CN110156359A - 用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法 - Google Patents

Abstract

用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，包括以下步骤：将块粒状或散状磷石膏经干粉粉磨系统干燥、粉磨，制成磷石膏干粉，再将磷石膏干粉输送入干粉库，干粉经库底卸料连续计量系统输送入脱水系统脱去石膏中结晶水制成脱水石膏粉，脱水石膏粉从脱水系统的第五级旋风筒底部溜管自动排出至换热式输送机降温，降温后送入陈化库陈化，陈化的脱水石膏粉经库底卸料连续计量系统输送入分选除杂系统的选粉机，选粉机连续分选出的粉料，即为目标产品。本发明利用干法旋窑水泥生产线的工艺装备产能改造转型，用磷石膏制备建筑石膏粉，环保节能，产能高，投资较少，能耗低。

Description

用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法

技术领域

本发明涉及建筑石膏粉制造技术领域，具体涉及一种用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法。

背景技术

现有的各类磷石膏制建筑石膏粉的方法和装备，无论是传统或创新的炒锅工艺、还是产能高的沸腾炉工艺或转筒焙烧脱水工艺或采用烘干式破碎机的烘干破碎脱水工艺，其设备投资相对较大而产能较低，现有技术的局限性使得其生产规模大多处于10万t/a～30t/a的产能范围。10万t/a～30t/a的产能的消纳处理能力对于我国堆存量逾数亿吨，年新增排放总量近5000万吨的磷石膏的规模来说明显不足。

另一方面，水泥行业现有的干法旋窑水泥生产线的产能规模都在年产百万吨水泥以上。随着我国基础设施的不断完善，水泥产能已严重过剩。部分干法旋窑水泥生产线的产能退出和转型已成为必然。

因此，如何将现有干法旋窑水泥生产线的工艺装备、产能改造转型，转化为可大规模利用磷石膏生产磷石膏建筑石膏粉的研究，是一个具有重要意义的课题。

亟待大规模消纳利用的工业废渣磷石膏，其石膏品位、杂质成份及含量、结晶形态、颗粒粒径分布、pH值、含水率等随矿山品质、细度及工艺设备和工艺控制参数不同而不同，其颜色也从灰白色至灰黑色、或黄白色至黄色不同，致使磷石膏替代天然石膏的开发利用一直不尽人意，利用现有技术，即使选用同一企业堆存的磷石膏，即使进行严谨的质量控制，制取的建筑石膏粉的质量亦常有波动。

磷石膏中影响所制建筑石膏粉性能的杂质可分为粗粒径类石英和未反应的磷灰石矿物等惰性填料型杂质、及微细粒径类颗粒状可溶至难溶杂质、粘附于石膏晶体表面的有机杂质及嵌入簇状石膏晶体中的杂质，微细粒径类杂质对建筑石膏粉的水化特性和强度的影响较大。而对于磷石膏中影响磷石膏建筑石膏粉水化性能和强度的微细粒径类杂质颗粒，现有分离方式是烘干脱水前釆用制浆水洗和离心分离的方法去除部分微细粒径类杂质颗粒物料，分离去杂效果客观上不甚理想。对于磷石膏的改性，现有的磷石膏改性方法是加石灰或石灰乳等混合陈化、或水洗清除部分可溶性磷酸盐氟盐。而对于建筑石膏粉而言，合理的粒径范围虽有利于强度提高，但超细颗粒过多对水化性能和强度的负面影响较大，而对于建筑石膏粉中影响强度的超细颗粒的分离至今尚未见任何研究和实践报道。即现有技术生产的磷石膏建筑石膏粉中的杂质包含了送入脱水过程磷石膏原料中的所有杂质、及影响建筑石膏粉强度的所有超细颗粒。

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，提供一种可实现干法水泥生产线工艺装备快速改造转型，并能发挥原有产能大规模消纳利用磷石膏制建筑石膏粉，且能去除磷石膏建筑石膏粉中的大部分有害杂质和超细颗粒，分离为不同质量等级的建筑石膏粉的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，包括以下步骤：

