CN104944816B - 一种α石膏粉旋转结晶窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种α石膏粉旋转结晶窑，包括机架、窑体、进料端、出料端、尾气收集装置、供热室、换热管、进口封头、出口封头、动力传动装置。窑体和动力传动装置安装在机架上，动力传动装置可驱动窑体在机架上旋转，封闭所述进口封头和所述出口封头则窑体组成一密闭空间，窑体内壁固定有一圈与供热室相通的兼具扬料板作用的换热管。这种旋转结晶窑通过变静态为动态，加上换热管换热面积增加，采用多种技术手段充分利用热能，降低能耗；集预烘干、蒸压结晶、产品烘干为一体，减少了工艺步骤，减少了设备数量，缩短了生产时间，降低了生产成本；无外界高温蒸汽或水溶液参与换热和反应，防止半水石膏再次水化为二水石膏，产品质量更稳定。

Description

一种α石膏粉旋转结晶窑

技术领域

本发明涉及一种石膏加工设备，具体涉及一种α型高强石膏粉旋转结晶窑。

背景技术

α型高强石膏也被称为α型半水石膏，简称α石膏。因其高强度、高密度、高硬度、高流动度等诸多优势广泛应用于模具、精密铸造、高档建筑装饰材料等领域，目前，α石膏常用的制取设备主要有两类：卧式、立式蒸压法反应釜和液相法反应釜，两类设备都是固定式设备。

卧式、立式蒸压法反应釜主要采用块状的天然石膏为原料，将原料装入釜内后通入饱和水蒸气蒸压7-12个小时，再烘干10-24小时制取α石膏。这种加工方式，产品生产周期长，能耗巨大。而且此类设备还不能直接应用于粉末状的天然石膏或脱硫石膏等工业副产石膏的加工生产。

国外对于用脱硫石膏采用蒸压法生产高强脱硫石膏时，首先要将脱硫石膏挤压成块状，然后再应用传统的蒸压法工艺；这种工艺不仅增加了压块——再蒸压——再粉碎的繁琐工艺环节，也进一步增加了能耗。

蒸压法作为生产高强石膏的传统方法成熟、可靠，但生产周期长、能耗高，其主要是针对蒸压法工艺加工天然石膏块状物料设计的，无法有效的应用于颗粒细小的工业副产石膏。我国天然石膏资源主要集中在中西部地区，开采成本高，破坏生态环境和浪费资源的现象严重。国家近些年已经开始限制天然石膏资源的无序开采，并已在山东、河北、湖北等传统石膏开采区关停一批不符合产业政策的矿点。因此可以说，未来天然石膏在石膏生产中所占的比重将越来越小。

液相法生产高强石膏，主要设备为反应釜，通常包括常压反应釜和带压反应釜两类。粉状石膏原料加入两类反应釜内的水溶液中，经外加剂的作用和加热结晶反应，可以生成α石膏。但因为需要和水溶液分离并烘干，就需要另设水分分离装置和烘干装置。整个过程需要保持恒定的温度防止半水石膏再次水化为二水石膏。这一工艺，设备投资大，过程复杂、流程冗长，产品质量不稳定，产品的能耗和单位成本是所有工艺方法中最高的。

液相法因其繁杂的工艺和设备，以及苛刻的运行要求导致该方法依然停留在实验阶段。即使偶有应用于工业化生产，也因产品质量稳定性差、成本高等原因最终被市场所淘汰。所以液相法现阶段还无法真正实现有竞争力的产业化应用。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种能减少工艺步骤和设备数量、缩短生产时间、节能降耗的，且能大量、高效利用粉状石膏，尤其是工业副产石膏生产优质α石膏的旋转结晶窑。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：一种α石膏粉旋转结晶窑，包括机架、窑体、换热管、进口封头、出口封头、供热室、动力传动装置、进料端、出料端、尾气收集装置；所述窑体和动力传动装置安装在机架上，所述动力传动装置可驱动窑体在机架上旋转，封闭所述进口封头和所述出口封头则所述窑体组成一密闭空间，所述窑体内壁固定有一圈与供热室相通的兼具扬料板作用的换热管。

一种优选技术方案，所述窑体内壁固定的一圈换热管，其横截面计成三角形，该换热管三角形形成的内空与供热室、尾气收集装置相通，三角形的外表面与石膏物料接触，增加热源散热面，同时三角形角尖向窑体中心凸出，三角形换热管随窑体不停旋转，搅拌石膏物料，使石膏物料与三角形换热管接触，大大提高了物料的换热面和换热机会，热能得到充分利用。该换热管既能增大热源与石膏物料的传热面积，又能起到搅拌物料类似扬料板的作用，以增加物料的换热机会，使物料受热均匀。

一种优选技术方案，所述窑体内壁固定的一圈换热管，其横截面设计成钝齿形。

一种优选技术方案，所述进口封头活动式连接在窑体进料端，打开进口封头，可将石膏物料送入窑体空心中；所述出口封头活动式连接在窑体出料端，打开出口封头，即可将加工好的石膏回收；封闭所述进口封头和所述出口封头则所述窑体组成密闭的空间。

