CN106007429A - 一种制备建筑石膏的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备建筑石膏的方法，该方法包括如下步骤：混合下料；煅烧；球磨；冷却；陈化。本发明的有益效果为：减少磷石膏和脱硫石膏废料堆放对环境的影响，使其重新被作为工业生产原材料进行有效利用。

Description

一种制备建筑石膏的方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料的制备方法，具体涉及一种制备建筑石膏的方法。
背景技术
脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一样，为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)，含量≥90％。脱硫石膏是燃煤或油的工业企业在治理烟气中的二氧化硫后而得到的工业副产石膏，其加工利用的意义非常重大。
烟气脱硫石膏的颗粒大小较为平均其分布带很窄，颗粒主要集中在30-60μm之间，级配远远差于天然石膏磨细后的石膏粉。
脱硫熟石膏粉的强度远远超出GB9776-2008优等品建筑石膏强度要求，但其加水后的流变性不好，颗粒离析、分层现象严重，制品容重较大。
用这种石膏作纸面石膏板，一方面难以控制其干粉的流动、运输、喂料性能，另一方面由于离析分层，会导致板面强度和容重不匀，板芯和护面纸粘接出现问题；用作粉刷石膏时，其施工性能也较差。
因此，烟气脱硫石膏应考虑粉磨问题。由于石膏结晶体呈柱状，颗粒结构紧密，使水化硬化体有较高的强度。表面强度比天然石膏高10-20％，也证明了两种石膏结构致密程度的差异。烟气脱硫石膏硬化体表面强度比天然石膏高。
烟气脱硫石膏的脱水温度在120-160℃左右，脱硫石膏脱水时为脱游离水，其物料温升速率较慢，排潮量大；后过程为脱结晶水，其物料温度上升速率较快，排潮量小。
磷石膏是生产磷肥、磷酸时排放出的固体废弃物，每生产1t磷酸约产生4.5-5t磷石膏。磷石膏分二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·1/2H2O)，以二水石膏居多。磷石膏除主成分硫酸钙外还含少量磷酸、硅、镁、铁、铝、有机杂质等。
世界湿法磷酸年总产量约2.6亿t(以P2O5计)，副产磷石膏约1.5亿t，利用率仅4.3％-4.6％。预计中国到2015年磷肥(P2O5)需求量将达1.3亿t，届时磷石膏年排放量将超过2000万t，而利用率仅为2％-3％。堆放磷石膏不仅占用了大量土地，而且造成环境污染，因此有必要寻求磷石膏的合理利用途径，以实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的高度利用。
磷石膏是一种粉状材料，几乎没有可塑性，主要成分是CaSO4·2H2O和Na2SiF6。由于磷石膏中残存有磷酸、硫酸和氢氟酸，所以它被认为是一种酸性副产品(pH<5)。磷石膏中含有25％至30％的自由水，磷石膏的垂直渗透系数为2×10-5至1×10-3。不同来源的磷石膏中自由水的含量差异较大，这取决于磷石膏的堆放方式和当地的气候条件。磷石膏不宜单独为原料生产建筑石膏，其酸性及残存有害离子较多，将会严重影响石膏强度。
因此，需要一种将脱硫石膏和磷石膏固废进行利用工艺方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备建筑石膏的方法，运用该方法生产的建筑石膏能很好解决单独使用脱硫石膏制备石膏板出现的板面强度和容重不匀，板芯和护面纸粘接不好的问题，提高产品的质量。本发明的另一个目的是解决磷石膏、脱硫石膏废弃物利用的问题，减少环境污染，使废弃的磷石膏和脱硫石膏重新被作为工业原料进行有效利用。
本发明所述的制备建筑石膏的方法，包括：
(a)混合下料；
(b)煅烧；
(c)球磨；
(d)冷却；
(e)陈化。
所述的混合下料是以脱硫石膏和磷石膏按照90-70:10-30比例通过计量设备下料，其余部分为中和剂，中和剂与磷石膏比例为0.5-5:100。
所述的煅烧是在回转窑内进行的，其温度为150-180℃、湿度为50-80，回转窑内负压为-5～-20Pa、回转窑转速为1.5-4.5r/min，回转窑的倾斜度为1.5-2.4％，回转煅烧的时间为45-60min。
