工業副產石膏氣動式蒸壓生產α-半水石膏的裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及工業副產石膏氣動式蒸壓生產α-半水石膏的裝置和方法。所述的裝置包括立式蒸壓釜、抽蒸汽系統和高壓氣動系統；利用高壓氣動系統使高壓熱空氣通過排氣裝置向上吹動立式蒸壓釜內的物料，使物料呈膨松狀態，使物料的水蒸汽有排放通道；氣動管在蒸壓過程也可間歇打入蒸汽，防止蒸壓釜內部的脫硫石膏壓實。利用抽蒸汽系統抽走水蒸汽，使蒸壓生產出來的α-半水石膏達到干燥目的。本發明將“水熱法”和立式蒸壓釜的優點相結合，能夠對屬于工業廢棄物的工業副產石膏進行綜合利用，變廢為寶；裝置沒有機械部分，省電、無機械損耗，整個生產線投資小。
【專利說明】工業副產石膏氣動式蒸壓生產α-半水石膏的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及α-半水石膏生產，特別是工業副產石膏直接采用蒸壓法生產α-半水石膏的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]目前，α-半水石膏有兩種生產工藝:一種是水熱法，它的特點是以粉狀的二水石膏(工業副產石膏也屬于二水石膏)為原料，采用“反應釜”為生產設備之一，以釜壁加熱釜中水，再通過高溫水將熱能傳導給石膏物料(粉狀)進行反應(脫結晶水成為半水石膏)，其中物料占總體積的30%，其它為70%的水，反應過程中需要不斷攪拌，使反應釜中熱水溫度均勻、將熱從釜壁快速地進入水中，并使物料受熱均勻；這種工藝有以下缺點:(1)產品干燥環節，需要另外的設備和工藝，干燥所用的設備復雜(需要雙重干燥)且投資非常大；(2)反應釜需要帶高壓動態密封的機械攪拌裝置，高壓動態密封極易損壞，機械攪拌裝置也易損壞；(3)需要加熱物料3倍以上的水，大大增加了干燥能耗；而這種工藝的優點就是采用粉狀的二水石膏為原料，以水為熱介質產品質量更好。
[0003]另一種是蒸壓法，設備總投資僅為“水熱法”的十分之一；但是需要采用塊狀石膏為原料，采用“蒸壓釜”為生產設備，能夠使石膏反應和干燥可以在同一個設備中進行；它是直接從頂部通入蒸汽加熱石膏原料，所用的蒸壓釜分為兩種:臥式和立式，臥式由礦車裝載原料進出，主要缺點是原料的裝卸很繁瑣、干燥效率低:而立式蒸壓釜的加料口在頂部，排料口在底部，原料的裝卸簡單方便，以及是蒸壓干燥一體化，沒有機械部分，工藝操作和設備都簡單；但是對于采用工業副產石膏為原料生產α -半水石膏時，因為工業副產石膏全部都是粉狀的，如果仍采用立式蒸壓釜的生產裝置和工藝方法，則粉狀的工業副產石膏就會密實地堆積，無法將蒸壓好的、粉狀的α -半水石膏完全干燥，特別是中心部位的蒸壓好的、粉狀的α-半水石膏無法得到干燥。因此，采用傳統立式蒸壓釜和相應的生產工藝無法將工業副產石膏加工成α-半水石膏。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的一個技術問題是提供一種將“水熱法”和立式蒸壓釜的優點相結合，并克服兩種傳統工藝與設備缺點的適合粉狀的工業副產石膏生產α-半水石膏的氣動式蒸壓裝置。由于立式蒸壓釜在上述3種設備中操作和工藝條件最簡單，因此本發明在立式蒸壓釜的基礎上、結合“水熱法”工藝的優點進行改進。
