CN105217986A - 用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法 - Google Patents

Abstract

用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，包括如下步骤：（1）生料制备；（2）熟石膏制备；（3）建筑用石膏粉的制成。本发明利用现有产能过剩的新型干法旋窑生产线装备无害化处理资源化利用工业废石膏，技改投资少，方法简单、实用，且无二次污染，可有效实现环保利废绿色产业转型；可永久性消除工业废石膏的重金属污染及隐患，利于水、土环境保护；有效利用工业废石膏生产建筑用石膏粉及建材制品，既能为基建工程提供优质的材料，又可大幅减少传统的胶凝材料及建材制品的生产过程对环境资源和能源的消耗及环境的污染。

Description

用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法

技术领域

本发明涉及环保利废领域，尤其涉及一种利用现有产能过剩的新型干法旋窑生产线装备无害化处理并资源化利用工业废石膏生产建筑用石膏粉的方法。

背景技术

随着化工、冶炼业的发展及环保烟气脱硫的推广应用，大量的工业废石膏持续产生，堆存以数百万及数千万吨废石膏的堆场或填埋场处处皆是，这些工业废石膏无论来自是化工、冶炼过程中的酸浸渣还是工业烟气脱硫渣，客观上都含有数量不等的锌、铅、汞、镉、砷、铬等重金属离子，对水、土环境造成了实质性的污染和生态危险，而现有的处理方法，仅仅是囿于固废处置成本而一直力图淡化其重金属污染危害。

当前，这些客观上含有重金属离子的工业废石膏如磷石膏、脱硫石膏等，其资源化利用几乎集中在做水泥调凝剂和部分生产建筑石膏粉、极少量用于生产高强石膏（α型半水石膏）。建筑石膏的主要矿物成份为β半水石膏和可溶性无水石膏，含少量的二水石膏和难溶性无水石膏，强度较低，抗水性很差，只能用于非潮湿环境。

建筑石膏（β型半水石膏）工业生产一般采用天然石膏或工业废石膏为原料，常用的生产设备是带搅拌器的炒锅，于130～300℃炒制脱水，未见可靠的有效的连续式生产设备。

在废石膏制建筑石膏的研究方面，CN101597147A公开了一种磷石膏、脱硫石膏制备高强度建筑石膏的工艺，提供了一种采用以钾、镁、铝、硅、硫的金属盐类作为复合固化剂（0.5～2%），以氢氧化钙、硅铝碱性废弃物作为复合碱性激发剂（1.5～4%），余量为磷石膏或脱硫石膏，混合均匀后进入煅烧炉在150～200℃范围内恒温煅烧2～3h，粉磨陈化制备高强石膏的方法。该方法虽然采用了复合碱性激发剂（氢氧化钙、硅铝碱性废弃物）中和固化磷石膏中的可溶性磷酸盐和氟磷酸盐，但存在的问题是：因其煅烧炉在150～200℃范围内恒温煅烧2～3h，所谓的150～200℃温度的恒温煅烧只能使二水石膏脱水为β型半水石膏和可溶性无水石膏，也不能产生大量具有抗水能力的“难溶性无水石膏”，且150～200℃温度的所谓煅烧，不可能出现高温液相，既达不到热活化硅铝酸盐碱性物的效果，也不能热分解一切硅铝酸盐矿物（解体活化硅铝酸盐矿物的温度必须在550℃以上），更达不到煅烧热力学激活石膏和硅铝酸盐矿物反应的条件（必须在700℃以上），重金属离子在此低温范围热活化条件下不可能固熔进入硅铝酸盐矿物晶格中，连高温液相熔融包裹都不可能发生，同时，以1.5～4%质量份额的氢氧化钙、硅铝碱性废弃物作为复合碱性激发剂也不可能有效解决建筑石膏的抗水性，更不足以包履固化稳定重金属离子。且其复合以0.5～2%质量份数的金属盐类复合固化剂，本领域技术人员的常识是，金属盐类极难以有效解决建筑石膏的抗水性，更不可能固化包裹稳定工业废石膏中的重金属离子。其次，150～200℃恒温煅烧炉生产效率低，低效率必然是高能耗高成本，不利于无害化处理工业废石膏。