（1）将含水块粒状或散状磷石膏通过送入热风的改性干燥粉磨系统进行干燥，粉磨，制得磷石膏干粉；

（2）将步骤（1）所得磷石膏干粉输送至干粉库，经干粉库的库底卸料连续计量及输送系统送入脱水系统脱去磷石膏中的结晶水，制成脱水磷石膏粉；

（3）脱水磷石膏粉从脱水系统的第五级旋风筒的底部溜管自动排出至换热式输送机降温，降温后送入陈化库陈化；

（4）陈化后的脱水磷石膏粉经陈化库的库底卸料连续计量输送系统送入分选分离除杂系统的选粉机，经选粉机连续分选出的粉料，即为目标产品，送入建筑石膏粉库；其余的超细颗粒及轻质杂质随选粉机出口废气排出输送至收尘器，由收尘器收集，收尘器收集的粉料输送入等外品库，废气达标排放。

进一步，步骤（1）中，所述改性干燥粉磨系统由干法旋窑水泥生产线的生料立磨系统转用而来，主要包括热风装置、配料送料装置和立磨。

进一步，步骤（2）中，所述脱水系统主要由干法旋窑水泥生产线窑尾的分解炉和五级旋风预热器系统构成，将分解炉改作沸腾/流化炉运行，将五级旋风预热器的第五级旋风筒的下料溜管与换热式输送机的入料口相连。在这里，本发明将原分解炉预热器系统改造成为“二级～五级旋风预热器+沸腾/流化炉”式高效而节能的石膏干粉脱水系统（脱结晶水系统）。

进一步，步骤（4）中，所述分选分离除杂系统，由干法旋窑水泥生产线的水泥磨系统的水泥选粉机和收尘器转用构成。

进一步，窑尾收尘器收集的粉料输送入干粉库、或输送入石膏干粉的脱水系统。

进一步，步骤（1）中，所述热风的温度≥140℃；优选150℃～300℃，更优选170℃～270℃。

进一步，步骤（1）中，制得的磷石膏干粉的含水率≤3.0%。

进一步，步骤（2）中，所述脱水系统的温度≥170℃；优选180℃～950℃，更优选240℃～850℃；进一步优选250℃～750℃。

进一步，所述换热式输送机回收的余热循环至脱水系统，供脱去磷石膏中的结晶水之用。

进一步，所述脱水系统的第一级旋风预热器出口废气余热循环至改性干燥粉磨系统，供干燥粉磨磷石膏之用。

本发明的技术原理及技术优势：（1）针对现有的干法旋窑水泥生产线设备设施齐全，工艺装备产能高，工艺设备运行的温/压检测设置较全、自动化程度较高，已实行了中央控制，且环保设施及化验室检测设施齐备，而制水泥和制石膏粉只是原料的特性不同、控制的温度特征和加工要求不同，通过合理改造使其适应于磷石膏制建筑石膏粉工艺，技改建设周期短、投资少，易于实现规模化消纳加工磷石膏制建筑石膏粉，及后续加工系列化半水石膏基产品；（2）针对磷石膏中的杂质存在特性及含水磷石膏大多结晶颗粒较粗大且还有粘附性的特点，对水泥厂原生料立磨系统进行改造成为制磷石膏干粉系统，使之可于入磨热风条件下快速完成磷石膏的改性、干燥、粉磨而制成适宜于利用生产线输送、储存的含水率<3%的磷石膏干粉，并为进入脱水系统的进一步高效快速脱磷石膏中结晶水创造好条件；3）同时，也解离出粘附在磷石膏晶体表面上的杂质颗粒及嵌入于簇状石膏晶体颗粒中的微细粒径类杂质颗粒，净化石膏晶体；（4）针对水泥厂原窑尾分解炉预热器系统结构特点及石膏颗粒的脱水特性，将窑尾分解炉和预热器系统改造为“二级～五级旋风预热器+沸腾/流化炉”式高效而节能的石膏干粉脱结晶水系统；（5）针对原水泥磨系统的选粉机和收尘器的特点，将水泥选粉机和收尘器转用为适合脱水陈化石膏粉分选除杂的分选分离除杂系统，分离清除出建筑石膏粉中的大部分超细颗粒和有害杂质，以提高磷石膏建筑石膏粉的品质、并稳定产品质量；（6）以换热式输送机装置回收脱水石膏粉的大部分余热供脱水系统循环利用；且将脱水系统的第一级旋风预热器出口废气余热用于制磷石膏干粉系统的主要热源，以节省能耗；（7）优选方案，突破传统的石膏脱水温度控制理念，使磷石膏干粉在180℃～950℃温度范围下25～58秒的时间内脱去大部分结晶水，烧蚀或焦化掉有机杂质，抑制石膏晶体的致密化。

