CN109351155A - 一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置及脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电石渣‑石膏湿法烟气脱硫装置,包括制浆池、旋振筛、电石渣浆液贮罐、脱硫塔、脱硫段石膏排出泵、脱硫段旋流器、氧化段石膏排出泵、氧化段旋流器、真空皮带脱水机、氧化风机。本发明还提供了一种电石渣‑石膏湿法烟气脱硫方法。本发明采用旋振筛去除电石渣浆液中的大颗粒杂质,减少后续设备及管道磨损、堵塞,提高了脱硫副产物石膏的纯度。本发明在脱硫塔底部设脱硫段和氧化段,并配置独立的脱硫段喷淋层和氧化段喷淋层,脱硫段浆液pH值控制为9~14,实现低液气比高效脱硫,大大节约系统运行电耗,氧化段浆液pH值控制为4~5,为脱硫初级副产物亚硫酸钙氧化创造最适宜的酸性环境,彻底氧化为硫酸钙,石膏脱水效果好。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理领域,尤其涉及一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置及脱硫方法。
背景技术
目前,世界范围内,80%以上的火电厂燃煤锅炉烟气,采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。石灰石溶解度较小,脱硫塔底部浆池浆液pH值控制在5.0~6.0之间,脱硫浆液和氧化浆液在一个池内完成,该酸性条件下,初级副产物亚硫酸钙能够氧化为脱水较好的石膏副产物。电石渣浆液主要成分为氢氧化钙,其溶出速率和溶解度均大于石灰石,属于强碱性浆液,浆液pH值高达9~14,与SO2反应剧烈,仅需石灰石-石膏法1/3的液气比就能达到较高脱硫效率,满足环保排放标准。
但目前,国内已建电石渣-石膏湿法脱硫系统,大多模拟甚至照搬照抄石灰石-石膏湿法脱硫工艺。系统普遍存在以下运行缺陷:(1)脱硫塔采用碳钢衬胶或玻璃鳞片防腐,衬层很容易被磨损、侵蚀,出现脱落、龟裂、塔体穿孔、漏烟、漏浆的现象;(2)与浆液接触的泵体机械密封和叶轮磨损严重,机封位置经常出现漏浆现象;(3)与浆液接触的管道发生堵塞的现象较为频繁,且管道经常被磨蚀穿孔,出现漏浆现象;(4)保证脱硫效率的情况下,脱硫塔内浆池中脱硫浆液多为碱性,若脱硫浆液pH值降至酸性,脱硫效率大幅度下降,不能满足环保排放要求。该碱性条件下,脱硫初级副产物CaSO3·1/2H2O不氧化,CaSO3·1/2H2O为胶体状物质,透气性很差,脱水困难,脱出石膏纯度低、粘性大、含水率高,难以外运处理,脱硫效率和氧化效率存在矛盾。(5)已建电石渣-石膏湿法脱硫系统,后续脱水系统普遍处于停运状态,脱硫副产物仅采用旋流器分离后,溢流返回至脱硫系统,底流抛弃处理,造成脱硫浆液大量流失,不能循环利用,增加了运行费用。
专利CN 201010170932.2公开了塔内氧化-电石渣-石膏湿法烟气脱硫工艺,脱硫塔浆液池内采用氧化自动隔离器与氧化空气管间隔排列、交替设置,将浆液池分割为上部低pH 值区和下部高pH 值区。工艺缺少电石渣浆液预处理系统,电石渣浆液中大量大颗粒杂质淤积脱硫系统,设备、管道堵塞、磨损严重。此外,工艺仍需要较大的脱硫液气比,未能充分发挥电石渣浆液高pH值低液气比的优势,即系统能耗没有降低。