另一方面，我国近30亿吨的水泥产能随着大规模基建工程的完成，大量的新型干法旋窑生产线面临闲置或关停，将导致社会装备资源的巨大浪费，如何实施产业转型困扰着企业和政府。众所周知，新型干法旋窑生产线由预热器系统（一般为上部C1至最下层C5的五级旋风预热器叠置）、分解炉、回转窑、箟冷机及连接管道五大部件组成，生料送入预热器，经C1至C4逐级预热后进分解炉，再拉入C5收集后入回转窑煅烧成熟料，出窑高温熟料经篦冷机冷却，余热回收利用，热效率相对较高。新型干法旋窑的烧成工艺控制方法实质上是烧好两把火，即窑头一把火和分解炉一把火，分解炉内煤粉为无焰燃烧，基本上处于还原气氛中，分解炉内煤粉燃烧不同空间的温度为860～1200℃，窑头一把火为将回转窑内的粉料烧成熟料提供热量。显然，现有的干法旋窑的成熟的工艺控制方法并不适合石膏类材料的处理，尤其严重的是分解炉内的煤粉将导致石膏还原分解。国内外亦未见用新型干法旋窑生产线制造建筑石膏粉材料的任何研究或实践。

综合所述，大宗工业废石膏的无害化处理、资源化利用迫切需要全新的工艺方法，尤其是迫切需要一种可有效利用现有的新型干法旋窑生产线装备资源化无害化利用工业废石膏的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，利用现有的新型干法旋窑生产线设备，有效钝化、固化工业废石膏中可能存在的重金属，且有效资源化利用工业废石膏生产建筑用石膏粉。

本发明解决其问题采取的技术方案是，用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，利用新型干法旋窑生产线设备，以工业废石膏作为生产建筑用石膏粉的主要原料，以含硅铝酸盐矿物的废弃物作为工业废石膏中重金属离子的固化稳定剂，以钙质材料作为工业废石膏的活化剂，经生料配料、生料粉磨，于回转窑内经700℃～1350℃高温氧化性气氛煅烧制成熟石膏，再在篦冷机至水泥磨机区段的熟石膏中配入相当于熟石膏质量5～100%的生废石膏，经混合粉磨制成建筑用石膏粉。

具体主要包括如下步骤：

（1）生料制备：

新型干法水泥生产线的生料制备主要包括物料的破碎、配料、生料粉磨：将结块的废石膏破碎至粒径≤40mm，将块状的固化稳定剂、活化剂破碎至粒径≤40mm，粒径≤40mm的原料直接使用；将废石膏、固化稳定剂、活化剂按质量比为废石膏55～85:固化稳定剂5～24:活化剂10～40的比例配料，配料后送入生料磨，混合粉磨为80微米筛余小于28wt%的粉料，得生料粉；

燃煤制成80微米筛余小于6wt%的粉煤，送入煤粉仓，粉煤用量视干法旋窑系统烧成温度调整用量；

（2）熟石膏制备：将步骤（1）所制备的生料粉送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第二级旋风预热器C2至第一级旋风预热器C1的上行管道内，拉入第一级旋风预热器C1，生料粉经C1的旋风筒收集进入C3至C2旋风预热器上行管道，拉入第二级旋风预热器C2，生料粉经C2的旋风筒收集进入C4至C3的上行管道，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉，分解炉停止供煤燃烧，以防止石膏被碳还原分解，分解炉作为石膏生料粉的一个直筒式预热器使用，分解炉内的生料粉被风拉至第五级预热器C5，经C5旋风筒收集自然从回转窑的窑尾进入回转窑内，回转窑的窑头以喷煤管燃烧器喷煤粉燃烧供热，生料粉在回转窑内于700℃～1350℃、空气过剩系数1.1～1.8的氧化性气氛下，快速煅烧3～25分钟（优选8～15分钟），制成熟石膏；（预热器系统可由五级改为二级或三级或四级预热器，生料粉喂入的上行管道相应调整）；

（3）建筑用石膏粉的制成：将步骤（2）所制得的熟石膏中配入粒径小于10mm的废生石膏，于出回转窑入篦冷机至水泥磨机区段的熟石膏中配入，废生石膏配入量为熟石膏质量的5～100%，用水泥磨机混合粉磨至80微米筛余小于18wt%的粉料，经陈化2～7天，即制成建筑用石膏粉。

所得的建筑用石膏粉的主要矿物成份为β型半水石膏、可溶性无水石膏、难溶性无水石膏、硅酸二钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等。

