CN112830696A - 工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺 - Google Patents

Abstract

工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺：物料通过预热进料输送机构输送至三轴预烘干机中进行预干燥，使湿料含水率降低至10%以下；烘干后的物料输送至多箱式煅烧炉内脱去结晶水；煅烧后的物料通过冷却出料输送机构进行降温及输送，冷却后改性、均化、储存、包装、运输；从三轴预烘干机出来的余热，分别通入预热进料输送机构进行物料预热、砌块养护窑的窑壁中为砌块的养护提供温度环境；在预干燥及煅烧过程中，使用旋风分离器和袋式除尘器进行收尘，分离得到的粉料送入三轴预烘干机、多箱式煅烧炉中进行循环处理；本发明采用全新的生产设备及工艺，充分利用热能，实现了余热的多次利用，使生产的产品中半水石膏的含量高，稳定性好，品质高。

Description

工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺

技术领域

本发明涉及工业副产石膏的利用领域，特别涉及工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺。

背景技术

工业副产石膏是指工业生产中由化学反应生成的以硫酸钙（主要为无水和二水硫酸钙）为主要成分的工业副产品。如在磷素化学肥料和复合肥料、各类添加剂的生产过程中产生的磷石膏，大型燃煤设施采用石灰湿法脱硫产生的脱硫石膏，发酵法制柠檬酸的过程中产生的柠檬酸石膏，用硫酸分解萤石制备氟化氢的过程中产生的氟石膏，以及其他各化工生产中产生的盐石膏等。工业副产石膏大量堆存，既占用土地，又浪费资源，其主要成分为二水石膏，具有纯度高、成分稳定、粒度小、有害杂质少等特点，是一种很好的建材资源，经一定温度煅烧或蒸煮后，生成半水石膏(CaSO4·0.5H2O)，具有质量轻、防火性能好、装饰性能好、隔音保温性能好、再加工再制作性能好等特点，可广泛用于石膏胶凝材料、建筑石膏制品、工业用模具和艺术模型等。

工业副产石膏在制备成石膏质胶凝材料的整个工艺技术过程中的关键工艺——干燥煅烧工艺的好坏将直接影响到石膏产品的质量和成本。就工业副产石膏的物性方面说，有效成分二水石膏的含量较高，其分子中含有2个结晶水，同时表面上附着一些游离水，干燥去掉游离水的过程叫做烘干，脱去结晶水的过程叫做煅烧。但目前现有的工艺及处理设备，对于烘干及煅烧过程是分开的，一方面效率低，另一方面对于热量的利用也是各自独立的，在转运过程会造成热量的散失及环境污染，同时不能实现热量的循环利用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的是一种热量充分被利用、节约成本的工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺。

本发明所采用的技术方案是：工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺，该工艺流程为：

（1）工业副产石膏从原料堆棚通过预热进料输送机构输送至三轴预烘干机，利用三轴预烘干机的余热通入预热进料输送机构对工业副产石膏进行首次间接加热；

（2）工业副产石膏在三轴预烘干机中进行预干燥，使湿料含水率降低至10%以下，三轴预烘干机的外壳为设有可通入蒸汽的保温壳体，且其内设有三组空心的导热轴、桨叶，将多箱式煅烧炉的余热通入保温壳体、导热轴、桨叶中，同时通过供热***进行组合热量供给，三组导热轴、桨叶通过搅拌、传热对工业副产石膏进行高效率均匀烘干；

（3）烘干后的工业副产石膏通过提升机输送至多箱式煅烧炉，多箱式煅烧炉的炉壁为设有可通入蒸汽的保温壳体，炉体内由导热空心隔板分隔为多个连通的煅烧室，煅烧室内均布设有夹片式换热器，供热***向夹片式换热器和导热空心隔板中输入高温蒸汽，与工业副产石膏进行热交换并使其脱去结晶水，制得主要成为为半水石膏的石膏质胶凝材料；

（4）煅烧后的物料通过冷却出料输送机构进行降温及输送，冷却后由提升机提升至改性磨进行粉磨，然后进入多仓均化库进行均化、储存、包装、运输；

（5）在预干燥及煅烧两个过程中，使用旋风分离器和袋式除尘器进行收尘，分离得到的粉料送入三轴预烘干机、多箱式煅烧炉中进行循环处理；

（6）从三轴预烘干机出来的余热，除了通入预热进料输送机构进行物料预热外，还通入了砌块养护窑的窑壁中，为砌块的养护提供温度环境。

进一步的，供热***向多箱式煅烧炉的保温壳体、导热空心隔板、夹片式换热器中输入的高温蒸汽温度为180~200℃，煅烧时间为120~150min，煅烧后的出料温度为110~130℃，多箱式煅烧炉的出口处蒸汽温度为160~170℃。