[0005]為解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是:
一種工業副產石膏氣動式蒸壓生產α -半水石膏的裝置，包括立式蒸壓釜，其特征在于:還包括抽蒸汽系統和高壓氣動系統；
立式蒸壓釜頂部設置有進料口和排汽口以及抽汽口、底部設置有排料口和安裝孔；抽蒸汽系統連接立式蒸壓釜的抽汽口，高壓氣動系統包括安裝在立式蒸壓釜外部的高壓空氣泵和安裝在立式蒸壓釜底部的安裝孔內的氣動管，氣動管的內端是伸入立式蒸壓釜內部的主進氣管，主進氣管向上彎頭端連接排氣裝置，排氣裝置上均勻分布有排氣孔，氣動管的外端連接高壓空氣泵。
[0006]高壓氣動系統作用是使高壓熱空氣通過排氣裝置向上吹動立式蒸壓釜內的物料，使物料呈膨松狀態，使物料的水蒸汽有排放通道；氣動管在蒸壓過程也可間歇打入蒸汽，防止蒸壓釜內部的脫硫石膏壓實；而抽蒸汽系統的作用是抽走水蒸汽，使蒸壓生產出來的α-半水石膏達到干燥目的。
[0007]本發明提供兩種優選的排氣裝置:
一種排氣裝置是設置在主進氣管向上彎頭端的呈放射狀排列的多個排氣管，每個排氣管上均勻分布有多個開口向上的排氣孔。
[0008]另一種排氣裝置是設置在主進氣管向上彎頭端的圓錐形噴氣頭，噴氣頭上均勻分布有多個排氣孔。所述圓錐形噴氣頭的頂角為25°、底端直徑為立式蒸壓釜內直徑的1/10。氣體通過排氣孔從立式蒸壓釜內的底部向斜上方噴射；將噴氣頭設計為圓錐體，是避免噴射氣體由下直上，形成氣體的短路通道，從而無法全面氣動蒸壓釜內的半成品；另外，圓錐體的頂角為25。則是為了保障成品的順利排出。
[0009]作為另一種優選的技術方案，抽蒸汽系統包括除塵器和抽氣泵，除塵器連接立式蒸壓釜的抽汽口，抽氣泵連接除塵器。
[0010]作為又一種優選的方案，高壓氣動系統的高壓空氣泵連接空氣加熱器。
[0011]同時，本發明還提供一種采用以上所述裝置，用工業副產石膏氣動式蒸壓生產α -半水石膏的方法，包括步驟；
(1)工業副產石膏和轉晶劑用兩級混合，先將粉狀的工業副產石膏和轉晶劑通過按13:1比例均勻混合后，工業副產石膏繼續與混合物按13:1的比例均勻混合，從立式蒸壓釜頂部的進料口裝入；
(2)關閉進料口，開始對原料進行加熱；與此同時，壓力在0.5ΜΡΑ?0.6ΜΡΑ之間的蒸汽通過氣動管間歇打入立式蒸壓釜內，時間間隔為每30分鐘打進蒸汽3分鐘；進蒸汽過程要控制蒸汽的進量，使蒸汽和附著水的總重量為工業副產石膏重量的14%?16%之間；這樣既可以通過水為熱介質、使產品質量更好，也能夠控制含水量，減少干燥熱耗；
(3)保持立式蒸壓釜內蒸汽壓力在0.4ΜΡΑ的條件下，恒壓4個小時后，生成潮濕的α-半水石膏；
(4)停止立式蒸壓釜底部間歇進汽，并通過立式蒸壓釜頂部的排汽口排放蒸汽，同時啟動高壓氣動系統，使立式蒸壓釜內蒸汽壓力降至常壓；高壓氣動系統運行時，首先將按占工業副產石膏重量比例0.1%的六偏磷酸鈉、0.05%的十二烷基硫酸鈉和0.02%的蛋白類緩凝劑這三種添加劑的混合物，吹入立式蒸壓釜內；添加微量的六偏磷酸鈉和十二烷基硫酸鈉是提高半水石膏顆粒的分散性和降低其凝聚性，但不會影響α-半水石膏成品的質量；而半水石膏在生產過程中添加、而不是在半水石膏粉使用中添加遠低于正常用量的蛋白類緩凝劑是減緩立式蒸壓釜內半水石膏的凝結，這樣在上述三種添加劑與設備的高壓氣動系統、抽蒸汽系統共同作用下，從而保障立式蒸壓釜內生成的α-半水石膏不結塊、具有松散性，易干燥；
