CN104310829B - 工业副产石膏气动式蒸压生产α-半水石膏的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业副产石膏气动式蒸压生产α‑半水石膏的装置和方法。所述的装置包括立式蒸压釜、抽蒸汽系统和高压气动系统；利用高压气动系统使高压热空气通过排气装置向上吹动立式蒸压釜内的物料，使物料呈膨松状态，使物料的水蒸汽有排放通道；气动管在蒸压过程也可间歇打入蒸汽，防止蒸压釜内部的脱硫石膏压实。利用抽蒸汽系统抽走水蒸汽，使蒸压生产出来的α‑半水石膏达到干燥目的。本发明将“水热法”和立式蒸压釜的优点相结合，能够对属于工业废弃物的工业副产石膏进行综合利用，变废为宝；装置没有机械部分，省电、无机械损耗，整个生产线投资小。

Description

工业副产石膏气动式蒸压生产α-半水石膏的装置和方法

技术领域

本发明涉及α-半水石膏生产，特别是工业副产石膏直接采用蒸压法生产α-半水石膏的装置和方法。

背景技术

目前，α-半水石膏有两种生产工艺：一种是水热法，它的特点是以粉状的二水石膏（工业副产石膏也属于二水石膏）为原料，采用“反应釜”为生产设备之一，以釜壁加热釜中水，再通过高温水将热能传导给石膏物料（粉状）进行反应（脱结晶水成为半水石膏），其中物料占总体积的30%，其它为70%的水，反应过程中需要不断搅拌，使反应釜中热水温度均匀、将热从釜壁快速地进入水中，并使物料受热均匀；这种工艺有以下缺点：（1）产品干燥环节，需要另外的设备和工艺，干燥所用的设备复杂（需要双重干燥）且投资非常大；（2）反应釜需要带高压动态密封的机械搅拌装置，高压动态密封极易损坏，机械搅拌装置也易损坏；（3）需要加热物料3倍以上的水，大大增加了干燥能耗；而这种工艺的优点就是采用粉状的二水石膏为原料，以水为热介质产品质量更好。

另一种是蒸压法，设备总投资仅为“水热法”的十分之一；但是需要采用块状石膏为原料，采用“蒸压釜”为生产设备，能够使石膏反应和干燥可以在同一个设备中进行；它是直接从顶部通入蒸汽加热石膏原料，所用的蒸压釜分为两种：卧式和立式，卧式由矿车装载原料进出，主要缺点是原料的装卸很繁琐、干燥效率低：而立式蒸压釜的加料口在顶部，排料口在底部，原料的装卸简单方便，以及是蒸压干燥一体化，没有机械部分，工艺操作和设备都简单；但是对于采用工业副产石膏为原料生产α-半水石膏时，因为工业副产石膏全部都是粉状的，如果仍采用立式蒸压釜的生产装置和工艺方法，则粉状的工业副产石膏就会密实地堆积，无法将蒸压好的、粉状的α-半水石膏完全干燥，特别是中心部位的蒸压好的、粉状的α-半水石膏无法得到干燥。因此，采用传统立式蒸压釜和相应的生产工艺无法将工业副产石膏加工成α-半水石膏。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种将“水热法”和立式蒸压釜的优点相结合,并克服两种传统工艺与设备缺点的适合粉状的工业副产石膏生产α-半水石膏的气动式蒸压装置。由于立式蒸压釜在上述3种设备中操作和工艺条件最简单，因此本发明在立式蒸压釜的基础上、结合“水热法”工艺的优点进行改进。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种工业副产石膏气动式蒸压生产α-半水石膏的装置，包括立式蒸压釜，其特征在于：还包括抽蒸汽系统和高压气动系统；

立式蒸压釜顶部设置有进料口和排汽口以及抽汽口、底部设置有排料口和安装孔；抽蒸汽系统连接立式蒸压釜的抽汽口，高压气动系统包括安装在立式蒸压釜外部的高压空气泵和安装在立式蒸压釜底部的安装孔内的气动管，气动管的内端是伸入立式蒸压釜内部的主进气管，主进气管向上弯头端连接排气装置，排气装置上均匀分布有排气孔，气动管的外端连接高压空气泵。

