CN103936313A - 一种磷石膏制备建筑石膏粉的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷石膏制备建筑石膏粉的工艺。该工艺是由磷石膏烘干、磨细、选粉，悬浮态脱水和适度陈化等工艺环节构成。本发明工艺系统将磷石膏的磨细烘干与脱水过程分成两个相对独立的环节，采用负压操作，由热风炉、给料装置、磷石膏细磨烘干选粉装置、悬浮态脱水器装置、陈化仓、收尘装置、引风机等组成。本工艺生产过程稳定，节能，产品质量高，可实现大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种废渣处理及利用技术领域，特别是涉及一种两步法实现磷石膏在悬浮态下烘干、脱水，制备建筑石膏粉的生产工艺。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸和磷肥工业生产所排放的固体废弃物，其主要成分是CaSO4.2H2O（含量在90%以上）。生产一吨磷酸要产生五吨左右的磷石膏废渣，我国磷肥生产每年要排放数千万吨磷石膏，需要大量的土地堆放，同时对环境造成严重污染。石膏排放所形成的环保压力已经成为磷肥工业发展的重要制约因素之一。
磷石膏既是工业废弃物，也是宝贵的资源。磷石膏颗粒整形、烘干脱水处理后，可成为满足国家标准的建筑用石膏粉。此工艺消除了磷石膏等工业副产石膏对环境的污染，变废为宝，也可以节约资源。因此，对磷石膏等工业副产石膏的开发利用可以把副产石膏的化工工业和建材工业结合起来，做到磷肥和磷酸等工业的无废渣排放。
建筑石膏粉的生产有多种工艺。按加热方式，分为间接加热工艺和直接加热工艺；按煅烧脱水速度，分为慢速煅烧工艺和快速煅烧工艺；按出料方式，可分为间歇生产工艺和连续生产工艺。
在二十世纪六十年代之前，以传统慢烧型的间歇炒锅和外烧式回转窑为主。六十年代后期，对上述设备进行了技术改造，七十年代，将间歇炒锅发展成为连续炒锅，八十年代后又发展成了锥形炒锅；回转窑也从外烧式发展成内烧式煅烧；为推动建筑石膏粉工业的技术进步，提高石膏建材制品生产线的运行速度，近年来又发展出了气流式快速煅烧工艺。总的来看，石膏煅烧工艺是沿着从间歇出料到连续出料、从间接加热到直接加热、从慢速脱水到快速脱水的趋势逐步发展的。
目前，我国的中小企业多采用内烧或外烧回转窑、间歇或连续炒锅和沸腾炉等进行生产，规模较小，配套设施不健全，产品质量不够稳定，能耗偏高。近年来，我国自行开发的年产10万吨以上的沸腾炉、直热式回转窑已有几条投入了生产（生产工艺参数尚有待于优化）。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，该工艺采用工业废弃物作为原料，工艺过程简单，控制方便，产品性能优越稳定，完全满足国家标准GB9776-2008的要求。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的利用磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，包括以下步骤：
A.磷石膏原料的喂料：磷石膏原料由专用喂料机定量喂入进料溜槽；
B.烘干和脱水热源：采用热风炉提供气体热源，气体温度控制在350℃~600℃；
C.磷石膏的干燥、细磨、选粉：磷石膏原料在立磨装置内集中完成颗粒分散、磨细、干燥和分级过程，立磨装置排出的含尘气体进入旋风分离器，实现气固分离，气流温度控制在90℃~140℃；出立磨装置的中间物料为二水石膏，自由水含量小于5%；所述含尘气体通过收尘器收尘后，经引风机排出；
D.磷石膏的悬浮态脱水：干燥后的中间物料进入悬浮态脱水炉脱水，脱水炉的出口温度控制在160℃~230℃；然后经旋风分离器气固分离，收集物料的主物相为半水石膏粉，总含水量控制在3%~10%；气体进入立磨装置，用作烘干的部分热源。
E.陈化：收集得到的半水石膏粉送入陈化仓内，陈化1~5天，即成为建筑石膏粉。所得产品达到工业用建筑石膏粉的国家标准GBT9776-2008的要求。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
所述的磷石膏原料可以是氟石膏或其它类型石膏等工业副产品石膏或天然石膏。各种原料中CaSO4.2H2O的含量为60%~100%，SiO2含量为0%~30%。
所述的工艺步骤B中，热风炉可以为燃煤、燃气或燃油炉型，也可以不用热风炉，利用其他工业过程排出的高温尾气作为热源。
所述的工艺步骤C中，立磨粉磨后的物料平均粒度控制在15μm~60μm范围内。
所述的工艺步骤C中，收尘器可以为带式收尘器或者电收尘器。
所述的在工艺步骤C中，脱水炉采用物料炉外循环方式，其物料循环量可控。
本发明的工艺系统为负压操作，动力来源于引风机形成的设备内部负压差。
本发明磷石膏制备建筑石膏粉的方法至少具有下列优点：
1）对磷石膏等工业副产石膏的开发利用，可以把副产石膏的化工工业和建材工业有机结合起来，实现磷肥和磷酸等工业的无废渣排放。
2）工艺流程中，核心步骤C可以实现磷石膏粉体颗粒粒级的按目标控制，粒度控制方便。
3）工艺流程中，核心步骤C-D内的传热传质过程都是在悬浮态下进行，极大改善了气固传递条件，提高了系统的热效率和反应效率。前期的基础研究证明悬浮态脱水过程在15s内即可迅速完成。
4）D步骤排出的温度相对较高的废气进入C步骤继续利用，最终排出的废气温度低于120℃，与传统脱水工艺相比热耗大幅度降低。
5）本工艺采用现代控制手段进行温度和流量的控制，自动化程度高，产品性能稳定，易于大规模组织生产。
附图说明
图1是本发明的工艺示意图，图中带箭头的虚线表示气流路线，带箭头的实线表示物料路线图。1. 喂料系统；2. 热风炉；3. 立磨装置；4. 脱水炉；5. 成品料仓；6. 离心风机；T1为450℃；T2为180℃；T3 为110℃。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的两步法磷石膏制备建筑石膏粉的工艺作进一步说明。
