CN116040970A - 一种磷石膏的共晶磷去除*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷石膏的共晶磷去除***，包括水洗机构、煅烧***，所述水洗机构包括箱体，所述箱体呈圆柱形结构，所述箱体的上端面设置有进料口，所述箱体内还设置有混合组件，所述混合组件包括搅拌轴，所述搅拌轴呈竖直设置，且所述搅拌轴的上端贯穿箱体的上端面设置有电机，所述搅拌轴的上端通过第一轴承与箱体的上端面连接，所述搅拌轴上设有多个搅拌齿，多个所述搅拌齿之间连接有固定杆，所述固定杆上垂直连接有缓冲组件，所述缓冲组件远离固定杆的一端连接有刮板，所述刮板上设有刷毛，所述刷毛与箱体的内壁紧密设置；有助于提高磷石膏中共晶磷的转化效率，为磷石膏的资源化利用提供方法。

Description

一种磷石膏的共晶磷去除***

技术领域

本发明属于磷石膏的生产技术领域，尤其涉及一种磷石膏的共晶磷去除***。

背景技术

建筑石膏的原材料主要为烟气脱硫石膏和磷石青，火电行业产生的烟气脱硫石膏会逐年减少，磷建筑石膏的优势日益凸显，市场前景广阔。国内企业采用水洗、石灰中和等物理化学方法处理磷石膏原料，主要目的是将可溶性磷、氟含量降低到0.30％，但均未处理共晶磷，仍显著影响磷建筑石膏的产品性能(其中2h抗折强度3.0MPa，pH值4以下)，远低于脱硫建筑石膏(其中2h抗折强度达3.5～4.0MPa、pH值6～7)，市场克争中处于劣势，共晶磷对磷建筑石膏的负面影响亟待解决。

磷硫为同族元素，磷酸根替换硫酸根的共晶磷在石膏中以化学键结合形式存在，难以将其分离或消除。重庆大学彭家惠等采用分析纯模拟共晶磷的生成条件制取共晶磷含量较高的石膏样品加入到天然建筑石膏中，研究共晶磷对石膏性能的影响及作用机理；重庆大学钱觉时等研宄快烧对磷石膏脱水相组成及胶凝性能的影响，800度快烧30s能有效降低磷石膏中可溶磷杂质含量。贵州大学张覃采用石灰中和法和酸浸法研究了磷石膏中磷、氟的脱除规律，有效脱除磷石膏中可溶磷和部分可溶氟。共晶磷对磷建筑石膏的影响研究相对缺乏，且均未对共晶磷的去除提供依据。

目前对于磷石膏中的共晶磷的去除，一般时通过简单的旋转水洗，水洗之后将得到的混合物进行煅烧，煅烧之后共晶磷形成惰性沉淀物，之后在进行清除；但是在煅烧过程中，对于共晶磷的转化率需要现场人员不断进行化验，然后根据经验改变煅烧的温度，不同的煅烧温度，共晶转化度不同，一方面操作过程繁琐，另一方面操作员的水平不一会导致煅烧温度设定的过高或者过低，若温度过高，则会导致石膏变性，影响生产质量，并造成热能浪费；若煅烧温度设定过低，则会影响共晶磷的转化去除效率低，影响石膏的正常生产。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种磷石膏的共晶磷去除***，用于探明共晶磷对磷建筑石膏的影响及高效去除共晶磷，为提高磷建筑石膏产品性能提供基础数据，为磷石膏的资源化利用提供方法，解决背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：

一种磷石膏的共晶磷去除***，包括水洗机构、煅烧***，所述水洗机构包括箱体，所述箱体呈圆柱形结构，所述箱体的上端面设置有进料口，所述箱体内还设置有混合组件，所述混合组件包括搅拌轴，所述搅拌轴呈竖直设置，且所述搅拌轴的上端贯穿箱体的上端面设置有电机，所述搅拌轴的上端通过第一轴承与箱体的上端面连接，所述搅拌轴上设有多个搅拌齿，多个所述搅拌齿之间连接有固定杆，所述固定杆上垂直连接有缓冲组件，所述缓冲组件远离固定杆的一端连接有刮板，所述刮板上设有刷毛，所述刷毛与箱体的内壁紧密设置；

共晶磷在煅烧的过程中转化为惰性沉淀，进行消除，所述煅烧***包括热风炉，热风炉的出风端连接有湍流干燥器，湍流干燥器的另一端连接有涡流干燥器，涡流干燥器的另一端连接有旋风分离器，旋风分离器的出料端连接有星型卸料器，星型卸料器出料端连接料仓；所述煅烧***还包括有温度控制***，所述温度控制***包括煅烧温度设定模块，共晶磷转化测量模块，温度检测模块，通过设定的温度控制***，严格控制煅烧的温度，防止出现温度过高或过低。

优选的，所述缓冲组件包括缓冲座，所述缓冲座靠近搅拌轴的一端与所述固定杆连接，所述缓冲座内部设置有缓冲滑腔，所述缓冲滑腔内设置有缓冲滑块，所述缓冲滑块远离所述固定杆的一侧设置有缓冲杆，所述缓冲杆的另一端贯穿缓冲座的侧面与所述刮板连接，所述缓冲滑块的另一侧与所述缓冲滑腔之间设置有缓冲弹簧。

