一种可实现解耦功能的偏高岭土制备系统及制备方法与流程

1.本发明涉及偏高岭土制备技术领域，特别是涉及一种可实现解耦功能的偏高岭土制备系统及制备方法。


背景技术：

2.高岭土(al2o3·
2sio2·
2h2o，as2h2)是天然高岭土或高岭土质尾矿中的常见矿物，其在空气中受热时，会发生几次结构变化，加热到大约600℃时，高岭土的层状结构因羟基脱去而破坏，形成非晶态的过渡相—偏高岭土(al2o3·
2sio2，as2)。偏高岭土的分子排列不规则，呈现热力学介稳状态，在碱激发下具有胶凝性，可与氢氧化钙(ca(oh)2)、水发生火山灰反应，生成与水泥类似的高活性水化产物。
3.利用上述特点，以含有高岭石及结构相近的铝硅质矿物的高岭土经煅烧制备混合材料，再与石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰石复合，制备煅烧高岭土基复合水泥，成为近年来国际水泥与混凝土行业的研究热点。该类型水泥因采用具有较高活性的煅烧高岭土替代熟料，可将水泥的熟料用量由70％～75％降低至45％～50％，而保持水泥28天抗压强度不降低，抗折强度可提高20％以上，实现水泥制备过程中低熟料系数、低碳排放和高强度的技术目标。
4.由于煅烧高岭土的制备成本低于熟料的制备成本，煅烧高岭土制备过程中的co2排放量也低于熟料制备过程中的co2排放量，加上高岭土原材料来源非常广泛，在建筑混凝土和水泥工业积极推进碳减排的背景下，在混凝土和水泥工业中使用煅烧高岭土大掺量替代熟料从而降低水泥中熟料掺量具有显著的竞争优势。
5.现有的煅烧高岭土制备方式主要包括固定床式、半固定床式、流化床式和悬浮煅烧式等。其中，采用回转窑煅烧和悬浮煅烧制备煅烧高岭土是普遍采用的方法，但是采用回转窑煅烧时，往往存在系统热耗高、产品易过烧失活和质量较难控制等问题。悬浮煅烧虽然可以有效降低系统热耗，但是常规的悬浮煅烧往往将燃料的燃烧和高岭土的分解过程耦合在分解炉中进行，由于高岭土的分解温度区间较窄，而燃料的燃烧温度较难稳定控制在较窄的温度区间内，使得分解炉内温度偏低时，高岭土分解不完全(即所谓的“欠烧”)；而当分解炉内温度偏高时，高岭土会重结晶而失活(即所谓的“过烧”)，这样使得悬浮煅烧分解炉的设计开发难度明显增大。另一方面，高岭土原料中通常含有一定量的铁，主要以针铁矿、赤铁矿和菱铁矿等形式存在。铁相在高岭土煅烧过程中发生分解反应最终以红色的赤铁矿(铁相以fe
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)形式存在，使得煅烧高岭土呈现明显的红色。直接使用红色的煅烧高岭土制备水泥会影响水泥成品颜色，容易被市场误认为是劣质水泥而影响销售。因此，采用合理的工艺技术，以较低的能耗和较高的效率生产高活性且颜色与水泥熟料一致的煅烧高岭土，成为煅烧高岭土和煅烧高岭土-石灰石复合水泥大规模生产和广泛应用的关键。
6.因此，基于市场需求及所面临的关键技术难题，提供一种充分考虑水泥混凝土行业对煅烧高岭土的颜色控制和活性指数控制要求，同时解决煅烧高岭土制备系统能耗高、处理能力小、产品质量较难控制等问题的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统及制备方法
具有重要的现实意义。


技术实现要素：

7.本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种可实现解耦功能的偏高岭土制备系统及制备方法，该系统可充分考虑水泥混凝土行业对偏高岭土成品颜色和活性指数的控制要求，生产出满足颜色和活性指数控制要求的偏高岭土，同时解决偏高岭土制备系统能耗高、处理能力小、产品质量较难控制等问题。