专利CN 200710156609.8公开了一种塔外氧化石灰/电石渣-石膏法脱硫工艺及装置,烟气一部分通入脱硫塔与石灰/电石渣浆液反应,脱硫浆液排出脱硫塔通入氧化罐,初始烟气一部分通入脱硫塔内与石灰/电石渣浆液反应,另一部分通入氧化罐将脱硫塔排出的脱硫浆液的pH值调整至3.0~5.5,再向氧化罐内通入氧气与脱硫浆液进行氧化反应生成脱硫石膏并回收。首先,若用电石渣作为脱硫剂,工艺缺少电石渣浆液预处理系统,电石渣浆液中大量大颗粒杂质淤积脱硫系统,设备、管道堵塞、磨损严重。其次,一部分烟气通入氧化罐,pH值为3.0~5.5,脱硫效率很低,氧化罐出口烟气SO2很难达标排放。最后,系统复杂,设备占地面积大。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,本发明还提供了一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫方法。
本发明的创新点在于采用旋振筛去除了电石渣浆液中的焦炭、矽铁、碳粉等大颗粒杂质,减少了后续设备及管道磨损、堵塞,提高了脱硫副产物的石膏纯度;将脱硫段和氧化段分开,形成高pH值浆液脱硫,低pH值浆液氧化,解决了pH值越高,脱硫效率越高,但脱硫初级副产物亚硫酸钙酸性条件下氧化充分,碱性条件下不氧化的矛盾,脱硫段浆液pH值控制为9~14,仅需传统石灰石-石膏法1/3的液气比,脱硫效率高达95%~99%,大大节约了循环泵运行电耗,氧化段浆液pH值控制为4~5,亚硫酸钙彻底氧化为硫酸钙,脱水石膏含水率10%以下。
技术方案:为了达到上述发明目的,本发明是这样的完成的,一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,包括制浆池、旋振筛、电石渣浆液贮罐、脱硫塔、脱硫段石膏排出泵、脱硫段旋流器、氧化段石膏排出泵、氧化段旋流器、真空皮带脱水机、氧化风机;脱硫塔从下至上依次为脱硫段、氧化段、氧化段喷淋层、脱硫段喷淋层、除雾器、出口烟道,脱硫段和氧化段之间设置有隔板,氧化段喷淋层和脱硫段喷淋层之间设置有集液盘和防水挡板,集液盘设置在防水挡板上方,脱硫塔的侧壁上集液盘和防水挡板之间设置落水口,落水口通过落水管和脱硫段连通,脱硫塔侧壁氧化段喷淋层处设有烟气入口,脱硫段底部设有脱硫段氧化管,氧化段底部设有氧化段氧化管,氧化风机分别和脱硫段氧化管、氧化段氧化管连通,氧化段通过管道和氧化段喷淋层连通,氧化段和氧化段喷淋层之间的管道上设有氧化段循环泵,脱硫段通过管道和脱硫段喷淋层连通,脱硫段和脱硫段喷淋层之间的管道上设有脱硫段循环泵,脱硫段底部通过管道和脱硫段旋流器连通,脱硫段底部和脱硫段旋流器之间的管道上设有脱硫段石膏排出泵,脱硫段旋流器上设有脱硫段溢流口和脱硫段底流口,脱硫段溢流口通过管道和脱硫段连通,脱硫段底流口通过管道和氧化段连通,氧化段底部通过管道和氧化段旋流器连通,氧化段底部和氧化段旋流器之间的管道上设有氧化段石膏排出泵,氧化段旋流器上设有氧化段溢流口和氧化段底流口,氧化段溢流口通过管道和制浆池连通,氧化段底流口通过管道和真空皮带脱水机连通;制浆池通过管道和旋振筛连接,制浆池和旋振筛之间的管道上设置电石渣浆液输送泵,旋振筛设置在电石渣浆液贮罐上方,电石渣浆液贮罐通过管道分别和脱硫段、氧化段连通,电石渣浆液贮罐和脱硫段、氧化段之间的管道上设置电石渣浆液供给泵。电石渣浆液采用旋振筛去除焦炭、矽铁、碳粉等大颗粒杂质,减少后续设备及管道磨损、堵塞,提高脱硫副产物石膏纯度。电石渣浆液主要成分为氢氧化钙,属于强碱性浆液,pH值越高,脱硫效率越高,但脱硫初级副产物亚硫酸钙酸性条件下氧化充分,碱性条件下不氧化;亚硫酸钙为胶体状物质,粘性大,透气性差,脱水困难,脱硫效率和氧化效率存在一定的矛盾;将脱硫段和氧化段分开后,形成高pH值浆液脱硫,低pH值浆液氧化,较好的解决了这一矛盾;脱硫段浆液pH值控制为9~14,仅需传统石灰石-石膏法1/3的液气比,脱硫效率高达95%~99%,大大节约了循环泵运行电耗;氧化段浆液pH值控制为4~5,亚硫酸钙彻底氧化为硫酸钙,脱水石膏含水率10%以下,品质优良。
