CN102046557B

CN102046557B - 用于煅烧磷石膏的方法和设备

Info

Publication number: CN102046557B
Application number: CN200980116764.4A
Authority: CN
Inventors: V·格克; T·舒尔特
Original assignee: Claudius Peters Technologies GmbH
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: CN102046557A; EA201071285A1; EA018904B1; EP2265554B1; EP2123613A1; WO2009135687A1; EP2265554A1

Abstract

一种用于煅烧磷石膏或其它湿润的合成石膏的方法，包括两个步骤，在煅烧器(3)中煅烧物料并且在后反应器(6)内再煅烧热的物料。按照本发明规定，在后反应器(6)内组合精细破碎与再煅烧，其中给物料输入湿气。一种用于执行本方法的设备以及相应的加装反应器同样是本发明的内容。

Description

用于煅烧磷石膏的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于煅烧磷石膏或其它湿润的合成石膏的方法，包括两个步骤，在煅烧器中煅烧物料并且在后反应器内再煅烧热的物料。一种用于执行本方法的设备同样是本发明的内容。

背景技术

为了煅烧例如石膏，破碎原料并且在反应器内燃烧。作为原料除了矿工开采的天然石膏以外，越来越多地使用所谓的再生石膏。再生石膏大量地在烟气脱硫时和在酸加工时、尤其加工磷酸时产生。但是正好在后一种情况下出现问题，即它具有非常高的湿度。但是磷石膏(或其它湿润的石膏)供应是非常大的，因此对其继续处理、尤其对石膏硬板存在显著的需求。

在现有技术中已知不同的用于加工的工艺。第一工艺是，通过干燥磷石膏减少含湿量。其优点是，在石膏干燥后可以通过用于烟气脱硫设备-石膏的常见工艺再处理。但是存在缺陷，为了干燥需要高能耗。由US 3,181,985A已知这种具有单独的干燥器、第一粉碎磨、煅烧器和第二粉碎磨的工艺。干燥工艺在运行中是非常昂贵的并且对于磷石膏最终是不经济的。出于好的提高能量成本的原因，这种工艺就无法实施。

也已经尝试，不干燥湿润的磷石膏地应用已知的用于烟气脱硫设备-石膏的方法。但是已经证实，这样加工的石膏硬板太湿并且具有太低的强度。因此这种方法只能用于加工熟石膏(Stuckgips)，但是不能用于石膏硬板。

此外已经建议，所输送的磷石膏只一部分处于预处理(DE 2160204A)。部分流被煅烧并且与未煅烧的第二部分流混合。为此实现煅烧与未煅烧物流的粒化。在数天中间库存期间实现再结晶，最后通过在煅烧带上煅烧再处理。因此这种已知的方法不仅由于粒化是烦琐的，而且也是费时的。

最后使湿润的磷石膏与天然石膏混合。为此所需的天然石膏含量是显著的，并且经常直到70％。因为天然石膏的产生比磷石膏少得多，因此这种方法是昂贵的并且不适用于解决大量磷石膏的加工。

发明内容

本发明的目的是，给出改进的用于加工磷石膏、尤其用于加工石膏硬板的方法和相应的设备。

按照本发明的解决方案是独立权利要求的特征。有利的改进方案是从属权利要求的内容。

在一种用于煅烧作为要被加工的物料的磷石膏或其它湿润的合成石膏的方法中，包括输入物料，在结合热破碎的煅烧器内煅烧物料，结合再破碎再煅烧热的物料，按照本发明规定，所述再破碎作为精细破碎与再煅烧一起在公共的后反应器内在输入湿气的条件下实现。