8.本发明是这样实现的，一种可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，包括悬浮预热系统、分解炉系统、第一冷却系统、第二冷却系统和热风炉系统，所述分解炉系统包括分解炉，所述分解炉的底部为烟气入口，所述分解炉顶部出口与所述悬浮预热系统的末级旋风预热器进口连接，所述悬浮预热系统的末级旋风预热器底部的物料出口与第一冷却系统的物料入口相连，所述悬浮预热系统的倒数第二级旋风预热器的出料口与分解炉的生料喂料口连接，所述分解炉上不设置燃料喂料口，所述分解炉内的温度控制在650～850℃；
9.所述悬浮预热系统的顶部烟气出口与间接换热器的烟气入口相连，所述间接换热器的烟气出口与第一冷却系统的烟气入口相连，所述第一冷却系统用于将物料急冷至300-350℃及以下温度区间，所述第一冷却系统的烟气出口与所述分解炉的烟气入口连接，所述悬浮预热系统的顶部排出烟气中的氧气含量为1～3％；所述第一冷却系统的物料出口与第二冷却系统的物料入口连接，所述第二冷却系统的气体出口与所述热风炉系统的助燃风入口连接，所述热风炉系统的烟气出口与所述第一冷却系统的烟气出口管道连接；所述热风炉系统出口烟气中o2浓度控制在1～3％、co含量控制在1000～2000ppm。
10.优选的，所述热风炉系统出口的高温烟气温度控制在800～1000℃，所述热风炉系统包括热风炉，所述热风炉的顶部设置有燃料喂料口，所述热风炉系统的助燃风入口位于燃料喂料口的一侧，所述热风炉的底部设置排炉渣口，所述热风炉系统的烟气出口位于热风炉的下部一侧。优选的，所述分解炉在高度方向上设置多个生料喂料口，通过调节喂入分解炉内的生料量、进入分解炉的烟气量及烟气温度可控制分解炉内的温度分布在合理的范围内。
11.优选的，所述间接换热器用于将悬浮预热系统排出的烟气间接冷却至80～120℃，所述间接换热器底部设置有冷却介质入口和烟气出口，顶部设置有烟气入口和冷却介质出口，使烟气和冷却介质逆流换热，所述间接换热器的冷却介质通道内通有冷却介质。
12.进一步优选的，所述间接换热器的冷却介质为冷却水、冷却油或其它适用的冷却介质。
13.优选的，所述间接换热器和悬浮预热系统的第一级旋风预热器之间、及所述间接换热器和第一冷却系统之间分别设置有烟气循环风机。
14.优选的，所述第二冷却系统的气体出口依次通过收尘器和助燃风循环风机连接热风炉系统的助燃风入口。
15.优选的，所述第二冷却系统包括至少一级旋风冷却器，用于将物料冷却至100℃以下。
16.优选的，所述悬浮预热系统的烟气出口、第二冷却系统的气体出口还连接烘干破碎机或其他余热利用设备。
17.采用上述系统制备偏高岭土的方法，该方法为生料经悬浮预热系统预热后进入分解炉，分解完成的物料和产生的热烟气离开分解炉进入悬浮预热系统的末级旋风预热器，悬浮预热系统的末级旋风预热器分离的物料进入第一冷却系统；悬浮预热系统顶部排出的烟气经间接换热器冷却后进入第一冷却系统，与进入第一冷却系统的物料换热，第一冷却系统排出的烟气进入分解炉系统，第二冷却系统排出的气体进入热风炉系统进行助燃，出热风炉系统的高温烟气与第一冷却系统出口烟气混合后进分解炉，调节喂入分解炉内的生料量、进入分解炉的烟气量及烟气温度控制分解炉内的温度分布在650～850℃，使高岭土的充分分解且不过烧，成品偏高岭土的活性指数满足后续生产要求；第一冷却系统将物料急冷至300～350℃及以下温度区间，之后再进入第二冷却系统，经第二冷却系统冷却，得到成品颜色可控的偏高岭土。
18.优选的，所述分解炉内烟气的停留时间为2～10秒。
19.优选的，所述出热风炉系统的高温烟气温度控制在800～1000℃，烟气中o2浓度控制在1～3％，co含量控制在1000～2000ppm。
20.优选的，所述第一冷却系统的冷却介质为经间接换热器冷却后温度为80～120℃的烟气，烟气中的氧气含量为1～3％，第一冷却系统出口烟气的温度为500～600℃。
21.优选的，所述第二冷却系统的冷却介质为常温空气，第二冷却系统冷却后物料温度至100℃以下。
22.本发明的具体原理为：
