專利名稱：以化學石膏為原料二步法制備建筑石膏粉的方法
技術領域：
本發明涉及用工業副產石膏也叫化學石膏制建筑石膏的方法，具體地說是一種通過高溫熱氣體對化學石膏煅燒進行快速脫水制取建筑石膏的方法。
背景技術：
化學石膏也叫工業副產石膏，是指工業生產中由化學反應生成的以硫酸鈣(主要為無水和二水硫酸鈣)為主要成分的副產品或廢渣。例如在磷素化學肥料和復合肥料、各類添加劑的生產過程中會產生磷石膏、大型燃煤設施采用石灰濕法脫硫產生的脫硫石膏、發酵法制檸檬酸的過程中產生檸檬酸石膏、用硫酸分解螢石制氟化氫的過程中產生的氟石膏、還有其它各化工生產中產生的鹽石膏等均為化學石膏的主要品種。
化學石膏的主要成分與天然石膏相同為二水硫酸鈣，并含有一定量的游離水。因此，針對化學石膏的利用研究主要集中在化學石膏加工處理成天然石膏的替代品上。目前國外主要研究的是利用化學石膏生產石膏制品，其工藝是化學石膏用水洗滌，再干燥、煅燒、研磨，最后加水和添加劑制成石膏制品。處理后的石膏粉，僅作為中間產品，對初凝時間不需達到標準要求，只需滿足加工條件即可。國內有的廠家用磷石膏生產半水石膏，并進一步制成石膏板及砌塊，主要工藝為將磷石膏加水、加晶型劑、外加劑進行浸泡、結晶、凈化、分離，再進行干燥、煅燒脫除游離水和部分結晶水制得含半水石膏的混合物，再加入適量的調凝劑及水制成石膏制品。國內外已有工藝主要存在的問題是1、往往采用間接接觸脫水法即用回轉炒鍋慢速脫水工藝，脫水時間長，產能低，難以大規模生產；2、工藝流程長，投資大，能耗高，生產成本高，且由于增加洗滌工序，有20~30％的磷石膏被水帶走，形成的泥漿很難處理，造成二次污染。
目前也出現了對化學石膏原料不用水洗而利用烘干機進行快速脫水方法，如2001年11月出版《磷肥與復肥》雜志第62-63頁發表的一篇名為“磷石膏新型煅燒爐—錘式烘干機”文章中介紹了一種用高溫煙氣對磷石膏原料在錘式烘干機內煅燒進行快速脫水制取石膏粉的方法。由于氣流攜帶磷石膏在烘干機及干燥管內快速流動，設備的處理能力大，處理效率高，能耗低，適用于大規模處理。其缺點是由于磷石膏在這種烘干機中滯留時間短，與氣體的接觸時間短，通常只有數秒，因而使磷石膏脫水不均勻，半水石膏的含量不高，煅燒產物石膏粉不僅其初凝時間短，而且抗折抗壓強度低，不能滿足建筑石膏粉國家標準GB9776-88的要求，從而限制了其使用范圍。為了解決這個問題，本發明人在CN1532164A中提出了一種對其煅燒產物加入緩凝劑并粉磨的方法以改善其性能。
發明內容
本發明所要解決的是上述用煙氣與化學石膏直接接觸脫水法制取的石膏粉因半水石膏含量不高導致的初凝時間短、抗折抗壓強度低，達不到建筑石膏標準要求的問題。
二水石膏在120℃以上開始釋放結晶水，二水石膏開始轉化成半水石膏，化學石膏在脫水過程中首先是游離水蒸發，繼爾是釋放結晶水，當溫度上升到160℃以上時半水石膏轉化成無水石膏。本發明人通過研究發現用煙氣與化學石膏直接接觸脫水法對化學石膏進行快速脫水，化學石膏脫水不均勻、半水石膏的含量不高的直接原因是化學石膏中游離水含量較大，游離水在蒸發過程中需要吸收大量的熱量，致使煙氣溫度下降較快，波動劇烈，局部因溫度波動大而出現脫水不足或過燒現象，導致物料中半水石膏含量不高。如果能將游離水與結晶水的脫水過程大體上分段進行，一步以脫除游離水為目標，另一步以脫除結晶水為目標，使得脫除結晶水時溫度波動小，即可獲得預期的半水石膏含量較高的石膏粉產品。