进一步的，通入三轴预烘干机的保温壳体、导热轴、桨叶中的蒸汽温度为160~170℃，工业副产石膏的干燥时间为20~30min，干燥后的出料温度为60~70℃，三轴预烘干机的出口处蒸汽温度为70~80℃。

进一步的，原料进入三轴预烘干机中，先在入口处通过打散装置进行混料，避免湿料团聚、粘结在导热轴、桨叶上。

进一步的，多箱式煅烧炉底部设有废料收集装置，可收集抽滤进入炉内的杂质以及掉落的灰渣，并通过抽拉卸下废料收集装置进行处理后重新送入多箱式煅烧炉煅烧。

进一步的，所述冷却出料输送机构采用倾斜的风箱管道，管道底部均匀设有多个风口，并通过风机将自然风引入管道对物料进行自然风降温。

进一步的，所述多仓均化库设置了一个总仓和多个均化仓，冷却后的物料先分批进入均化仓进行均化，然后再汇总至总仓储存。

本发明的有益效果：

本发明采用全新的生产工艺，充分利用热能，成本低、有利于环保：首先是供热***分别为多箱式煅烧炉和三轴预烘干机提供热源，然后由多箱式煅烧炉排出的高热空气经过净化后引入三轴预烘干机中，辅助供热***同时对工业副产石膏进行烘干，实现第一次余热利用；其次是由三轴预烘干机排出的高热蒸汽进一步引入预热进料输送机构，经温度调节后，对由原料***输出的工业副产石膏进行预热，实现第二次余热利用；同时，由三轴预烘干机排出的高热蒸汽还引入了砌块养护窑，为砌块的养护提供适宜的温度环境，实现了第三次余热利用；本发明做到了在实现工业副产石膏的资源化利用的同时节约能源，大大提高了燃料的利用率，且避免了热空气直接排出对环境的不利影响；

本发明的工艺生产的产品石膏质胶凝材料中半水石膏的含量高，稳定性好，品质高：采用两步法先进行游离水的脱除，再进行结晶水的脱除，整个工艺采用蒸汽作为热源的间接换热形式，与原料不直接接触，对产品不会造成污染，保证了产品质量；采用本发明的工艺方法，不仅能避免因堆放而引起的二次污染问题，还能变废为宝，促进我国燃煤电厂烟气、钢铁烧结机烟气脱硫事业的进一步发展，对我国的经济建设和环境保护具有重要的现实意义。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定。

图1是工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图、实施例对技术方案进行清楚、完整地描述。下面结合具体实施例详细描述本发明的方案：

作为本发明的实施例，工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺，如附图所示，该工艺流程为：

（1）工业副产石膏从原料堆棚通过预热进料输送机构输送至三轴预烘干机，利用三轴预烘干机的余热通入预热进料输送机构对工业副产石膏进行首次间接加热；

（2）工业副产石膏在三轴预烘干机中进行预干燥，使湿料含水率降低至10%以下，三轴预烘干机的外壳为设有可通入蒸汽的保温壳体，即可保护内部结构，又可减少热量流失，蒸汽夹层更有利于物料与内层壁接触时进行充分的热交换，提高换热效率，且其内设有三组空心的导热轴、桨叶，将多箱式煅烧炉的余热通入保温壳体、导热轴、桨叶中，同时通过供热***进行组合热量供给，三组导热轴、桨叶通过搅拌、传热对工业副产石膏进行高效率均匀烘干，三轴的设计在保持同等进料量的情况下，桨叶与物料的接触面积相对增加，可以提高换热效率；

（3）烘干后的工业副产石膏通过提升机输送至多箱式煅烧炉，多箱式煅烧炉的炉壁为设有可通入蒸汽的保温壳体，即可保护内部结构，又可减少热量流失，蒸汽夹层更有利于物料与内层壁接触时进行充分的热交换，提高换热效率；炉体内由导热空心隔板分隔为多个连通的煅烧室，原料在底部气流腔的活化风作用下呈流化态状态，通过通贯和溢流的方式，在各个煅烧室内呈S形行走路线，在煅烧室内完成工业副产石膏的煅烧，该设置使原料受热均匀，产品相结构单一，质量稳定；煅烧室内均布设有夹片式换热器，供热***向夹片式换热器和导热空心隔板中输入高温蒸汽，与工业副产石膏进行热交换并使其脱去结晶水，制得主要成为为半水石膏的石膏质胶凝材料，该夹片式换热器有区别于现有煅烧炉的换热管，当原料被气流腔的压缩空气吹起呈流化态与若干个导热片间接换热接触时，同等体积下夹片式换热器的接触面积较现有的换热管接触面积大，可以极大地提高原料的煅烧效率；