23.偏高岭土成品活性控制的关键为分解炉系统内温度场均匀控制，本发明将燃料燃烧和物料分解过程完全解耦，通过合理设计第一冷却系统和热风炉系统，确保进入分解炉的烟气所携带的热焓可促使高岭土物料在分解炉系统内充分分解，同时烟气的温度可避免高岭土物料高温失活，确保偏高岭土成品活性指数满足后续生产需求。
24.偏高岭土成品颜色控制的关键为分解控制和冷却控制，其中，分解控制需要严格控制分解气氛和分解温度；冷却控制需要综合控制冷却气氛和冷却温度。为控制偏高岭土成品颜色，在高岭土分解形成偏高岭土的过程中，本发明对热风炉系统出口的过量空气系数进行控制，进而实现热风炉系统及悬浮预热系统出口窑尾烟气中氧气含量在优选氧气含量范围内，同时，考虑到热风炉出口还原性气体co的含量控制在1000-2000ppm的合理区间，很容易将分解炉系统内高岭土物料中的fe
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还原为fe
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。在高温偏高岭土的冷却过程中，需要综合考虑冷却气氛和冷却温度控制。经详细实验研究，若偏高岭土的冷却介质为惰性气体(如n2等)或低氧烟气(烟气中氧气浓度优选控制在1～3％)，还原分解制备的偏高岭土中的fe
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在冷却环节不会再次被氧化为fe
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；又有实验研究验证，还原分解制备的偏高岭土中的fe
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在300-350℃及以下温度区间处于稳定状态，即使与常规空气接触也不会再次被氧化为fe
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。基于上述理论研究工作，考虑到悬浮预热系统出口烟气中氧气浓度可控制在1～3％，是非常理想的冷却介质，同时，烟气中含有一定量的还原性气体co，可保护热物料在一级急冷过程中fe
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不会再次被氧化为fe
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，因而可用于实现对热物料的第一级急冷，故本发明先将悬浮预热系统出口烟气充分冷却，随后对进第一冷却系统的热物料进行冷却，经详细理论计算，可实现将热物料急冷至300～350℃及以下温度区间。第一级急冷后的物料进第二冷却系统，经常温空气冷却至100℃左右。
25.在工艺过程中，按物料流向而言，高岭土原料经过原料预处理工序后得到满足生
产需要的生料粉。生料粉经生料提升机由喂料装置或旋风分离器气固分离后喂入悬浮预热系统。所述悬浮预热系统包括多级旋风预热器、高效撒料装置及连接管道等。生料粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的生料粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器的下料管进入分解炉系统。所述分解炉系统包含分解炉、高效撒料装置、烟气进口管道、及烟气出口管道等。通过调节喂入分解炉内的物料量、进入分解炉的烟气量及烟气温度可控制分解炉内的温度分布在合理的范围内，分解炉内合理的温度分布可保证高岭土的充分分解，同时保证高岭土不过烧，成品偏高岭土的活性指数满足后续生产要求。分解炉系统内分解完成的热物料和产生的热烟气离开分解炉，热物料与热烟气随后在悬浮预热系统的末级旋风预热器内气固分离后进入第一冷却系统。所述第一冷却系统包括一级或多级旋风冷却器、高效撒料装置及连接管道等。