CN102241487A - 改性石膏制备方法和制备系统及改性石膏 - Google Patents

Abstract

一种改性石膏制备系统，该改性石膏制备系统的下料模块用于将化验后的氟石膏、脱硫石膏分开盛放，并将盛放的化验后的氟石膏、脱硫石膏提供给计量模块；计量模块用于计量下料模块输送的氟石膏、脱硫石膏的质量，以保证下料模块输送的氟石膏、脱硫石膏的干基料量比为2∶3～1∶1。输送模块用于将计量模块输送的氟石膏、脱硫石膏输送给混合模块。混合模块用于将氟石膏、脱硫石膏混合均化以获得混合石膏，并将混合石膏输送给成型模块。碱性激发剂添加模块用于预设量的碱性激发剂溶液喷入成型模块。成型模块用于将混合石膏及碱性激发剂混合后造粒，以产生料球，并将料球输送给输送模块。本发明还提供了一种改性石膏制备方法及改性石膏。

Description

改性石膏制备方法和制备系统及改性石膏

技术领域：

本发明涉及化学工业废弃物资源处理技术领域，特别涉及一种以氟石膏废弃物资源作为原料的改性石膏制备方法和改性石膏制备系统及改性石膏。

背景技术：

氟石膏是在氢氟酸生产过程中，由硫酸与萤石反应产生的以硫酸钙为主要成分的废渣。由于氟石膏是一种无水石膏，水化反应很慢，在水中溶解速度较二水石膏慢，若直接掺入水泥作缓凝剂，会使水泥产生“假凝”现象；此外，氟石膏颗粒细小，不便于物料流动，直接用于水泥生产，易造成下料不畅、下料仓堵塞等现象；又因废渣中残存极少量没有反应完的硫酸和氟化钙，故氟石膏显酸性，易糊磨且可造成使用设备的腐蚀。这些不利因素严重制约了氟石膏在水泥中的应用。

虽然现有技术中已有对氟石膏进行改性处理以获得适合于水泥生产中所需的水泥缓凝剂的改性石膏，如中国专利(专利号为200410013136.2，名称为《氟石膏资源化改性处理的方法》)中通过以下步骤对氟石膏进行改性处理：1.原料的选取：氟石膏中加入复合活性激发剂和碱性材料，各组份所占总质量百分比为：氟石膏93-97、复合活性激发剂1-2、碱性材料2-5，按质量比称取各物料待用；2.搅拌混合：加水搅拌3-5分钟，水的用量占步骤1的混合干物料的质量百分比15-25；搅拌完成后送至防雨堆场静置；3.堆积淋水养护：至防雨堆场静置4～6小时后，挖掘成虚堆积到养护场地，每天二次淋水养护，10天即可出厂，得改性石膏产品。

然而上述氟石膏改性处理方法存在以下问题：碱性材料用量较大，强碱材料价格昂贵，造成制造成本升高；搅拌混合加水搅拌3-5分钟为间歇式搅拌，不能够连续作业，在制造过程中产量受到较大限制；制造到出厂为10天，周期过长；复合活性激发剂即为反应消耗氟石膏中残余硫酸的钙质原料(CaCO₃、Ca(HO)₂)，如果当地没有成品资源，利用外购或自己加工，投资与成本较高。

电厂脱硫石膏：石膏湿法工艺是目前应用最广泛、技术最成熟的火电厂烟气脱硫技术。该方法是以石灰石为脱硫剂，通过向吸收塔内喷入吸收剂浆液，与烟气充分接触混合，并对烟气进行洗涤，使得烟气中的SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的强氧化空气反应，每吨SO2能产生副产品脱硫石膏2.7吨，一个30万KW的燃煤电厂，如果燃煤含硫1～2％，每年就要排出脱硫石膏3～36万吨。副产脱硫石膏的量十分巨大，脱硫石膏迅速增长，其利用成为亟待解决的问题。因其外在水分较大，粘性强、流动性差，在水泥生产使用中造成结仓、结壁、下料堵塞、与水泥熟料混合不匀，下料同步性较差，造成水泥凝结时间波动较大，无法使用。

发明内容：

有鉴于此，有必要提供一种可以降低制造成本及生产周期的改性石膏制备方法。

还有必要提供一种可以降低制造成本及生产周期的改性石膏制备系统。

还有必要提供一种改性石膏。

一种改性石膏制备方法，该改性石膏制备方法包括以下步骤：化验脱硫石膏、氟石膏中的SO₃及水分的含量，以确定脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确保改性后生产出的改性石膏中的SO₃含量为45～47％；

