CN1872763A - 以化学石膏为原料二步法制备建筑石膏粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种以化学石膏为原料二步法制备建筑石膏粉的方法，通过对化学石膏进行脱水制得建筑石膏粉，所述脱水过程分为两步，第一步采用直接接触脱水法即用热烟气与化学石膏直接接触脱除大部或全部游离水，第二步采用直接或间接接触脱水法对第一步获得的物料脱除全部游离水和部分结晶水，得到半水石膏含量高的石膏粉。第一步以脱除游离水为目标，第二步以脱除部分结晶水为目标，脱水过程中温度波动越小，产品中的半水石膏含量稳定。本发明不仅可获得质量稳定、性能优越的建筑石膏粉，还保留了原快速脱水法生产能力大、能耗低、环保效果好的优点，适合大规模工业生产。
Description
所属技术领域
本发明涉及用工业副产石膏也叫化学石膏制建筑石膏的方法，具体地说是一种通过高温热气体对化学石膏煅烧进行快速脱水制取建筑石膏的方法。
背景技术
化学石膏也叫工业副产石膏，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)为主要成分的副产品或废渣。例如：在磷素化学肥料和复合肥料、各类添加剂的生产过程中会产生磷石膏、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柠檬酸石膏、用硫酸分解萤石制氟化氢的过程中产生的氟石膏、还有其它各化工生产中产生的盐石膏等均为化学石膏的主要品种。
化学石膏的主要成分与天然石膏相同为二水硫酸钙，并含有一定量的游离水。因此，针对化学石膏的利用研究主要集中在化学石膏加工处理成天然石膏的替代品上。目前国外主要研究的是利用化学石膏生产石膏制品，其工艺是：化学石膏用水洗涤，再干燥、煅烧、研磨，最后加水和添加剂制成石膏制品。处理后的石膏粉，仅作为中间产品，对初凝时间不需达到标准要求，只需满足加工条件即可。国内有的厂家用磷石膏生产半水石膏，并进一步制成石膏板及砌块，主要工艺为：将磷石膏加水、加晶型剂、外加剂进行浸泡、结晶、净化、分离，再进行干燥、煅烧脱除游离水和部分结晶水制得含半水石膏的混合物，再加入适量的调凝剂及水制成石膏制品。国内外已有工艺主要存在的问题是：1、往往采用间接接触脱水法即用回转炒锅慢速脱水工艺，脱水时间长，产能低，难以大规模生产；2、工艺流程长，投资大，能耗高，生产成本高，且由于增加洗涤工序，有20~30％的磷石膏被水带走，形成的泥浆很难处理，造成二次污染。
目前也出现了对化学石膏原料不用水洗而利用烘干机进行快速脱水方法，如2001年11月出版《磷肥与复肥》杂志第62-63页发表的一篇名为“磷石膏新型煅烧炉—锤式烘干机”文章中介绍了一种用高温烟气对磷石膏原料在锤式烘干机内煅烧进行快速脱水制取石膏粉的方法。由于气流携带磷石膏在烘干机及干燥管内快速流动，设备的处理能力大，处理效率高，能耗低，适用于大规模处理。其缺点是：由于磷石膏在这种烘干机中滞留时间短，与气体的接触时间短，通常只有数秒，因而使磷石膏脱水不均匀，半水石膏的含量不高，煅烧产物石膏粉不仅其初凝时间短，而且抗折抗压强度低，不能满足建筑石膏粉国家标准GB9776-88的要求，从而限制了其使用范围。为了解决这个问题，本发明人在CN1532164A中提出了一种对其煅烧产物加入缓凝剂并粉磨的方法以改善其性能。
发明内容
本发明所要解决的是上述用烟气与化学石膏直接接触脱水法制取的石膏粉因半水石膏含量不高导致的初凝时间短、抗折抗压强度低，达不到建筑石膏标准要求的问题。
