中國粉體網訊 高嶺土，又稱瓷土，其主要礦物是高嶺石類礦物。高嶺土經過煅燒，具有優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、吸濕性和更高的強度、電阻率，用于造紙、塑料、電網改造、建筑等行業，可以大大提高這些材料的使用性能。
高嶺土煅燒原理及結構變化
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行的，使礦物原料的目的組分礦物發生物理化學變化的熱加工過程。這個過程中常發生的變化是脫除碳(全部或部分)、脫除膠體水和礦物結晶格架中的結晶水及化合水，使礦物熱解為一種或若干種組成更為簡單的礦物，最終使產品白度、孔隙率、活性等性能提高和優化。
高嶺土在加熱過程中會發生脫水、分解、析出新物相等物化變化，較為復雜，一般認為，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物的轉化階段。
高嶺土煅燒機理
高嶺土的煅燒工藝及設備
不同的煅燒條件對鍛燒高嶺土產品的質量影響很大，尤其是對造紙涂料級高嶺土。關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、煅燒助劑及煅燒設備等。其中，煅燒對產品的影響，窯爐是首要的。不同的鍛燒設備對產品的性能指標影響很大。目前生產過程中煅燒工藝采用的窯爐一般有立窯、隧道窯、回轉窯、流化床窯等。
立窯
立窯結構
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的加料口加入，物料在窯內下移過程中經歷烘干、脫除結構水、燒成等階段，然后由底部側邊出料口卸出。卸出的物料經冷卻后，入磨碎機二次粉碎。得到高嶺土煅燒產品。
優點：對原料的適應性強，避免大量粉塵的產生，便于檢修。
缺點：由于有二次粉碎能耗高，塊狀煅燒易出現過燒、燒不透的現象，煅燒時間也很長。
邵亞平等成功嘗試了全干法生產1250目超細煅燒高嶺土的新工藝：礦石--顎破--斗堤--儲料倉--電振機--第一道磨機--成型煅燒--雙輥破碎機--斗堤--儲料倉--電振機--第二道磨機--產品。煅燒過程中采用GDL-3000型立式煅燒爐。與傳統工藝相比，該工藝投資少、生產效率高、生產成本低、產品質量穩定、經濟效益顯著，是一種較為理想的生產模式。
倒焰窯、隧道窯
高嶺土煅燒處理始于陶瓷工業。我國高嶺土的煅燒設備初期多是沿用陶瓷工業用窯爐，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，將匣缽從窯內或窯車上卸出，并倒出產品，隨后進行其余的工藝處理程序。
倒焰窯結構及工作原理示意圖
一般隧道窯的結構及工作示意圖
1.封閉氣幕送風；2.攪拌氣幕；3.排煙機；4.攪拌氣幕送風；5.燃料；6.燒嘴；7.物化或助燃風機；8.總冷風機；9.熱風干燥；10.熱風機；11.冷風機
隔焰隧道窯的結構及工作示意圖
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.直接冷風送入
特點：投資省，但運行成本高，而且大都存在著自動化程度低、操作管理麻煩、工人勞動強度大、生產能力低、產品質量不穩定等現象。
梭式窯
梭式窯是間歇燒成的窯，跟火柴盒的結構類似，窯車推進窯內燒成，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、燃燒系統及控制系統三大部分組成。
宋海兵介紹了另一種高嶺土全干法生產工藝。煅燒窯爐采用臺式小型SK-10改進型高溫梭式窯(最高溫度可達1300℃)，與傳統靜態煅燒相比，具有與動態窯相當的熱效率，窯內采用BOS纖維板作內襯，燃料采用液化石油氣，升溫速度快，窯內溫差小，物料受熱均勻，可達到理想的煅燒質量。
回轉窯
回轉窯是可以旋轉和連續生產的窯爐。根據熱煙氣是否與被煅燒物料接觸，在非金屬礦工業中應用的回轉窯可分為直焰式回轉窯和隔焰（簡介加熱）式回轉窯。
直焰式回轉窯主要用于白云石、菱鎂礦、高鋁原料及部分黏土礦物的煅燒；隔焰式回轉窯采用計算機自動控制，可根據要求自動調整煅燒工藝參數和給料量。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℃以下的復合粉體的煅燒。
Φ2m×30m直焰式回轉窯結構
1.回轉窯窯體；2.窯頭小車；3.熱煙室；4.冷卻筒；5.窯頭鼓風機；6.集塵室；7.煙囪
隔焰式回轉窯的結構示意圖
1.進料機構；2.托顴；3.旋轉筒；4.燃燒爐；5.鏈驅動輪；6.冷卻箱
回轉窯煅燒高嶺土工藝為英國APV公司開發。其工藝流程為：將高嶺土粉料加入傾斜放置的回轉圓筒中，使物料在圓筒的轉動過程中由高端移動至低端。加熱介質(高溫煙氣)逆流流動，與物料換熱后由高端排出。
特點：回轉窯投資高，但完全能連續化生產，采用計算機控制，機械化、自動化程度高，產量大，熱效率高，煅燒溫度均勻、分區控制溫度，產品白度高(基本穩定在94%～95%)，質量均勻穩定，操作環境好，負壓運行，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。其工藝流程為：將高嶺土粉料加入流化床中，鼓入流化介質經預熱的空氣，使物料處于流化狀態并與床壁換熱。高嶺土燒成后全部被氣力輸送至冷卻器,經冷卻后送制成品罐。高溫煙氣加熱介質將熱量由床壁外間接傳入床內，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，尚不能連續生產。
除此之外，還有旋風爐煅燒工藝、多級移動床煅燒工藝、快速流態化懸浮煅燒新工藝等。
不同鍛燒工藝及設備的特點
整體而言，我國同英美等國在煅燒高嶺土的生產原料、生產設備、生產技術及產品質量等方面相比，都存在一定差距。開發低能耗、新型節能快速鍛燒裝置生產高白度、高純度和高活性的優質鍛燒高嶺土將成為高嶺土生產技術的一個主要發展趨勢。
參考資料：
何利喜.水洗高嶺土的煅燒及產品性能研究
邵亞平,唐建明.超細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.煅燒高嶺土的生產簡述與全干法煅燒工藝制度
王戰娥.懸浮態快速煅燒煤系高嶺土的試驗研究
（中國粉體網編輯整理/黑金）
