Угольная ганга, как основные промышленные твердые отходы, образующиеся во время добычи угля, обычно содержит от 30% до 60% каолина. Примеси в основном состоят из углерода, кварца и оксидов железа титана. Приняв комбинированный процесс трехэтапного подвески до засеяния + роторной печи глубоко спекания », может быть достигнуто высококачественное использование угольной ганги, превращая его в высококачественный спеченный каолин.
Ядро этого процесса заключается в: во-первых, сырье предварительно нагревают, дезактивируются (декарбонизация и дегидратация) и предварительно кальцинируют через трехступенчатые печи. Затем глубокая оптимизация кальцинирования и кристаллической структуры достигается с помощью вращающейся печи, что приводит к тому, что функциональные минеральные материалы, подходящие для применения в сборе бумаг, покрытий, керамики и других полей.
I. Предварительная обработка сырья: удалить примеси и оптимизировать свойства материала
Поскольку необработанная угольная ганга содержит высокую долю углерода, кварца и железа минералов, прямая прокаль приведет к черниле продукта, низкой белизной и плохой активности. Следовательно, систематическая предварительная обработка необходима для улучшения чистоты и физических свойств сырья, что является ключевым шагом, отличным от прокаливания природного каолина.
Во -первых, большие кусочки угольной ганги (с размером частицы от 500 до 1000 мм) последовательно подаются в дробилку челюсти для грубого раздавливания. Затем материал дополнительно раздавлена дробилкой конуса или ударной дробилкой для достижения раздавливания средней, уменьшая размер частиц до 20 - 50 мм, что подходит для последующей операции шлифования. После раздавливания размер частиц должен быть равномерным, чтобы избежать чрезмерного и уменьшения генерации пыли. Размер частиц материала после дробления средней дробления должен контролироваться в пределах 30 мм.
Впоследствии угольная ганга подвергается промывке и обработке углерода. Как правило, угольная ганга содержит остаточный уголь от 5% до 15%. Если они не удалены, после прокаливания это приведет к темному темне, серьезно влияя на белизную. Грубный выбор выполняется с использованием джига или тяжелого среднего сепаратора, а тонкий выбор объединяется с машиной флотации. Это может эффективно удалять большинство углеродистых компонентов, достигая скорости удаления углерода ≥ 90%, гарантируя, что содержание углерода в промытых и выбранных материалах составляет ≤ 1%. В то же время система по переработке сточных вод также построена для достижения эффективного использования водных ресурсов и снижения загрязнения окружающей среды.
Затем промытые и выбранные материалы входят на этап шлифования и классификации. Материалы заземляются до тонкого порошка через шаровые мельницы (либо сухой или влажный метод), а классификация размера частиц выполняется с использованием гидроциклонов или классификаторов циклонов для обеспечения равномерного распределения частиц по размерам. Если используется сухое шлифование, тонкость готового продукта следует контролировать, чтобы превышать 90% для -200 меш (то есть размер частиц ≤ 74 мкм); Если используется мокрое шлифование, для снижения содержания влаги требуется последующее обезвоживание через пресс для фильтра.
Для сухого процесса также необходима для удаления свободной воды из материалов. Используя барабанную сушилку или флэш -сушилку, содержание влаги в материалах должно быть уменьшено до ниже 2%, при этом температура сушки контролировалась в пределах 80 ℃, чтобы предотвратить агломерацию или какирование материалов из -за преждевременного нагрева, что повлияет на стабильность последующего калиляции подвесной.
Для дальнейшего повышения потенциала белизных продуктов магнитное разделение для предварительного удаления железа проводится перед входом в кальцинирующую систему. Постоянный цилиндрический магнитный сепаратор используется для первоначального удаления железа из материалов, эффективно удаляя сильные магнитные минералы, такие как Fe₂O₃ и Fe₃O₄. Скорость удаления железа составляет не менее 60%, что снижает содержание железа до ниже 0,8%, что закладывает основу для последующего глубокого очищения.