在常见的煅烧工艺中只有当加工非常湿的合成石膏时，才能够达到足够的质量(通过干燥、添加助剂如铵等)，这是相当费事的。

在这里本发明规定，在后置的工艺级中将再煅烧与精细破碎组合。

本发明基于这种知识，即与非煅烧的石膏不同，煅烧的石膏微粒具有更低的强度。在前置煅烧磷石膏或其它相同形式的合成石膏时，晶体具有长形的形状并且由于短的滞留时间只产生微少的颗粒破碎。但是通过快速加热与分离结晶复合水相结合，可以在石膏颗粒中产生一定的热破碎或形成裂纹。在后反应器中按照本发明充分利用由于强烈的热负荷形成的应力裂纹作为一种“理论断裂位置”，用于使石膏颗粒破碎成非常细的微粒(精细破碎)。附加地通过输入湿气，实现这样的前提，即用于使在煅烧时产生的不期望的无水石膏再水合，或使二水化物转换成半水化物(Halbhydrat)。通过并行地执行再煅烧得到组合的优点，不仅提高细度，同时也实现表面放大，这易于接触热量或水蒸汽，由此可以更好且更快地运行再煅烧的化学过程。在此破碎和再煅烧过程通过组合地在公共的反应器中实施相互间有利地这样起到积极作用，以令人惊奇的方式无需事先干燥地以很少的时间和能耗有效地加工非常湿的石膏，如磷石膏，作为具有半水化物高含量的高质量石膏。

总共三个步骤，本发明以它们的组合为基础。一方面在煅烧器中实现煅烧，它是不完全的并且在煅烧时所达到的细度是不重要的。在第二步骤中在后反应器中实现再煅烧。

这导致产品均匀化，因为在后反应器中完成部分煅烧，即不完全地从二水化物转换成半水化物，同时伴生地使在煅烧时产生的无水石膏(AIII)返回到半水化物。在这个步骤中更长的滞留时间可以选择有益于高产品质量，用于补偿在前置煅烧时在二水化物或无水石膏比例方面的波动。因为物料通过前面的工艺级和再煅烧如上所述已经强烈地负荷，本发明利用这一点并且在后反应器中相对较长的滞留时间，有益于使物料精细破碎。在此可以达到目标细度，它们明显位于其透磨细度以上。由此可以明显提高对于继续加工、尤其对于石膏硬板有意义的布莱因值(Blaine-Wert)。已经令人惊奇地证实，在此产生有利的晶体颗粒形状，它们导致由此加工的石膏硬板的高强度。

在此对后反应器无需输送外部能量。后反应器可以无热源地构成。这意味着对于精细破碎可忽略的能耗，由于按照本发明的再煅烧与破碎的交互作用，以非常节能的方式可以加工磷石膏或其它湿润的石膏种类，用于作为熟石膏/粉刷石膏或者用于加工石膏硬板。

如果给在后反应器中的物料输送系统废气形式的热能，则能够进一步改善后处理效果。在此优选利用前置煅烧器或后置冷却器的热量。在需要时可以输送湿润的废气，用于提高在再煅烧时水蒸汽的含量。

下面解释一些所使用的概念：

关于精细破碎指的是通过快速旋转的混合装置进行处理、例如涡轮式混合器。它构造成使长的特征的晶体破碎成碎块。

湿气是这种气体，它具有至少30％的含水量(在此涉及体积百分比)。

无热源在本发明的意义上意味着，在运行中不必输送外部热量，而且仅仅输送在其它工艺级中作为损失能量产生的热能。无热源的结构部件的特征尤其在于不存在用于工艺热量的加热装置。

系统废气是这种气体，它在煅烧设备的其它工艺级中作为废气；尤其是煅烧器和冷却器的废气属于这种气体。由加热装置特意加热的气体不属于这种气体。

作为用于精细破碎的装置优选使用涡轮式混合器，它们以至少1500l/min旋转。它们的优点是相对简单的结构和在大的转速范围上的良好效果。此外它们只极偶然地堵塞并因此可以没有危险地断开和再接通。

不必一定在持续运行中执行精细破碎。已经证实，在许多情况下执行节拍式的精细破碎就足够了。由此通过接通和断开涡轮式混合器或通过改变转速确定产品的细度。这也能够实现独立地调节再煅烧的滞留时间并通过精细破碎实现所期望的细度。

已经证实，在后反应器内调节物料密度是适合的，它至少两倍于煅烧器内的密度。已经证实密度至少为0.4kg/m³。由此提高碰撞的可能性并由此提高精细破碎和(如同所解释的那样)再煅烧的效果。优选这样确定在后反应器内的滞留时间，它至少10倍、优选50至100倍于在煅烧器内的滞留时间。已经证实15至20分钟的滞留时间是适合的。

优选这样实现精细破碎，即使产品的布莱因值加倍。如果例如磷石膏在煅烧器内煅烧后具有2000至4500cm²/g范围的布莱因值，则磷石膏在后反应器中提高到超过7000cm²/g的布莱因值。