进一步，步骤（1）中，所述废石膏为工业生产排放的以硫酸钙或二水硫酸钙为主要矿物成份的废渣，如磷石膏、脱硫石膏、氟石膏和/或柠檬石膏等。

进一步，步骤（1）中，固化稳定剂用来固化废石膏中的重金属离子；所述固化稳定剂为含硅酸根和/或铝酸根基团的天然矿物或工业废渣，如废土、污泥和/或废渣等。

进一步，步骤（1）中，所述活化剂为含CaO的天然矿物和/或工业废渣，如石灰石、电石渣、废石屑、石灰渣和/或钢渣等。

进一步，步骤（2）中，可将新型干法旋窑生产线的五级预热器系统经改变生料粉喂料点或拆掉上部的三个或二个或一个旋风预热器，改造为二级预热器系统或三级预热器系统或四级预热器系统。若改造为二级预热器系统，步骤（2）中生料粉喂入的操作为：将步骤（1）所制备的生料粉送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第五级旋风预热器C5至第四级旋风预热器C4的上行管道内，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉。若改造为三级预热器系统，步骤（2）中生料粉喂入的操作为：将步骤（1）所制备的生料粉送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第四级旋风预热器C4至第三级旋风预热器C3的上行管道内，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉。若改造为四级预热器系统，步骤（2）中生料粉喂入的操作为：将步骤（1）所制备的生料粉送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第三级旋风预热器C3至第二级旋风预热器C2的上行管道内，拉入第二级旋风预热器C2，生料粉经C2的旋风筒收集进入C4至C3的上行管道，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉。

进一步，步骤（2）中，利用新型干法旋窑生产线装备，并将新型干法旋窑生产线的分解炉作为直筒式预热器。

进一步，步骤（3）中，在水泥磨机粉磨时加入占粉磨物料总质量0.1～10%的改性剂。

进一步，步骤（3）中，所述改性剂为通用的增强用改性材料、减水材料、防水材料和/或调整凝结时间的调凝材料等。

本发明的技术原理：

1）利用现有产能过剩的新型干法旋窑生产线装备及工艺特点，将分解炉作为直筒性预热器，以便于调整窑头喷煤管的氧化性气氛燃烧供热，采用可控的回转窑内料层厚度和流速，既可防止石膏被碳还原分解，又可控制石膏的煅烧程度，获到矿物成份较为理想的熟石膏，并大幅降低熟石膏生产煤耗。

2）利用新型干法旋窑生产线的旋风预热器系统，便于从五级改造为四级或三级或二级预热器，并且回转窑可快速煅烧，能大幅降低熟石膏生产电耗与成本。

3）利用出回转窑的熟石膏的余热（200℃～1000℃），可热解二水石膏，使二水石膏脱水为半水石膏或可溶性无水石膏，及水泥磨机内研磨温度达120～140℃，可将二水石膏部分脱水，在出回转窑的箟冷机内至入水泥磨前的区段的熟石膏中配入质量比5～100%的散粒状生废石膏，以进一步降低建筑用石膏粉的热处理成本，并改善建筑用石膏粉的施工性能和物理力学性能。

4）采用应用可靠的——硅铝酸盐矿物高温熔融晶格固熔固化重金属离子技术，即针对工业废石膏中的可溶性重金属离子特性，以工业废石膏的有害杂质如磷石膏中的磷、氟元素的助熔助烧硅铝酸盐矿物特点，利用高温热化学反应条件，以硅铝酸盐矿物的硅酸根团、铝酸根团等将工业废石膏中少量的锌、铅、镉、铬、锰、汞、砷等重金属离子结合进硅铝酸盐矿物晶格中（重金属离子或取代钙、镁等离子位，或取代多面体中的硅、铝离子位）而固化为不会被水溶释放重金属离子的稳定复杂的硅铝酸盐惰性矿物，同时，利用具有水硬活性的硅酸钙、铝酸钙等材料的水化胶凝特性，以水化形成的大量的水合硅酸钙凝胶和水合硫铝酸钙、水合硫铁酸钙矿物的共同作用，进一步包裹含重金属离子的惰性稳定矿物，永久性的彻底消除工业废石膏可能的重金属污染。