热物料在第一冷却系统的旋风冷却器内实现冷却和气固分离，第一冷却系统冷却后的物料经气固分离后进入第二冷却系统。所述第二冷却系统包括一级或多级旋风冷却器、高效撒料装置及连接管道等。物料在第二冷却系统的旋风冷却器内进一步实现冷却和气固分离，最终大部分物料从第二冷却系统最下一级旋风冷却器的下料管离开，落入成品拉链机，少部分物料经收尘器收尘后落入成品拉链机，最终得到满足需要的成品。按气体流向而言，常温空气进第二冷却系统，随后对进第二冷却系统的物料进行冷却，换热完成的空气从第二冷却系统最上一级旋风冷却器出风口离开，随后进收尘器将空气中所含有的偏高岭土成品分离至成品拉链机，收尘器出口空气分为以下两路：第一路进热风炉系统助燃，第二路进烘干破碎机烘干原料或进行其他形式的余热利用。通过合理控制进入热风炉内的燃料量，使得热风炉出口烟气温度控制在800～1000℃的合理范围，同时，烟气中o2浓度控制在1～3％、co含量控制在1000～2000ppm；出热风炉的高温烟气与第一冷却系统出口烟气混合后进入分解炉，分解炉内物料吸热充分分解生成的水蒸气与烟气混合后离开分解炉系统，随后对喂入悬浮预热系统的原料粉进行多次预热和气固分离，最终从悬浮预热系统最上一级旋风预热器出风口离开，随后分为以下两路：其中一路经烟气循环风机进间接换热器，间接换热器通过采用冷却水、冷却油或其它适用的冷却介质对烟气进行充分冷却，充分冷却后的烟气进第一冷却系统，随后对进第一冷却系统的高温物料进行冷却，冷却完成的循环烟气从第一冷却系统最上一级旋风冷却器出风口离开，随后与热风炉出口高温烟气混合后进分解炉；第二路进烘干破碎机烘干原料或进行其他形式的余热利用，经烟气处理后排入大气。
26.相对于现有技术，本发明具有的优点和积极效果是：
27.1.本发明为制备活性指数满足后续要求的偏高岭土成品，将燃料燃烧和物料分解过程完全解耦，通过合理设计第一冷却系统和热风炉系统，确保进入分解炉的烟气所携带的热焓可促使高岭土物料在分解炉系统内充分分解，同时烟气的温度可避免高岭土物料高温失活，确保偏高岭土成品活性指数满足后续生产需求。
28.2.本发明通过对热风炉系统进行合理设计，进而实现热风炉系统及悬浮预热系统出口烟气中氧气含量在优选氧气含量范围内，加上烟气中含有一定量的还原性气体co，并通过采用间接换热器将循环烟气冷却至合适的温度区间，随后用于对高温偏高岭土进行一级急冷(烟气中氧气浓度较低，加上含有一定量的还原性气体co)，可有效避免偏高岭土中fe
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与含氧冷却介质接触被再次氧化为fe
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，进而失去对偏高岭土成品颜色的控制；同时，换热后的循环烟气与热风炉出口烟气混合，使分解炉内的温度分布在650～850℃，且热风
炉出口还原性气体co的含量控制在合理区间，很容易将分解炉系统内高岭土物料中的fe
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还原为fe
2+
。即本发明在分解和冷却环节均进行重点设计，从而实现了对偏高岭土成品颜色的控制。
29.3.本发明依次设置第一冷却系统和第二冷却系统，两个冷却系统有明确的功能定位。其中，第一冷却系统充分利用悬浮预热系统出口的低氧烟气对偏高岭土进行一级冷却，避免偏高岭土中的fe
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在冷却过程中与含氧冷却介质(比如常温空气)接触被氧化为fe
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。同时，合理设计的低氧烟气量可将偏高岭土一级冷却至300-350℃及以下的安全温度区间。第二冷却系统充分利用常温空气将偏高岭土二级冷却至100℃左右；