根据确定的脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确定碱性激发剂配制浓度与预加水量；

将化验后的氟石膏、脱硫石膏对应的运送进氟石膏料仓及脱硫石膏料仓；

利用分别与氟石膏料仓、脱硫石膏料仓对应的电子皮带秤对从氟石膏料仓及脱硫石膏料仓输出的氟石膏、脱硫石膏进行计量，以保证氟石膏、脱硫石膏的干基料量比为2∶3～1∶1；

利用皮带输送机将计量后的氟石膏、脱硫石膏送入连续强力混合机，以将氟石膏、脱硫石膏混合均化，获得混合石膏；

将获得的混合石膏输送至圆盘成球机，进行成球加工；

利用高压雾化喷头将配置碱性激发剂溶液喷入圆盘成球机，确保碱性激发剂含量为混合石膏干基料量的0.2％～0.5％，成球水分为15～18％；

产出的料球堆放至露天堆场，4小时硬化，2天后即可出厂，得改性石膏产品。

一种改性石膏制备系统，该改性石膏制备系统包括下料模块、计量模块、输送模块、混合模块、碱性激发剂添加模块、成型模块。下料模块用于将化验后的氟石膏、脱硫石膏分开盛放，并将盛放的化验后的氟石膏、脱硫石膏提供给计量模块。计量模块用于计量下料模块输送的氟石膏、脱硫石膏的质量，以保证下料模块输送的氟石膏、脱硫石膏的干基料量比为2∶3～1∶1，并将氟石膏、脱硫石膏同时输送给输送模块。输送模块用于将计量模块输送的氟石膏、脱硫石膏输送给混合模块；还用于将成型模块输出的料球输送至露天堆场晾晒。混合模块用于将氟石膏、脱硫石膏混合均化以获得混合石膏，并将混合石膏输送给成型模块。碱性激发剂添加模块用于预设量的碱性激发剂溶液喷入成型模块。成型模块用于将混合石膏及碱性激发剂混合后造粒，以产生料球，并将料球输送给输送模块。

一种改性石膏，该改性石膏通过以下方法获得：化验脱硫石膏、氟石膏中的SO₃及水分的含量，以确定脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确保改性后生产出的改性石膏中的SO₃含量为在45～47％；

根据确定的脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确定碱性激发剂配制浓度与预加水量；

将化验后的氟石膏、脱硫石膏对应的运送进氟石膏料仓及脱硫石膏料仓；

利用分别与氟石膏料仓、脱硫石膏料仓对应的电子皮带秤对从氟石膏料仓及脱硫石膏料仓输出的氟石膏、脱硫石膏进行计量，以保证氟石膏、脱硫石膏的干基料量比为2∶3～1∶1；

利用皮带输送机将计量后的氟石膏、脱硫石膏送入连续强力混合机，以将氟石膏、脱硫石膏混合均化，获得混合石膏；

将获得的混合石膏输送至圆盘成球机，进行成球加工；

利用高压雾化喷头将配置碱性激发剂溶液喷入圆盘成球机，确保碱性激发剂含量为混合石膏干基料量的0.2％～0.5％，成球水分为15～18％；

产出的料球堆放至露天堆场，4小时硬化，2天后即可出厂，得该改性石膏。

利用上述改性石膏制备方法和改性石膏制备系统生产的改性石膏，需要的碱性材料用量少，仅占混合石膏的干基料量的0.2％～0.5％，且将氟石膏和脱硫石膏等废弃物资源作为原料，如此减低了生产成本；另外，在生产前预先化验脱硫石膏、氟石膏中的SO₃及水分的含量，并确定脱硫石膏与氟石膏的干基料量比例及碱性激发剂配制浓度与预加水量，在生产过程中按照确定的干基料量比例及碱性激发剂配制浓度与预加水量进行生产，如此确保了生产作业的连续性，缩短了生产周期。

附图说明：

附图1是一较佳实施方式的改性石膏制备系统的功能模块图。

附图2是图1中下料模块的功能模块图。

附图3是图1中计量模块的功能模块图。

附图4是图1中输送模块的功能模块图。

附图5是图1中碱性激发剂添加模块的功能模块图。

附图6是一较佳实施方式的改性石膏制备方法的流程图。

图中：改性石膏制备系统10、下料模块11、第一下料仓111、第二下料仓112、计量模块12、第一计量单元121、第二计量单元122、输送模块13、第一输送单元131、第二输送单元132、混合模块14、碱性激发剂添加模块15、碱溶液搅拌单元151、过滤单元152、碱溶液调速单元153、流量计量单元154、碱溶液输送单元155、成型模块16、改性石膏制备方法步骤S301～S308