优选的，所述箱体的侧面上端还设置有浮选口，所述浮选口处设置有浮选箱，所述浮选箱内水平设置有过滤网，所述浮选箱内还设置有用于清理过滤网的清理机构，所述清理机构包括滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的轴线呈前后方向水平设置，所述滚珠丝杆的前后两端分别通过轴承与浮选箱前后侧面连接，所述浮选箱的后端设置有用于使滚珠丝杆转动的伺服电机，所述滚珠丝杆上适配有滚珠螺母块，所述浮选箱内部还设置有用于使滚珠螺母块前后方向导向移动的导向板，所述滚珠螺母块的下端设置有第二刮板，所述第二刮板的下端设置有第二刷毛，所述第二刮板的长度方向沿所述过滤网的宽度方向设置，所述浮选箱底部的前后两端分别设置有收集斗，所述浮选箱右侧设置有用于取出收集斗的密封门，所述浮选箱的下端设置有出液口，所述出液口处设置有出液管。

优选的，所述箱体的侧面下端设置有进气箱，所述进气箱包括箱体，所述箱体的中部设置有隔板，所述隔板的右侧与箱体之间形成第一增压腔，所述隔板的左侧与箱体之间形成第二增压腔，所述第一增压腔的后端设置有第一进气口，所述第一进气口处设置有第一单向进气阀，所述第一增压腔的前端设置有第二进气口，所述第二进气口处设置有第二单向进气阀，所述隔板的后端设置有第一出气口，所述第一出气口处设置有第一单向出气阀，所述隔板的前端设置有第二出气口，所述第二出气口处设置有第二单向出气阀，所述箱体的左侧中部设置有第三出气口，所述第三出气口处设置有第三单向出气阀，所述第三出气口处设置有三通接口，所述三通接口与出液管连通，所述三通接口的另一端连接有气液混合管，所述气液混合管的另一端连接有环形管所述环形管位于箱体的底部，且与箱体同轴设置，所述环形管的上端沿其轴向均匀设置有多个出气口，所述第一增压腔内设置有增压机构，所述增压机构包括曲轴，所述曲轴的两端分别通过第二轴承与隔板、箱体右侧面连接，所述箱体右侧面设置有用于使曲轴转动的第二电机，所述曲轴的中部同轴设置有第三轴承，所述第三轴承的外圈设置有第一连杆，所述第一连杆的另一端铰接有第一推杆，所述第一推杆的另一端连接有与第一增压腔适配的活塞块。

优选的，通过箱体搅拌时的水流与增压机构产生高速气流形成相对气流，从而减小环形管处的气体向上的移动速度，能够使环形管处喷出的气体形成的气泡较为发散、均匀，达到最大效率的辅助液体内的有机物等杂物浮到液面上端；当混合组件的搅拌速度越大时，水流的流速v1越快，环形管处的气体向上的移动速度v2才能最大程度的降低，而v2的初始气体速度从第三出气口输出的压强P呈正相关，而气泡的发散是最佳效果并不是搅拌速度越大也好，为了进一步提升气泡的发散效果，所述压强P与气体的流速v2、水流的流速v1之间满足P＝(v1²/2)-(λ·Pv2²)；上式中，P单位，帕斯卡；v1、v2单位，m³/min；λ为压强系数，取值范围为0.365-65.96。

优选的，所述温度控制模块根据共晶磷转化指数与实际的共晶磷转化测量值进行煅烧温度的设定，共晶磷转化测量值根据煅烧温度、煅烧气压、引风温度、出风温度的测量值经过数据处理建立共晶磷转化测量值的预测模型，实时输入测量数据，即能够得出共晶磷转化测量值。

优选的，共晶磷转化测量值的计算方法包括以下步骤：步骤一，对建好的预测模型输入煅烧温度、煅烧气压、引风温度、出风温度的实际测量值参数；步骤二，计算输入各项数据参数的聚类中心，选择高斯隶属度函数；用基于最小二乘法计算后续参数，得出共晶磷转化测量值。上述步骤中，首先对输入的参数变量进行标准化分层处理，对每一层找出聚类中心V＝[v₁，v₂…，v_c]，聚类数目为c，进行分类训练，提取数据结果；之后对新数据进行分层，计算新数据没一簇数据的中心，与输入的数据库每一层求取欧氏距离，最后将得到数据集的聚类中心相加，距离最小的归为一类，完成聚类；之后将上述得到的聚类中心的和划分矩阵，计算聚类有效性函数值f，将最终得到的有效性函数值f进行比较，取最小值作为最终的聚类数目，并且得出相应的聚类中心和划分矩阵，从而建立预测模型的初始结构，最后计算高斯隶属度函数的宽度δ，δ为每个聚类中心中的数据点到聚类中的平均欧氏距离，上式中，k为每个聚类中的数据点的数目，j＝1,2…,c；通过上述设置的方法能够根据煅烧***的数据判断出共晶磷转化率，确保共晶磷能够完全转化为惰性沉淀物，从而提升磷石膏的生产质量，避免了重复进行样品采集和化验，提高了生产效率。