5）针对工业废石膏的主要组成为硫酸钙或二水硫酸钙矿物的特点，以钙质材料中所含的CaO，一方面，利用高温氧化性气氛下的热化学反应动力，使硫酸钙与硅铝酸盐矿物中的铝、铁进行热化学生成硫铁酸钙、硫铝酸钙矿物，并激活过量的难溶性和僵死的硫酸钙，使之成为具有良好水硬活性的建筑用熟石膏，经粉磨后，加水可经复杂的物理化学反应形成以水合硫酸钙及水合硅酸钙凝胶、水合硫铝酸钙、水合硫铁酸钙等晶体胶着在一起的高强、高抗水能力的固体材料，从而可替代传统的炒制石膏粉，作为优质的建筑用石膏粉，用于制造具有良好物理力学性能指标的石膏建筑材料制品。

6）利用粉磨和2～7天的入库陈化消除粉料中残存的二水石膏，减少可溶性无水石膏含量（二水石膏和无水石膏分别转化为β型半水石膏），优化颗粒级配，优化建筑用石膏粉的矿物组成。

本发明的有益效果：

1）利用现有产能过剩的新型干法旋窑生产线装备无害化处理资源化利用工业废石膏，技改投资少，方法简单、实用，且无二次污染，可有效实现环保利废绿色产业转型。

2）可永久性消除工业废石膏的重金属污染及隐患，利于水、土环境保护。

3）有效利用工业废石膏生产建筑用石膏粉及建材制品，既能为基建工程提供优质的材料，又可大幅减少传统的胶凝材料及建材制品的生产过程对环境资源和能源的消耗及环境的污染。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

试验在某&3.2x48m新型干法旋窑生产线上进行，其生料磨使用立磨，水泥磨机采用球磨机，生料粉入窑系统采用气力输送泵输送。

试验所用的工业废石膏-磷石膏取自某磷化工堆场陈放的块状磷石膏和散粒状磷石膏，脱硫石膏取自电厂烟气脱硫石膏。

建筑材料制品毒性检测按照《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB/T5085.3-2007）、《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007）、《危险废物鉴别技术规范》（HJ/T298-2007），《建筑材料放射性核素限量》（GB6566-2010）。

试验条件按照《建筑石膏一般试验条件》（GB/T17669.1-1999）；凝结时间的测定按照GB/T17669.4-1999）；强度检验方法按照GB/T17669.3-1999和GB/T17671-1999；膨胀率检验方法按照JC/T313-1996。

实施例1

石膏原料选用块状的磷石膏和粒径<10mm的散粒状磷石膏，重金属离子的固化稳定剂选用废弃的低品位矾土，活化剂选用石灰石，按如下步骤利用新型干法旋窑线处理磷石膏制建筑用石膏粉：

（1）生料制备：将块状的磷石膏、固化稳定剂、活化剂破碎至粒径≤30mm；将破碎的磷石膏、固化稳定剂、活化剂按质量比为磷石膏58:固化稳定剂12.5:活化剂29.5的比例配料，送入生料立磨，混合粉磨至80微米筛余18wt%的生料粉，得生料粉，送入生料粉库；

燃煤制成80微米筛余1.5wt%的粉煤送入煤粉仓；

（2）熟石膏制备：将步骤（1）所制备的生料粉经气力泵输送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第二级旋风预热器C2至第一级旋风预热器C1的上行管道内，拉入第一级旋风预热器C1，生料粉经C1的旋风筒收集进入C3至C2旋风预热器上行管道，拉入第二级旋风预热器C2，生料粉经C2的旋风筒收集进入C4至C3的上行管道，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉，分解炉停止供煤燃烧，以防止石膏被碳还原分解，分解炉作为石膏生料粉的一个直筒式预热器使用，分解炉内的生料粉被风拉至第五级预热器C5，经C5旋风筒收集自然从回转窑的窑尾进入回转窑内，回转窑的窑头以喷煤管燃烧器喷煤粉燃烧供热，生料粉在回转窑内于1250℃、空气过剩系数1.20的氧化性气氛下，快速煅烧13分钟，制成熟石膏；

（3）建筑用石膏粉的制成：于出回转窑入篦冷机内的熟石膏中连续配入粒径<10mm的散粒状磷石膏，散粒状磷石膏的配入量为熟石膏质量的95%，熟、生混合物料送入熟料库内，熟料库內的混合物料连续送入水泥磨内，用水泥磨机混合粉磨为80微米筛余6%的粉料，粉料入库经陈化2～7天，即制成建筑用石膏粉。

本实施例所得的建筑用石膏粉经检测其主要矿物成份为β型半水石膏、可溶性无水石膏、难溶性无水石膏、硅酸二钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等。