II Трехуровневое кальцинирование подвески: интеграция предварительного нагрева, удаление дросса и кальцинирование уровня света
III. Система кальцинирования подвески уровня состоит из трех вертикально расположенных кальцинированных камер, соединенных последовательно. Используя высокоскоростный поток горячего воздуха, тонкие порошковые материалы работают в «подвешенном состоянии », вступая в прямой контакт с высокотемпературным дымовым газом в противостоянии, что приводит к эффективности теплопередачи, намного выше, чем у традиционных вращающихся печей, до 3-5 раз. Эта стадия в основном выполняет три основных задачи: удаление свободной воды и некоторую кристаллическую воду, сжигание остаточных углеродистых веществ и достижение начального кристаллического преобразования каолина в бентонит.
Материалы попадают в первичную печь подвески сверху, в то время как высокотемпературный дымовой газ (с температурным диапазоном 800-900 ℃) из роторной печи вводится из нижней части третичной подвески, образуя тепловой обмен с противостоянием потока. Когда материалы спускаются шаг за шагом, температура постепенно увеличивается. Когда они сбрасываются из нижней части третичной печи, температура достигает 700 - 800 ℃; Дымовый газ выгружается с вершины первичной печи, причем температура падает до 300 - 400 ℃. Эта температура может быть использована для предварительного разогрева воздуха сгорания или в качестве источника тепла, достигая энергетического каскада.
В первичной печи подвески (300 - 400 ℃) основная задача состоит в том, чтобы удалить остаточную свободную воду из материалов (уменьшение содержания влаги с 2% до ниже 0,5%) и сжигать небольшое количество летучих примесей. Скорость воздушного потока контролируется со скоростью 10-12 м/с, с временем пребывания примерно 3-5 секунд, обеспечивающим то, что материалы остаются подвешенными и не оседают.
После входа в печь вторичной подвески (при 500 - 600 ℃) остаточный углерод в материалах глубоко сжигается, уменьшая содержание углерода с 1% до ниже 0,2%. Это предотвращает формирование отложений кокса или агломераций в роторной печи в последующем процессе. На этом этапе скорость воздушного потока увеличивается до 12 - 14 м/с, время пребывания увеличивается до 5 - 8 секунд, а концентрацию СО в выхлопном газе необходимо контролировать в режиме реального времени, чтобы убедиться, что он ниже 500 ч/млн, что указывает на то, что углерод был в значительной степени сгорел.
Печия третьего уровня (700 - 800 ℃) является ключевой областью для кристаллического преобразования. В этом диапазоне температуры Каолин подвергается реакции дегидратации: al₂o₃ · 2sio₂ · 2h₂o → al₂o₃ · 2sio₂ + 2h₂o ↑, удаляя большую часть кристаллической воды с скоростью удаления ≥ 80%, что приводит к модифицированному каолину. В то же время некоторые кремнистые примеси начинают смягчаться. Скорость потока газа поддерживается на уровне 14 - 15 м/с, с временем пребывания 8-10 секунд, что обеспечивает реакцию.
Ключевое оборудование включает в себя трехуровневое тело подвесной печи (изготовленное из теплостойчивой стали с рефрактерной растворной подкладкой) и сопровождающий циклонный сепаратор, который используется для восстановления тонкого порошка, увлеченного выхлопным газом из печи и возврата его в систему для повторной раскола. Во время работы скорость воздушного потока должна строго контролироваться: слишком низкая скорость может привести к тому, что материалы оседают и блокируют корпус печи; Слишком высокая скорость приведет к недостаточному времени пребывания. Скорость должна регулироваться в режиме реального времени с помощью счетчика потока, чтобы обеспечить стабильную работу системы.
Iii. Глубокая прокат в роторной печи: оптимизация кристаллического типа и безвредный обращение с примесей
Материалы, которые подвергались предварительной калцинации в трехэтапной печи суспензии (высокий каолин, все еще содержащий небольшое количество нерастворенных кристаллических примесей воды и железа титана), попадают в роторную печь. При высокой температуре (900 - 1050 ℃) и длительного времени пребывания (1 - 2 часа) они завершают глубокий прокат, который является основным звеном, определяющим белизную, активность и чистоту продукта.
После выброса из трехуровневой печи подвески (с температурным диапазоном 700 - 800 ℃) материалы равномерно отправляются в верхний конец (хвост печи) вращающейся печи через распределитель печи. Роторная печь представляет собой цилиндрическое устройство, установленное под углом (с углом наклона 3 ° - 5 °, диаметром 2,5 - 4 м и длиной 20 - 30 м). Он выложены высококачественными рефрактерными кирпичами и обладает превосходной высокотемпературной сопротивлением и устойчивостью к износу. Корпус печи медленно вращается со скоростью 0,5 - 2 революций в минуту. Под действием гравитации и силой трения стенки печи материалы медленно движутся к головке печи (нижний конец), чтобы достичь 'прокатывания и калькулирования одновременно '.