优选的，在煅烧过程中，经过浮选之后的磷石膏随着热风炉的热气流进入到湍流干燥器和涡流干燥器中，通过离心作用，磷石膏在湍流干燥器和涡流干燥器中形成均匀的磷石膏料环，磷石膏与热风之间的相互运动，保证两者的充分热量交换，在此过程中共晶磷转化为难溶物，石膏转化为无水石膏，后期经过分离，将共晶磷从石膏中去除，提升石膏的纯度；在上述煅烧的过程中，由于磷石膏在潮湿时，会粘接成大颗粒，在煅烧过程中逐渐分散，随着有效传热面积的变化，而导致热量在传递过程中存在不均匀的现象，从而导致大颗粒内部的共晶磷受热温度达不到，而不能完全转化，为了避免上述现象发生，提升受热的均匀度，磷石膏的粒径d满足小于100μm，则干燥器中颗粒传热面积A与磷石膏的粒径d满足，A＝λ·(G/dρ)/(3600·πD²v/4)；上式中，λ为关系调节系数，取值范围为2.62-16.86；G为物料质量，kg；ρ为颗粒密度，kg/m³；D为涡流干燥器的直径，m；v为颗粒运动的速度，m/s；A的单位为m²/m³。为了进一步提升物料传热的均匀度，所述物料颗粒与热气流的传递热量Q满足，Q＝α·πD²L(T2-T1)/4；上式中，Q单位为W，α为热量系数，W/(m³·℃)；L为涡流干燥器的长度，m；T2为物料出口温度，T1为物料进口温度，单位℃。

优选的，该***采用的去除方法包括以下步骤：

S1，预处理：通过水洗、浮选对磷石膏进行预处理，降低可溶磷含量至0.1％以内，消除可溶磷后续对共晶磷含量准确测定的影响；

S2，净化：通过600-800度高温煅烧步骤S1制取的磷石膏，去除共晶磷，共晶磷转化为惰性沉淀。

优选的，在步骤S1中，所述预处理还包括向磷石膏中加入碱性物质，用于中和磷石膏中的残留酸，使磷石膏中的可溶性磷、氟转化成惰性盐，并通过浮选将其分离。在600-800度煅烧的情况下，可溶性H₃PO₄与一般条件下难处理的共晶可转化为惰性的焦磷酸盐，有机物和以HF形式存在的可溶性F^-会挥发，由于直接煅烧时有磷酸、氟化物的挥发，会污染环境并腐蚀设备，故可将煅烧与碱性物质中和起来，煅烧前特可溶性磷、氟转化为难溶物，煅烧产生的石膏为无水石膏，可经处理后制成超硫酸盐水泥，二次污染小。

优选的，所述碱性物质为生石灰、熟石灰中的一种或两者组合。

优选的，在步骤S1中，所述水洗除杂包括以下步骤：

a，按照液固比10：1称取一定质量的去离子水和磷石膏，并将去离子水和磷石膏共同加入箱体内；

b，箱体工作，进行搅拌和浮选，水洗温度控制在85-95度，搅拌转速300r/min，水洗30min，然后过滤、洗涤；

c，重复步骤b中的操作3-5次，最后将磷石膏放入烘箱中干燥12h，所述烘箱的温度为40-45度。

优选的，为了验证共晶磷对磷石膏性能的影响，设置以下方法：

第一步，制得共晶磷试样，并将共晶磷试样按不同比例掺入到步骤S2中净化磷石膏中；

第二步，通过150-170度低温分别对步骤S3中制取的磷石膏进行煅烧，磷石膏升温脱水制得半水磷石膏，并分别测试半水磷石膏的物理力学性能指标；

第三步，测定磷石膏的水化速率，分析硬化体微观形貌变化，并研究共晶磷对磷石膏性能的影响规律。

通过重复上述方法先将所制取的含共晶磷的样品充分水洗后于43-47度下烘干；称取试样1g置于100ml容量瓶中，加入50ml、pH＝4的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液，然后加入10ml、10％的Ba(NO₃)₂溶液，振荡2h后过滤，移取5ml滤液于50ml容量瓶中，用磷钒钼黄比色法测定其中的P₂O₅含量，即为样品中共晶磷的含量。

优选的，通过重复上述方法分别制取共晶磷试样含量为0、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％；分别将含有0、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％共晶磷含量的磷石膏按一定比例加入到天然石膏中，以此来分析不同含量的共晶磷对磷石膏物理力学性能的影响以及对PH值指标、水化速率、硬化体结构的影响，结果如下表：