进一步地,所述制浆池内设有搅拌机,将制浆池内的电石渣浆液搅拌均匀。
进一步地,所述电石渣浆液贮罐内设有搅拌机,防止浆液沉淀。
进一步地,所述脱硫塔侧壁上脱硫段和氧化段处均设有搅拌机、密度计、液位计、PH计,以便实时监测脱硫段浆液和氧化段浆液的PH、密度和液位,脱硫段的搅拌机将脱硫段浆液和空气进行搅拌,防止脱硫段浆液沉淀;氧化段的搅拌机将氧化段浆液和空气进行搅拌,氧化段浆液中的亚硫酸钙被氧化为石膏。
进一步地,所述除雾器上还设有冲洗系统,冲洗系统包括分布在除雾器周围的冲洗管道和位于脱硫塔外部的冲洗水箱。
进一步地,所述除雾器为两级式或多级式除雾器,所述除雾器的形状为为平板式、屋脊式或管束式,所述除雾器的材质为PP、玻璃钢或合金材质。
进一步地,所述氧化段喷淋层和脱硫段喷淋层为一层或多层,可以进一步的脱除烟气中的SO2。
本发明还提供了一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫方法,包括以下步骤:
(1)将电石渣投加到制浆池中,加水配置成含电石渣重量为15%-30%的电石渣浆液;
(2)含电石渣重量为15%-30%的电石渣浆液输送至旋振筛过筛取得过筛浆液,过筛浆液落入电石渣浆液贮罐内后,再将过筛浆液分别输送至脱硫塔的脱硫段和氧化段;
(3)氧化风机将空气分别通入脱硫段和氧化段,输送至脱硫段的过筛浆液和空气进行搅拌成为脱硫段浆液,输送至氧化段的过筛浆液和空气反应成为氧化段浆液;
(4)脱硫段浆液由管道输送至脱硫段喷淋层,氧化段浆液由管道输送至氧化段喷淋层,氧化段喷淋层的喷淋浆液直接落入氧化段,脱硫段喷淋层的喷淋浆液落入集液盘后通过落水管又回流至脱硫段;
(5)烟气由烟气入口进入,先与氧化段喷淋层的喷淋浆液逆流接触发生酸碱中和反应,脱除部分SO2后烟气继续向上流动,经过集液盘和防水挡板之间的通道后再与脱硫段喷淋层的喷淋浆液逆流接触发生二次酸碱中和反应继续脱除90%以上的SO2;
(6)脱除90%以上SO2后的烟气经除雾器去除雾滴后由出口烟道排出;
(7)脱硫段浆液的pH值控制在9~14,氧化段浆液的pH值控制在4~5,当脱硫段浆液或氧化段浆液的pH值降低时,再将过筛浆液补充至脱硫段或氧化段;
(8)脱硫段浆液的密度控制在为1050kg/m³~1080kg/m³,氧化段浆液的密度控制在1080kg/m³~1120kg/m³,当脱硫段浆液密度增大时,将脱硫段浆液送至脱硫段旋流器进行固液分离,脱硫段旋流器固液分离后的溢流物回流至脱硫段,脱硫段旋流器固液分离后的底流物输送至氧化段,当氧化段浆液的密度增大时,将氧化段浆液送至氧化段旋流器进行固液分离,氧化段旋流器固液分离后的溢流物输送至制浆池,氧化段旋流器固液分离后的底流物输送至真空皮带脱水机进行脱水,得到含水率10%以下的石膏产品。
该脱硫方法使得火电厂燃煤锅炉烟气能够达标排放,脱硫浆液能够变成石膏循环利用,且仅需石灰石-石膏法1/3的液气比就能达到较高脱硫效率,满足环保排放标准。
本发明的有益效果:与传统技术相比,本发明具有如下优点:
(1)本发明采用旋振筛去除电石渣浆液中的焦炭、矽铁、碳粉等大颗粒杂质,减少了后续设备及管道磨损、堵塞,提高了脱硫副产物石膏的纯度。
(2)本发明在脱硫塔底部设脱硫段和氧化段,由隔板分开,并配置独立的脱硫段喷淋层和氧化段喷淋层。脱硫段浆液pH值控制为9~14,可以实现低液气比高效脱硫,大大节约了系统运行电耗。氧化段浆液pH值控制为4~5,为脱硫初级副产物亚硫酸钙氧化创造最适宜的酸性环境,彻底氧化为硫酸钙,石膏脱水效果好,品质优良。