（4）煅烧后的物料通过冷却出料输送机构进行降温及输送，冷却后由提升机提升至改性磨进行粉磨，然后进入多仓均化库进行均化、储存、包装、运输；

（5）在预干燥及煅烧两个过程中，使用旋风分离器和袋式除尘器进行收尘，分离得到的粉料送入三轴预烘干机、多箱式煅烧炉中进行循环处理；本发明的工艺中不同于以往的燃煤气流烘干，无燃煤和大功率气流烘干风机带来的大量粉尘、脱硫脱硝问题，其次，在袋式除尘器前端设置旋风分离器，可将70%的粉尘预先回收，一定程度上减轻了排放气体的含尘浓度，也减轻了带式除尘器的工作强度；

（6）从三轴预烘干机出来的余热，除了通入预热进料输送机构进行物料预热外，还通入了砌块养护窑的窑壁中，为砌块的养护提供温度环境。

本发明的工艺方法，前端采用三轴预烘干机进行干燥，后端采用多箱式煅烧炉进行流化煅烧，热源采用蒸汽，同时结合余热回收利用技术，将余热依次从多箱式煅烧炉混掺蒸汽后引流至前端的三轴预烘干机，用于烘干高湿原料，从三轴预烘干机中排出的余热又一次引流至预热进料输送机构及砌块养护窑，真正的做到了在实现工业副产石膏的资源化利用的同时节约能源，大大提高了燃料的利用率，且避免了热空气直接排出对环境的不利影响；

进一步的，高热蒸汽的走向如下：如附图所示，供热***提供高热蒸汽，分为两路，沿着图中①输入多箱式煅烧炉和三轴预烘干机中，原料在多箱式煅烧炉中经过煅烧换热后，废气沿着图中②排出，先至旋风分离器、再经过带式除尘器，得到较为洁净的高热蒸汽，再输入至三轴预烘干机中进行余热利用；三轴预烘干机中排出的废气沿着图中③依次经过旋风分离器、带式除尘器进行固气分离，再分别输入预热进料输送机构及砌块养护窑中进行余热利用。

进一步的，本发明中工业副产石膏的烘干煅烧工艺条件如下：

供热***向保温壳体、导热空心隔板、夹片式换热器中输入的高温蒸汽温度为180~200℃，煅烧时间为120~150min，煅烧后的出料温度为110~130℃，多箱式煅烧炉的出口处蒸汽温度为160~170℃；

通入三轴预烘干机的保温壳体、导热轴、桨叶中的蒸汽温度为160~170℃，工业副产石膏的干燥时间为20~30min，干燥后的出料温度为60~70℃，三轴预烘干机的出口处蒸汽温度为70~80℃；

与现有的工业副产石膏烘干及煅烧设备和工艺相比，本发明的烘干温度及煅烧温度降低、烘干及煅烧时间缩短，得益于本发明工艺中所设置的前端预热进料输送机构及三轴预干燥机，经过预热可将原料温度适当升高，为后续脱水做了铺垫，三轴的设置更有利于提高原料的搅拌烘干均匀性，其次，多箱式煅烧炉中的夹片式换热器，换热效率较管式的更高，同样体积下接触面积更大，从而提高了整个烘干煅烧效率。

进一步的，由于输送进三轴预烘干机内的原料不是完全干燥的，是含水量较高的，极大可能存在原料团聚、粘结的现象，不利于进行烘干，因此工业副产石膏进入三轴预烘干机中，先在入口处通过打散装置进行混料，使工业副产石膏原料在进入干燥机内时是分散状态的、不粘结的，避免湿料团聚、粘结在导热轴、桨叶上。