由上表可知，当随着共晶磷的含量逐渐增加时，磷石膏的凝结时间越来越长，而抗压强度越来越低，抗压损失率越来越高，共晶磷具有明显的缓凝作用，同时使建筑石膏的标准稠度需水量增加，抗压和抗折强度均有大幅度降低，当共晶磷含量为0.6％时，抗压强度损失率为11.2％，随着共晶磷含量的升高，磷石膏的物理性质越来越差，抗压强度也是越来越低。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明一种磷石膏的共晶磷去除***，通过水洗预处理磷石膏去除可溶磷、经洗涤、漂洗、过滤、脱水过程去除磷石膏中的可溶磷、氟可溶性杂质，基木消除可溶磷对磷建筑石膏的影响，高温闪烧净化去除共晶磷，共晶磷将转化为惰性沉淀，有机物挥发，制备共晶磷掺入到净化磷石膏中，通过低温煅烧磷石膏原料石香膏颗粒表面至内部缓慢升温脱水成半水石膏，通过测试磷建筑石膏水化硬化体的物理力学性能、水化速率探明分析共晶磷对磷建筑石膏性能的影响，获得高品质的磷建筑石膏。

(2)本发明一种磷石膏的共晶磷去除***，通过在箱体的侧面上下两端分别设置浮选箱和进气箱，通过进气箱能够使高压气流进入箱体内，能够在液体间充满气泡，气泡能够更好的辅助液体内的有机物等杂物浮到液面上端，提高搅拌效果和效率同时进气箱能够对浮选箱提供负压，使浮选箱能够很好的对箱体液面上的有机物杂物吸附、过滤，过滤后的液体再次回到箱体内部。

(3)本发明一种磷石膏的共晶磷去除***，通过述设置的共晶磷转化值测量方法能够根据煅烧***的数据判断出共晶磷转化率，确保共晶磷能够完全转化为惰性沉淀物，从而提升磷石膏的生产质量，避免了重复进行样品采集和化验，提高了生产效率。

(4)本发明一种磷石膏的共晶磷去除***，通过限定颗粒传热面积与磷石膏的粒径之间的关系，避免热量在传递过程中存在不均匀的现象，从而导致大颗粒内部的共晶磷受热温度达不到，而不能完全转化，影响共晶磷的转化效率。

(5)本发明一种磷石膏的共晶磷去除***，通过设置对比试验验证了，当磷石膏中随着共晶磷的含量逐渐增加时，磷石膏的凝结时间越来越长，而抗压强度越来越低，抗压损失率越来越高，共晶磷具有明显的缓凝作用，同时使建筑石膏的标准稠度需水量增加，抗压和抗折强度均有大幅度降低。

(6)本发明一种磷石膏的共晶磷去除***，通过限定压强P与气体的流速v2、水流的流速v1之间的关系，能够使环形管处喷出的气体形成的气泡较为发散、均匀，达到最大效率的辅助液体内的有机物等杂物浮到液面上端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的水洗浮选箱结构示意图。

图2为本发明的浮选箱结构剖视示意图。

图3为本发明的进气箱结构示意图。

图4为本发明的缓冲组件结构示意图。

图5为本发明的共晶磷去除方法的流程图。

图6为本发明的煅烧***温度控制原理示意图。

图7为本发明煅烧***示意图。

图中：1、箱体；2、进料口；3、出料口；41、搅拌轴；42、电机；43、搅拌齿；44、固定杆；45、刮板；46、刷毛；5、缓冲组件；51、缓冲座；52、缓冲滑腔；53、缓冲滑块；54、缓冲杆；55、缓冲弹簧；6、浮选箱；7、浮选口；8、过滤网；9、出液口；10、出液管；11、进气箱；111、壳体；112、隔板；113、第一增压腔；114、第二增压腔；115、第一进气口；116、第二进气口；117、第一出气口；118、第二出气口；119、第三出气口；12、三通接口；13、气液混合管；14、环形管；151、滚珠丝杆；152、伺服电机；153、滚珠螺母块；154、第二刮板；155、第二刷毛；156、收集斗；161、曲轴；162、第二轴承；163、第二电机；164、第三轴承；165、第一连杆；166、第一推杆；167、活塞块。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-4所示，一种磷石膏的共晶磷去除***，包括水洗机构、煅烧***，所述水洗机构包括箱体1，所述箱体1呈圆柱形结构，所述箱体1的上端面设置有进料口2，底部设置有出料口3，所述箱体1内还设置有混合组件，所述混合组件包括搅拌轴41，所述搅拌轴41呈竖直设置，且所述搅拌轴41的上端贯穿箱体1的上端面设置有电机42，所述搅拌轴41的上端通过第一轴承与箱体1的上端面连接，所述搅拌轴41上设有多个搅拌齿43，多个所述搅拌齿43之间连接有固定杆44，所述固定杆44上垂直连接有缓冲组件51，所述缓冲组件51远离固定杆44的一端连接有刮板45，所述刮板45上设有刷毛46，所述刷毛46与箱体1的内壁紧密设置；

共晶磷在煅烧的过程中转化为惰性沉淀，进行消除，所述煅烧***包括热风炉，热风炉的出风端连接有湍流干燥器，湍流干燥器的另一端连接有涡流干燥器，涡流干燥器的另一端连接有旋风分离器，旋风分离器的出料端连接有星型卸料器，星型卸料器出料端连接料仓；所述煅烧***还包括有温度控制***，所述温度控制***包括煅烧温度设定模块，共晶磷转化测量模块，温度检测模块，通过设定的温度控制***，严格控制煅烧的温度，防止出现温度过高或过低。

