中国粉体网讯 高岭土，又称瓷土，其主要矿物是高岭石类矿物。高岭土经过煅烧，具有优良的光散射能力和特殊的油墨吸收性，以及更好的收缩性、阻燃性、吸湿性和更高的强度、电阻率，用于造纸、塑料、电网改造、建筑等行业，可以大大提高这些材料的使用性能。
高岭土煅烧原理及结构变化
所谓锻烧，是指在适宜的气氛和低于矿物原料熔点温度条件下进行的，使矿物原料的目的组分矿物发生物理化学变化的热加工过程。这个过程中常发生的变化是脱除碳(全部或部分)、脱除胶体水和矿物结晶格架中的结晶水及化合水，使矿物热解为一种或若干种组成更为简单的矿物，最终使产品白度、孔隙率、活性等性能提高和优化。
高岭土在加热过程中会发生脱水、分解、析出新物相等物化变化，较为复杂，一般认为，高岭土在加热过程主要包括两个阶段：脱水阶段和脱水后产物的转化阶段。
高岭土煅烧机理
高岭土的煅烧工艺及设备
不同的煅烧条件对锻烧高岭土产品的质量影响很大，尤其是对造纸涂料级高岭土。关键的影响因素主要有煅烧温度、恒温时间、升温速度、原料粒度、煅烧过程、煅烧助剂及煅烧设备等。其中，煅烧对产品的影响，窑炉是首要的。不同的锻烧设备对产品的性能指标影响很大。目前生产过程中煅烧工艺采用的窑炉一般有立窑、隧道窑、回转窑、流化床窑等。
立窑
立窑结构
来源：南京中材粉体工程科技有限公司
立式窑煅烧工艺：将粉碎后的高岭土加水及添加剂成型，成型后的物料由窑顶的加料口加入，物料在窑内下移过程中经历烘干、脱除结构水、烧成等阶段，然后由底部侧边出料口卸出。卸出的物料经冷却后，入磨碎机二次粉碎。得到高岭土煅烧产品。
优点：对原料的适应性强，避免大量粉尘的产生，便于检修。
缺点：由于有二次粉碎能耗高，块状煅烧易出现过烧、烧不透的现象，煅烧时间也很长。
邵亚平等成功尝试了全干法生产1250目超细煅烧高岭土的新工艺：矿石--颚破--斗堤--储料仓--电振机--第一道磨机--成型煅烧--双辊破碎机--斗堤--储料仓--电振机--第二道磨机--产品。煅烧过程中采用GDL-3000型立式煅烧炉。与传统工艺相比，该工艺投资少、生产效率高、生产成本低、产品质量稳定、经济效益显著，是一种较为理想的生产模式。
倒焰窑、隧道窑
高岭土煅烧处理始于陶瓷工业。我国高岭土的煅烧设备初期多是沿用陶瓷工业用窑炉，如倒焰窑、隧道窑等。煅烧工艺过程一般是：将粉碎至一定粒度的高岭土，盛于一个耐火容器(匣钵)中，再将匣钵装入窑内或装在窑车上，依照一定的热工制度煅烧。待烧出的物品冷却后，将匣钵从窑内或窑车上卸出，并倒出产品，随后进行其余的工艺处理程序。
倒焰窑结构及工作原理示意图
一般隧道窑的结构及工作示意图
1.封闭气幕送风；2.搅拌气幕；3.排烟机；4.搅拌气幕送风；5.燃料；6.烧嘴；7.物化或助燃风机；8.总冷风机；9.热风干燥；10.热风机；11.冷风机
隔焰隧道窑的结构及工作示意图
12.排湿孔；13.烟气排出孔；14.换热器；15.隔烟道；16.燃烧室；17.间接急冷；18.间接冷却；19.金属管冷却；20.直接冷风送入
特点：投资省，但运行成本高，而且大都存在着自动化程度低、操作管理麻烦、工人劳动强度大、生产能力低、产品质量不稳定等现象。
梭式窑
梭式窑是间歇烧成的窑，跟火柴盒的结构类似，窑车推进窑内烧成，烧完了再往相反的方向拉出来，卸下烧好的陶瓷，窑车如同梭子，故而称为梭式窑。高温梭式窑常由窑体、燃烧系统及控制系统三大部分组成。
宋海兵介绍了另一种高岭土全干法生产工艺。煅烧窑炉采用台式小型SK-10改进型高温梭式窑(最高温度可达1300℃)，与传统静态煅烧相比，具有与动态窑相当的热效率，窑内采用BOS纤维板作内衬，燃料采用液化石油气，升温速度快，窑内温差小，物料受热均匀，可达到理想的煅烧质量。
回转窑
回转窑是可以旋转和连续生产的窑炉。根据热烟气是否与被煅烧物料接触，在非金属矿工业中应用的回转窑可分为直焰式回转窑和隔焰（简介加热）式回转窑。
直焰式回转窑主要用于白云石、菱镁矿、高铝原料及部分黏土矿物的煅烧；隔焰式回转窑采用计算机自动控制，可根据要求自动调整煅烧工艺参数和给料量。目前主要用于高岭土和其他白度和纯度要求高，煅烧温度950℃以下的复合粉体的煅烧。
Φ2m×30m直焰式回转窑结构
1.回转窑窑体；2.窑头小车；3.热烟室；4.冷却筒；5.窑头鼓风机；6.集尘室；7.烟囱
隔焰式回转窑的结构示意图
1.进料机构；2.托颧；3.旋转筒；4.燃烧炉；5.链驱动轮；6.冷却箱
回转窑煅烧高岭土工艺为英国APV公司开发。其工艺流程为：将高岭土粉料加入倾斜放置的回转圆筒中，使物料在圆筒的转动过程中由高端移动至低端。加热介质(高温烟气)逆流流动，与物料换热后由高端排出。
特点：回转窑投资高，但完全能连续化生产，采用计算机控制，机械化、自动化程度高，产量大，热效率高，煅烧温度均匀、分区控制温度，产品白度高(基本稳定在94%～95%)，质量均匀稳定，操作环境好，负压运行，无粉尘污染。
流化床窑
间歇流化床锻烧工艺由赵顺安等人研究开发。其工艺流程为：将高岭土粉料加入流化床中，鼓入流化介质经预热的空气，使物料处于流化状态并与床壁换热。高岭土烧成后全部被气力输送至冷却器,经冷却后送制成品罐。高温烟气加热介质将热量由床壁外间接传入床内，流化床由耐热钢制成。
流化床缎烧工艺，由于没有解决停留时间分布较宽的问题，尚不能连续生产。
除此之外，还有旋风炉煅烧工艺、多级移动床煅烧工艺、快速流态化悬浮煅烧新工艺等。
不同锻烧工艺及设备的特点
整体而言，我国同英美等国在煅烧高岭土的生产原料、生产设备、生产技术及产品质量等方面相比，都存在一定差距。开发低能耗、新型节能快速锻烧装置生产高白度、高纯度和高活性的优质锻烧高岭土将成为高岭土生产技术的一个主要发展趋势。
参考资料：
何利喜.水洗高岭土的煅烧及产品性能研究
邵亚平,唐建明.超细煅烧高岭土制备新工艺
傅平丰,杨慧芬.非金属矿深加工
宋海兵.煅烧高岭土的生产简述与全干法煅烧工艺制度
王战娥.悬浮态快速煅烧煤系高岭土的试验研究
（中国粉体网编辑整理/黑金）