附图说明

图1是本发明使用的主要设备工艺示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明方法使用的设备，如图1所示，主要包括：利用干法旋窑水泥生产线的生料立磨系统作为磷石膏的干燥粉磨系统1，用于制磷石膏干粉；将干法旋窑水泥生产线窑尾的分解炉和五级预热器系统改作为用磷石膏干粉制建筑石膏粉的脱水系统2，用于脱除磷石膏中的结晶水制脱水石膏粉；脱水系统2的第五级旋风筒底部溜管出口处设有换热式输送机206；将干法旋窑水泥生产线的水泥磨的选粉收尘系统作为脱水石膏粉的分选分离除杂系统3，由选粉机301和收尘器302构成；并利用干法旋窑水泥生产线相关的输送和仓储设施设备作为石膏粉生产的输送设备和干粉库109、陈化库209、建筑石膏粉库4、等外品库5及石膏粉包装散装设备。

工作时，含水的块粒状或散状磷石膏进入干燥粉磨系统1，同时向干燥粉磨系统1送入热风，在干燥粉磨系统1中，在热风和立磨辗轮及内转子作用下，快速完成磷石膏的改性、干燥、粉磨，制成含水率<3%的干粉，干粉输送入干粉库109，干粉库109内的干粉经库底卸料连续计量系统输送入脱水系统2，脱去大部分结晶水，烧蚀或焦化掉有机杂质，并抑制石膏晶体的致密化而制成脱水石膏粉，脱水石膏粉从脱水系统2的第五级旋风筒底部溜管自动排出至换热式输送机206降温，降温后输送入陈化库209，陈化后的脱水石膏粉经库底卸料连续计量输送系统送入分选除杂系统3的选粉机301内，经选粉机301连续分选出的粉料输送入建筑石膏粉库4，绝大部分超细颗粒及轻质杂质随选粉机出口废气排出输送入收尘器302，经分选除杂系统的收尘器302收集的粉料输送入等外品库5。

窑尾收尘器收集的粉料输送入干粉库、或输送入石膏干粉脱水系统。

换热式输送机206回收的余热供干粉脱水系统2循环利用。

脱水系统2的第一级旋风预热器出口废气余热供磷石膏改性干燥粉磨系统1循环利用。

以下实施例选在某退出水泥产能的2500t/d干法旋窑水泥生产线厂内进行，该厂原熟料产能为日产2400～2700吨，年产水泥100万吨。用此干法旋窑水泥生产线改造处理磷石膏制建筑石膏粉。产品性能检测按照GB/T9776-2008（建筑石膏）标准执行。

实施例1

本实施例选用某磷化工企业露天堆场已完全固化结块的磷石膏，预破碎至粒径为40mm以下块粒状物料 ，灰色，检测含水率波动在11.6～18.7%，（干基）二水石膏含量波动在83.7～92.5%，以此磷石膏制建筑石膏粉，包括以下步骤：

（1）将含水的块粒状磷石膏连续送入制磷石膏干粉系统的立磨内，入磨热风温度170℃±10℃，磷石膏喂料量在140～180t/h调整，制成含水率<1.5%的干粉；

（2）将干粉输送入干粉库，干粉库内的干粉经库底卸料连续计量输送入脱水系统，干粉喂料量在130t/h，控制在270℃±10℃温度范围快速脱水，并烧蚀或焦化掉有机杂质，制成结晶水含量波动在1.5～6%的脱水石膏粉；

（3）脱水石膏粉经换热降温后输送入陈化库进行陈化；

（4）陈化的脱水石膏粉经库底卸料连续计量输送入分选除杂系统的选粉机内，经选粉机连续分选出的建筑石膏粉料输送入建筑石膏粉库，经收尘器收集的粉料输送入等外品库；

取选粉机分离的24个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：白度59度，标准稠度需水量0.65，初凝7′43″、终凝14′15″，抗压强度6.97MPa、抗折强度3.32MPa。主要指标达一等品。

取收尘器收集的16个超细粉料样混合均匀后检测：颜色为灰黑色，标准稠度需水量0.84，初凝4′17″、终凝25′40″，抗压强度3.73MPa、抗折强度1.58MPa。为等外品。

实施例2

本实施例选用某化工企业新鲜磷石膏散料 ，灰色，检测含水率波动在22.1～26.8%，（干基）二水石膏含量波动在86.8～94.5%，以此磷石膏制建筑石膏粉，包括以下步骤：