30.4.本发明的悬浮预热系统出口烟气和第二冷却系统出口空气均考虑了充分的余热回收利用，可有效降低系统热耗，减少生产成本。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明实施例提供的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统的系统流程图。
33.其中：1、悬浮预热系统；1-1、旋风预热器；2、分解炉系统；2-1、分解炉；3、第一冷却系统；3-1、第一旋风冷却器；4、第二冷却系统；4-1、第二旋风冷却器；4-2、第三旋风冷却器；6、间接换热器；7、收尘器；8、热风炉系统；8-1、热风炉。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.实施例
38.请参阅图1，本发明实施例提供一种可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，包括悬浮预热系统1、分解炉系统2、第一冷却系统3、第二冷却系统4和热风炉系统8。
39.所述悬浮预热系统1包括多级旋风预热器1-1、高效撒料装置及连接管道等，所述
悬浮预热系统1的旋风预热器1-1的优选级数为三～七级，用于将生料进行预热；本实施例中，悬浮预热系统1的旋风预热器1-1的优选级数为五级，分别为第一、第二、第三、第四和第五旋风预热器。所述分解炉系统2包含分解炉2-1、高效撒料装置、烟气进口管道及烟气出口管道等。所述第一冷却系统3的旋风冷却器的优选级数为一～四级，本实施例中选用一级旋风冷却器，第一冷却系统3包括第一旋风冷却器3-1、高效撒料装置及连接管道等。所述第二冷却系统4的旋风冷却器的优选级数为一～四级，本实施例中选用二级旋风冷却器，第二冷却系统4包括第二旋风冷却器4-1、第三旋风冷却器4-2、高效撒料装置及连接管道等。所述热风炉系统8包括热风炉8-1、助燃风入口管道、燃烧器、烟气出口管道和排炉渣管道等。
40.所述分解炉2-1的底部为烟气入口，所述分解炉2-1的顶部出口与所述悬浮预热系统1的第五旋风预热器进口连接，所述悬浮预热系统1的第五旋风预热器底部的物料出口与第一冷却系统3的第一旋风冷却器3-1物料入口相连，所述悬浮预热系统1的第四旋风预热器的出料口与分解炉2-1的生料喂料口连接，所述分解炉2-1上不设置燃料喂料口，。具体的，所述分解炉2-1在高度方向上设置多个生料喂料口，通过调节喂入分解炉2-1内的生料量、进入分解炉的烟气量及烟气温度可控制分解炉2-1内的温度分布在合理的范围内。
41.所述热风炉8-1的顶部设置燃料喂料口，所述热风炉的助燃风入口位于燃料喂料口的一侧，所述热风炉的底部设置排炉渣口，所述热风炉的烟气出口位于热风炉8-1的下部一侧，所述热风炉8-1的烟气出口与第一冷却系统3的烟气出口管道连接。
42.所述悬浮预热系统1的顶部烟气出口与间接换热器6的烟气入口相连，所述间接换热器6用于将悬浮预热系统1排出的烟气间接冷却至80-120℃，所述间接换热器6底部设置有冷却介质入口和烟气出口，顶部设置有烟气入口和冷却介质出口，使烟气和冷却介质逆流换热，所述间接换热器6的冷却介质通道内通有冷却介质。所述间接换热器6的冷却介质为冷却水、冷却油或其它适用的冷却介质。
43.考虑悬浮预热系统1出口烟气中氧气含量可控制在1～3％，可用于实现对第一冷却系统3内热物料的一级急冷，所述间接换热器6的烟气出口与第一冷却系统3的烟气入口相连，所述第一冷却系统3用于将物料急冷至300-350℃及以下温度区间，所述第一冷却系统3的烟气出口与所述分解炉2-1的烟气入口连接，将换热后的烟气与出热风炉系统的高温烟气混合后送至分解炉2-1。
44.所述第一冷却系统3的物料出口与第二冷却系统4的物料入口连接，所述第二冷却系统4的冷却介质为常温空气，所述第二冷却系统4用于将物料冷却至100℃以下，所述第二冷却系统4的气体出口依次通过收尘器7和助燃风循环风机与所述热风炉8-1的助燃风入口连接，用于对热风炉8-1进行助燃。