本发明的具体技术方案如下：
本发明工艺系统为负压操作，动力来源于引风机形成的设备内部负压差。由喂料装置、立磨装置、悬浮态脱水反应炉、陈化仓和收尘装置等组成，包括如下工艺步骤：
A：磷石膏原料的喂料。磷石膏原料由专用喂料机定量喂入C步骤中的进料溜槽。依据生产规模，喂料机的规格可以是300~6000t/d(吨/天)。
B：烘干和脱水热源。采用热风炉为C和D步骤提供气体热源。一个较优的温度控制实施例为气体温度控制在450±20℃范围内。
C：磷石膏的干燥、细磨、选粉。磷石膏原料在立磨装置内集中完成颗粒分散、磨细、干燥和分级过程。一个较优的温度控制参数为立磨排出的含尘气流温度控制在110±10℃范围内，进入旋风分离器，实现气固分离。出立磨的中间物料为二水石膏，自由水含量小于3%。气体进入收尘器收尘后，经引风机排出。
D：磷石膏的悬浮态脱水。干燥后的磷石膏粉料进入悬浮态脱水炉脱水，一个较优的实施例为脱水炉的出口温度控制在190±10℃。后经旋风分离器气固分离，收集物料的主物相为半水石膏粉，在较优的实施例下，物料总含水量控制在4%-6%范围内。气体进入立磨装置，用作烘干的部分热源。
E：收集得到的半水石膏粉进入陈化仓内，一个较优的实施例是经过2~3天的陈化，即成为建筑石膏粉，达到工业用建筑石膏粉的国家标准GBT9776-2008的要求。
本发明的工艺步骤C中，磷石膏物料的粉磨细度和选粉细度等参数根据工艺要求可调。一个较优的实施例是石膏粉的平均粒径控制在15μm~40μm。
本发明的工艺步骤D中，磷石膏物料的脱水温度根据工艺要求可调。
本发明的工艺流程中，系统风量、系统是设备内部断面风速可调，调节方式可以为管道上设置阀门或者对引风机采用变频调速方式。
本发明的工艺步骤D中，磷石膏悬浮态反应器采用物料炉外循环方式，其物料循环量可控。一个较优的实施例是循环量控制在10%左右。
本发明的工艺流程中，进入步骤C的气流可以是步骤D排出的气体，也可以是步骤D与热风炉排出的高温气体的混合气，可以通过相应管路上的阀门进行气体流量的配置。一个较优的实施例是混合气携带的有效热焓满足磷石膏干燥的热量要求，使步骤C排出的气体温度维持在110±10℃的范围内。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其特征在于其包括以下步骤：
A.磷石膏原料的喂料：磷石膏原料由专用喂料机定量喂入进料溜槽；
B.烘干和脱水热源：采用热风炉提供气体热源，气体温度控制在350℃~600℃；
C.磷石膏的干燥、细磨、选粉：磷石膏原料在立磨装置内集中完成颗粒分散、磨细、干燥和分级过程，立磨装置排出的含尘气体进入旋风分离器，实现气固分离，气流温度控制在90℃~140℃；出立磨装置的中间物料为二水石膏，自由水含量小于5%；所述含尘气体通过收尘器收尘后，经引风机排出；
D.磷石膏的悬浮态脱水：干燥后的中间物料进入悬浮态脱水炉脱水，脱水炉的出口温度控制在160℃~230℃；然后经旋风分离器气固分离，收集物料的主物相为半水石膏粉，总含水量控制在3%~10%；气体进入立磨装置，用作烘干的部分热源；
E.陈化：收集得到的半水石膏粉送入陈化仓内，陈化1~5天，即成为建筑石膏粉。
2.根据权利要求1所述的磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其工艺规模为300~5000t/d(吨/天)成品量。
3.根据权利要求1所述的磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其特征在于所述的磷石膏原料是氟石膏或其它类型石膏工业副产品石膏或天然石膏，各种原料中CaSO4.2H2O的含量为60%~100%，SiO2含量为0%~30%。
4.根据权利要求1所述的磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其特征在于所述的工艺步骤B中，热风炉为燃煤、燃气或燃油炉型，或者不用热风炉，利用其他工业过程排出的高温尾气作为热源。
5.根据权利要求1 所述的磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其特征在于，在工艺步骤C中，立磨粉磨后的物料平均粒度控制在15μm~60μm范围内。
6.根据权利要求1 所述的磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其特征在于，在工艺步骤C中，收尘器为带式收尘器或者电收尘器。
7.根据权利要求1 所述的磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其特征在于，在工艺步骤C中，脱水炉采用物料炉外循环方式，其物料循环量可控。
8.根据权利要求1 所述的磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其特征在于，所述工艺为负压操作系统，动力来源于引风机形成的设备内部负压差。
9.根据权利要求1 所述的磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其特征在于，步骤B中气体温度控制在450±20℃；步骤C中立磨排出的含尘气流温度控制在110±10℃，自由水含量小于3%；步骤D中脱水炉的出口温度控制在190±10℃，物料总含水量控制在4%-6%。
10.根据权利要求1 所述的磷石膏制备建筑石膏粉的工艺，其特征在于，步骤C中石膏粉的平均粒径控制在15~40μm；步骤D中，磷石膏悬浮态反应器采用物料炉外循环方式，其物料循环量控制在10%。
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