所述的球磨是在球磨机中进行的，在所述球磨机中放入三种Φ30*35mm、Φ40*45mm、Φ50*55mm的研磨料，并在球磨机的内壁上安装多个半圆球式便于研磨的凸点，凸点半径100-120mm，球磨机转速为18-24r/min，球磨时间为10-20min。
所述的冷却是在冷却器中进行的，其温度从120-150℃降低至80-90℃，冷却器的冷却筒的转速为4-5r/min，冷却筒的倾斜度为3-5°。
所述的陈化是在孰料仓储存、陈化，陈化时间为8-16h，陈化温度为20-35℃，湿度50-80，经过陈化后得到建筑石膏粉体材料。
煅烧后的熟石膏(建筑石膏)的流变特性在贮存过程中会起变化，这是由于石膏生产设备吸收空气中的水蒸汽引起的。陈化程度对建筑石膏的需水量和硬化速度有着明显地影响，如陈化前后需水量降低这一特性对于生产低需水量的高强石膏和生产石膏板的二次加工制品节省干燥热耗很有好处。
所述煅烧的最佳温度为160℃。
本发明的有益效果为：1、减少磷石膏和脱硫石膏废料堆放对环境的影响，使其重新被作为工业生产原材料进行有效利用；2、通过本发明所述的制备建筑石膏的方法，磷石膏、脱硫石膏两者配合使用，添加中和剂，制备出来的建筑石膏粉，能很好地解决单独使用脱硫石膏制备石膏板出现的板面强度和容重不匀，板芯和护面纸粘接不好的问题，从而提高了产品的质量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，并结合一下实施例来说明本发明的制备建筑石膏的方法。
实施例1
(a)混合下料：
首先按照要求混合下料，将脱硫石膏和磷石膏按照70:30比例通过计量设备下料，同时添加一定量的行业内已知的中和剂如石灰、氢氧化钙等，中和剂与磷石膏比例为3:100，经混合后，通过输送皮带进入回转窑。
(b)煅烧：进入回转窑煅烧。
煅烧条件为，粉料在回转窑出口温度160℃、湿度50-80，回转窑内负压-15Pa，回转窑转速为3r/min，回转窑煅烧的时间为45-60min，回转窑的倾斜度为2°。
煅烧的最佳温度为160℃。
经过煅烧后得到熟石膏粉(也就是建筑石膏)，相对传统的快烧工艺，在本方法中采用低温煅烧方法制备得到的建筑石膏性能稳定，为产品质量稳定奠定了基础。
在回转窑旋转煅烧过程中，保持一定湿度能很好地使中和剂与磷石膏中酸性物质反应，达到中和目的，减少在下步工序中对设备的腐损，减少酸性物质对下步工艺的影响。
本发明中的回转窑内部采用多层加热管对物料进行加热，
回转窑中的加热管的排列使物料同热气流有最大限度的接触面积，以加强热交换和均匀煅烧，有利于物料把表面水和结晶水带出。
使物料在回转窑内有足够的停留时间，在45-60min完成必需脱去其中的一个半结晶水，生成半水硫酸钙过程。
回转窑中的加热管采用光管、直翅片或螺旋翅片相结合的方式，保证物料停留时间和生产能力，翅片能增大物料与加热管接触面积。
回转窑的热源采用循环流化床锅炉产生蒸汽，蒸汽输送至加热管内，蒸汽压力为1.8-2.2MPa，温度为200-220℃。换热完成的冷凝水运至锅炉，循环使用，节约能源。
(c)球磨：对物料进行球磨，球磨是在球磨机中进行的，在球磨机中放入三种Φ30*35mm、Φ40*45mm、Φ50*55mm的研磨料，并在球磨机的内壁上安装多个半圆球式便于研磨的凸点，凸点半径100-120mm，球磨机转速为18-24r/min，球磨时间为10-20min。
本发明的球磨能够很好地提高熟石膏的比表面积，改善石膏的颗粒级配，使用球磨后的物料制备料浆，流动性好，成型稳定性强。适用于生产各类石膏板和石膏粉体材料。
球磨后达到的效果：比表面积≧3000-4500m2/kg。
(d)冷却：
通过冷却器，使熟石膏从120-150℃降低至80-90℃，使熟石膏性能得到进一步稳定，冷却器的冷却筒的转速为4-5r/min，冷却筒的倾斜度为3-5°。
在冷却器中冷却管束内部通过常温空气，对与管束接触的熟石膏粉(也就是物料)进行冷却，主要通过风机控制风速降温。
冷却器中的风机流量为36000-54000m3/h、风机转速为1200-1450r/min。
(e)陈化：
陈化是在孰料仓储存、陈化，陈化时间为8-16h，陈化温度为20-35℃，湿度50-80，经过陈化后得到建筑石膏粉体材料。
通过陈化能使建筑石膏粉体材料的物理性能得到不同程度的改善。
实施例2
(a)混合下料：
脱硫石膏和磷石膏按照90:10比例通过计量设备下料，同时添加一定量的行业内已知的中和剂如石灰、氢氧化钙等，中和剂与磷石膏比例为5：100经混合后，通过输送皮带进入回转窑。