物理性能经检测：初凝时间9min30s、终凝时间27min40s，2h抗压4.6MPa、抗折2.3MPa，1天平均强度抗压23.7MPa、抗折5.8MPa，3天平均强度抗压35.6MPa、抗折5.9MPa，28天平均强度抗压37.4MPa、抗折6.1MPa，28天软化系数0.96，28天自由膨胀率0.12%。

毒性浸出试验：锌、铅、镉、铬、钒、砷、汞、硒未检出。放射性核素活量0.33。

检测结果说明：此特种建筑用石膏粉，2h强度达到2.0等级，后期强度远远优于3.0等级的普通建筑石膏粉，达到高强石膏强度等级，且抗水性大大地优于高强石膏。

以此建筑用石膏粉送至某新型材料厂，一方面替代普通建筑石膏粉制纸面石膏板和石膏砌块，另一方面替代复合硫铝酸盐水泥制GRC墙板，反馈施工性好，不收缩，不开裂，强度好。

实施例2

石膏原料选用块状的磷石膏和粒径小于10mm的散粒状磷石膏、重金属离子的固化稳定剂选用某电厂灰白色的高钙粉煤灰（CaO含量32.7wt%），活化剂选用石灰石，按如下步骤利用新型干法旋窑线处理磷石膏制特种建筑用石膏粉：

（1）生料制备：将块状的磷石膏、活化剂破碎至粒径30mm以下；将破碎的磷石膏、固化稳定剂、活化剂按质量比为磷石膏68:固化稳定剂17:活化剂15的比例配料，送入生料立磨，混合粉磨至80微米筛余12%的生料粉，得生料粉，送入生料粉库；

燃煤制成80微米筛余0.8wt%的粉煤送入煤粉仓；

（2）熟石膏制备：将步骤（1）所制备的生料粉经气力泵输送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第二级旋风预热器C2至第一级旋风预热器C1的上行管道内，拉入第一级旋风预热器C1，生料粉经C1的旋风筒收集进入C3至C2旋风预热器上行管道，拉入第二级旋风预热器C2，生料粉经C2的旋风筒收集进入C4至C3的上行管道，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉，分解炉停止供煤燃烧，以防止石膏被碳还原分解，分解炉作为石膏生料粉的一个直筒式预热器使用，分解炉内的生料粉被风拉至第五级预热器C5，经C5旋风筒收集自然从回转窑的窑尾进入回转窑内，回转窑的窑头以喷煤管燃烧器喷煤粉燃烧供热，生料粉在回转窑内于1250℃、空气过剩系数1.33的氧化性气氛下，快速煅烧15分钟，制成熟石膏；

（3）建筑用石膏粉的制成：于出回转窑入篦冷机内的熟石膏中连续配入粒径小于10mm的散粒状磷石膏，生磷石膏的配入量为熟石膏质量的98%，熟、生混合物料送入熟料库内，熟料库內的混合物料连续送入水泥磨内，用水泥磨机混合粉磨至80微米筛余2%的粉料，粉料入库经陈化7天，即制成建筑用石膏粉。

所得的建筑用石膏粉经检测其主要矿物成份为β型半水石膏、可溶性无水石膏、难溶性无水石膏、硅酸二钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等。

物理性能经检测：初凝时间12min30s、终凝时间28min40s，2h抗压6.1MPa、抗折3.2MPa，1天平均强度抗压25.8MPa、抗折5.8MPa，3天平均强度抗压35.9MPa、抗折5.9MPa，28天平均强度抗压38.7MPa、抗折6.6MPa，28天软化系数0.98，28天自由膨胀率0.12%。

毒性浸出试验：锌、铅、镉、铬、，钒、砷、汞、硒未检出。放射性核素活量0.54。

检测结果说明：此特种建筑用石膏粉，2h强度达到3.0等级，后期强度远远优于3.0等级的普通建筑石膏粉，达到高强石膏强度等级，且抗水性大大地优于高强石膏。

以此特种建筑用石膏粉送至某新型材料厂，一方面替代普通建筑石膏粉制纸面石膏板和石膏砌块，另一方面替代复合硫铝酸盐水泥制GRC墙板，反馈施工性好，不收缩，不开裂，强度好。