（1）将含水的散状磷石膏连续送入制磷石膏干粉系统的立磨内，入磨热风温度在270℃±10℃调整，磷石膏喂料量在130～170t/h调整，石灰乳配加量占含水磷石膏质量比为1.8%，制成含水率<2%的干粉；

（2）将干粉输送入干粉库，干粉库内的干粉经库底卸料连续计量输送入脱水系统，干粉喂料量在125～155t/h调整，控制在350℃±20℃温度范围快速脱水，并烧蚀或焦化掉有机杂质，制成结晶水含量波动在1.5～6%的脱水石膏粉，

（3）脱水石膏粉经换热降温后输送入陈化库进行陈华；

（4）陈化的脱水石膏粉经库底卸料连续计量输送入分选除杂系统的选粉机内，经选粉机连续分选出的建筑石膏粉料输送入建筑石膏粉库，经收尘器收集的粉料输送入等外品库。

取选粉机分离的24个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：白度56度，标准稠度需水量0.61，初凝8′27″、终凝11′38″，抗压强度7.89MPa、抗折强度3.53MPa。主要指标达一等品。

取袋式收尘器收集的24个超细粉料样混合均匀后检测：颜色为灰色，标准稠度需水量0.92，初凝14′12″、终凝28′38″，抗压强度3.57MPa、抗折强度1.57MPa。为等外品。

实施例3

本实施例选用某磷石膏水洗厂堆场的水洗磷石膏散料 ，灰白色，检测含水率波动在22.3～26.8%，（干基）二水石膏含量波动在86.2～95.5%，以此磷石膏制建筑石膏粉，包括以下步骤：

（1）含水的散状磷石膏连续送入制磷石膏干粉系统的立磨内，入磨热风温度250℃±10℃，磷石膏喂料量在115～130t/h调整，制成含水率<1.0%的干粉；

（2）干粉输送入干粉库。 干粉库内的干粉经库底卸料连续计量输送入脱水系统，干粉喂料量在110～130t/h调整，控制在380℃±10℃温度范围快速脱水，并烧蚀或焦化掉有机杂质，制成结晶水含量波动在1.5～6%的脱水石膏粉；

（3）脱水石膏粉经换热降温后输送入陈化库。

（4）陈化的脱水石膏粉经库底卸料连续计量输送入分选除杂系统的选粉机内，经选粉机连续分选出的建筑石膏粉料输送入建筑石膏粉库，经收尘器收集的粉料输送入等外品库。

取选粉机分离的24个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：白度61度，标准稠度需水量0.66，初凝8′29″、终凝14′08″，抗压强度6.97MPa、抗折强度3.24MPa。主要指标达一等品。

取袋式收尘器收集的24个超细粉料样混合均匀后检测：颜色为灰白色，标准稠度需水量0.81，初凝3′25″、终凝17′08″，抗压强度3.84MPa、抗折强度1.61MPa。为等外品或三等品。

实施例4

本实施例选用某化工企业新库棚内堆存的磷石膏散料 ，灰白色，检测含水率波动在19.0～22.8%，（干基）二水石膏含量波动在83.9～93.7%，以此磷石膏制建筑石膏粉，包括以下步骤：

（1）将含水的散状磷石膏连续送入制磷石膏干粉系统的立磨内，入磨热风温度240℃±10℃，磷石膏喂料量在130～160t/h调整，石灰乳配加量占含水磷石膏质量比为1.7%，制成含水率<1.5%的干粉；

（2）干粉输送入干粉库干粉库内的干粉经库底卸料连续计量输送入脱水系统，干粉喂料量在120～145t/h调整，控制在300℃±10℃温度范围快速脱水，并烧蚀或焦化掉有机杂质，制成结晶水含量波动在1.5～6%的脱水石膏粉，

（3）脱水石膏粉经换热降温后输送入陈化库进行陈华；

（4）陈化的脱水石膏粉经库底卸料连续计量输送入分选除杂系统的选粉机内，经选粉机连续分选出的建筑石膏粉料输送入建筑石膏粉库，经收尘器收集的粉料输送入等外品库。

取选粉机分离的24个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：白度55度，标准稠度需水量0.66，初凝7′48″、终凝13′38″，抗压强度7.87MPa、抗折强度3.43MPa。主要指标达一等品。