附图说明
图1为实施例1、实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1:如图1所示,一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,包括制浆池001、旋振筛002、电石渣浆液贮罐003、脱硫塔004、脱硫段石膏排出泵005、脱硫段旋流器006、氧化段石膏排出泵007、氧化段旋流器008、真空皮带脱水机009、氧化风机412;制浆池001内设有搅拌机012,电石渣浆液贮罐003内设有搅拌机031,脱硫塔004从下至上依次为脱硫段041、氧化段042、氧化段喷淋层044、脱硫段喷淋层047、除雾器048、出口烟道049,氧化段喷淋层044和脱硫段喷淋层047为一层或多层,脱硫段041和氧化段042之间设置有隔板422,脱硫段041脱硫塔004的侧壁上设有搅拌机413、PH计415、密度计416、液位计417,氧化段042脱硫塔004的侧壁上设有搅拌机423、PH计425、密度计426、液位计427;除雾器048上还设有冲洗系统,冲洗系统包括分布在除雾器周围的冲洗管道481和位于脱硫塔004外部的冲洗水箱482,除雾器048为两级式或多级式除雾器,除雾器048的形状为为平板式、屋脊式或管束式,除雾器048的材质为PP、玻璃钢或合金材质;氧化段喷淋层044和脱硫段喷淋层047之间设置有集液盘045和防水挡板046,集液盘045设置在防水挡板046上方,脱硫塔004的侧壁上集液盘045和防水挡板046之间设置落水口,落水口通过落水管451和脱硫段041连通,脱硫塔004侧壁氧化段喷淋层044处设有烟气入口043,脱硫段041底部设有脱硫段氧化管414,氧化段042底部设有氧化段氧化管424,氧化风机412分别和脱硫段氧化管414、氧化段氧化管424连通,氧化段042通过管道和氧化段喷淋层044连通,氧化段042和氧化段喷淋层044之间的管道上设有氧化段循环泵421,脱硫段041通过管道和脱硫段喷淋层047连通,脱硫段041和脱硫段喷淋层047之间的管道上设有脱硫段循环泵411,脱硫段041底部通过管道和脱硫段旋流器061连通,脱硫段041底部和脱硫段旋流器006之间的管道上设有脱硫段石膏排出泵005,脱硫段旋流器006上设有脱硫段溢流口和脱硫段底流口,脱硫段溢流口通过管道和脱硫段041连通,脱硫段041底流口通过管道和氧化段042连通,氧化段042底部通过管道和氧化段旋流器008连通,氧化段042底部和氧化段旋流器008之间的管道上设有氧化段石膏排出泵007,氧化段旋流器008上设有氧化段溢流口和氧化段底流口,氧化段溢流口通过管道和制浆池001连通,氧化段底流口通过管道和真空皮带脱水机009连通;制浆池001通过管道和旋振筛002连接,制浆池001和旋振筛002之间的管道上设置电石渣浆液输送泵013,旋振筛002设置在电石渣浆液贮罐003上方,电石渣浆液贮罐003通过管道分别和脱硫段041、氧化段042连通,电石渣浆液贮罐003和脱硫段041、氧化段042之间的管道上设置电石渣浆液供给泵032。