45.所述悬浮预热系统1的烟气出口、第二冷却系统4的气体出口还连接烘干破碎机，用于烘干原料，或连接其他余热利用设备，进行其他形式的余热利用，充分考虑了余热回收利用，可有效降低系统热耗，减少生产成本。
46.采用上述系统制备偏高岭土的具体方法为：
47.生料经悬浮预热系统1预热后进入分解炉2-1，分解完成的物料和产生的热烟气离开分解炉2-1进入悬浮预热系统1的末级旋风预热器1-1，悬浮预热系统1的末级旋风预热器1-1分离的物料进入第一冷却系统3；悬浮预热系统1顶部排出的氧气含量为1～3％的烟气经间接换热器6冷却至80-120℃后进入第一冷却系统3，与进入第一冷却系统3的物料换热，
第一冷却系统3排出的烟气进入分解炉2-1，第二冷却系统4排出的气体进入热风炉8-1进行助燃；出热风炉8-1的高温烟气温度控制在800～1000℃，烟气中o2浓度控制在1～3％，co含量控制在1000～2000ppm，出热风炉8-1的高温烟气与第一冷却系统3出口温度为500～600℃的烟气混合后进分解炉2-1，调节喂入分解炉2-1内的生料量、进入分解炉的烟气量及烟气温度控制分解炉2-1内的温度分布在650～850℃，分解炉内烟气的停留时间为2～10秒，将原料中的fe
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还原为fe
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，使高岭土充分分解同时保证高岭土不过烧，成品偏高岭土的活性指数满足后续生产要求；第一冷却系统3将分解完成的热物料(偏高岭土)急冷至300-350℃及以下温度区间，使偏高岭土中的fe
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在此冷却环节不会再次被氧化为fe
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，热物料在第一冷却系统3的第一旋风冷却器3-1内实现冷却和气固分离；经过第一冷却系统3冷却后的物料之后再进入第二冷却系统4，第二冷却系统4的冷却介质为常温空气，经第二冷却系统4冷却至100℃以下，物料在第二冷却系统4的第三旋风冷却器4-2内进一步实现冷却和气固分离，最终从第二旋风冷却器4-1的下料管离开，落入成品拉链机，得到满足需要的成品。
48.按物料流向而言，高岭土原料经过原料预处理工序后得到满足生产需要的生料粉。生料粉经生料提升机由喂料装置或旋风分离器气固分离后喂入悬浮预热系统1。生料粉在旋风预热器1-1内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的生料粉从悬浮预热系统1的第四旋风预热器1-1的下料管进入分解炉系统2。所述分解炉系统2包含分解炉2-1、高效撒料装置、烟气进口管道及烟气出口管道等。分解炉在高度方向上设置多个生料喂料口，通过调节喂入分解炉2-1内的物料量、进入分解炉的烟气量及烟气温度可控制分解炉内的温度分布在650～850℃，分解炉2-1内合理的温度分布可保证高岭土的充分分解，同时保证高岭土不过烧，成品偏高岭土的活性指数满足后续生产要求。分解炉系统2内分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统1第五旋风预热器1-1内气固分离后进入第一冷却系统3。热物料在第一冷却系统3的旋风冷却器内实现冷却和气固分离，第一冷却系统3冷却后的物料经气固分离后由第一旋风冷却器3-1下料管进入第二冷却系统4。物料在第二冷却系统4的第三旋风冷却器4-2内进一步实现冷却和气固分离，最终大部分物料从第二冷却系统4的第二旋风冷却器4-1的下料管离开，落入成品拉链机，少部分物料经收尘器7收尘后落入成品拉链机，最终得到满足需要的成品。