(5)立式蒸壓釜內蒸汽壓力降至常壓后，關閉排汽口，打開抽氣口，啟動抽蒸汽系統，其中高壓氣動系統的運轉是間歇式的，而抽蒸汽系統則一直工作，兩者的工作時間比例是1:3，直至α-半水石膏完全干燥；
(6)最后，停止加熱、關閉高壓氣動系統和抽蒸汽系統，打開立式蒸壓釜底部的排料口，排出干燥的α-半水石膏。
[0012]作為優選的技術方案，步驟(1)，進料后原料容積占蒸壓釜總容積的60%
作為優選的技術方案，步驟(2)，對原料加熱時，加熱方式為立式蒸壓釜外壁的蒸汽或導熱油間接加熱。
[0013]作為優選的技術方案，步驟(2)，從氣動管輸入的熱空氣的溫度為120C°?180C°，壓力在0.8MPA?1.0MPA之間。
[0014]本發明可以利用天然石膏生產α-半水石膏的生產線進行簡單改造，就能夠對屬于工業廢棄物的工業副產石膏進行綜合利用，變廢為寶；裝置沒有機械部分，省電、無機械損耗，整個生產線投資小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明工業副產石膏氣動式蒸壓生產α-半水石膏的裝置的結構示意圖。
[0016]圖2是本發明第一種形式的排氣裝置。
[0017]圖3是第一種形式的排氣裝置的俯視圖。
[0018]圖4是本發明第二種形式的排氣裝置。
[0019]圖中，1-立式蒸壓釜，2-進料口，3-1排汽口，3-2抽汽口，4_排料口，5_高壓空氣泵，6-氣動管，7-排氣孔，8-除塵器，9-抽氣泵，10-空氣加熱器，6-1-主進氣管，6-2-排氣管，6-3-圓錐形噴氣頭。
【具體實施方式】
[0020]為了使本領域技術人員更好的理解本發明，以下結合附圖對本發明作進一步清楚、完整的說明。
[0021]如圖1所示，本發明所述的一種工業副產石膏氣動式蒸壓生產α-半水石膏的裝置，包括立式蒸壓釜1，還包括抽蒸汽系統和高壓氣動系統。
[0022]立式蒸壓釜1頂部設置有進料口 2和抽排管路3，抽排管路通過一個三通將其設置了兩個出口:排汽口 3-1和抽汽口 3-2，其中，排氣口 3-1開口向上。立式蒸壓釜1底部設置有排料口 4和安裝孔。
[0023]抽蒸汽系統包括除塵器8和抽氣泵9，除塵器8連接立式蒸壓釜1的抽氣口 3-2，抽氣泵9連接除塵器8，抽氣泵9通過除塵器8從立式蒸壓釜1頂部抽汽口 3-2抽取蒸汽。
[0024]高壓氣動系統包括安裝在立式蒸壓釜外部的高壓空氣泵5和安裝在立式蒸壓釜1底部的安裝孔內的氣動管6，高壓氣動系統的高壓空氣泵5連接空氣加熱器10。空氣加熱器10和高壓空氣泵5都是常規設備，為了不降低釜內溫度、使沒有完全干燥的α -半水石膏不被還原，高壓空氣泵5輸出的熱空氣的溫度在120C°?180 C°之間、熱空氣壓力在0.8MPA?1MPA之間。高壓熱空氣的出口端是安裝在立式蒸壓釜底部的氣動管6。
[0025]氣動管6的內端是伸入立式蒸壓釜內部的主進氣管6-1，主進氣管6-1向上彎頭端連接排氣裝置，排氣裝置上均勻分布有排氣孔，氣動管的外端連接高壓空氣泵5。
[0026]如圖2、3所示，可以采用的一種排氣裝置是設置在主進氣管6-1向上彎頭端的呈放射狀排列的多個排氣管6-2，每個排氣管6-2上均勻分布有多個開口向上直徑為1cm的排氣孔7。
[0027]如圖4所示，可以采用的另一種排氣裝置是是設置在主進氣管6-1向上彎頭端的圓錐形噴氣頭6-3，噴氣頭上均勻分布有多個排氣孔7。