实施例2:一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫方法,:包括以下步骤:将电石渣011投加到制浆池001中,加水在搅拌机012的作用下配置成含电石渣重量为15%-30%的电石渣浆液;含电石渣重量为15%-30%的电石渣浆液由电石渣浆液输送泵013输送至旋振筛002过筛,去除大颗粒杂质后取得过筛浆液,过筛浆液落入电石渣浆液贮罐003内后,电石渣浆液贮罐003内设有搅拌机031,防止电石渣浆液沉淀,再将过筛浆液由电石渣浆液共给泵032分别输送至脱硫塔004的脱硫段041和氧化段042;氧化风机412将空气分别通入脱硫段041和氧化段042,输送至脱硫段041的过筛浆液和空气进行搅拌成为脱硫段浆液,输送至氧化段042的过筛浆液和空气反应成为氧化段浆液,氧化段042中的过筛浆液中的亚硫酸钙被氧化为石膏;脱硫段041浆液由氧化段循环泵421通过管道输送至脱硫段喷淋层047,氧化段042浆液由脱硫段循环泵411通过管道输送至氧化段喷淋层044,氧化段喷淋层044的喷淋浆液直接落入氧化段042,脱硫段喷淋层047的喷淋浆液落入集液盘045后通过落水管451又回流至脱硫段041;烟气由烟气入口043进入,先与氧化段喷淋层044的喷淋浆液逆流接触发生酸碱中和反应,脱除小部分SO2后烟气继续向上流动,经过集液盘045和防水挡板046之间的通道后再与脱硫段喷淋层047的喷淋浆液逆流接触发生二次酸碱中和反应继续脱除90%以上的SO2;脱除90%以上SO2后的烟气经除雾器048去除雾滴后由出口烟道049排出,除雾器048设冲洗管道481和冲洗水箱482,用于冲洗除雾器048表面的结垢;脱硫段041浆液的pH值控制在9~14,氧化段042浆液的pH值控制在4~5,当脱硫段浆液或氧化段浆液的pH值降低时,再将过筛浆液补充至脱硫段041或氧化段042;脱硫段浆液的密度控制在为1050kg/m³~1080kg/m³,氧化段浆液的密度控制在1080 kg/m³~1120kg/m³,当脱硫段浆液密度增大时,将脱硫段浆液由脱硫段石膏排出泵005送至脱硫段旋流器006进行固液分离,脱硫段旋流器006固液分离后的溢流物回流至脱硫段041,脱硫段旋流器固液006分离后的底流物输送至氧化段042,当氧化段浆液的密度增大时,将氧化段浆液由氧化段石膏排出泵007送至氧化段旋流器008进行固液分离,氧化段旋流器008固液分离后的溢流物输送至制浆池001,氧化段旋流器008固液分离后的底流物输送至真空皮带脱水机009进行脱水,得到含水率10%以下的石膏产品。
Claims (8)
1.一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,其特征在于,包括制浆池、旋振筛、电石渣浆液贮罐、脱硫塔、脱硫段石膏排出泵、脱硫段旋流器、氧化段石膏排出泵、氧化段旋流器、真空皮带脱水机、氧化风机;脱硫塔从下至上依次为脱硫段、氧化段、氧化段喷淋层、脱硫段喷淋层、除雾器、出口烟道,脱硫段和氧化段之间设置有隔板,氧化段喷淋层和脱硫段喷淋层之间设置有集液盘和防水挡板,集液盘设置在防水挡板上方,脱硫塔的侧壁上集液盘和防水挡板之间设置落水口,落水口通过落水管和脱硫段连通,脱硫塔侧壁氧化段喷淋层处设有烟气入口,脱硫段底部设有脱硫段氧化管,氧化段底部设有氧化段氧化管,氧化风机分别和脱硫段氧化管、氧化段氧化管连通,氧化段通过管道和氧化段喷淋层连通,氧化段和氧化段喷淋层之间的管道上设有氧化段循环泵,脱硫段通过管道和脱硫段喷淋层连通,脱硫段和脱硫段喷淋层之间的管道上设有脱硫段循环泵,脱硫段底部通过管道和脱硫段旋流器连通,脱硫段底部和脱硫段旋流器之间的管道上设有脱硫段石膏排出泵,脱硫段旋流器上设有脱硫段溢流口和脱硫段底流口,脱硫段溢流口通过管道和脱硫段连通,脱硫段底流口通过管道和氧化段连通,氧化段底部通过管道和氧化段旋流器连通,氧化段底部和氧化段旋流器之间的管道上设有氧化段石膏排出泵,氧化段旋流器上设有氧化段溢流口和氧化段底流口,氧化段溢流口通过管道和制浆池连通,氧化段底流口通过管道和真空皮带脱水机连通;制浆池通过管道和旋振筛连接,制浆池和旋振筛之间的管道上设置电石渣浆液输送泵,旋振筛设置在电石渣浆液贮罐上方,电石渣浆液贮罐通过管道分别和脱硫段、氧化段连通,电石渣浆液贮罐和脱硫段、氧化段之间的管道上设置电石渣浆液供给泵。