Метод отопления заключается в том, что на головке печи установлена угольная или газовая горелка. Горячий дымовой газ вытекает от головки печи до хвоста печи и вступает в контакт с материалами в противоположном направлении. Температура внутри печи постепенно повышается с 700 ° C на хвосте печи до 1050 ° C на головке печи, образуя разумный градиент температуры.
В хвостовой части печи (700 - 850 ℃) оставшаяся кристаллическая вода полностью удалена. Продлив время пребывания (15-20 минут), обеспечивается завершением скорость удаления кристаллической воды, а материал превращается в безводную каолин.
Средняя часть печи (850 - 950 ℃) является ключевой областью для оптимизации кристаллического типа. Управляя скоростью нагрева (5 - 10 ℃/минута), высококальциум -каолин постепенно превращается в структурно стабильный кальцинированный каолин, значительно усиливая его химическую активность и подходит для функциональных применений, таких как бумажные наполнители и покрытия.
Секция головки печи (950 - 1050 ℃) достигает безобидного обращения с примесями. Вводя небольшое количество угольного порошка для создания слабое восстанавливающей атмосферы, Fe₂O₃ снижается до FEO, которую легче удалить в последующем процессе магнитного разделения; Между тем, Tio₂ остается в стабильной форме и не влияет на производительность продукта.
Высокотемпературный дымовой газ (800-900 ℃), разряженный из роторной печи, впервые отправляется в трехступенчатую печь для жидкости в качестве источника тепла для достижения утилизации и использования тепла отходов. Впоследствии он проходит через мешок фильтр (с эффективностью удаления пыли ≥ 99,9%) для удаления пыли. Если сырье содержит серу, оно войдет в башню десульфуризации, чтобы удалить SO₂, достигая соблюдения стандартов выбросов. Концентрация пыли контролируется при ≤ 10 мг/м³.
IV Охлаждение: контроль температуры, чтобы предотвратить растрескивание, резубление тепла
После прокалывания материал разряжается с верхней части вращающейся печи при температуре 800 - 1000 ℃. Если он внезапно охлаждается, это приведет к тому, что частицы трещины из -за теплового напряжения, что повлияет на тонкость и целостность продукта. Поэтому следует принять метод градиентного охлаждения для контроля скорости охлаждения.
Оборудование оснащено многотанковой охлаждающей машиной (от 6 до 8 охлаждающих резервуаров, вращающихся вокруг центральной оси). После того, как высокотемпературные материалы входят, они вступают в лобовой контакт с взорванным холодным воздухом, постепенно охлаждая до 100 ℃. Во время процесса охлаждения воздух нагревается до 300-400 ℃, а затем возвращается в горелку с вращающейся печи в качестве воздуха сгорания, значительно снижая расход топлива и достигая энергосберегающего эффекта от 15% до 20%.
Скорость охлаждения следует контролировать при ≤ 50 ℃/минуту. Для продуктов, используемых в покрытиях или сборе бумаг, для поддержания активности рекомендуется медленное охлаждение; При использовании в керамическом поле, скорость охлаждения может быть надлежащим образом увеличена.
V. Шлифование, классификация и очистка: оптимизация размера частиц, тщательное удаление примесей
Охлажденные материалы могут содержать небольшое количество комков, и для удовлетворения потребностей высококлассных применений требуется дальнейшая очистка.
Во -первых, охлажденные и агломерированные материалы (с размером частицы ≤ 50 мм) подвергаются грубому раздавливанию и распаду через дробилку молотка (с внутренней резиновой подкладкой для предотвращения загрязнения железа). Размер частиц после дробления контролируется, чтобы находиться в пределах 5 мм.
Впоследствии ультрадистовый шлифование осуществляется. Либо воздушная струя (без шлифования в СМИ, избегание загрязнения), либо керамическая шаровая мельница (с шлифовальными носителями, являющимися алюминиями), используется для измельчения материала до желаемой тонкости. Например, для материалов для заполнения бумаги размером с -325 сетей должны учитывать более 95% (размер частиц ≤ 44 мкм).
