煤矸石（煤礦伴生廢棄物，含 30%-60% 高嶺土，雜質(zhì)以碳、石英、鐵鈦氧化物為主）采用 “三級(jí)懸浮 + 回轉(zhuǎn)窯” 煅燒高嶺土，核心是先通過三級(jí)懸浮窯實(shí)現(xiàn)原料預(yù)熱、脫雜（除碳 / 游離水）與初步煅燒，再通過回轉(zhuǎn)窯完成深度煅燒與晶型優(yōu)化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤矸石 “固廢資源化”。以下是詳細(xì)工藝流程，按核心階段拆解說明：

一、原料預(yù)處理：去除雜質(zhì)，優(yōu)化物料特性

煤矸石原礦雜質(zhì)（碳、石英、鐵礦物）含量高，需先預(yù)處理以保證后續(xù)煅燒效率與產(chǎn)品質(zhì)量，此階段是區(qū)別于 “純高嶺土煅燒” 的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1. 粗破碎 - 中破碎 將大塊煤矸石（直徑 500-1000mm）破碎至 20-50mm，便于后續(xù)磨礦 顎式破碎機(jī)（粗破）+ 圓錐破碎機(jī) / 反擊式破碎機(jī)（中破） 破碎后粒度均勻，避免過碎（減少粉塵），中破后粒徑≤30mm；

2. 洗選除碳 去除煤矸石中 5%-15% 的殘留煤（碳會(huì)導(dǎo)致煅燒后產(chǎn)品發(fā)黑，降低白度），同時(shí)回收煤資源 跳汰機(jī) / 重介質(zhì)分選機(jī)（粗選）+ 浮選機(jī)（精選） 除碳率≥90%，洗選后煤矸石含碳量≤1%；廢水循環(huán)利用（減少污染）；

3. 磨礦分級(jí) 將洗選后煤矸石磨至細(xì)粉，保證后續(xù) “懸浮煅燒” 時(shí)物料能穩(wěn)定懸浮，且粒徑均勻（避免局部過熱 / 煅燒不均） 球磨機(jī)（濕法 / 干法）+ 水力旋流器 / 旋風(fēng)分級(jí)機(jī)（分級(jí)） 干法磨礦：成品細(xì)度控制在 -200 目占 90% 以上 （粒徑≤74μm）；濕法磨礦：后續(xù)需脫水（壓濾機(jī)）至水分 20%-25%；

4. 預(yù)干燥 若采用干法磨礦，需去除物料中游離水（水分過高會(huì)導(dǎo)致懸浮窯內(nèi)結(jié)團(tuán)，影響懸浮效果） 滾筒干燥機(jī) / 閃蒸干燥機(jī) 干燥后物料水分≤2%，溫度≤80℃（避免提前預(yù)熱導(dǎo)致結(jié)塊）；

5. 磁選預(yù)除鐵 初步去除煤矸石中 Fe?O?、Fe?O?等鐵礦物（鐵會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)黃，降低白度） 永磁筒式磁選機(jī)（粗選） 除鐵率≥60%，鐵含量降至 0.8% 以下（后續(xù)煅燒后需二次除鐵）；

二、三級(jí)懸浮煅燒：預(yù)熱 + 初步脫雜 + 淺度煅燒

三級(jí)懸浮窯是串聯(lián)的 3 個(gè)立式懸浮煅燒室，利用熱氣流使物料呈 “懸浮態(tài)” 逆流接觸，實(shí)現(xiàn)高效傳熱（傳熱效率是傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯的 3-5 倍），主要完成 3 個(gè)核心任務(wù)：脫除游離水 / 結(jié)晶水、燒掉殘余碳、初步轉(zhuǎn)化高嶺土晶型。

流程原理

物料從一級(jí)懸浮窯頂部進(jìn)料，熱煙氣（來自回轉(zhuǎn)窯尾氣，溫度 800-900℃）從三級(jí)懸浮窯底部進(jìn)入，二者逆流接觸，熱量逐級(jí)傳遞，物料溫度逐步升高，最終從三級(jí)懸浮窯底部排出（溫度 700-800℃），煙氣從一級(jí)懸浮窯頂部排出（溫度 300-400℃，用于預(yù)熱助燃空氣或干燥原料）。

各懸浮室關(guān)鍵參數(shù)與功能

一級(jí)懸浮窯 300-400℃ 脫除物料中殘留的游離水（水分從 2% 降至 0.5% 以下）；燒掉少量易揮發(fā)有機(jī)雜質(zhì) 氣流速度 10-12m/s（保證物料懸浮，不沉降）；停留時(shí)間 3-5s；