实施例3

改造新型干法旋窑预热器系统的生料喂料结构，使生料粉入预热器由原来的C2至C1的上行管道喂入改造为由C5至C4的上行管道喂入，即相当于减少了三级旋风预热器，由五级变为二级旋风预热器。

石膏原料选用粒径小于10mm的散粒状磷石膏、重金属离子的固化稳定剂选用某工程的废土，活化剂选用某PVC树脂厂的粉状干法乙炔电石渣，按如下步骤利用新型干法旋窑线处理磷石膏制特种建筑用石膏粉：

（1）生料制备：将块状的固化稳定剂破碎至粒径30mm以下；将散粒状的磷石膏、固化稳定剂、活化剂按质量比为磷石膏75:固化稳定剂9:活化剂26的比例配料，送入生料立磨，混合粉磨至80微米筛余16%的生料粉，送入生料粉库。

燃煤制成80微米筛余1.0%的粉煤送入煤粉仓。

（2）熟石膏制备：生料粉经气力泵输送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第五级旋风预热器C5至第四级旋风预热器C4的上行管道内，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉，分解炉停止供煤燃烧，以防止石膏被碳还原分解，分解炉作为石膏生料粉的一个直筒式预热器使用，分解炉内的生料粉被风拉至第五级预热器C5，经C5旋风筒收集自然从回转窑的窑尾进入回转窑内，回转窑的窑头以喷煤管燃烧器喷煤粉燃烧供热，生料粉在回转窑内于1100℃、空气过剩系数1.30的氧化性气氛下，快速煅烧20分钟，制成熟石膏；

（3）建筑用石膏粉的制成：于出回转窑入篦冷机内的熟石膏中连续配入散粒状磷石膏，生磷石膏的配入量为熟石膏质量的70%，熟、生混合物料送入熟料库内，熟料库内的混合物料连续送入水泥磨内，用水泥磨机混合粉磨至80微米筛余3%的粉料，粉料入库经陈化5天，即制成特种建筑用石膏粉。

所得的建筑用石膏粉经检测其主要矿物成份为β型半水石膏、可溶性无水石膏、难溶性无水石膏、硅酸二钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等。

物理性能经检测：初凝时间6min50s、终凝时间19min10s，2h抗压4.2MPa、抗折2.3MPa，1天平均强度抗压11.1MPa、抗折3.2MPa，3天平均强度抗压15.7MPa、抗折4.7MPa，28天平均强度抗压19.8MPa、抗折5.1MPa，28天软化系数0.94，28天自由膨胀率0.07%。

毒性浸出试验：锌、铅、镉、铬、钒、砷、汞、硒未检出。放射性核素活量0.37。

检测结果说明：此特种建筑用石膏粉，2h强度达到2.0等级，后期强度远远优于3.0等级的普通建筑石膏粉，达到高强石膏强度等级，且抗水性大大地优于高强石膏。

以此特种建筑用石膏粉送至某新型材料厂，替代普通建筑石膏粉制纸面石膏板和石膏砌块，反馈施工性好，不收缩，不开裂，强度好。

实施例4

改造新型干法旋窑预热器系统的生料喂料结构，使生料粉入预热器由原来的C2至C1的上行管道喂入改造为由C4至C3的上行管道喂入，即相当于减少了两级旋风预热器，由五级变为三级旋风预热器。

石膏原料选用粒径小于10mm的散粒状磷石膏、重金属离子的固化稳定剂选用某市政污泥堆场干化结块的污泥，活化剂选用某PVC树脂厂的粉状干法乙炔电石渣，按如下步骤利用新型干法旋窑线处理磷石膏制特种建筑用石膏粉：

（1）生料制备：将块状的固化稳定剂破碎至粒径30mm以下；将散粒状的磷石膏、固化稳定剂、活化剂按质量比为磷石膏65:固化稳定剂15:活化剂20的比例配料，送入生料立磨，混合粉磨至80微米筛余15%的生料粉，送入生料粉库。

燃煤制成80微米筛余1.5%的粉煤送入煤粉仓。

（2）熟石膏制备：生料粉经气力泵输送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第四级旋风预热器C4至第三级旋风预热器C3的上行管道内，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉，分解炉停止供煤燃烧，以防止石膏被碳还原分解，分解炉作为石膏生料粉的一个直筒式预热器使用，分解炉内的生料粉被风拉至第五级预热器C5，经C5旋风筒收集自然从回转窑的窑尾进入回转窑内，回转窑的窑头以喷煤管燃烧器喷煤粉燃烧供热，生料粉在回转窑内于1200℃、空气过剩系数1.30的氧化性气氛下，快速煅烧18分钟，制成熟石膏；