高压气动系统作用是使高压热空气通过排气装置向上吹动立式蒸压釜内的物料，使物料呈膨松状态，使物料的水蒸汽有排放通道；气动管在蒸压过程也可间歇打入蒸汽，防止蒸压釜内部的脱硫石膏压实；而抽蒸汽系统的作用是抽走水蒸汽，使蒸压生产出来的α-半水石膏达到干燥目的。

本发明提供两种优选的排气装置：

一种排气装置是设置在主进气管向上弯头端的呈放射状排列的多个排气管，每个排气管上均匀分布有多个开口向上的排气孔。

另一种排气装置是设置在主进气管向上弯头端的圆锥形喷气头，喷气头上均匀分布有多个排气孔。所述圆锥形喷气头的顶角为25°、底端直径为立式蒸压釜内直径的1/10。气体通过排气孔从立式蒸压釜内的底部向斜上方喷射；将喷气头设计为圆锥体，是避免喷射气体由下直上，形成气体的短路通道，从而无法全面气动蒸压釜内的半成品；另外，圆锥体的顶角为25°则是为了保障成品的顺利排出。

作为另一种优选的技术方案，抽蒸汽系统包括除尘器和抽气泵，除尘器连接立式蒸压釜的抽汽口，抽气泵连接除尘器。

作为又一种优选的方案，高压气动系统的高压空气泵连接空气加热器。

同时，本发明还提供一种采用以上所述装置，用工业副产石膏气动式蒸压生产α-半水石膏的方法，包括步骤；

（1）工业副产石膏和转晶剂用两级混合，先将粉状的工业副产石膏和转晶剂通过按13:1比例均匀混合后，工业副产石膏继续与混合物按13:1的比例均匀混合，从立式蒸压釜顶部的进料口装入；

（2）关闭进料口，开始对原料进行加热；与此同时，压力在0.5MPA ～0.6MPA之间的蒸汽通过气动管间歇打入立式蒸压釜内，时间间隔为每30分钟打进蒸汽3分钟；进蒸汽过程要控制蒸汽的进量，使蒸汽和附着水的总重量为工业副产石膏重量的14%～16%之间；这样既可以通过水为热介质、使产品质量更好，也能够控制含水量，减少干燥热耗；

（3）保持立式蒸压釜内蒸汽压力在0.4MPA的条件下，恒压4个小时后，生成潮湿的α-半水石膏；

（4）停止立式蒸压釜底部间歇进汽，并通过立式蒸压釜顶部的排汽口排放蒸汽，同时启动高压气动系统，使立式蒸压釜内蒸汽压力降至常压；高压气动系统运行时，首先将按占工业副产石膏重量比例0.1%的六偏磷酸钠、0.05%的十二烷基硫酸钠和0.02%的蛋白类缓凝剂这三种添加剂的混合物，吹入立式蒸压釜内；添加微量的六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠是提高半水石膏颗粒的分散性和降低其凝聚性，但不会影响α-半水石膏成品的质量；而半水石膏在生产过程中添加、而不是在半水石膏粉使用中添加远低于正常用量的蛋白类缓凝剂是减缓立式蒸压釜内半水石膏的凝结，这样在上述三种添加剂与设备的高压气动系统、抽蒸汽系统共同作用下，从而保障立式蒸压釜内生成的α-半水石膏不结块、具有松散性，易干燥；

（5）立式蒸压釜内蒸汽压力降至常压后，关闭排汽口，打开抽气口，启动抽蒸汽系统，其中高压气动系统的运转是间歇式的，而抽蒸汽系统则一直工作，两者的工作时间比例是1:3，直至α-半水石膏完全干燥；

（6）最后，停止加热、关闭高压气动系统和抽蒸汽系统，打开立式蒸压釜底部的排料口，排出干燥的α-半水石膏。

作为优选的技术方案，步骤（1），进料后原料容积占蒸压釜总容积的60%

作为优选的技术方案，步骤（2），对原料加热时，加热方式为立式蒸压釜外壁的蒸汽或导热油间接加热。

作为优选的技术方案，步骤（2），从气动管输入的热空气的温度为120C°～180 C°，压力在0.8MPA ～1.0MPA之间。

本发明可以利用天然石膏生产α-半水石膏的生产线进行简单改造，就能够对属于工业废弃物的工业副产石膏进行综合利用，变废为宝；装置没有机械部分，省电、无机械损耗，整个生产线投资小。