После шлифования он переходит к стадии прекрасной классификации. Классификатор воздушного потока используется для удаления грубых частиц с эффективностью классификации ≥ 90%. Затем грубые частицы возвращаются в процесс шлифования для переработки, чтобы обеспечить однородное распределение частиц по размерам продукта.
Затем проводится второй процесс удаления железа. Магнитный сепаратор с высоким уровнем градиента (с силой магнитного поля 1,2 - 1,5 т) используется для глубокого удаления примесей железа, введенных во время процесса шлифования из -за износа оборудования. Содержание железа должно составлять ≤ 0,3% (белизна ≥ 85%); Для продуктов с высокой бегством его необходимо дополнительно уменьшить до ≤ 0,1%, а белизна может достигать более 90%.
Наконец, процесс очистки флотации осуществляется. Флотационная машина используется в сочетании с коллекторами типа жирной кислоты и NaOH для регулировки pH до 8-9, тем самым удаляя примеси на основе кремнезема, такие как кварц и полевой шпат, и увеличивая содержание Al₂O₃. После процесса флотации содержание Al₂O₃ может быть увеличено с 30%до 35%до 35%-40%, соответствующее стандарту каолина промышленного уровня.
VI Обработка готовой продукции: обезвоживание, сушка и упаковка
Если содержание влаги в материале после флотации высокое (20% - 30%), необходимо выполнять обезвоживание и сушки для предотвращения поглощения влаги и какинга во время хранения.
Во -первых, осадок обезвоживается с использованием пресса фильтра в виде коробки, уменьшая содержание влаги в пироге фильтра до 15% - 20%. Затем он сушат с помощью аэрозольной сушилки (подходит для ультрадисменного порошка) или барабанной сушилки. Температура сушки контролируется на уровне 150 - 200 ℃, а содержание влаги поддерживается на уровне 0,5% - 1%.
После сушки тесты качества проведения, включая белизну (измеренную с помощью спектрофотометра), содержание Al₂O₃ (анализируется с помощью рентгеновской флуоресцентной спектроскопии), распределение частиц по размерам (измеренное анализатором размера лазерных частиц) и влаги (сухой метод), чтобы обеспечить, чтобы все показатели соответствовали стандартам.
Квалифицированные продукты упакованы в пакеты с клапанами, выстлаемые пленкой PE (25 кг на сумку или объемные сумки), и хранятся на сухое и хорошо проветриваемом складе, чтобы предотвратить поглощение влаги.
VII. Сильные стороны основной стороны и контрольные точки ключей
Этот процесс имеет значительные технические и экономические преимущества. Во-первых, он достиг трансформации угольной ганги из отходов в сокровища, превратив его в кальцинированный каолин с высокой стоимостью, который широко используется при работе с бумагами, покрытиями, каучуком, керамикой и другими полями, что эффективно облегчает экологическое давление, вызванное хранением твердых отходов. Во -вторых, использование энергии является эффективным: трехступенчатая печь подвески использует остаточную тепло от роторной печи, а охлаждающая машина восстанавливает горячий воздух для помощи сжиганию, снижая комплексное потребление энергии на 25% - 30% по сравнению с традиционным процессом чистой ротажной печи. Более того, из -за равномерной теплопередачи в процессе калиляции подвески глубокий прокал в роторной печи обеспечивает преобразование кристаллов, что приводит к продуктам с высокой белизой, хорошей активностью и стабильным качеством, которые превосходят процесс кальцинирования отдельного оборудования.
Ключевые контрольные точки заключаются в следующем: скорость удаления углерода в сырье должна составлять ≥ 90%; В противном случае продукт склонен к обесцвечиванию; Скорость воздушного потока в печи подвески должна контролироваться в пределах 10-15 м/с, чтобы обеспечить стабильную подвеску материалов; Температура головки печи в роторной печи не должна превышать 1050 ℃, чтобы предотвратить чрезмерное сжигание и потерю активности; Содержание железа следует контролировать при ≤ 0,3%; На каждые снижение содержания железа на 0,1% белизна продукта может увеличиваться на 1% - 2 процентных пункта.
Благодаря вышеупомянутому полному процессу, угольная ганга была эффективно трансформирована в квалифицированные кальцинированные каолиновые продукты, достигая как экологических выгод, так и экономических выгод. Это один из основных технических путей использования ресурсов в настоящее время каолина, полученного с угольными.