49.按气体流向而言，常温空气进第二冷却系统4，随后对进第二冷却系统4的物料进行冷却，换热完成的空气从第二冷却系统4第三旋风冷却器4-2出风口离开，随后进收尘器7将空气中所含有的偏高岭土成品分离至成品拉链机，收尘器7出口空气分为以下两路：第一路进热风炉系统8助燃，第二路进烘干破碎机烘干原料或进行其他形式的余热利用。通过合理控制进入热风炉8-1的燃料量，使得热风炉出口烟气温度控制在800～1000℃的合理范围，同时，烟气中o2浓度控制在1～3％、co含量控制在1000～2000ppm；出热风炉8-1的高温烟气与第一冷却系统3出口烟气混合后进入分解炉，使分解炉内的温度分布在650～850℃，将高岭土原料中的fe
3+
充分还原为fe
2+
，分解炉内物料吸热充分分解生成的水蒸气与烟气混合后离开分解炉系统8；随后对喂入悬浮预热系统1的原料粉进行多次预热和气固分离，最终从悬浮预热系统1第一旋风预热器1-1出风口离开，随后分为以下两路：其中一路经循环风机进间接换热器6，通过采用冷却水、冷却油或其它适用的冷却介质对循环烟气进行充分冷却，充分冷却后的烟气进第一冷却系统3，随后对进第一冷却系统3的高温物料进行冷却，冷却完成的循环烟气从第一冷却系统3第一旋风冷却器3-1出风口离开，随后与热风炉
出口高温烟气混合后进分解炉；第二路进烘干破碎机烘干原料或进行其他形式的余热利用，经烟气处理后排入大气。
50.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，其特征在于：包括悬浮预热系统、分解炉系统、第一冷却系统、第二冷却系统和热风炉系统，所述分解炉系统包括分解炉，所述分解炉的底部为烟气入口，所述分解炉顶部出口与所述悬浮预热系统的末级旋风预热器进口连接，所述悬浮预热系统的末级旋风预热器底部的物料出口与第一冷却系统的物料入口相连，所述悬浮预热系统的倒数第二级旋风预热器的出料口与分解炉的生料喂料口连接，所述分解炉上不设置燃料喂料口，所述分解炉内的温度控制在650～850℃；所述悬浮预热系统的顶部烟气出口与间接换热器的烟气入口相连，所述间接换热器的烟气出口与第一冷却系统的烟气入口相连，所述第一冷却系统用于将物料急冷至300-350℃及以下温度区间，所述第一冷却系统的烟气出口与所述分解炉的烟气入口连接，所述悬浮预热系统的顶部排出烟气中的氧气含量为1～3％；所述第一冷却系统的物料出口与第二冷却系统的物料入口连接，所述第二冷却系统的气体出口与所述热风炉系统的助燃风入口连接，所述热风炉系统的烟气出口与所述第一冷却系统的烟气出口管道连接；所述热风炉系统出口烟气中o2浓度控制在1～3％、co含量控制在1000～2000ppm。2.根据权利要求1所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述热风炉系统出口的高温烟气温度控制在800～1000℃，所述热风炉系统包括热风炉，所述热风炉的顶部设置有燃料喂料口，所述热风炉系统的助燃风入口位于燃料喂料口的一侧，所述热风炉的底部设置排炉渣口，所述热风炉系统的烟气出口位于热风炉的下部一侧。3.根据权利要求1所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述分解炉在高度方向上设置多个生料喂料口。4.根据权利要求1所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述间接换热器用于将悬浮预热系统排出的烟气间接冷却至80～120℃，所述间接换热器底部设置有冷却介质入口和烟气出口，顶部设置有烟气入口和冷却介质出口，使烟气和冷却介质逆流换热，所述间接换热器的冷却介质通道内通有冷却介质。5.根据权利要求4所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述间接换热器的冷却介质为冷却水、冷却油或其它适用的冷却介质。