一种优选技术方案，所述尾气回收装置安装在出料端即窑体的尾部，该尾气收集装置与供热室和固定在所述窑体内壁上的换热管相通，可将热源废气排出。

生产时，首先开启设备传动装置，使旋转结晶窑转动起来，然后开启热源系统供热，同时将工业副产石膏从打开的进口封头加入窑体内。窑体的旋转会将物料导入换热管处，物料开始受热升温。直至达到设计加料量后，停止加料，关闭进、出口封头，此时窑体内部形成密闭环境。

随着热源的不断加热，窑体转动的同时，热量通过换热管持续对窑体内物料进行搅拌和加热，使物料均匀受热升温，在升温的过程中游离水不断蒸发，当窑体内温度继续升高，石膏物料开始脱去分子中所含的部分结晶水。石膏物料中蒸发出的游离水和结晶水所形成的水蒸气逐渐使窑体内形成一定压力，并随着蒸发出的水蒸气的量不断增加，压力和温度也不断升高。当温度、压力升高到工艺预定值后，保持该温度、压力恒定，并继续均匀搅拌蒸压一段时间，直至石膏物料完全脱去游离水和3/2结晶水，变为半水石膏晶体。此时脱水反应完成，开始逐渐泄压排出水蒸气，并在一定温度下对产品进行烘干，直至产品完全变为干燥的半水石膏后，打开出口封头放出物料。至此完成了石膏物料从原料到产品的转变。

本发明的优点：α石膏粉旋转结晶窑，集预烘干、蒸压结晶和产品烘干为一体，生产中，进、出口封头保持密闭，整个设备在动力传动装置的带动下旋转，带动设备内的石膏物料均匀搅拌，物料与热源的热交换更充分。热量通过与供热室相连通的换热管道持续对窑体内石膏物料进行加热，换热管的设计既增加了物料与热源的接触面积，又通过换热管连同窑体的不停转动，如同扬料板一样不停地搅拌物料，增加了物料的换热频率，使物料受热更加均匀，热能利用率显著提高。蒸压结晶过程中该设备无需外界高温蒸汽或水溶液参与换热和反应，利用物料自身所含水分在密闭加热过程中形成稳定饱和水蒸汽环境，保证二水石膏充分结晶反应生成α型高强半水石膏。工艺过程从传统设备的静态蒸压变为动态旋转蒸压，石膏粉混合搅拌均匀、反应充分，包括预烘干、蒸压结晶、产品烘干在内，产品的生产时间缩短为3-4个小时。因未导入外界水源，需要烘干的游离水很少，能耗也大大降低。预烘干、蒸压结晶和产品烘干均在同一设备内完成，避免了过多工序的影响，保证了产品质量的优质、稳定。综上所述其优点可概括为：1、通过变静态为动态旋转结晶窑，加上换热管换热面积增加，采用多种技术手段充分利用热能，降低能耗；2、集预烘干、蒸压结晶、产品烘干为一体，减少了工艺步骤，减少了设备数量，缩短了生产时间，降低了生产成本；3、无外界高温蒸汽或水溶液参与换热和反应，防止半水石膏再次水化为二水石膏，产品质量更稳定。

附图说明

图1为本发明α石膏粉旋转结晶窑的结构示意简图。

图2为图1的A-A剖面图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种α石膏粉旋转结晶窑，包括机架（5，8）、窑体6、换热管4、进口封头1、出口封头11、进料端2、出料端9、供热室3、动力传动装置7、尾气收集装置10。窑体6内壁固定有一圈横截面为空心三角形的换热管4，换热管4还可以设计成横截面为空心钝齿形状的，在进料端2部位设计有供热室3，空心三角形换热管4与供热室3相通。窑体6安装在机架（5，8）上，可在动力传动装置7带动下旋转。在出料端9部位设计有尾气收集装置10，该尾气收集装置10与换热管4相通。在窑体6进料端2的端面活动式连接有进口封头1，在窑体6出料端9的端面活动式连接有出口封头11，打开进口封头1，物料可送入窑体6中；打开出口封头11，加工好的产品可回收出料；关闭进口封头1和出口封头11，窑体6形成一个密闭的空间。

Claims (1)

1.一种α石膏粉旋转结晶窑，包括机架（5，8）、窑体（6）、进料端（2）、出料端（9）、尾气收集装置（10）、供热室（3），其特征在于：它还包括换热管（4）、进口封头（1）、出口封头（11）、动力传动装置（7）；所述窑体（6）和动力传动装置（7）安装在机架（5，8）上，所述动力传动装置（7）可驱动窑体（6）在机架（5，8）上旋转，封闭所述进口封头（1）和所述出口封头（11）则所述窑体（6）组成一密闭空间，所述窑体（6）内壁固定有一圈与供热室相通的兼具扬料板作用的换热管（4）；

所述窑体（6）内壁固定的一圈换热管（4），其横截面设计成三角形，该换热管（4）三角形形成的内空与供热室（3）、尾气收集装置（10）相通，三角形的外表面与石膏物料接触，同时三角形角尖向窑体中心凸出，该换热管（4）可随窑体（6）不停旋转；

所述进口封头（1）活动式连接在窑体（6）进料端（2），打开进口封头（1），该窑体（6）端头为进料口；所述出口封头（11）活动式连接在窑体（6）出料端（9），打开出口封头（11），该窑体（6）端头为出料口；

所述尾气收集装置（10）安装在出料端（9）即窑体的尾部，该尾气收集装置（10）与所述供热室（3）和所述换热管（4）相通。