二水石膏在120℃以上开始释放结晶水，二水石膏开始转化成半水石膏，化学石膏在脱水过程中首先是游离水蒸发，继尔是释放结晶水，当温度上升到160℃以上时半水石膏转化成无水石膏。本发明人通过研究发现：用烟气与化学石膏直接接触脱水法对化学石膏进行快速脱水，化学石膏脱水不均匀、半水石膏的含量不高的直接原因是化学石膏中游离水含量较大，游离水在蒸发过程中需要吸收大量的热量，致使烟气温度下降较快，波动剧烈，局部因温度波动大而出现脱水不足或过烧现象，导致物料中半水石膏含量不高。如果能将游离水与结晶水的脱水过程大体上分段进行，一步以脱除游离水为目标，另一步以脱除结晶水为目标，使得脱除结晶水时温度波动小，即可获得预期的半水石膏含量较高的石膏粉产品。
本发明就是基于以上思路完成的：即将化学石膏的脱水过程分为两步，第一步采用直接接触脱水法即用热烟气与化学石膏直接接触脱除大部或全部游离水，第二步采用直接或间接接触脱水法对第一步获得的物料脱除全部游离水和部分结晶水，得到目标产品。由于第一步以脱除游离水为目标，脱水速度越快，其热效率就越高，能耗则越低，因而采用热烟气与化学石膏直接接触法快速脱水可以达到目的；第二步以脱除部分结晶水为目标，目标产品中的半水石膏是在该步生成的，半水石膏含量的高低直接影响着石膏粉品质性能，该步脱水过程中温度波动越小，产品中的半水石膏含量越稳定，成品性能越好，质量越高，由于该步脱水量小，温度波动范围小，脱水速度快，脱水过程容易控制，无论用直接或间接接触脱水法均可得到质量稳定的目标产品。
当第一步脱水后的物料游离水重量百分比含量低于5％时，第二步脱水过程温度波动已大大减小，容易得到性能稳定的目标产品。从处理效率和能耗的角度考虑，第一步脱除游离水越完全，整个工艺的处理效率越高、能耗越低，尤其是在第二步采用间接接触脱水法时。因此，第一步脱水后的物料中有部分结晶水开始释放时，物料中游离水大体上全部脱除，此时的物料经第二步进一步脱水从整个工艺上来说是最合理的。当第一步脱水后的物料中二水石膏开始转化为半水石膏和无水石膏并以半水石膏为主，此时的二水石膏转化率可以控制在90％以内，以保证经第二步脱水时有足够的二水石膏转化为半水石膏，得到半水石膏含量较高的石膏粉产品。
上述第一步脱水可以在锤式烘干机中进行，脱水速度快，能耗低，第二步脱水可以在沸腾炒锅中进行，由于物料通过导热油间接换热，脱水过程平稳，温度波动小、易控制，产品中半水石膏含量均匀，产品质量稳定。
上述第二步脱水也可在高温煅烧炉中进行的。
本发明不仅可获得质量稳定、性能优越的建筑石膏粉，还保留了原快速脱水法生产能力大、能耗低、环保效果好的优点，适合大规模工业生产。
具体实施方式
以下实施例是以磷石膏和硫石膏为原料进行的，所有百分比含量均为重量百分比含量：
实施例1：将化学石膏和400-700℃的高温烟气送入烘干机中，化学石膏与高温气体在烘干机中充分混合进行煅烧脱水，再随气流送至布袋收尘器进行分离，布袋收尘器入口的气流温度控制在120-130℃，这时进入布袋收尘器的物料中游离水含量小于5％，将布袋收尘器收集的煅烧产物送至沸腾炒锅内与导热油间接接触进行二次脱水，沸腾炒锅出口料温控制在150-160℃左右，在制得的石膏粉中结晶水含量约在3-5％，半水石膏含量约在60-70％。产品经检测，其初凝时间大于6分钟，终凝时间小于30分钟，抗折强度大于1.8Mpa，抗压强度大于3.0Mpa，达到建筑石膏粉国家标准GB9776-88的要求。
实施例2：将化学石膏和400-700℃的高温烟气送入烘干机中，化学石膏与高温气体在烘干机中充分混合进行煅烧脱水，再随气流送至布袋收尘器进行分离，布袋收尘器入口的气流温度控制在130-160℃，这时进入布袋收尘器的物料中游离水基本上全部脱去，并有结晶水释放，二水石膏开始转化为半水和无水石膏，二水石膏转化率控制在90％以内；将布袋收尘器收集的煅烧产物送至沸腾炒锅内与导热油间接接触进行二次脱水，沸腾炒锅出口料温控制在140-150℃，在制得的石膏粉中结晶水含量约在4-5％，半水石膏含量约在55-70％。产品经检测，其初凝时间大于6分钟，终凝时间小于30分钟，抗折强度大于1.8Mpa，抗压强度大于3.0Mpa，达到建筑石膏粉国家标准GB9776-88的要求。