所述缓冲组件51包括缓冲座，所述缓冲座靠近搅拌轴41的一端与所述固定杆44连接，所述缓冲座内部设置有缓冲滑腔52，所述缓冲滑腔52内设置有缓冲滑快53，所述缓冲滑快53远离所述固定杆44的一侧设置有缓冲杆54，所述缓冲杆54的另一端贯穿缓冲座的侧面与所述刮板45连接，所述缓冲滑快53的另一侧与所述缓冲滑腔52之间设置有缓冲弹簧55。

所述箱体1的侧面上端还设置有浮选口7，所述浮选口7处设置有浮选箱6，所述浮选箱6内水平设置有过滤网8，所述浮选箱6内还设置有用于清理过滤网8的清理机构，所述清理机构包括滚珠丝杆151，所述滚珠丝杆151的轴线呈前后方向水平设置，所述滚珠丝杆151的前后两端分别通过轴承与浮选箱6前后侧面连接，所述浮选箱6的后端设置有用于使滚珠丝杆151转动的伺服电机152，所述滚珠丝杆151上适配有滚珠螺母块153，所述浮选箱6内部还设置有用于使滚珠螺母块153前后方向导向移动的导向板，所述滚珠螺母块153的下端设置有第二刮板154，所述第二刮板154的下端设置有第二刷毛15546，所述第二刮板154的长度方向沿所述过滤网8的宽度方向设置，所述浮选箱6底部的前后两端分别设置有收集斗156，所述浮选箱6右侧设置有用于取出收集斗156的密封门，所述浮选箱6的下端设置有出液口9，所述出液口9处设置有出液管10。

实施例二

在实施例一的基础上，所述箱体1的侧面下端设置有进气箱11，所述进气箱11包括壳体111，所述壳体111的中部设置有隔板112，所述隔板112的右侧与壳体111之间形成第一增压腔113，所述隔板112的左侧与壳体111之间形成第二增压腔114，所述第一增压腔113的后端设置有第一进气口115，所述第一进气口115处设置有第一单向进气阀，所述第一增压腔113的前端设置有第二进气口116，所述第二进气口116处设置有第二单向进气阀，所述隔板112的后端设置有第一出气口117，所述第一出气口117处设置有第一单向出气阀，所述隔板112的前端设置有第二出气口118，所述第二出气口118处设置有第二单向出气阀，所述壳体111的左侧中部设置有第三出气口119，所述第三出气口119处设置有第三单向出气阀，所述第三出气口119处设置有三通接口12，所述三通接口12与出液管10连通，所述三通接口12的另一端连接有气液混合管13，所述气液混合管13的另一端连接有环形管14所述环形管14位于壳体111的底部，且与壳体111同轴设置，所述环形管14的上端沿其轴向均匀设置有多个出气口，所述第一增压腔113内设置有增压机构，所述增压机构包括曲轴，所述曲轴的两端分别通过第二轴承162与隔板112、壳体111右侧面连接，所述壳体111右侧面设置有用于使曲轴转动的第二电机163，所述曲轴的中部同轴设置有第三轴承164，所述第三轴承164的外圈设置有第一连杆165，所述第一连杆165的另一端铰接有第一推杆166，所述第一推杆166的另一端连接有与第一增压腔113适配的活塞块167。

通过第二电机的工作，能够带动曲轴转动，曲轴在转动的过程中，能够带动活塞块向前或向后间歇运动，当第一增压腔内的曲轴带动第一连杆和第一推杆向后运行时，第一进气口处的第一单向进气阀呈关闭状态，第一出气口处的第一单向出气阀呈开启状态，第二出气口处的第二单向出气阀呈关闭状态，第三出气口处的第三单向出气阀呈开启状态，此时第一增压腔位于活塞块后端的气体被挤压，经第一出气口、第三出气口处进入气液混合管内，同时第二进气口的第二单向进气阀处于开启状态，外界空气经第二进气口进入并填充第一增压腔位于活塞块前端的区域；当第一增压腔内的曲轴带动第一连杆和第一推杆向前运行时，第二进气口处的第二单向进气阀呈关闭状态，第二出气口处的第二单向出气阀呈开启状态，第一出气口处的第一单向出气阀呈关闭状态，第三出气口处的第三单向出气阀呈开启状态，此时第一增压腔位于活塞块前端的气体被挤压，经第二出气口、第三出气口处进入气液混合管内，同时第一进气口的第一单向进气阀处于开启状态，外界空气经第一进气口进入并填充第一增压腔位于活塞块后端的区域，第三单向出气阀的设置能够防止第二电机不工作时，箱体内的液体流向箱体。

通过搅拌齿43搅拌时的水流与增压机构产生高速气流形成相对气流，从而减小环形管14处的气体向上的移动速度，能够使环形管14处喷出的气体形成的气泡较为发散、均匀，达到最大效率的辅助液体内的有机物等杂物浮到液面上端；当混合组件的搅拌速度越大时，水流的流速v1越快，环形管14处的气体向上的移动速度v2才能最大程度的降低，而v2的初始气体速度从第三出气口119输出的压强P呈正相关，而气泡的发散是最佳效果并不是搅拌速度越大也好，为了进一步提升气泡的发散效果，所述压强P与气体的流速v2、水流的流速v1之间满足P＝(v1²/2)-(λ·Pv2²)；上式中，P单位，帕斯卡；v1、v2单位，m³/min；λ为压强系数，取值范围为0.365-65.96。