具体实施方式：

如图1所示的改性石膏制备系统10，该改性石膏制备系统10包括下料模块11、计量模块12、输送模块13、混合模块14、碱性激发剂添加模块15、成型模块16。

下料模块11用于将化验后的氟石膏、脱硫石膏分开盛放，并将盛放的化验后的氟石膏、脱硫石膏提供给计量模块12。请同时参看图2，在本实施方式中，下料模块11包括第一下料仓111、第二下料仓112，第一下料仓111用于盛放化验后的氟石膏，第二下料仓112用于盛放化验后的脱硫石膏，第一下料仓111、第二下料仓112按照预设的输送量对应的将化验后的氟石膏、脱硫石膏输送给计量模块12。

计量模块12用于计量下料模块11输送的氟石膏、脱硫石膏的质量，以保证下料模块输送的氟石膏、脱硫石膏的干基料量比为2∶3～1∶1，并将氟石膏、脱硫石膏同时输送给输送模块13。请同时参看图3，在本实施方式中，计量模块12包括第一计量单元121、第二计量单元122，其中第一计量单元121、第二计量单元122可为电子皮带秤。第一计量单元121与第一下料仓111相对应，以对第一下料仓111输送的氟石膏量进行计量；第二计量单元122与第二下料仓112相对应，以对第二下料仓112输送的脱硫石膏进行计量。第一计量单元121、第二计量单元122还同时将氟石膏、脱硫石膏输送给输送模块13。如此，工作人员可以根据计量模块12产生的计量值，手动调整下料模块11输送量。在其他实施方式中，也可以利用计量模块12对下料模块11的输送量进行自动控制，例如，计量模块12将产生的计量值与预设的计量值比较，在比较出产生的计量值与预设的计量值不对应时，输出控制信号给下料模块11，以调整下料模块11的输送量。

输送模块13用于将计量模块12输送的氟石膏、脱硫石膏输送给混合模块14；还用于将成型模块16输出的料球输送至露天堆场晾晒。请同时参看图4，在本实施方式中，输送模块13包括第一输送单元131、第二输送单元132，其中第一输送单元131、第二输送单元132可为皮带输送机。第一输送单元131将计量模块12输送的氟石膏、脱硫石膏输送给混合模块14；第二输送单元132将成型模块16输出的料球输送至露天堆场晾晒，

混合模块14用于将氟石膏、脱硫石膏混合均化以获得混合石膏，并将混合石膏输送给成型模块16。在本实施方式中混合模块14为连续强力混合机。

碱性激发剂添加模块15用于预设量的碱性激发剂溶液喷入成型模块16，预设量的碱性激发剂含量为混合石膏的干基料量的0.2％～0.5％。请同时参看图5，在本实施方式中，碱性激发剂添加模块15包括碱溶液搅拌单元151、过滤单元152、碱溶液调速单元153、流量计量单元154、碱溶液输送单元155，碱性激发剂为NaOH溶液。碱溶液搅拌单元151用于按要求比例配置NaOH溶液，过滤单元152用于对配置的NaOH溶液进行过滤，以获得NaOH溶液，其中过滤单元152为过滤器。碱溶液调速单元153用于预设的速度将过滤后的NaOH溶液输送给碱溶液输送单元155，其中碱溶液调速单元153为调速管道泵。流量计量单元154用于计量碱溶液调速单元153输送给碱溶液输送单元155的NaOH溶液的流量，其中，流量计量单元154为流量计。碱溶液输送单元155用于将NaOH溶液以雾化形式喷入成型模块16，其中，碱溶液输送单元155为高压雾化喷头。

成型模块16用于将混合石膏及碱性激发剂混合后造粒，以产生料球，其中料球的成球水分为15～18％，料球中的SO₃含量为45％～47％，颗粒直径要求为5～10mm，并将料球输送给输送模块13。

在利用上述改性石膏制备系统10生产出改性石膏时，脱硫石膏中CaCO₃与氟石膏中的硫酸反应，与自由水结合生成二水硫酸钙，化学反应方程式为：

CaCO₃+H₂SO₄＝＝＝CaSO₄(微溶于水)+H₂O+CO₂↑

2CaSO₃+O₂+4H₂O----＞2(CaSO₄.2H₂O)