本發明就是基于以上思路完成的即將化學石膏的脫水過程分為兩步，第一步采用直接接觸脫水法即用熱煙氣與化學石膏直接接觸脫除大部或全部游離水，第二步采用直接或間接接觸脫水法對第一步獲得的物料脫除全部游離水和部分結晶水，得到目標產品。由于第一步以脫除游離水為目標，脫水速度越快，其熱效率就越高，能耗則越低，因而采用熱煙氣與化學石膏直接接觸法快速脫水可以達到目的；第二步以脫除部分結晶水為目標，目標產品中的半水石膏是在該步生成的，半水石膏含量的高低直接影響著石膏粉品質性能，該步脫水過程中溫度波動越小，產品中的半水石膏含量越穩定，成品性能越好，質量越高，由于該步脫水量小，溫度波動范圍小，脫水速度快，脫水過程容易控制，無論用直接或間接接觸脫水法均可得到質量穩定的目標產品。
當第一步脫水后的物料游離水重量百分比含量低于5％時，第二步脫水過程溫度波動已大大減小，容易得到性能穩定的目標產品。從處理效率和能耗的角度考慮，第一步脫除游離水越完全，整個工藝的處理效率越高、能耗越低，尤其是在第二步采用間接接觸脫水法時。因此，第一步脫水后的物料中有部分結晶水開始釋放時，物料中游離水大體上全部脫除，此時的物料經第二步進一步脫水從整個工藝上來說是最合理的。當第一步脫水后的物料中二水石膏開始轉化為半水石膏和無水石膏并以半水石膏為主，此時的二水石膏轉化率可以控制在90％以內，以保證經第二步脫水時有足夠的二水石膏轉化為半水石膏，得到半水石膏含量較高的石膏粉產品。
上述第一步脫水可以在錘式烘干機中進行，脫水速度快，能耗低，第二步脫水可以在沸騰炒鍋中進行，由于物料通過導熱油間接換熱，脫水過程平穩，溫度波動小、易控制，產品中半水石膏含量均勻，產品質量穩定。
上述第二步脫水也可在高溫煅燒爐中進行的。
本發明不僅可獲得質量穩定、性能優越的建筑石膏粉，還保留了原快速脫水法生產能力大、能耗低、環保效果好的優點，適合大規模工業生產。
具體實施例方式
以下實施例是以磷石膏和硫石膏為原料進行的，所有百分比含量均為重量百分比含量實施例1將化學石膏和400-700℃的高溫煙氣送入烘干機中，化學石膏與高溫氣體在烘干機中充分混合進行煅燒脫水，再隨氣流送至布袋收塵器進行分離，布袋收塵器入口的氣流溫度控制在120-130℃，這時進入布袋收塵器的物料中游離水含量小于5％，將布袋收塵器收集的煅燒產物送至沸騰炒鍋內與導熱油間接接觸進行二次脫水，沸騰炒鍋出口料溫控制在150-160℃左右，在制得的石膏粉中結晶水含量約在3-5％，半水石膏含量約在60-70％。產品經檢測，其初凝時間大于6分鐘，終凝時間小于30分鐘，抗折強度大于1.8Mpa，抗壓強度大于3.0Mpa，達到建筑石膏粉國家標準GB9776-88的要求。
實施例2將化學石膏和400-700℃的高溫煙氣送入烘干機中，化學石膏與高溫氣體在烘干機中充分混合進行煅燒脫水，再隨氣流送至布袋收塵器進行分離，布袋收塵器入口的氣流溫度控制在130-160℃，這時進入布袋收塵器的物料中游離水基本上全部脫去，并有結晶水釋放，二水石膏開始轉化為半水和無水石膏，二水石膏轉化率控制在90％以內；將布袋收塵器收集的煅燒產物送至沸騰炒鍋內與導熱油間接接觸進行二次脫水，沸騰炒鍋出口料溫控制在140-150℃，在制得的石膏粉中結晶水含量約在4-5％，半水石膏含量約在55-70％。產品經檢測，其初凝時間大于6分鐘，終凝時間小于30分鐘，抗折強度大于1.8Mpa，抗壓強度大于3.0Mpa，達到建筑石膏粉國家標準GB9776-88的要求。
實施例3將化學石膏和400-700℃的高溫煙氣送入烘干機中，化學石膏與高溫氣體在烘干機中充分混合進行煅燒脫水，再隨氣流送至布袋收塵器進行分離，布袋收塵器入口的氣流溫度控制在120-130℃，這時進入布袋收塵器的物料中游離水含量小于5％；將布袋收塵器收集的煅燒產物送至高溫鍛燒爐內與熱煙氣直接接觸進行二次脫水，再經布袋收塵器分離，布袋收塵器入口的氣流溫度控制在220-250℃，分離后制得的石膏粉中結晶水含量約在4-5％，半水石膏含量約在55-70％。產品經檢測，其初凝時間大于6分鐘，終凝時間小于30分鐘，抗折強度大于1.8Mpa，抗壓強度大于3.0Mpa，達到建筑石膏粉國家標準GB9776-88的要求。