实施例三

在实施例一的基础上，请参阅图6-7所示，所述温度控制模块根据共晶磷转化指数与实际的共晶磷转化测量值进行煅烧温度的设定，共晶磷转化测量值根据煅烧温度、煅烧气压、引风温度、出风温度的测量值经过数据处理建立共晶磷转化测量值的预测模型，实时输入测量数据，即能够得出共晶磷转化测量值。

共晶磷转化测量值的计算方法包括以下步骤：步骤一，对建好的预测模型输入煅烧温度、煅烧气压、引风温度、出风温度的实际测量值参数；步骤二，计算输入各项数据参数的聚类中心，选择高斯隶属度函数；用基于最小二乘法计算后续参数，得出共晶磷转化测量值。上述步骤中，首先对输入的参数变量进行标准化分层处理，对每一层找出聚类中心V＝[v₁，v₂…，v_c]，聚类数目为c，进行分类训练，提取数据结果；之后对新数据进行分层，计算新数据没一簇数据的中心，与输入的数据库每一层求取欧氏距离，最后将得到数据集的聚类中心相加，距离最小的归为一类，完成聚类；之后将上述得到的聚类中心的和划分矩阵，计算聚类有效性函数值f，将最终得到的有效性函数值f进行比较，取最小值作为最终的聚类数目，并且得出相应的聚类中心和划分矩阵，从而建立预测模型的初始结构，最后计算高斯隶属度函数的宽度δ，δ为每个聚类中心中的数据点到聚类中的平均欧氏距离，上式中，k为每个聚类中的数据点的数目，j＝1,2…,c；通过上述设置的方法能够根据煅烧***的数据判断出共晶磷转化率，确保共晶磷能够完全转化为惰性沉淀物，从而提升磷石膏的生产质量，避免了重复进行样品采集和化验，提高了生产效率。

在煅烧过程中，经过浮选之后的磷石膏随着热风炉的热气流进入到湍流干燥器和涡流干燥器中，通过离心作用，磷石膏在湍流干燥器和涡流干燥器中形成均匀的磷石膏料环，磷石膏与热风之间的相互运动，保证两者的充分热量交换，在此过程中共晶磷转化为难溶物，石膏转化为无水石膏，后期经过分离，将共晶磷从石膏中去除，提升石膏的纯度；在上述煅烧的过程中，由于磷石膏在潮湿时，会粘接成大颗粒，在煅烧过程中逐渐分散，随着有效传热面积的变化，而导致热量在传递过程中存在不均匀的现象，从而导致大颗粒内部的共晶磷受热温度达不到，而不能完全转化，为了避免上述现象发生，提升受热的均匀度，磷石膏的粒径d满足小于100μm，则干燥器中颗粒传热面积A与磷石膏的粒径d满足，A＝λ·(G/dρ)/(3600·πD²v/4)；上式中，λ为关系调节系数，取值范围为2.62-16.86；G为物料质量，kg；ρ为颗粒密度，kg/m³；D为涡流干燥器的直径，m；v为颗粒运动的速度，m/s；A的单位为m²/m³。为了进一步提升物料传热的均匀度，所述物料颗粒与热气流的传递热量Q满足，Q＝α·πD²L(T2-T1)/4；上式中，Q单位为W，α为热量系数，W/(m³·℃)；L为涡流干燥器的长度，m；T2为物料出口温度，T1为物料进口温度，单位℃。

实施例四

如图5所示，该***采用的去除方法包括以下步骤：

S1，预处理：通过水洗、浮选对磷石膏进行预处理，降低可溶磷含量至0.1％以内，消除可溶磷后续对共晶磷含量准确测定的影响；

S2，净化：通过600-800度高温煅烧步骤S1制取的磷石膏，去除共晶磷，共晶磷转化为惰性沉淀。

在步骤S1中，所述预处理还包括向磷石膏中加入碱性物质，用于中和磷石膏中的残留酸，使磷石膏中的可溶性磷、氟转化成惰性盐，并通过浮选将其分离。在600-800度煅烧的情况下，可溶性H₃PO₄与一般条件下难处理的共晶可转化为惰性的焦磷酸盐，有机物和以HF形式存在的可溶性F^-会挥发，由于直接煅烧时有磷酸、氟化物的挥发，会污染环境并腐蚀设备，故可将煅烧与碱性物质中和起来，煅烧前特可溶性磷、氟转化为难溶物，煅烧产生的石膏为无水石膏，可经处理后制成超硫酸盐水泥，二次污染小。所述碱性物质为生石灰、熟石灰中的一种或两者组合。