同时加入的0.2％-0.5％碱性激发剂(例如，NaOH)可以提高氟石膏中无水硫酸钙转化成二水硫酸钙速度，缩短改性石膏硬化时间。另外，利用上述改性石膏制备系统10生产出的改性石膏为5～10mm颗粒，水泥生产过程中无需破碎，可直接入库使用，节约了生产运行费用。

请参看图6，其为一较佳实施方式的改性石膏制备方法，该改性石膏制备方法包括以下步骤：

步骤S301，化验脱硫石膏、氟石膏中的SO₃及水分的含量，以确定脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确保改性后生产出的改性石膏中的SO₃含量为在45～47％。

步骤S302，根据确定的脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确定碱性激发剂配制浓度与预加水量。其中，碱性激发剂可为NaOH溶液。

步骤S303，将化验后的氟石膏、脱硫石膏对应的运送进氟石膏料仓及脱硫石膏料仓。

步骤S304，利用分别与氟石膏料仓、脱硫石膏料仓对应的电子皮带秤对从氟石膏料仓及脱硫石膏料仓输出的氟石膏、脱硫石膏进行计量，以保证氟石膏、脱硫石膏的干基料量比为2∶3～1∶1。

步骤S305，利用皮带输送机将计量后的氟石膏、脱硫石膏送入连续打散混合机，以将氟石膏、脱硫石膏混合均化，获得混合石膏。

步骤S306，将获得的混合石膏输送至圆盘成球机，进行成球加工。

步骤S307，利用高压雾化喷头将配置碱性激发剂溶液喷入圆盘成球机，确保碱性激发剂含量为混合石膏干基料量的0.2％～0.5％，成球水分为15～18％。

步骤S308，产出的料球堆放至露天堆场，4小时硬化，2天后即可出厂，得改性石膏产品。

利用上述改性石膏制备方法和改性石膏制备系统10生产的改性石膏符合天然石膏国家标准GB/T-5483-2008要求的，可以作为水泥缓凝剂使用，经试验利用本发明获得的改性石膏4小时内能完全硬化，硬化时间较短，生产效率高。请同时参看表1：

表1改性石膏在水泥中应用检测结果

从表1中可以看出改性石膏与天然石膏相比，采用改性石膏作为水泥缓凝剂的水泥凝结时间加长，水泥缓凝效果优于天然石膏，3天抗折、抗压强度、28天抗折、抗压强度都比天然石膏有升高。以此可以看出，利用上述改性石膏制备方法和改性石膏制备系统10生产的改性石膏是一种优质的水泥缓凝剂。另外，由于改性石膏中SO₃含量较高，如此在水泥生产中，改性石膏的用量低于天然二水石膏，可大大节约水泥生产成本。

Claims (9)

1.一种改性石膏制备系统，其特征在于：该改性石膏制备系统包括下料模块、计量模块、输送模块、混合模块、碱性激发剂添加模块、成型模块；

下料模块用于将化验后的氟石膏、脱硫石膏分开盛放，并将盛放的化验后的氟石膏、脱硫石膏提供给计量模块；

计量模块用于计量下料模块输送的氟石膏、脱硫石膏的质量，以保证下料模块输送的氟石膏、脱硫石膏的干基料量比为2∶3～1∶1，并将氟石膏、脱硫石膏同时输送给输送模块；

输送模块用于将计量模块输送的氟石膏、脱硫石膏输送给混合模块，还用于将成型模块输出的料球输送至露天堆场晾晒；

混合模块用于将氟石膏、脱硫石膏混合均化以获得混合石膏，并将混合石膏输送给成型模块；

碱性激发剂添加模块用于预设量的碱性激发剂溶液喷入成型模块；

成型模块用于将混合石膏及碱性激发剂混合后造粒，以产生料球，并将料球输送给输送模块。

2.根据权利要求1所述的改性石膏制备系统，其特征在于：预设量的碱性激发剂含量为混合石膏的干基料量的0.2％～0.5％。

3.根据权利要求1所述的改性石膏制备系统，其特征在于：料球的成球水分为15～18％，料球中的SO₃含量为45％～47％。

4.根据权利要求1所述的改性石膏制备系统，其特征在于：下料模块包括第一下料仓、第二下料仓，第一下料仓用于盛放化验后的氟石膏，第二下料仓用于盛放化验后的脱硫石膏，第一下料仓、第二下料仓按照预设的输送量对应的将化验后的氟石膏、脱硫石膏输送给计量模块。