附图说明

图1是本发明工业副产石膏气动式蒸压生产α-半水石膏的装置的结构示意图。

图2是本发明第一种形式的排气装置。

图3是第一种形式的排气装置的俯视图。

图4是本发明第二种形式的排气装置。

图中，1-立式蒸压釜，2-进料口，3-1排汽口，3-2抽汽口，4-排料口，5-高压空气泵，6-气动管，7-排气孔，8-除尘器，9-抽气泵，10-空气加热器，6-1-主进气管，6-2-排气管，6-3-圆锥形喷气头。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明，以下结合附图对本发明作进一步清楚、完整的说明。

如图1所示，本发明所述的一种工业副产石膏气动式蒸压生产α-半水石膏的装置，包括立式蒸压釜1，还包括抽蒸汽系统和高压气动系统。

立式蒸压釜1顶部设置有进料口2和抽排管路3，抽排管路通过一个三通将其设置了两个出口：排汽口3-1和抽汽口3-2，其中，排气口3-1开口向上。立式蒸压釜1底部设置有排料口4和安装孔。

抽蒸汽系统包括除尘器8和抽气泵9，除尘器8连接立式蒸压釜1的抽气口3-2，抽气泵9连接除尘器8，抽气泵9通过除尘器8从立式蒸压釜1顶部抽汽口3-2抽取蒸汽。

高压气动系统包括安装在立式蒸压釜外部的高压空气泵5和安装在立式蒸压釜1底部的安装孔内的气动管6，高压气动系统的高压空气泵5连接空气加热器10。空气加热器10和高压空气泵5都是常规设备，为了不降低釜内温度、使没有完全干燥的α-半水石膏不被还原，高压空气泵5输出的热空气的温度在120C°～180 C°之间、热空气压力在0.8 MPA ～1MPA之间。高压热空气的出口端是安装在立式蒸压釜底部的气动管6。

气动管6的内端是伸入立式蒸压釜内部的主进气管6-1，主进气管6-1向上弯头端连接排气装置，排气装置上均匀分布有排气孔，气动管的外端连接高压空气泵5。

如图2、3所示，可以采用的一种排气装置是设置在主进气管6-1向上弯头端的呈放射状排列的多个排气管6-2，每个排气管6-2上均匀分布有多个开口向上直径为1cm的排气孔7。

如图4所示，可以采用的另一种排气装置是是设置在主进气管6-1向上弯头端的圆锥形喷气头6-3，喷气头上均匀分布有多个排气孔7。

从排气孔7吹出的高压热空气向上吹动立式蒸压釜1内的物料，使物料呈膨松状态，其间的水蒸汽有排放通道而被抽走，达到干燥目的。气动管也可在蒸压过程中用来在通入蒸汽，与传统蒸压釜从上部通入蒸汽相反，以松动蒸压釜内的工业副产石膏。

用本发明所述的装置工业副产石膏气动式蒸压生产α-半水石膏，具体步骤如下：

一，配料

工业副产石膏和转晶剂采用两级混合，先将粉状的工业副产石膏和催化剂通过按13:1比例均匀混合后，工业副产石膏继续与混合物按13:1的比例均匀混合。

二，装料

将混合好的含附着水的工业副产石膏与催化剂原料从立式蒸压釜1顶部的进料口2装入，原料容积占立式蒸压釜总容积的60%。

三，蒸压反应

关闭进料口2，采用立式蒸压釜1外壁的蒸汽或导热油间接加热方式对物料进行蒸压反应，通过高压空气泵5时间间隔为每30分钟打进压力在0.5MPA ～0.6MPA之间的蒸汽3分钟，从而防止蒸压釜内部的脱硫石膏压实。进蒸汽过程要控制蒸汽的进量，使蒸汽和附着水的总重量为工业副产石膏重量的14%～16%之间；

保持立式蒸压釜1内蒸汽压力在0.4MPA的条件下，恒压4个小时后，生成潮湿的α-半水石膏；

停止立式蒸压釜底部间歇进汽，并通过立式蒸压釜1顶部的排汽口3-1排放蒸汽，同时启动高压气动系统，使立式蒸压釜内蒸汽压力降至常压；高压气动系统运行时，首先将按占工业副产石膏重量比例0.1%的六偏磷酸钠、0.05%的十二烷基硫酸钠和0.02%的蛋白类缓凝剂这三种添加剂的混合物，吹入立式蒸压釜内；