在步骤S1中，所述水洗除杂包括以下步骤：

a，按照液固比10：1称取一定质量的去离子水和磷石膏，并将去离子水和磷石膏共同加入箱体内；

b，箱体工作，进行搅拌和浮选，水洗温度控制在85-95度，搅拌转速300r/min，水洗30min，然后过滤、洗涤；

c，重复步骤b中的操作3-5次，最后将磷石膏放入烘箱中干燥12h，所述烘箱的温度为40-45度。

为了验证共晶磷对磷石膏性能的影响，设置以下方法：

第一步，制得共晶磷试样，并将共晶磷试样按不同比例掺入到步骤S2中净化磷石膏中；

第二步，通过150-170度低温分别对步骤S3中制取的磷石膏进行煅烧，磷石膏升温脱水制得半水磷石膏，并分别测试半水磷石膏的物理力学性能指标；

第三步，测定磷石膏的水化速率，分析硬化体微观形貌变化，并研究共晶磷对磷石膏性能的影响规律。

通过重复上述方法先将所制取的含共晶磷的样品充分水洗后于43-47度下烘干；称取试样1g置于100ml容量瓶中，加入50ml、pH＝4的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液，然后加入10ml、10％的Ba(NO₃)₂溶液，振荡2h后过滤，移取5ml滤液于50ml容量瓶中，用磷钒钼黄比色法测定其中的P₂O₅含量，即为样品中共晶磷的含量。

通过重复上述方法分别制取共晶磷试样含量为0、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％；分别将含有0、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％共晶磷含量的磷石膏按一定比例加入到天然石膏中，以此来分析不同含量的共晶磷对磷石膏物理力学性能的影响以及对PH值指标、水化速率、硬化体结构的影响，结果如下表：

由上表可知，当随着共晶磷的含量逐渐增加时，磷石膏的凝结时间越来越长，而抗压强度越来越低，抗压损失率越来越高，共晶磷具有明显的缓凝作用，同时使建筑石膏的标准稠度需水量增加，抗压和抗折强度均有大幅度降低，当共晶磷含量为0.6％时，抗压强度损失率为11.2％，随着共晶磷含量的升高，磷石膏的物理性质越来越差，抗压强度也是越来越低。

通过上述技术方案得到的装置是一种磷石膏的共晶磷去除***，通过水洗预处理磷石膏去除可溶磷、经洗涤、漂洗、过滤、脱水过程去除磷石膏中的可溶磷、氟可溶性杂质，基木消除可溶磷对磷建筑石膏的影响，高温闪烧净化去除共晶磷，共晶磷将转化为惰性沉淀，有机物挥发，制备共晶磷掺入到净化磷石膏中，通过低温煅烧磷石膏原料石香膏颗粒表面至内部缓慢升温脱水成半水石膏，通过测试磷建筑石膏水化硬化体的物理力学性能、水化速率探明分析共晶磷对磷建筑石膏性能的影响，获得高品质的磷建筑石膏。通过在箱体的侧面上下两端分别设置浮选箱和进气箱，通过进气箱能够使高压气流进入箱体内，能够在液体间充满气泡，气泡能够更好的辅助液体内的有机物等杂物浮到液面上端，提高搅拌效果和效率同时进气箱能够对浮选箱提供负压，使浮选箱能够很好的对箱体液面上的有机物杂物吸附、过滤，过滤后的液体再次回到箱体内部。通过述设置的共晶磷转化值测量方法能够根据煅烧***的数据判断出共晶磷转化率，确保共晶磷能够完全转化为惰性沉淀物，从而提升磷石膏的生产质量，避免了重复进行样品采集和化验，提高了生产效率。通过限定颗粒传热面积与磷石膏的粒径之间的关系，避免热量在传递过程中存在不均匀的现象，从而导致大颗粒内部的共晶磷受热温度达不到，而不能完全转化，影响共晶磷的转化效率。通过设置对比试验验证了，当磷石膏中随着共晶磷的含量逐渐增加时，磷石膏的凝结时间越来越长，而抗压强度越来越低，抗压损失率越来越高，共晶磷具有明显的缓凝作用，同时使建筑石膏的标准稠度需水量增加，抗压和抗折强度均有大幅度降低。通过限定压强P与气体的流速v2、水流的流速v1之间的关系，能够使环形管处喷出的气体形成的气泡较为发散、均匀，达到最大效率的辅助液体内的有机物等杂物浮到液面上端。

本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磷石膏的共晶磷去除***，其特征在于，包括水洗机构、煅烧***，所述水洗机构包括箱体(1)，所述箱体(1)呈圆柱形结构，所述箱体(1)的上端面设置有进料口(2)，底部设置有出料口(3)，所述箱体(1)内还设置有混合组件，所述混合组件包括搅拌轴(41)，所述搅拌轴(41)呈竖直设置，且所述搅拌轴(41)的上端贯穿箱体(1)的上端面设置有电机(42)，所述搅拌轴(41)的上端通过第一轴承与箱体(1)的上端面连接，所述搅拌轴(41)上设有多个搅拌齿(43)，多个所述搅拌齿(43)之间连接有固定杆(44)，所述固定杆(44)上垂直连接有缓冲组件(51)，所述缓冲组件(51)远离固定杆(44)的一端连接有刮板(45)，所述刮板(45)上设有刷毛(46)，所述刷毛(46)与箱体(1)的内壁紧密设置；