要被煅烧的物料在煅烧器内加热到至少150℃、优选在150℃至160℃之间。在这个温度煅烧过程可靠地运行并且物料在离开煅烧器以后并且在输送到后反应器内时还具有通常100℃或更高的温度。此外优选可以输送热的系统废气，例如从煅烧器或冷却器。由此在后反应器中没有附加加热地实现再煅烧。后反应器有利地无热源地构成。由此可以节省可观的能量，在煅烧时通常尤其需要170℃和更高的温度。

还要注意，本发明通过在后反应器内再煅烧还实现均匀化。由此不仅提高煅烧物料的质量，而且也可以平衡在输送原料产品时的输入波动。波动、尤其这种涉及所输入物料湿度的波动也不再对产品质量显示出负面影响。

后反应器除了再煅烧以外也负责混合物料。为此后反应器优选配备至少一个流化装置。由此可以避免在反应器中焙干或形成死区，并且导致强烈的混合。作为流化气同样可以使用煅烧器废气。但是也可以使环境空气与废气混合或者与废气分开地输送到流化装置。

本发明还涉及用于执行上述的方法的设备。该设备构造成加工磷石膏或其它湿润的合成石膏，并且包括煅烧器、输送管道和在工艺流程方向上位于其后的单独的后反应器，其中按照本发明在后反应器内使煅烧装置与精细破碎装置组合，并且后反应器具有用于湿气的供给装置。为了详细解释这个设备请参阅上面的描述。

用于执行本方法的煅烧设备的加装反应器同样是本发明的内容。加装反应器包括用于至少部分煅烧的热的物料的输入装置、反应室和用于完全煅烧的物料的输出装置，其中按照本发明所述加装反应器具有用于物料的精细破碎装置和用于湿气的供给装置，并且精细破碎装置具有涡轮式混合器以及控制器，它这样调节气体输入，使密度至少为0.4kg/m³。为了解释请参阅本方法的上述实施例。

附图说明

下面借助于附图详细描述本发明，在附图中示出有利的实施例。附图中：

图1简示出煅烧设备的实施例的概览示意图，

图2示出按照图1的煅烧设备的后反应器的截面图。

具体实施方式

借助于用于煅烧石膏的设备的实施例解释本发明。要被煅烧物料的原料在加料位置1加入到煅烧设备内。所述原料尤其可以是磷石膏，如同在加工磷酸时产生的那样或者是其它湿润的合成石膏。在此湿润指的是，输送到本方法的石膏具有至少1.0的水值。本发明的应用领域不强制局限于这种石膏，而且也延伸到其它形式的合成的或再生石膏。从加料位置1磷石膏原料进入到储仓2的上端。这个储仓加高地设置并且位于煅烧磨3的上方。

磷石膏通过管道12加入到煅烧器内，它由煅烧磨3构成。在煅烧磨3内破碎并煅烧石膏。煅烧由快速煅烧实现。这意味着在150℃至160℃、即在实际的煅烧温度以上的情况下小于10秒的短滞留时间。为此在煅烧磨3上通过管道32连接热燃气生成器31。

在以只3秒的滞留持续时间(它按照本发明无需是完全的)实现的快速煅烧以后，超过100℃的热石膏通过提升管13从煅烧磨3输送到过滤设备5。从那里输送管道15导引到按照本发明的后反应器6。在那里滞留20分钟，并且在这个时间内没有外部能源输入地(无热源地)再煅烧和精细破碎。不加热的后反应器6的工作原理还要详细描述。总是还热的石膏从后反应器6通过管道16输运到旋转管道冷却器7的加料端部。在通过冷却器7以后冷却的且完全煅烧的石膏通过分配器管道17导引到库仓19。从这里可以按照需求取出。为了排出废热设有用于系统废气4的设备。在其上连接煅烧磨3、过滤器5和冷却器7。

此外在系统废气4的网络上连接混合器40。通过管道43从煅烧磨3输送150℃至170℃的热废气并且通过管道47从冷却器7输送热废气。管道41用于输送环境空气，用于按照需求输送环境空气用于降低废气温度。由此产生的废气混合物进入到水分离器44。在这个水分离器44内根据需求或者从混合物中降低湿度或者给它添加湿度。这样处理的湿润的空气混合物通过管道49输送到后反应器6的湿气接头69，作为反应气和必要时的流化气。