(b)煅烧：进入回转窑煅烧，条件为，粉料在回转窑出口温度150℃、湿度50，回转窑内负压-5Pa，回转窑转速为1.5r/min，回转窑煅烧的时间为45min，回转窑的倾斜度为1.5°。
(c)球磨：对物料进行球磨，球磨是在球磨机中进行的，在球磨机中放入三种Φ30*35mm、Φ40*45mm、Φ50*55mm的研磨料，并在球磨机的内壁上安装多个半圆球式便于研磨的凸点，凸点半径100mm，球磨机转速为18r/min，球磨时间为10min。
(d)冷却：
通过冷却器，使熟石膏从120-150℃降低至80-90℃，使熟石膏性能得到进一步稳定，冷却器的冷却筒的转速为4r/min，冷却筒的倾斜度为3°。
(e)陈化：
陈化是在孰料仓储存、陈化，陈化时间为8h，陈化温度为20℃，湿度50，经过陈化后得到建筑石膏粉体材料。
实施例3
(a)混合下料：
脱硫石膏和磷石膏按照80:20比例通过计量设备下料，同时添加一定量的行业内已知的中和剂如石灰、氢氧化钙等，中和剂与磷石膏比例为0.5:100，经混合后，通过输送皮带进入回转窑。
(b)煅烧：进入回转窑煅烧。
煅烧条件为，粉料在回转窑出口温度180℃、湿度80，回转窑内负压-20Pa，回转窑转速为4.5r/min，回转窑煅烧的时间为60min，回转窑的倾斜度为2.4°。
(c)球磨：对物料进行球磨，球磨是在球磨机中进行的，在球磨机中放入三种Φ30*35mm、Φ40*45mm、Φ50*55mm的研磨料，并在球磨机的内壁上安装多个半圆球式便于研磨的凸点，凸点半径120mm，球磨机转速为24r/min，球磨时间为20min。
(d)冷却：
通过冷却器，使熟石膏从120-150℃降低至80-90℃，使熟石膏性能得到进一步稳定，冷却器的冷却筒的转速为5r/min，冷却筒的倾斜度为5°。
(e)陈化：
陈化是在孰料仓储存、陈化，陈化时间为16h，陈化温度为35℃，湿度80，经过陈化后得到建筑石膏粉体材料。
实施例4
在(b)煅烧步骤中，将进入回转窑煅烧的温度设置为粉料在回转窑出口温度160℃，其余各个步骤和各个参数按照实施例2。
综上各个实施例说明通过本发明将不同比例的脱硫石膏和磷石膏通过混合、煅烧、球磨、冷却和陈化工序，能获得稳定的建筑石膏粉体材料。
1、减少磷石膏和脱硫石膏废料堆放对环境的影响，变废为宝。
2、通过低温蒸汽煅烧工艺，让磷石膏、脱硫石膏两者配合使用，添加中和剂，制备建筑石膏分体材料，能很好解决了单独使用脱硫石膏制备石膏板出现的板面强度和容重不匀，板芯和护面纸粘接不好的问题，提高产品的质量。

Claims (7)

1.一种制备建筑石膏的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
(a)混合下料；
(b)煅烧；
(c)球磨；
(d)冷却；
(e)陈化。
2.如权利要求1所述的一种制备建筑石膏的方法，其特征在于：所述的混合下料是以脱硫石膏和磷石膏按照90-70:10-30比例通过计量设备下料，其余部分为中和剂，中和剂与磷石膏比例为0.5-5:100。
3.如权利要求1所述的一种制备建筑石膏的方法，其特征在于：所述的煅烧是在回转窑内进行的，其温度为150-180℃、湿度为50-80，回转窑内负压为-5～-20Pa、回转窑转速为1.5-4.5r/min，回转窑的倾斜度为1.5-2.4％，回转煅烧的时间为45-60min。
4.如权利要求1所述的一种制备建筑石膏的方法，其特征在于：所述的球磨是在球磨机中进行的，在所述球磨机中放入三种Φ30*35mm、Φ40*45mm、Φ50*55mm的研磨料，并在球磨机的内壁上安装多个半圆球式便于研磨的凸点，凸点半径100-120mm，球磨机转速为18-24r/min，球磨时间为10-20min。
5.如权利要求1所述的一种制备建筑石膏的方法，其特征在于：所述的冷却是在冷却器中进行的，其温度从120-150℃降低至80-90℃，冷却器的冷却筒的转速为4-5r/min，冷却筒的倾斜度为3-5°。
6.如权利要求1所述的一种制备建筑石膏的方法，其特征在于：所述的陈化是在孰料仓储存、陈化，陈化时间为8-16h，陈化温度为20-35℃，湿度50-80，经过陈化后得到建筑石膏粉体材料。
7.如权利要求3所述的一种制备建筑石膏的方法，其特征在于：所述煅烧的温度为160℃。
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