2.根据权利要求1所述的电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,其特征在于,所述制浆池内设有搅拌机。
3.根据权利要求1所述的电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,其特征在于,所述电石渣浆液贮罐内设有搅拌机。
4.根据权利要求1所述的电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,其特征在于,所述脱硫塔侧壁上脱硫段和氧化段处均设有搅拌机、密度计、液位计、PH计。
5.根据权利要求1所述的电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,其特征在于,所述除雾器上还设有冲洗系统,冲洗系统包括分布在除雾器周围的冲洗管道和位于脱硫塔外部的冲洗水箱。
6.根据权利要求1或5所述的电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,其特征在于,所述除雾器为两级式或多级式除雾器,所述除雾器的形状为为平板式、屋脊式或管束式,所述除雾器的材质为PP、玻璃钢或合金材质。
7.根据权利要求1所述的电石渣-石膏湿法烟气脱硫装置,其特征在于,所述氧化段喷淋层和脱硫段喷淋层为一层或多层。
8.一种电石渣-石膏湿法烟气脱硫方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将电石渣投加到制浆池中,加水配置成含电石渣重量为15%-30%的电石渣浆液;
(2)含电石渣重量为15%-30%的电石渣浆液输送至旋振筛过筛取得过筛浆液,过筛浆液落入电石渣浆液贮罐内后,再将过筛浆液分别输送至脱硫塔的脱硫段和氧化段;
(3)氧化风机将空气分别通入脱硫段和氧化段,输送至脱硫段的过筛浆液和空气进行搅拌成为脱硫段浆液,输送至氧化段的过筛浆液和空气反应成为氧化段浆液;
(4)脱硫段浆液由管道输送至脱硫段喷淋层,氧化段浆液由管道输送至氧化段喷淋层,氧化段喷淋层的喷淋浆液直接落入氧化段,脱硫段喷淋层的喷淋浆液落入集液盘后通过落水管又回流至脱硫段;
(5)烟气由烟气入口进入,先与氧化段喷淋层的喷淋浆液逆流接触发生酸碱中和反应,脱除部分SO2后烟气继续向上流动,经过集液盘和防水挡板之间的通道后再与脱硫段喷淋层的喷淋浆液逆流接触发生二次酸碱中和反应继续脱除90%以上的SO2;
(6)脱除90%以上SO2后的烟气经除雾器去除雾滴后由出口烟道排出;
(7)脱硫段浆液的pH值控制在9~14,氧化段浆液的pH值控制在4~5,当脱硫段浆液或氧化段浆液的pH值降低时,再将过筛浆液补充至脱硫段或氧化段;
(8)脱硫段浆液的密度控制在为1050kg/m³~1080kg/m³,氧化段浆液的密度控制在1080kg/m³~1120kg/m³,当脱硫段浆液密度增大时,将脱硫段浆液送至脱硫段旋流器进行固液分离,脱硫段旋流器固液分离后的溢流物回流至脱硫段,脱硫段旋流器固液分离后的底流物输送至氧化段,当氧化段浆液的密度增大时,将氧化段浆液送至氧化段旋流器进行固液分离,氧化段旋流器固液分离后的溢流物输送至制浆池,氧化段旋流器固液分离后的底流物输送至真空皮带脱水机进行脱水,得到含水率10%以下的石膏产品。
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