6.根据权利要求1所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述间接换热器和悬浮预热系统的第一级旋风预热器之间、及所述间接换热器和第一冷却系统之间分别设置有烟气循环风机。7.根据权利要求1所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述第二冷却系统的气体出口依次通过收尘器和助燃风循环风机连接热风炉系统的助燃风入口。8.根据权利要求1所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述第二冷却系统包括至少一级旋风冷却器，用于将物料冷却至100℃以下。9.根据权利要求1所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备系统，其特征在于，所述悬浮预热系统的烟气出口、第二冷却系统的气体出口还连接烘干破碎机或其他余热利用设备。10.一种采用权利要求1-9任一项所述的系统进行可实现解耦功能的偏高岭土制备方法，其特征在于，该方法为生料经悬浮预热系统预热后进入分解炉，分解完成的物料和产生的热烟气离开分解炉进入悬浮预热系统的末级旋风预热器，悬浮预热系统的末级旋风预热器分离的物料进入第一冷却系统；悬浮预热系统顶部排出的烟气经间接换热器冷却后进入第一冷却系统，与进入第一冷却系统的物料换热，第一冷却系统排出的烟气进入分解炉系
统，第二冷却系统排出的气体进入热风炉系统进行助燃，出热风炉系统的高温烟气与第一冷却系统出口烟气混合后进分解炉，调节喂入分解炉内的生料量、进入分解炉的烟气量及烟气温度控制分解炉内的温度分布在650～850℃，使高岭土的充分分解且不过烧，成品偏高岭土的活性指数满足后续生产要求；第一冷却系统将物料急冷至300～350℃及以下温度区间，之后再进入第二冷却系统，经第二冷却系统冷却，得到成品颜色可控的偏高岭土。11.根据权利要求10所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备方法，其特征在于，所述分解炉内烟气的停留时间为2～10秒。12.根据权利要求10所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备方法，其特征在于，所述出热风炉系统的高温烟气温度控制在800～1000℃，烟气中o2浓度控制在1～3％，co含量控制在1000～2000ppm。13.根据权利要求10所述的可实现解耦功能的偏高岭土制备方法，其特征在于，所述第一冷却系统的冷却介质为经间接换热器冷却后温度为80～120℃的烟气，烟气中的氧气含量为1～3％，第一冷却系统出口烟气的温度为500～600℃；所述第二冷却系统的冷却介质为常温空气，第二冷却系统冷却后物料温度至100℃以下。

技术总结
本发明公开了一种可实现解耦功能的偏高岭土制备系统及制备方法，包括悬浮预热系统、分解炉系统、第一冷却系统、第二冷却系统和热风炉系统，分解炉出口与末级旋风预热器进口连接，末级旋风预热器物料出口与第一冷却系统物料入口相连，倒数第二级旋风预热器出料口与分解炉生料喂料口连接，分解炉上不设置燃料喂料口；悬浮预热系统排出烟气中氧含量为1～3％，悬浮预热系统烟气出口与第一冷却系统烟气入口相连，第一冷却系统烟气出口与分解炉烟气入口连接，第二冷却系统气体出口与热风炉助燃风入口连接，热风炉烟气出口与第一冷却系统烟气出口管道连接。本发明可生产出满足颜色和活性指数要求的偏高岭土，系统能耗低。系统能耗低。系统能耗低。


技术研发人员：代中元 彭学平 陈昌华 韩辉 武晓萍 金周政
受保护的技术使用者：天津水泥工业设计研究院有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/4