二級(jí)懸浮窯 500-600℃ 深度燒掉殘余碳（含碳量從 1% 降至 0.2% 以下，避免后續(xù)回轉(zhuǎn)窯結(jié)焦）；脫除部分結(jié)晶水 氣流速度 12-14m/s；停留時(shí)間 5-8s；需監(jiān)測(cè)尾氣 CO 含量（≤500ppm，避免碳未燃盡）；

三級(jí)懸浮窯 700-800℃ 脫除高嶺土大部分結(jié)晶水（高嶺土：Al?O??2SiO??2H?O → 偏高嶺土：Al?O??2SiO? + 2H?O↑）；初步軟化硅質(zhì)雜質(zhì) 氣流速度 14-15m/s；停留時(shí)間 8-10s；結(jié)晶水脫除率≥80%（避免回轉(zhuǎn)窯負(fù)荷過大）；

關(guān)鍵設(shè)備與注意事項(xiàng)

設(shè)備：三級(jí)懸浮窯（材質(zhì)為耐熱鋼，內(nèi)襯耐火澆注料）、旋風(fēng)分離器（回收懸浮窯排出的細(xì)粉，返回三級(jí)窯重新煅燒）；

風(fēng)險(xiǎn)控制：若氣流速度過低，物料會(huì)沉降堵塞窯體；過高則物料停留時(shí)間不足，煅燒不充分，需通過流量計(jì)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

三、回轉(zhuǎn)窯深度煅燒：晶型優(yōu)化 + 雜質(zhì)無害化

三級(jí)懸浮煅燒后的物料（偏高嶺土，含少量未脫除結(jié)晶水及鐵鈦雜質(zhì)）需進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在高溫（900-1050℃）、長(zhǎng)停留時(shí)間（1-2h） 下完成深度煅燒，是決定產(chǎn)品白度、活性與純度的核心環(huán)節(jié)。

流程與設(shè)備

進(jìn)料與布料：三級(jí)懸浮窯排出的物料（700-800℃）從回轉(zhuǎn)窯窯尾（高端） 進(jìn)入，通過窯尾布料器均勻分布在窯內(nèi)（避免局部堆積）；

窯體結(jié)構(gòu)：回轉(zhuǎn)窯為傾斜式（傾斜角度 3-5°）、圓筒形（直徑 2.5-4m，長(zhǎng)度 20-30m），內(nèi)襯高鋁耐火磚（耐高溫、耐磨）；

加熱方式：窯頭（低端）設(shè)燃煤 / 燃?xì)馊紵鳎瑹釤煔鈴母G頭向窯尾流動(dòng)（與物料逆流），窯內(nèi)溫度從窯尾（700℃）逐步升至窯頭（1050℃）；

物料運(yùn)動(dòng)：窯體以 0.5-2r/min 的速度回轉(zhuǎn)，物料在重力與窯壁摩擦力作用下向窯頭緩慢移動(dòng)，實(shí)現(xiàn) “邊滾動(dòng)邊煅燒”。

核心功能與參數(shù)控制

完全脫除結(jié)晶水 窯尾段（700-850℃） 延長(zhǎng)停留時(shí)間（15-20min） 結(jié)晶水脫除率 100%，物料變?yōu)?“無水高嶺土”

晶型優(yōu)化 窯中段（850-950℃） 控制升溫速率（5-10℃/min） 偏高嶺土轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的 “煅燒高嶺土”，活性提升（適合涂料、造紙應(yīng)用）

雜質(zhì)無害化 窯頭段（950-1050℃） 通入少量煤粉（還原氣氛） - 鐵雜質(zhì)：Fe?O? → FeO（易后續(xù)磁選去除）；

尾氣處理

回轉(zhuǎn)窯排出的熱煙氣（800-900℃）先進(jìn)入三級(jí)懸浮窯作為熱源（節(jié)能），再經(jīng)布袋除塵器（除塵效率≥99.9%）去除粉塵，最后經(jīng)脫硫塔（若煤矸石含硫）脫除 SO?，達(dá)標(biāo)排放（粉塵濃度≤10mg/m3）。

四、冷卻：控溫防炸裂，回收熱量

煅燒后物料從回轉(zhuǎn)窯窯頭排出時(shí)溫度高達(dá) 800-1000℃，若直接冷卻會(huì)因熱脹冷縮導(dǎo)致顆粒炸裂（影響細(xì)度），需通過梯度冷卻控制降溫速率，同時(shí)回收熱量。