5.根据权利要求4所述的改性石膏制备系统，其特征在于：计量模块包括第一计量单元、第二计量单元，其中第一计量单元、第二计量单元为电子皮带秤；第一计量单元与第一下料仓相对应，以对第一下料仓输送的氟石膏量进行计量；第二计量单元与第二下料仓相对应，以对第二下料仓输送的脱硫石膏进行计量；第一计量单元、第二计量单元还同时将氟石膏、脱硫石膏输送给输送模块。

6.根据权利要求1所述的改性石膏制备系统，其特征在于：输送模块包括第一输送单元、第二输送单元，其中第一输送单元、第二输送单元为皮带输送机；第一输送单元将计量模块输送的氟石膏、脱硫石膏输送给混合模块；第二输送单元将成型模块输出的料球输送至露天堆场晾晒。

7.根据权利要求1所述的改性石膏制备系统，其特征在于：碱性激发剂添加模块包括碱溶液搅拌单元、过滤单元、碱溶液调速单元、流量计量单元、碱溶液输送单元，碱性激发剂为NaOH溶液；

碱溶液搅拌单元用于按要求比例配置NaOH溶液，过滤单元用于对配置的NaOH溶液进行过滤，以获得NaOH溶液，其中过滤单元为过滤器；

碱溶液调速单元用于预设的速度将过滤后的NaOH溶液输送给碱溶液输送单元，其中碱溶液调速单元为调速管道泵；

流量计量单元用于计量碱溶液调速单元输送给碱溶液输送单元的NaOH溶液的流量，其中，流量计量单元为流量计；

碱溶液输送单元用于将NaOH溶液以雾化形式喷入成型模块，其中，碱溶液输送单元为高压雾化喷头。

8.一种改性石膏制备方法，该改性石膏制备方法包括以下步骤：

化验脱硫石膏、氟石膏中的SO₃及水分的含量，以确定脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确保改性后生产出的改性石膏中的SO₃含量为在45～47％；

根据确定的脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确定碱性激发剂配制浓度与预加水量；

将化验后的氟石膏、脱硫石膏对应的运送进氟石膏料仓及脱硫石膏料仓；

利用分别与氟石膏料仓、脱硫石膏料仓对应的电子皮带秤对从氟石膏料仓及脱硫石膏料仓输出的氟石膏、脱硫石膏进行计量，以保证氟石膏、脱硫石膏的干基料量比为2∶3～1∶1；

利用皮带输送机将计量后的氟石膏、脱硫石膏送入连续强力混合机，以将氟石膏、脱硫石膏混合均化，获得混合石膏；

将获得的混合石膏输送至圆盘成球机，进行成球加工；

利用高压雾化喷头将配置碱性激发剂溶液喷入圆盘成球机，确保碱性激发剂含量为混合石膏干基料量的0.2％～0.5％，成球水分为15～18％；

产出的料球堆放至露天堆场，4小时硬化，2天后即可出厂，得改性石膏产品。

9.一种改性石膏，该改性石膏通过以下方法获得：化验脱硫石膏、氟石膏中的SO₃及水分的含量，以确定脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确保改性后生产出的改性石膏中的SO₃含量为在45～47％；

根据确定的脱硫石膏与氟石膏的干基料量比，确定碱性激发剂配制浓度与预加水量；

将化验后的氟石膏、脱硫石膏对应的运送进氟石膏料仓及脱硫石膏料仓；

利用分别与氟石膏料仓、脱硫石膏料仓对应的电子皮带秤对从氟石膏料仓及脱硫石膏料仓输出的氟石膏、脱硫石膏进行计量，以保证氟石膏、脱硫石膏的干基料量比为2∶3～1∶1；

利用皮带输送机将计量后的氟石膏、脱硫石膏送入连续强力混合机，以将氟石膏、脱硫石膏混合均化，获得混合石膏；

将获得的混合石膏输送至圆盘成球机，进行成球加工；

利用高压雾化喷头将配置碱性激发剂溶液喷入圆盘成球机，确保碱性激发剂含量为混合石膏干基料量的0.2％～0.5％，成球水分为15-18％；

产出的料球堆放至露天堆场，4小时硬化，2天后即可出厂，得该改性石膏。

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