在图2中详细示出用于后反应器6的实施例。该后反应器6构造成用于每小时约35m³流量。它包括作为主要部件的壳体60，它包围工作室61，以及设置在上端部上的输入装置62，在其上连接输送管道15，以及设置在下端部上的输出装置63，它通过管道16排出现在完全煅烧的石膏。在后反应器中的滞留时间由于无热源的结构可以任意地选择并且优选为10至30分钟，还优选为15至25分钟，特别优选20分钟。工作室61的尺寸与煅烧磨3的流量这样协调，使得在运行期间物料密度大约三倍于煅烧磨3内的密度。已经证实在煅烧磨3内密度为0.17kg/m³时，密度为0.5kg/m³是有利的。

在所示的实施例中壳体60是直径约3米的圆柱形结构，其中输入装置62设置在上端壁，输出装置63设置在下端壁、底部。高度为约5米。在同样圆柱形的工作室61内部多个流体底部66在水平方向设置。流体底部66主要包括底部，其具有设置在其下面的用于输送流化气的空腔，流化气可以通过流体底部66的开口向上排出，并且通流并流化放置在流体底部66上的要被处理的物料层。在工作室61的下端部上设置另一流体底部66’，它附加地具有用于连接输出装置63的穿口。

在工作室61上部区域，散布元件65在下落方向上直接位于输入装置62下方。它由锥体构成。其轴线与圆柱形工作室61的轴线同轴，其中尖端向上指向输入装置62。所输入的物料在其下落运动中下落到锥体65的锥形外表面上，并由此由于旋转对称的结构均匀地在所有方向上向径向偏转。

在圆柱形工作室61的轴线内在锥体65下方设有从下向上延伸的提升管67。它这样设置，使它穿过两个流体底部66。提升管具有金属的管壳，它具有60cm的自由横截面。提升管67的长度约3米，其中其下端部设置在工作室61底部上面约50cm。在壳体60底部在轴线中并在提升管67下方设有中心喷嘴68，它输送通过废气接头69输入的来自混合器40的废气。这个喷嘴68使其气流对准提升管67，由此使那里的静压降低并且在工作室61中构成翻滚运动。通过喷嘴68与在提升管中通流的废气之间的自由空间从周围带走物料颗粒，由此带走的物料颗粒再输送到流体底部66上方的工作室61内的上部区域。由此形成翻滚运动，即通过流体底部66在工作室61外部区域向下运动的物料利用提升管67和输送到提升管的废气流再向上输送。

通过这个翻滚运动可以在充分利用通过输入装置62进入的物料余热的条件下实现再煅烧。

在壳体60的外表面上基本在三分之一高度上环绕地设置多个涡轮式混合器8，它们伸进工作室61并且作为精细破碎器起作用。其它伸进工作室61内的涡轮式混合器8可以设置在盖内。为此壳体60或盖具有连接接管80，在其中安装涡轮式混合器8的电机组件81。它们分别驱动伸进工作室61内的轴82并且使其置于快速旋转。电机组件81构造成使轴82以变化的转速驱动。在轴82的自由端上设置多个(在所示的示例中四个)混合翼片83。它们板状地构成。轴82在其长度上这样确定尺寸，使得混合翼片大约设置在提升管67与壳体60壁体之间的自由空间的中心。

在壳体60底部设置具有出口部位的输出装置63。出口部位包括用于关闭或打开出口部位的致动器64。该致动器64与控制设备9连接。

所述控制设备9包括温度/湿度控制模块93和滞留时间模块94。在后反应器6上设置温度传感器90、湿度传感器91和雷达高度传感器92，它们连接在控制设备9上。该控制设备9关联测得的值并且作用于混合器40上。此外控制设备9包括破碎模块95，在其上连接均匀器8。

此外控制设备9调节流化空气的输送和用于排出物料的致动器64。

温度和湿度模块93构造成能通过温度传感器90和湿度传感器91确定后反应器6内的温度和湿度。为了提高温度，输送系统废气4，并且为了降低温度，输送环境空气。在此如果要提高湿度，控制来自煅烧磨3的湿废气，或者使用其它工艺级、尤其是冷却器7的干燥废气。由此实现，使来自煅烧磨3的石膏在利用其自身热量和所输送的废气的条件下受控地再煅烧。由煅烧磨3只部分煅烧的石膏被再煅烧，即完全将二水化物转换成半水化物，并且使可能存在的无水石膏(AIII)变成半水化物。