（3）建筑用石膏粉的制成：于出回转窑入篦冷机内的熟石膏中连续配入散粒状磷石膏，生磷石膏的配入量为熟石膏质量的80%，熟、生混合物料送入熟料库内，熟料库內的混合物料连续送入水泥磨内，用水泥磨机混合粉磨至80微米筛余3%的粉料，粉料入库经陈化5天，即制成建筑用石膏粉。

所得的建筑用石膏粉经检测其主要矿物成份为β型半水石膏、可溶性无水石膏、难溶性无水石膏、硅酸二钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等。

物理性能经检测：初凝时间7min20s、终凝时间17min10s，2h抗压4.2MPa、抗折2.2MPa，1天平均强度抗压14.6MPa、抗折4.2MPa，3天平均强度抗压18.7MPa、抗折5.7MPa，28天平均强度抗压20.5MPa、抗折5.9MPa，28天软化系数0.95，28天自由膨胀率0.09%。

毒性浸出试验：锌、铅、镉、铬、钒、砷、汞、硒未检出。放射性核素活量0.37。

检测结果说明：此特种建筑用石膏粉，2h强度达到2.0等级，后期强度远远优于3.0等级的普通建筑石膏粉，达到高强石膏强度等级，且抗水性大大地优于高强石膏。

以此建筑用石膏粉送至某新型材料厂，替代普通建筑石膏粉制纸面石膏板和石膏砌块，反馈施工性好，不收缩，不开裂，强度好。

实施例5

改造新型干法旋窑预热器系统的生料喂料结构，使生料粉入预热器由原来的C2至C1的上行管道喂入改造为由C3至C2的上行管道喂入，即相当于减少了一级旋风预热器，由五级变为四级旋风预热器。

石膏原料选用粒径小于10mm的散粒状脱硫石膏、重金属离子的固化稳定剂选用某铝土矿的废矾土，活化剂选用石灰窑的石灰渣，按如下步骤利用新型干法旋窑线处理磷石膏制特种建筑用石膏粉：

（1）生料制备：将块粒状的固化剂、活化剂破碎至粒径30mm以下；将脱硫石膏、固化稳定剂、活化剂按质量比为脱硫石膏63:固化稳定剂15:活化剂22的比例配料，送入生料立磨，混合粉磨至80微米筛余12%的生料粉，送入生料粉库。

燃煤制成80微米筛余0.8%的粉煤送入煤粉仓。

（2）熟石膏制备：生料粉经气力泵输送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第三级旋风预热器C3至第二级旋风预热器C2的上行管道内，拉入第二级旋风预热器C2，生料粉经C2的旋风筒收集进入C4至C3的上行管道，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉，分解炉停止供煤燃烧，以防止石膏被碳还原分解，分解炉作为石膏生料粉的一个直筒式预热器使用，分解炉内的生料粉被风拉至第五级预热器C5，经C5旋风筒收集自然从回转窑的窑尾进入回转窑内，回转窑的窑头以喷煤管燃烧器喷煤粉燃烧供热，生料粉在回转窑内于1250℃、空气过剩系数1.4的氧化性气氛下，快速煅烧10分钟，制成熟石膏；

（3）建筑用石膏粉的制成：于出回转窑入篦冷机内的熟石膏中连续配入散粒状脱硫石膏，生脱硫石膏的配入量为熟石膏质量的50%，熟、生混合物料送入熟料库内，熟料库內的混合物料连续送入水泥磨内，用水泥磨机混合粉磨至80微米筛余2%的粉料，粉料入库经陈化3天，即制成建筑用石膏粉。

所得的建筑用石膏粉经检测其主要矿物成份为β型半水石膏、可溶性无水石膏、难溶性无水石膏、硅酸二钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等。

物理性能经检测：初凝时间9min50s、终凝时间26min40s，2h抗压4.7MPa、抗折2.4MPa，1天平均强度抗压23.7MPa、抗折4.7MPa，3天平均强度抗压33.2MPa、抗折5.7MPa，28天平均强度抗压35.7MPa、抗折6.0MPa，28天软化系数0.98，28天自由膨胀率0.10%。