进一步的，多箱式煅烧炉底部设有废料收集装置，可收集抽滤进入炉内的杂质以及掉落的灰渣，并通过抽拉卸下废料收集装置进行处理后重新送入多箱式煅烧炉煅烧。

进一步的，所述冷却出料输送机构采用倾斜的风箱管道，管道底部均匀设有多个风口，并通过风机将自然风引入管道对物料进行自然风降温，巧妙地利用自然风可以节约成本。

进一步的，所述多仓均化库设置了一个总仓和多个均化仓，冷却后的物料先分批进入均化仓进行均化，然后再汇总至总仓储存，该工艺步骤可以改变石膏颗粒的分布状态，增加比表面积，经过冷却、均化更利于建筑石膏的储存，使其不用陈化即可适用于各种石膏制品的生产。

综上，采用本发明的工艺生产的石膏质胶凝材料产品中，半水石膏的含量高，稳定性好，品质高，采用两步法先进行游离水的脱除，再进行结晶水的脱除，整个工艺采用蒸汽作为热源的间接换热形式，与原料不直接接触，对产品不会造成污染，保证了产品质量；采用本发明的工艺方法，不仅能避免因堆放而引起的二次污染问题，还能变废为宝，促进我国燃煤电厂烟气、和钢铁烧结机烟气脱硫事业的进一步发展，对我国的经济建设和环境保护具有重要的现实意义。

除此之外，以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺，其特征在于，该工艺流程为：

（1）工业副产石膏从原料堆棚通过预热进料输送机构输送至三轴预烘干机，利用三轴预烘干机的余热通入预热进料输送机构对工业副产石膏进行首次间接加热；

（2）工业副产石膏在三轴预烘干机中进行预干燥，使湿料含水率降低至10%以下，三轴预烘干机的外壳为设有可通入蒸汽的保温壳体，且其内设有三组空心的导热轴、桨叶，将多箱式煅烧炉的余热通入保温壳体、导热轴、桨叶中，同时通过供热***进行组合热量供给，三组导热轴、桨叶通过搅拌、传热对工业副产石膏进行高效率均匀烘干；

（3）烘干后的工业副产石膏通过提升机输送至多箱式煅烧炉，多箱式煅烧炉的炉壁为设有可通入蒸汽的保温壳体，炉体内由导热空心隔板分隔为多个连通的煅烧室，煅烧室内均布设有夹片式换热器，供热***向夹片式换热器和导热空心隔板中输入高温蒸汽，与工业副产石膏进行热交换并使其脱去结晶水，制得主要成为为半水石膏的石膏质胶凝材料；

（4）煅烧后的物料通过冷却出料输送机构进行降温及输送，冷却后由提升机提升至改性磨进行粉磨，然后进入多仓均化库进行均化、储存、包装、运输；

（5）在预干燥及煅烧两个过程中，使用旋风分离器和袋式除尘器进行收尘，分离得到的粉料送入三轴预烘干机、多箱式煅烧炉中进行循环处理；

（6）从三轴预烘干机出来的余热，除了通入预热进料输送机构进行物料预热外，还通入了砌块养护窑的窑壁中，为砌块的养护提供温度环境。

2.根据权利要求1所述的工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺，其特征在于，供热***向多箱式煅烧炉的保温壳体、导热空心隔板、夹片式换热器中输入的高温蒸汽温度为180~200℃，煅烧时间为120~150min，煅烧后的出料温度为110~130℃，多箱式煅烧炉的出口处蒸汽温度为160~170℃。

3.根据权利要求1所述的工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺，其特征在于，通入三轴预烘干机的保温壳体、导热轴、桨叶中的蒸汽温度为160~170℃，工业副产石膏的干燥时间为20~30min，干燥后的出料温度为60~70℃，三轴预烘干机的出口处蒸汽温度为70~80℃。

4.根据权利要求1所述的工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺，其特征在于，原料进入三轴预烘干机中，先在入口处通过打散装置进行混料，避免湿料团聚、粘结在导热轴、桨叶上。

5.根据权利要求1所述的工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺，其特征在于，多箱式煅烧炉底部设有废料收集装置，可收集抽滤进入炉内的杂质以及掉落的灰渣，并通过抽拉卸下废料收集装置进行处理后重新送入多箱式煅烧炉煅烧。

6.根据权利要求1所述的工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺，其特征在于，所述冷却出料输送机构采用倾斜的风箱管道，管道底部均匀设有多个风口，并通过风机将自然风引入管道对物料进行自然风降温。

7.根据权利要求1所述的工业副产石膏制备石膏质胶凝材料的工艺，其特征在于，所述多仓均化库设置了一个总仓和多个均化仓，冷却后的物料先分批进入均化仓进行均化，然后再汇总至总仓储存。

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