實施例4將化學石膏和400-700℃的高溫煙氣送入烘干機中，化學石膏與高溫氣體在烘干機中充分混合進行煅燒脫水，再隨氣流送至布袋收塵器進行分離，布袋收塵器入口的氣流溫度控制在130-160℃，這時進入布袋收塵器的物料中游離水基本上全部脫去，并有結晶水釋放，二水石膏開始轉化為半水和無水石膏，二水石膏轉化率控制在90％以內；將布袋收塵器收集的煅燒產物送至高溫鍛燒爐內與熱煙氣直接接觸進行二次脫水，再經布袋收塵器分離，布袋收塵器入口的氣流溫度控制在180-220℃，分離后制得的石膏粉中結晶水含量約在4-5％，半水石膏含量約在55-70％。產品經檢測，其初凝時間大于6分鐘，終凝時間小于30分鐘，抗折強度大于1.8Mpa，抗壓強度大于3.0Mpa，達到建筑石膏粉國家標準GB9776-88的要求。
權利要求
1.一種以化學石膏為原料二步法制備建筑石膏粉的方法，通過對化學石膏進行脫水制得建筑石膏粉，其特征在于所述脫水過程分為兩步，第一步采用直接接觸脫水法即用熱煙氣與化學石膏直接接觸脫除大部或全部游離水，第二步采用直接或間接接觸脫水法對第一步獲得的物料脫除全部游離水和部分結晶水，得到半水石膏含量高的石膏粉。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于第一步脫水后的物料中游離水重量百分比含量小于5％。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于第一步脫水后的物料中有結晶水釋放，且二水石膏轉化為半水和無水石膏的轉化率不高于90％。
4.根據權利要求1或2或3所述的方法，其特征在于第一步脫水是在錘式烘干機中進行的，第二步脫水是在沸騰炒鍋中進行的。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于與錘式烘干機配套的布袋收塵器入口氣溫控制在120-160℃，沸騰炒鍋出口料溫控制在140-160℃。
6.根據權利要求1或2或3所述的方法，其特征在于第一步脫水是在錘式烘干機中進行的，第二步脫水是在高溫煅燒爐中進行的。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于與錘式烘干機配套的布袋收塵器入口氣溫控制在120-160℃，與高溫煅燒爐配套的布袋收塵器入口氣溫控制在180-250℃。
全文摘要
本發明一種以化學石膏為原料二步法制備建筑石膏粉的方法，通過對化學石膏進行脫水制得建筑石膏粉，所述脫水過程分為兩步，第一步采用直接接觸脫水法即用熱煙氣與化學石膏直接接觸脫除大部或全部游離水，第二步采用直接或間接接觸脫水法對第一步獲得的物料脫除全部游離水和部分結晶水，得到半水石膏含量高的石膏粉。第一步以脫除游離水為目標，第二步以脫除部分結晶水為目標，脫水過程中溫度波動越小，產品中的半水石膏含量穩定。本發明不僅可獲得質量穩定、性能優越的建筑石膏粉，還保留了原快速脫水法生產能力大、能耗低、環保效果好的優點，適合大規模工業生產。
文檔編號C04B11/028GK1872763SQ20051007871
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月4日 優先權日2005年6月4日
發明者胡成軍, 石慶忠, 葉麗君 申請人:銅陵化學工業集團有限公司