毒性浸出试验：锌、铅、镉、铬、钒、砷、汞、硒未检出。放射性核素活量0.23。

检测结果说明：此建筑用石膏粉，2h强度达到2.0等级，后期强度远远优于3.0等级的普通建筑石膏粉，达到高强石膏强度等级，且抗水性大大地优于高强石膏。

以此特种建筑用石膏粉送至某新型材料厂，一方面替代普通建筑石膏粉制纸面石膏板和石膏砌块，另一方面替代复合硫铝酸盐水泥制GRC墙板，反馈施工性好，不收缩，不开裂，强度好。

Claims (10)

1.用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）生料制备：

将结块的废石膏破碎至粒径≤40mm，将块状的固化稳定剂、活化剂破碎至粒径≤40mm，粒径≤40mm的原料直接使用；将废石膏、固化稳定剂、活化剂按质量比为废石膏55～85:固化稳定剂5～24:活化剂10～40的比例配料，配料后送入生料磨，混合粉磨为80微米筛余小于28wt%的粉料，得生料粉；

燃煤制成80微米筛余小于6wt%的粉煤，送入煤粉仓；

（2）熟石膏制备：将步骤（1）所制备的生料粉送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第二级旋风预热器C2至第一级旋风预热器C1的上行管道内，拉入第一级旋风预热器C1，生料粉经C1的旋风筒收集进入C3至C2旋风预热器上行管道，拉入第二级旋风预热器C2，生料粉经C2的旋风筒收集进入C4至C3的上行管道，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉，分解炉停止供煤燃烧，分解炉作为石膏生料粉的一个直筒式预热器使用，分解炉内的生料粉被风拉至第五级预热器C5，经C5旋风筒收集自然从回转窑的窑尾进入回转窑内，回转窑的窑头以喷煤管燃烧器喷煤粉燃烧供热，生料粉在回转窑内于700℃～1350℃、空气过剩系数1.1～1.8的氧化性气氛下，快速煅烧3～25分钟，制成熟石膏；

（3）建筑用石膏粉的制成：将步骤（2）所制得的熟石膏中配入粒径小于10mm的废生石膏，于出回转窑入篦冷机至水泥磨机区段的熟石膏中配入，废生石膏配入量为熟石膏质量的5～100%，用水泥磨机混合粉磨至80微米筛余小于18wt%的粉料，经陈化2～7天，即制成建筑用石膏粉。

2.根据权利要1所述的用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，步骤（2）中，生料粉在回转窑内煅烧的时间为8～15分钟。

3.根据权利要求1或2所述的用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述废石膏为工业生产排放的以硫酸钙或二水硫酸钙为主要矿物成份的废渣。

4.根据权利要求3所述的用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，所述废石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏和/或柠檬石膏。

5.根据权利要求1或2所述的用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述固化稳定剂为含硅酸根和/或铝酸根基团的天然矿物或工业废渣；所述活化剂为含CaO的天然矿物和/或工业废渣。

6.根据权利要求5所述的用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，所述固化稳定剂为废土、污泥和/或废渣。

7.根据权利要求5所述的用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，所述活化剂为石灰石、电石渣、废石屑、石灰渣和/或钢渣。

8.根据权利要求1或2所述的用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，将新型干法旋窑生产线的五级预热器系统改造为二级预热器系统或三级预热器系统或四级预热器系统；若改造为二级预热器系统，步骤（2）中生料粉喂入的操作为：将步骤（1）所制备的生料粉送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第五级旋风预热器C5至第四级旋风预热器C4的上行管道内，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉；若改造为三级预热器系统，步骤（2）中生料粉喂入的操作为：将步骤（1）所制备的生料粉送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第四级旋风预热器C4至第三级旋风预热器C3的上行管道内，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉；若改造为四级预热器系统，步骤（2）中生料粉喂入的操作为：将步骤（1）所制备的生料粉送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第三级旋风预热器C3至第二级旋风预热器C2的上行管道内，拉入第二级旋风预热器C2，生料粉经C2的旋风筒收集进入C4至C3的上行管道，拉入第三级旋风预热器C3，生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道，拉入第四级旋风预热器C4，经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉。

9.根据权利要求1或2所述的用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，步骤（3）中，在水泥磨机粉磨时加入占粉磨物料总质量0.1～10%的改性剂。

10.根据权利要求9所述的用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法，其特征在于，所述改性剂为通用的增强用改性材料、减水材料、防水材料和/或调整凝结时间的调凝材料。