破碎模块95同时通过涡轮式混合器8控制工作室61中的颗粒破碎度。为此破碎模块95可以包括节拍控制器，它以时间方式接通和断开涡轮式混合器。由此可以调节所期望的产品细度。优选这样长时间地操纵涡轮式混合器8，直到达到所期望的布莱因值。这一点可以通过测量或通过借助于经验值的时间过程确定。

利用雷达高度传感器92，控制设备9这样控制输出装置63，由此调节物料在后反应器6内的料位和滞留持续时间。

由此可以达到均匀化并改善煅烧石膏的质量。一方面通过由于在工作室61中的停留而实现的缓冲来平衡短时间的波动，以实现均质化。另外，通过均匀化得到有利的晶体结构，并且使水石膏值降低到如同加工天然石膏时的数值并且提高弯曲强度。例如对于湿润的磷石膏可以达到0.7的水石膏值和3N/mm²的弯曲强度，对比没有按照本发明的均质化的1.3的水石膏值和只1N/mm²的弯曲强度。

在图2中所示的后反应器6也可以作为加装反应器，用于安装到现有的煅烧设备内。

Claims

1.一种用于煅烧作为要被加工的物料的磷石膏或其它湿润的合成石膏的方法，包括

a)输入物料，

b)在煅烧器(3)内煅烧物料，

c)破碎，

d)在后反应器(6)内再煅烧热的物料，

e)再破碎

其特征在于，

所述再破碎作为精细破碎与再煅烧一起在公共的后反应器(6)内在输入具有至少30％的体积百分比的含水量的气体的条件下以这样的方式实现，即使得物料的布莱因值加倍，其中通过精细破碎使布莱因值提高到至少6000cm²/g，

其中，在后反应器(6)内调节物料的流化密度，它至少两倍于煅烧器(3)内的密度，

其中，在后反应器(6)内的滞留时间至少10倍于在煅烧器(3)内的滞留时间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了进行精细破碎使用涡轮式混合器(8)。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在后反应器(6)内的滞留时间50至100倍于在煅烧器(3)内的滞留时间。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过精细破碎使布莱因值提高到7000cm²/g。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，给后反应器(6)输送系统废气，并且在后反应器(6)的其余部分内不加热地运行。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述涡轮式混合器(8)以至少1500L/min旋转。

7.煅烧设备，它构造成用于加工磷石膏或其它湿润的合成石膏，包括煅烧器(3)、输送管道(15)和在热的物料的工艺流程方向上位于其后的单独的后反应器(6)用于再煅烧，

其特征在于，

在后反应器(6)内使煅烧装置与用于使物料的布莱因值加倍的精细破碎装置组合，并且在后反应器(6)上设有用于具有至少30％的体积百分比的含水量的气体的供给装置，

8.如权利要求7所述的煅烧设备，其特征在于，所述精细破碎装置具有涡轮式混合器(8)。

9.如权利要求7或8所述的煅烧设备，其特征在于，设有控制器(9)，它构造成这样调整气体输入，即在后反应器(6)内调节密度，使该密度至少两倍于在煅烧器内的密度。

10.如权利要求9所述的煅烧设备，其特征在于，所述控制器(9)还这样构造，即调节滞留时间，该滞留时间导致布莱因值加倍。

11.如权利要求8所述的煅烧设备，其特征在于，所述涡轮式混合器(8)构造成以至少1500L/min运行。

12.如权利要求9所述的煅烧设备，其特征在于，在后反应器(6)内调节的密度至少为0.4kg/m³。

13.用于煅烧设备的加装反应器，它构造成用于加工磷石膏或其它湿润的合成石膏，具有用于至少部分煅烧的热的物料的输入装置(62)、反应室(61)和用于完全煅烧的物料的输出装置(63)，

其特征在于，

所述加装反应器具有两个在水平方向的流体底部(66)，其中所述流体底部(66)被提升管(67)穿过，并且

所述加装反应器具有用于使物料的布莱因值加倍的精细破碎装置和用于具有至少30％的体积百分比的含水量的气体的供给装置，并且对于精细破碎装置设有涡轮式混合器(8)以及控制器(9)，该控制器构造成这样调节气体输入，使得在加装反应器内调节密度，并且该密度至少为0.4kg/m³。