实施例3：将化学石膏和400-700℃的高温烟气送入烘干机中，化学石膏与高温气体在烘干机中充分混合进行煅烧脱水，再随气流送至布袋收尘器进行分离，布袋收尘器入口的气流温度控制在120-130℃，这时进入布袋收尘器的物料中游离水含量小于5％；将布袋收尘器收集的煅烧产物送至高温锻烧炉内与热烟气直接接触进行二次脱水，再经布袋收尘器分离，布袋收尘器入口的气流温度控制在220-250℃，分离后制得的石膏粉中结晶水含量约在4-5％，半水石膏含量约在55-70％。产品经检测，其初凝时间大于6分钟，终凝时间小于30分钟，抗折强度大于1.8Mpa，抗压强度大于3.0Mpa，达到建筑石膏粉国家标准GB9776-88的要求。
实施例4：将化学石膏和400-700℃的高温烟气送入烘干机中，化学石膏与高温气体在烘干机中充分混合进行煅烧脱水，再随气流送至布袋收尘器进行分离，布袋收尘器入口的气流温度控制在130-160℃，这时进入布袋收尘器的物料中游离水基本上全部脱去，并有结晶水释放，二水石膏开始转化为半水和无水石膏，二水石膏转化率控制在90％以内；将布袋收尘器收集的煅烧产物送至高温锻烧炉内与热烟气直接接触进行二次脱水，再经布袋收尘器分离，布袋收尘器入口的气流温度控制在180-220℃，分离后制得的石膏粉中结晶水含量约在4-5％，半水石膏含量约在55-70％。产品经检测，其初凝时间大于6分钟，终凝时间小于30分钟，抗折强度大于1.8Mpa，抗压强度大于3.0Mpa，达到建筑石膏粉国家标准GB9776-88的要求。
Claims (7)
1、一种以化学石膏为原料二步法制备建筑石膏粉的方法，通过对化学石膏进行脱水制得建筑石膏粉，其特征在于所述脱水过程分为两步，第一步采用直接接触脱水法即用热烟气与化学石膏直接接触脱除大部或全部游离水，第二步采用直接或间接接触脱水法对第一步获得的物料脱除全部游离水和部分结晶水，得到半水石膏含量高的石膏粉。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于第一步脱水后的物料中游离水重量百分比含量小于5％。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于第一步脱水后的物料中有结晶水释放，且二水石膏转化为半水和无水石膏的转化率不高于90％。
4、根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于第一步脱水是在锤式烘干机中进行的，第二步脱水是在沸腾炒锅中进行的。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于与锤式烘干机配套的布袋收尘器入口气温控制在120-160℃，沸腾炒锅出口料温控制在140-160℃。
6、根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于第一步脱水是在锤式烘干机中进行的，第二步脱水是在高温煅烧炉中进行的。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于与锤式烘干机配套的布袋收尘器入口气温控制在120-160℃，与高温煅烧炉配套的布袋收尘器入口气温控制在180-250℃。
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