四，气动干燥

立式蒸压釜内蒸汽压力降至常压后，关闭排汽口3-1，打开抽气口3-2，同时启动抽蒸汽系统，其中高压气动系统的运转是间歇式的，是将温度120C°～180 C°、压力在0.8 MPA ～1MPA之间的热空气通过气动管6间歇打入立式蒸压釜1内；而抽蒸汽系统则一直工作，两者的工作时间比例是1:3，直至α-半水石膏完全干燥。

五，卸料和粉磨

最后，停止加热、关闭高压气动系统和抽蒸汽系统，打开立式蒸压釜底部的排料口4，排出干燥的α-半水石膏。

本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种工业副产石膏气动式蒸压生产α-半水石膏的方法，所用的装置包括立式蒸压釜（1），抽蒸汽系统和高压气动系统；

立式蒸压釜（1）顶部设置有进料口（2）和排汽口（3-1）以及抽汽口（3-2）、底部设置有排料口（4）和安装孔；抽蒸汽系统连接立式蒸压釜（1）的抽汽口（3-2），高压气动系统包括安装在立式蒸压釜外部的高压空气泵（5）和安装在立式蒸压釜（1）底部的安装孔内的气动管（6），气动管（6）的内端是伸入立式蒸压釜内部的主进气管（6-1），主进气管（6-1）向上弯头端连接排气装置，排气装置上均匀分布有排气孔，气动管的外端连接高压空气泵（5）；

其特征在于：包括生产步骤，

（1）工业副产石膏和转晶剂用两级混合，先将粉状的工业副产石膏和转晶剂通过按13:1比例均匀混合后，工业副产石膏继续与混合物按13:1的比例均匀混合，从立式蒸压釜顶部的进料口装入；

（2）关闭进料口，开始对原料进行加热；与此同时，压力在0.5MPa ～0.6MPa之间的蒸汽通过气动管间歇打入立式蒸压釜内，时间间隔为每30分钟打进蒸汽3分钟；进蒸汽过程要控制蒸汽的进量，使蒸汽和附着水的总重量为工业副产石膏重量的14%～16%之间；

（3）保持立式蒸压釜内蒸汽压力在0.4MPa的条件下，恒压4个小时后，生成潮湿的α-半水石膏；

（4）停止立式蒸压釜底部间歇进汽，并通过立式蒸压釜顶部的排汽口排放蒸汽，同时启动高压气动系统，使立式蒸压釜内蒸汽压力降至常压；高压气动系统运行时，首先将按占工业副产石膏重量比例0.1%的六偏磷酸钠、0.05%的十二烷基硫酸钠和0.02%的蛋白类缓凝剂这三种添加剂的混合物，吹入立式蒸压釜内；

（5）立式蒸压釜内蒸汽压力降至常压后，关闭排汽口，打开抽气口，同时启动抽蒸汽系统，其中高压气动系统的运转是间歇式的，而抽蒸汽系统则一直工作，两者的工作时间比例是1:3，直至α-半水石膏完全干燥；

（6）最后，停止加热、关闭高压气动系统和抽蒸汽系统，打开立式蒸压釜底部的排料口，排出干燥的α-半水石膏。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的排气装置是设置在主进气管（6-1）向上弯头端的呈放射状排列的多个排气管（6-2），每个排气管（6-2）上均匀分布有多个开口向上的排气孔（7）。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的排气装置是设置在主进气管（6-1）向上弯头端的圆锥形喷气头（6-3），喷气头上均匀分布有多个排气孔（7）。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述圆锥形喷气头（6-3）的顶角为25°、底端直径为立式蒸压釜内直径的1/10。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于：抽蒸汽系统包括除尘器（8）和抽气泵（9），除尘器（8）连接立式蒸压釜（1）的抽汽口（3-2），抽气泵（9）连接除尘器（8）。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于：高压气动系统的高压空气泵（5）连接空气加热器（10）。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1），进料后原料容积占立式蒸压釜（1）总容积的60%。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2），对原料加热时，加热方式为立式蒸压釜（1）外壁的蒸汽或导热油间接加热。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2），从气动管（6）输入的热空气的温度为120℃～180 ℃压力在0.8MPa ～1.0MPa之间。