共晶磷在煅烧的过程中转化为惰性沉淀，进行消除，所述煅烧***包括热风炉，热风炉的出风端连接有湍流干燥器，湍流干燥器的另一端连接有涡流干燥器，涡流干燥器的另一端连接有旋风分离器，旋风分离器的出料端连接有星型卸料器，星型卸料器出料端连接料仓；所述煅烧***还包括有温度控制***，所述温度控制***包括煅烧温度设定模块，共晶磷转化测量模块，温度检测模块，通过设定的温度控制***，严格控制煅烧的温度，防止出现温度过高或过低。

2.根据权利要求1所述一种磷石膏的共晶磷去除***，其特征在于，所述缓冲组件(51)包括缓冲座，所述缓冲座靠近搅拌轴(41)的一端与所述固定杆(44)连接，所述缓冲座内部设置有缓冲滑腔(52)，所述缓冲滑腔(52)内设置有缓冲滑快(53)，所述缓冲滑快(53)远离所述固定杆(44)的一侧设置有缓冲杆(54)，所述缓冲杆(54)的另一端贯穿缓冲座的侧面与所述刮板(45)连接，所述缓冲滑快(53)的另一侧与所述缓冲滑腔(52)之间设置有缓冲弹簧(55)。

3.根据权利要求1所述一种磷石膏的共晶磷去除***，其特征在于，，所述箱体(1)的侧面上端还设置有浮选口(7)，所述浮选口(7)处设置有浮选箱(6)，所述浮选箱(6)内水平设置有过滤网(8)，所述浮选箱(6)内还设置有用于清理过滤网(8)的清理机构，所述清理机构包括滚珠丝杆(151)，所述滚珠丝杆(151)的轴线呈前后方向水平设置，所述滚珠丝杆(151)的前后两端分别通过轴承与浮选箱(6)前后侧面连接，所述浮选箱(6)的后端设置有用于使滚珠丝杆(151)转动的伺服电机(152)，所述滚珠丝杆(151)上适配有滚珠螺母块(153)，所述浮选箱(6)内部还设置有用于使滚珠螺母块(153)前后方向导向移动的导向板，所述滚珠螺母块(153)的下端设置有第二刮板(154)，所述第二刮板(154)的下端设置有第二刷毛(155)，所述第二刮板(154)的长度方向沿所述过滤网(8)的宽度方向设置，所述浮选箱(6)底部的前后两端分别设置有收集斗(156)，所述浮选箱(6)右侧设置有用于取出收集斗(156)的密封门，所述浮选箱(6)的下端设置有出液口(9)，所述出液口(9)处设置有出液管(10)。

4.根据权利要求1所述一种磷石膏的共晶磷去除***，其特征在于，所述温度控制模块根据共晶磷转化指数与实际的共晶磷转化测量值进行煅烧温度的设定，共晶磷转化测量值根据煅烧温度、煅烧气压、引风温度、出风温度的测量值经过数据处理建立共晶磷转化测量值的预测模型，实时输入测量数据，即能够得出共晶磷转化测量值。

5.根据权利要求4所述一种磷石膏的共晶磷去除***，其特征在于，共晶磷转化测量值的计算方法包括以下步骤：步骤一，对建好的预测模型输入煅烧温度、煅烧气压、引风温度、出风温度的实际测量值参数；步骤二，计算输入各项数据参数的聚类中心，选择高斯隶属度函数；用基于最小二乘法计算后续参数，得出共晶磷转化测量值。

6.根据权利要求1所述一种磷石膏的共晶磷去除***，其特征在于，在煅烧过程中，经过浮选之后的磷石膏随着热风炉的热气进入到湍流干燥器和涡流干燥器中，通过离心作用，磷石膏在湍流干燥器和涡流干燥器中形成均匀的磷石膏料环，磷石膏与热风之间的相互运动，保证两者的充分热量交换，在此过程中共晶磷转化为难溶物，石膏转化为无水石膏，后期经过分离，将共晶磷从石膏中去除，提升石膏的纯度。

7.根据权利要求1所述一种磷石膏的共晶磷去除***，其特征在于，该***采用的去除方法包括以下步骤：

S1，预处理：通过水洗、浮选对磷石膏进行预处理，降低可溶磷含量至0.1％以内，消除可溶磷后续对共晶磷含量准确测定的影响；

S2，净化：通过600-800度高温煅烧步骤S1制取的磷石膏，去除共晶磷，共晶磷转化为惰性沉淀。

8.根据权利要求6所述一种磷石膏的共晶磷去除***，其特征在于，在步骤S1中，所述水洗除杂包括以下步骤：

a，按照液固比10：1称取一定质量的去离子水和磷石膏，并将去离子水和磷石膏共同加入箱体内；

b，箱体工作，进行搅拌和浮选，水洗温度控制在85-95度，搅拌转速300r/min，水洗30min，然后过滤、洗涤；

c，重复步骤b中的操作3-5次，最后将磷石膏放入烘箱中干燥12h，所述烘箱的温度为40-45度。

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