧道窯
高嶺土煅燒處理始于陶瓷工業(yè)。我國高嶺土的煅燒設(shè)備初期多是沿用陶瓷工業(yè)用窯爐，如倒焰窯、隧道窯等。煅燒工藝過程一般是：將粉碎至一定粒度的高嶺土，盛于一個耐火容器(匣缽)中，再將匣缽裝入窯內(nèi)或裝在窯車上，依照一定的熱工制度煅燒。待燒出的物品冷卻后，將匣缽從窯內(nèi)或窯車上卸出，并倒出產(chǎn)品，隨后進(jìn)行其余的工藝處理程序。
倒焰窯結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖
一般隧道窯的結(jié)構(gòu)及工作示意圖
1.封閉氣幕送風(fēng)；2.攪拌氣幕；3.排煙機(jī)；4.攪拌氣幕送風(fēng)；5.燃料；6.燒嘴；7.物化或助燃風(fēng)機(jī)；8.總冷風(fēng)機(jī)；9.熱風(fēng)干燥；10.熱風(fēng)機(jī)；11.冷風(fēng)機(jī)
隔焰隧道窯的結(jié)構(gòu)及工作示意圖
12.排濕孔；13.煙氣排出孔；14.換熱器；15.隔煙道；16.燃燒室；17.間接急冷；18.間接冷卻；19.金屬管冷卻；20.直接冷風(fēng)送入
特點：投資省，但運(yùn)行成本高，而且大都存在著自動化程度低、操作管理麻煩、工人勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)能力低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等現(xiàn)象。
梭式窯
梭式窯是間歇燒成的窯，跟火柴盒的結(jié)構(gòu)類似，窯車推進(jìn)窯內(nèi)燒成，燒完了再往相反的方向拉出來，卸下燒好的陶瓷，窯車如同梭子，故而稱為梭式窯。高溫梭式窯常由窯體、燃燒系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三大部分組成。
宋海兵介紹了另一種高嶺土全干法生產(chǎn)工藝。煅燒窯爐采用臺式小型SK-10改進(jìn)型高溫梭式窯(最高溫度可達(dá)1300℃)，與傳統(tǒng)靜態(tài)煅燒相比，具有與動態(tài)窯相當(dāng)?shù)臒嵝剩G內(nèi)采用BOS纖維板作內(nèi)襯，燃料采用液化石油氣，升溫速度快，窯內(nèi)溫差小，物料受熱均勻，可達(dá)到理想的煅燒質(zhì)量。
回轉(zhuǎn)窯
回轉(zhuǎn)窯是可以旋轉(zhuǎn)和連續(xù)生產(chǎn)的窯爐。根據(jù)熱煙氣是否與被煅燒物料接觸，在非金屬礦工業(yè)中應(yīng)用的回轉(zhuǎn)窯可分為直焰式回轉(zhuǎn)窯和隔焰（簡介加熱）式回轉(zhuǎn)窯。
直焰式回轉(zhuǎn)窯主要用于白云石、菱鎂礦、高鋁原料及部分黏土礦物的煅燒；隔焰式回轉(zhuǎn)窯采用計算機(jī)自動控制，可根據(jù)要求自動調(diào)整煅燒工藝參數(shù)和給料量。目前主要用于高嶺土和其他白度和純度要求高，煅燒溫度950℃以下的復(fù)合粉體的煅燒。
Φ2m×30m直焰式回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)
1.回轉(zhuǎn)窯窯體；2.窯頭小車；3.熱煙室；4.冷卻筒；5.窯頭鼓風(fēng)機(jī)；6.集塵室；7.煙囪
隔焰式回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)示意圖
1.進(jìn)料機(jī)構(gòu)；2.托顴；3.旋轉(zhuǎn)筒；4.燃燒爐；5.鏈驅(qū)動輪；6.冷卻箱
回轉(zhuǎn)窯煅燒高嶺土工藝為英國APV公司開發(fā)。其工藝流程為：將高嶺土粉料加入傾斜放置的回轉(zhuǎn)圓筒中，使物料在圓筒的轉(zhuǎn)動過程中由高端移動至低端。加熱介質(zhì)(高溫?zé)煔?逆流流動，與物料換熱后由高端排出。
特點：回轉(zhuǎn)窯投資高，但完全能連續(xù)化生產(chǎn)，采用計算機(jī)控制，機(jī)械化、自動化程度高，產(chǎn)量大，熱效率高，煅燒溫度均勻、分區(qū)控制溫度，產(chǎn)品白度高(基本穩(wěn)定在94%～95%)，質(zhì)量均勻穩(wěn)定，操作環(huán)境好，負(fù)壓運(yùn)行，無粉塵污染。
流化床窯
間歇流化床鍛燒工藝由趙順安等人研究開發(fā)。其工藝流程為：將高嶺土粉料加入流化床中，鼓入流化介質(zhì)經(jīng)預(yù)熱的空氣，使物料處于流化狀態(tài)并與床壁換熱。高嶺土燒成后全部被氣力輸送至冷卻器,經(jīng)冷卻后送制成品罐。高溫?zé)煔饧訜峤橘|(zhì)將熱量由床壁外間接傳入床內(nèi)，流化床由耐熱鋼制成。
流化床緞燒工藝，由于沒有解決停留時間分布較寬的問題，尚不能連續(xù)生產(chǎn)。
除此之外，還有旋風(fēng)爐煅燒工藝、多級移動床煅燒工藝、快速流態(tài)化懸浮煅燒新工藝等。
不同鍛燒工藝及設(shè)備的特點
整體而言，我國同英美等國在煅燒高嶺土的生產(chǎn)原料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量等方面相比，都存在一定差距。開發(fā)低能耗、新型節(jié)能快速鍛燒裝置生產(chǎn)高白度、高純度和高活性的優(yōu)質(zhì)鍛燒高嶺土將成為高嶺土生產(chǎn)技術(shù)的一個主要發(fā)展趨勢。
參考資料：
何利喜.水洗高嶺土的煅燒及產(chǎn)品性能研究
邵亞平,唐建明.超細(xì)煅燒高嶺土制備新工藝
傅平豐,楊慧芬.非金屬礦深加工
宋海兵.煅燒高嶺土的生產(chǎn)簡述與全干法煅燒工藝制度
王戰(zhàn)娥.懸浮態(tài)快速煅燒煤系高嶺土的試驗研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