[0028]從排氣孔7吹出的高壓熱空氣向上吹動立式蒸壓釜1內的物料，使物料呈膨松狀態，其間的水蒸汽有排放通道而被抽走，達到干燥目的。氣動管也可在蒸壓過程中用來在通入蒸汽，與傳統蒸壓釜從上部通入蒸汽相反，以松動蒸壓釜內的工業副產石膏。
[0029]用本發明所述的裝置工業副產石膏氣動式蒸壓生產α-半水石膏，具體步驟如下:
一，配料
工業副產石膏和轉晶劑采用兩級混合，先將粉狀的工業副產石膏和催化劑通過按13:1比例均勻混合后，工業副產石膏繼續與混合物按13:1的比例均勻混合。
[0030]二，裝料
將混合好的含附著水的工業副產石膏與催化劑原料從立式蒸壓釜1頂部的進料口 2裝入，原料容積占立式蒸壓釜總容積的60%。
[0031]三，蒸壓反應
關閉進料口 2，采用立式蒸壓釜1外壁的蒸汽或導熱油間接加熱方式對物料進行蒸壓反應，通過高壓空氣泵5時間間隔為每30分鐘打進壓力在0.5ΜΡΑ?0.6ΜΡΑ之間的蒸汽3分鐘，從而防止蒸壓釜內部的脫硫石膏壓實。進蒸汽過程要控制蒸汽的進量，使蒸汽和附著水的總重量為工業副產石膏重量的14%?16%之間；
保持立式蒸壓釜1內蒸汽壓力在0.4ΜΡΑ的條件下，恒壓4個小時后，生成潮濕的α-半水石骨；
停止立式蒸壓釜底部間歇進汽，并通過立式蒸壓釜1頂部的排汽口 3-1排放蒸汽，同時啟動高壓氣動系統，使立式蒸壓釜內蒸汽壓力降至常壓；高壓氣動系統運行時，首先將按占工業副產石膏重量比例0.1%的六偏磷酸鈉、0.05%的十二烷基硫酸鈉和0.02%的蛋白類緩凝劑這三種添加劑的混合物，吹入立式蒸壓釜內；
四，氣動干燥
立式蒸壓釜內蒸汽壓力降至常壓后，關閉排汽口 3-1，打開抽氣口 3-2，同時啟動抽蒸汽系統，其中高壓氣動系統的運轉是間歇式的，是將溫度120C。?180 C°、壓力在0.8 MPA?1MPA之間的熱空氣通過氣動管6間歇打入立式蒸壓釜1內；而抽蒸汽系統則一直工作，兩者的工作時間比例是1:3，直至α -半水石膏完全干燥。
[0032]五，卸料和粉磨
最后，停止加熱、關閉高壓氣動系統和抽蒸汽系統，打開立式蒸壓釜底部的排料口 4，排出干燥的α_半水石骨。
[0033]本發明要求保護的范圍不限于以上【具體實施方式】，對于本領域技術人員而言，本發明可以有多種變形和更改，凡在本發明的構思與原則之內所作的任何修改、改進和等同替換都應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種工業副產石膏氣動式蒸壓生產α-半水石膏的裝置，包括立式蒸壓釜(1)，其特征在于:還包括抽蒸汽系統和聞壓氣動系統； 立式蒸壓釜(I)頂部設置有進料口(2)和排汽口(3-1)以及抽汽口(3-2)、底部設置有排料口(4)和安裝孔；抽蒸汽系統連接立式蒸壓釜(I)的抽汽口(3-2)，高壓氣動系統包括安裝在立式蒸壓釜外部的高壓空氣泵(5)和安裝在立式蒸壓釜(I)底部的安裝孔內的氣動管(6)，氣動管(6)的內端是伸入立式蒸壓釜內部的主進氣管(6-1)，主進氣管(6-1)向上彎頭端連接排氣裝置，排氣裝置上均勻分布有排氣孔，氣動管的外端連接高壓空氣泵(5)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的排氣裝置是設置在主進氣管(6-1)向上彎頭端的呈放射狀排列的多個排氣管(6-2)，每個排氣管(6-2)上均勻分布有多個開口向上的排氣孔(7)。