取袋式收尘器收集的24个超细粉料样混合均匀后检测：颜色为灰白色，标准稠度需水量0.87，初凝3′57″、终凝24′38″，抗压强度3.57MPa、抗折强度1.57MPa。为等外品。

实施例5

本实施例选用某磷化工企业露天堆场已完全固化结块的磷石膏，预破碎至粒径为30mm以下块粒状物料 ，灰色，检测含水率波动在10.7～18.9%，（干基）二水石膏含量波动在83.7～92.5%，以此磷石膏制建筑石膏粉，包括以下步骤：

（1）将含水的块粒状磷石膏连续送入制磷石膏干粉系统的立磨内，入磨热风温度在220℃±10℃调整，磷石膏喂料量在150～180t/h调整，制成含水率<1.5%的干粉；

（2）干粉输送入干粉库。干粉库内的干粉经库底卸料连续计量输送入脱水系统，干粉喂料量在120～140t/h调整，控制在650℃±20℃温度范围快速脱水，并烧蚀或焦化掉有机杂质，制成结晶水含量波动在1.5～6%的脱水石膏粉；

（3）脱水石膏粉经换热降温后输送入陈化库进行陈华；

（4）陈化的脱水石膏粉经库底卸料连续计量输送入分选除杂系统的选粉机内，经选粉机连续分选出的建筑石膏粉料输送入建筑石膏粉库，经收尘器收集的粉料输送入等外品库。

取选粉机分离的24个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：白度46度，标准稠度需水量0.67，初凝8′43″、终凝14′05″，抗压强度6.92MPa、抗折强度3.28MPa。主要指标达一等品。

取收尘器收集的16个超细粉料样混合均匀后检测：颜色为灰白色，标准稠度需水量0.79，初凝4′47″、终凝20′40″，抗压强度3.73MPa、抗折强度1.60MPa。为等外品或三等品。

Claims (10)

1.一种用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将含水块粒状或散状磷石膏通过送入热风的干燥粉磨系统进行干燥，粉磨，制得磷石膏干粉；

（2）将步骤（1）所得磷石膏干粉输送至干粉库，经干粉库的库底卸料连续计量及输送系统送入脱水系统脱去磷石膏中的结晶水，制成脱水磷石膏粉；

（3）脱水磷石膏粉从脱水系统的第五级旋风筒的底部溜管自动排出至换热式输送机降温，降温后送入陈化库陈化；

（4）陈化后的脱水磷石膏粉经陈化库的库底卸料连续计量系统送入分选分离除杂系统的选粉机，经选粉机连续分选出的粉料，即为目标产品，送入建筑石膏粉库；其余的超细颗粒及轻质杂质随选粉机出口废气排出输送至收尘器，由收尘器收集，收尘器收集的粉料输送入等外品库，废气达标排放。

2.根据权利要求1所述的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述干燥粉磨系统由干法旋窑水泥生产线的生料立磨系统转用而来，主要包括热风装置、配料送料装置和立磨。

3.根据权利要求1或2所述的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述脱水系统主要由干法旋窑水泥生产线窑尾的分解炉和五级旋风预热器系统构成，将分解炉改作沸腾/流化炉运行，将五级旋风预热器的第五级旋风筒的下料溜管与换热式输送机的入料口相连。

4.根据权利要求1-3之一所述的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述分选分离除杂系统，由干法旋窑水泥生产线的水泥磨系统的水泥选粉机和收尘器转用构成。

5.根据权利要求1-4之一所述的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于， 窑尾收尘器收集的粉料输送入干粉库，或输送入脱水系统。

6.根据权利要求1-5之一所述的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述热风的温度≥140℃；优选150℃～300℃，更优选170℃～270℃。

7.根据权利要求1-6之一所述的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于，步骤（1）中，制得的磷石膏干粉的含水率≤3%。

8.根据权利要求1-7之一所述的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述脱水系统的温度≥170℃；优选180℃～950℃，更优选240℃～850℃；进一步优选250℃～750℃。

9.根据权利要求1-8之一所述的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于，所述换热式输送机回收的余热循环至脱水系统，供脱去磷石膏中的结晶水之用。

10.根据权利要求1-9之一所述的用干法旋窑水泥厂转型消纳磷石膏制建筑石膏粉的方法，其特征在于，所述脱水系统的第一级旋风预热器出口废气余热循环至改性干燥粉磨系统，供干燥磷石膏之用。