設(shè)備：與回轉(zhuǎn)窯配套的多筒冷卻機(jī)（6-8 個(gè)冷卻筒圍繞中心軸，物料在筒內(nèi)滾動(dòng)冷卻）；

流程：高溫物料（800-1000℃）進(jìn)入冷卻機(jī)，與鼓入的冷空氣逆流接觸，冷卻至 100℃以下；

熱量回收：加熱后的空氣（300-400℃）作為回轉(zhuǎn)窯燃燒器的助燃空氣，降低燃料消耗（節(jié)能 15%-20%）；

控制要點(diǎn)：冷卻速率≤50℃/min，避免急冷導(dǎo)致物料活性下降（若用于陶瓷領(lǐng)域，可適當(dāng)急冷；用于涂料則需緩冷）。

五、研磨分級(jí)與提純：優(yōu)化粒度 + 去除雜質(zhì)

冷卻后的物料可能存在少量結(jié)塊，需研磨至目標(biāo)細(xì)度，同時(shí)進(jìn)一步去除鐵、硅等雜質(zhì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1. 粗碎解團(tuán) 破碎冷卻后的結(jié)塊（粒徑≤50mm） 錘式破碎機(jī)（內(nèi)襯橡膠，避免鐵污染） 破碎后粒徑≤5mm；

2. 超細(xì)研磨 研磨至應(yīng)用所需細(xì)度（不同領(lǐng)域要求不同） 氣流磨（無介質(zhì)研磨，避免污染）/ 陶瓷球磨機(jī)（研磨介質(zhì)為氧化鋁球） - 造紙?zhí)盍希?325 目占 95% 以上（粒徑≤44μm）；

3. 精細(xì)分級(jí) 去除研磨后的粗顆粒（避免影響產(chǎn)品均勻性） 氣流分級(jí)機(jī)（精度高，分級(jí)效率≥90%） 粗顆粒（>325 目）返回研磨工序重新處理；

4. 二次除鐵 深度去除研磨中帶入的鐵雜質(zhì)（設(shè)備磨損） 高梯度磁選機(jī)（磁場(chǎng)強(qiáng)度 1.2-1.5T） 鐵含量≤0.3%（白度≥85%；高白產(chǎn)品需≤0.1%，白度≥90%）；

5. 浮選提純 去除石英、長(zhǎng)石等硅質(zhì)雜質(zhì)（提升 Al?O?含量） 浮選機(jī)（捕收劑：脂肪酸類；調(diào)整劑：NaOH，pH=8-9） Al?O?含量從 30%-35% 提升至 35%-40%（達(dá)標(biāo)高嶺土標(biāo)準(zhǔn)）；

六、成品處理：脫水 + 干燥 + 包裝

若浮選后物料水分較高（20%-30%），需脫水干燥至水分≤1%，避免儲(chǔ)存時(shí)吸潮結(jié)塊。

脫水：用廂式壓濾機(jī)脫水，濾餅水分降至 15%-20%；

干燥：用噴霧干燥機(jī)（適合超細(xì)粉）或滾筒干燥機(jī)，干燥溫度 150-200℃，水分控制在 0.5%-1%；

質(zhì)量檢測(cè)：檢測(cè)白度（分光光度計(jì)）、Al?O?含量（X 射線熒光光譜）、粒度分布（激光粒度儀）、水分（烘干法）；

包裝：用閥口袋（內(nèi)襯 PE 膜，防吸潮）包裝，每袋 25kg 或噸袋，儲(chǔ)存于干燥通風(fēng)倉(cāng)庫。

七、核心優(yōu)勢(shì)與關(guān)鍵控制點(diǎn)

1. 流程優(yōu)勢(shì)

固廢資源化：將煤矸石（工業(yè)固廢）轉(zhuǎn)化為高價(jià)值煅燒高嶺土（用于造紙、涂料、陶瓷），減少堆存污染；

節(jié)能高效：三級(jí)懸浮窯利用回轉(zhuǎn)窯尾氣預(yù)熱，冷卻機(jī)回收熱量助燃，綜合能耗比純回轉(zhuǎn)窯流程降低 25%-30%；

產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：懸浮煅燒傳熱均勻，回轉(zhuǎn)窯深度煅燒保證晶型，產(chǎn)品白度、活性優(yōu)于傳統(tǒng)單一設(shè)備煅燒。

2. 關(guān)鍵控制點(diǎn)

原料除碳率：需≥90%，否則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)黑；

懸浮窯氣流速度：10-15m/s，保證物料懸浮不沉降；

回轉(zhuǎn)窯溫度：窯頭≤1050℃（過高會(huì)導(dǎo)致高嶺土過燒，失去活性）；

除鐵效果：鐵含量≤0.3%，直接影響產(chǎn)品白度（鐵含量每降低 0.1%，白度提升 1%-2%）。

通過以上流程，煤矸石可轉(zhuǎn)化為合格的煅燒高嶺土產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn) “環(huán)保 + 經(jīng)濟(jì)” 雙重效益，是當(dāng)前煤矸石高值化利用的主流技術(shù)之一。