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的排氣裝置是設置在主進氣管(6-1)向上彎頭端的圓錐形噴氣頭(6-3)，噴氣頭上均勻分布有多個排氣孔(7)。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于:所述圓錐形噴氣頭(6-3)的頂角為25°、底端直徑為立式蒸壓釜內直徑的1/10。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的裝置，其特征在于:抽蒸汽系統包括除塵器(8)和抽氣泵(9 )，除塵器(8 )連接立式蒸壓釜(I)的抽汽口( 3-2 )，抽氣泵(9 )連接除塵器(8 )。
6.根據權利要求1、2、3或4所述的裝置，其特征在于:高壓氣動系統的高壓空氣泵5連接空氣加熱器10。
7.—種工業副產石膏氣動式蒸壓生產α-半水石膏的方法，其特征在于包括步驟； (1)工業副產石膏和轉晶劑用兩級混合，先將粉狀的工業副產石膏和轉晶劑通過按13:1比例均勻混合后，工業副產石膏繼續與混合物按13:1的比例均勻混合，從立式蒸壓釜頂部的進料口裝入； (2)關閉進料口，開始對原料進行加熱；與此同時，壓力在0.5ΜΡΑ?0.6ΜΡΑ之間的蒸汽通過氣動管間歇打入立式蒸壓釜內，時間間隔為每30分鐘打進蒸汽3分鐘；進蒸汽過程要控制蒸汽的進量，使蒸汽和附著水的總重量為工業副產石膏重量的14%?16%之間； (3)保持立式蒸壓釜內蒸汽壓力在0.4ΜΡΑ的條件下，恒壓4個小時后，生成潮濕的α-半水石膏； (4)停止立式蒸壓釜底部間歇進汽，并通過立式蒸壓釜頂部的排汽口排放蒸汽，同時啟動高壓氣動系統，使立式蒸壓釜內蒸汽壓力降至常壓；高壓氣動系統運行時，首先將按占工業副產石膏重量比例0.1%的六偏磷酸鈉、0.05%的十二烷基硫酸鈉和0.02%的蛋白類緩凝劑這三種添加劑的混合物，吹入立式蒸壓釜內； (5)立式蒸壓釜內蒸汽壓力降至常壓后，關閉排汽口，打開抽氣口，同時啟動抽蒸汽系統，其中高壓氣動系統的運轉是間歇式的，而抽蒸汽系統則一直工作，兩者的工作時間比例是1:3，直至α-半水石膏完全干燥； (6)最后，停止加熱、關閉高壓氣動系統和抽蒸汽系統，打開立式蒸壓釜底部的排料口，排出干燥的α_半水石骨。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于:步驟(I)，進料后原料容積占立式蒸壓釜I總容積的60%。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于:步驟(2)，對原料加熱時，加熱方式為立式蒸壓釜I外壁的蒸汽或導熱油間接加熱。
10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于:步驟(2)，從氣動管6輸入的熱空氣的溫度為120C。?180 C。壓力在0.8MPA?1.0MPA之間。
【文檔編號】C04B11/032GK104310829SQ201410541719
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】潘大海, 劉愛花, 張莉, 史秀鋒, 韓靈翠, 王永昌 申請人:太原理工大學