CN110204231A - 一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固废处理技术领域，特别涉及一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法。首先电厂固废脱硫石膏通过烘干、煅烧的方法制备建筑石膏，然后通过向石膏里面添加吸水性的生石灰，减弱吸湿对建筑石膏的影响，提高储存期及性能；具体包括以下步骤：烘干、煅烧、粉磨、混料；根据粒径差异，使生石灰包覆在石膏粉上，环境中的水分优先被石灰吸收，最后变成碳酸钙作为保护壳提高建筑石膏的耐水性；同时磷酸三钙作为抗结剂，阻止石膏粉的团聚；制备的建筑石膏具有储存时间长、耐水性高、强度大、抗冻性高的性质。

Description

一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法
技术领域
本发明属于固废处理技术领域，特别涉及一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法。
背景技术
随着燃煤电厂脱硫项目的推广，我国每年脱硫石膏的产量将近1亿吨，如果不能对脱硫石膏进行有效处理，不仅是对资源的浪费，还会对环境造成二次污染，若能合理利用、综合开发，必将变废为宝。
建筑石膏，以β型半水石膏为主要成分，不添加任何外加剂，主要用于制作石膏建筑制品。建筑石膏的主要用途有：制成石膏抹灰材料、各种墙体材料。建筑石膏的密度为2.50-2.80g/cm3，堆积密度为800-1100kg/m3。
目前，在脱硫石膏生产线中，普遍采用一步法、二步法、煅烧加粉磨等方法。一步法是集干燥、煅烧于一体的处理工艺，石膏原料由输送机送入煅烧炉内，在机械分散力和热风作用下，沿旋转路线完成散蒸脱水，达到原料水分要求后，由排料口排出，该工艺流程简洁，但是物料在煅烧炉内停留时间长，炉内受条件所限煅烧不均匀，容易出现过烧和欠烧现象，且煅烧后的原料中含有大量烟灰；二步法是先烘干再煅烧，原料通过干燥机或烘干机去除原料部分水分后再进行煅烧，该工艺缩短了煅烧了时间，但是无法更改物料的内部晶体结构，且煅烧后凝结成块，容易出现欠烧或过烧现象，生产出的石膏粉性能不稳定；采用煅烧加粉磨的方法，在高温环境下进行粉磨会发生不同的相变过程，从而影响建筑石膏的质量。
建筑石膏具有以下特性：(1)孔隙率大(约占50%-60%)，强度低。石膏的理论需水量为18.6%，但为了使石膏具有必要的可塑性，通常加水量达60%-80%，水蒸发后留下大量孔隙，所以孔隙率很大。一等石膏硬化后1天强度约5-8MPa，7天最大强度可达8-12MPa；(2)凝结硬化快。3-5min内即可凝结，终凝不超过30min。在应用时需掺加缓凝剂。如，棚砂、酒石酸钾钠、拧橡酸、聚乙烯醇、石灰活化骨胶或皮胶等。(3)硬化后体积微膨胀，膨胀率约1%。(4)耐水性、抗冻性差。建筑石膏硬化后具有很强的吸湿性，在潮湿环境中，晶体间粘结力削弱，强度显著降低。吸水后受冻，孔隙中水分结冰而是使石膏崩裂。(5)防火性好。遇火灾时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，表面生成的无水石膏是良好的绝缘体。
根据强度、细度和凝结时间等技术要求分为优等品、一等品、合格品。储存3个月强度降低30%，超过3个月应重新进行质量检验，确定等级。
发明内容
我国电厂每年脱硫石膏的产量将近1亿吨，针对现有脱硫石膏的综合开发及其制备建筑石膏中存在的问题，本发明提供了一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法，通过添加吸水性的生石灰，减弱吸湿对建筑石膏的影响，提高储存期及性能。
一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法，包括以下步骤：
（1）烘干：将脱硫石膏原料进行热风烘干，烘干温度控制在120-130℃之间，烘干后附着水含量≤3%；
（2）煅烧：烘干后的石膏进行煅烧，煅烧温度在150-160℃之间，煅烧时间在20-40min；
（3）粉磨：降温，冷却到50-60℃；粉磨过100目筛子，得石膏粉；
（4）混料：均匀撒入生石灰、磷酸三钙，混合均匀，即得建筑石膏。
所述的步骤（4）中的生石灰及磷酸三钙须过200目筛子。
所述的步骤（4）中生石灰的加入量为石膏粉质量的5-10 %；所述的磷酸三钙的加入量为石膏粉质量的2-5 %。
优选地，所述的步骤（4）中生石灰的加入量为石膏粉质量的8 %；所述的磷酸三钙的加入量为石膏粉质量的4 %。
上述方法制备的建筑石膏。
本发明采用200目的生石灰均匀使其包覆在100目的石膏粉，当环境中水分存在时，由于石灰包裹的石膏粉表面，水分优先被石灰吸收，且石灰在空气中碳酸气的影响下会转变为碳酸钙，碳酸钙的溶解度是0.0132gAd约为石膏溶解度的1/200，此时制品内的细粒实际为不溶于水的碳酸钙的保护壳所包覆，因此石膏石灰混合物的耐水性大幅度提高。同时磷酸三钙作为抗结剂，吸附在石膏粉的表面，阻止石膏粉的团聚，同时也作为稳定剂，与生石灰和石膏还会发生一些效应：化学水化效应、物理结晶效应以形成强度的机械效应，提高强度。
本发明的有益效果
1、耐水性提高
石灰在空气中碳酸气的影响下会转变为碳酸钙，碳酸钙的溶解度是0.0132gAd约为石膏溶解度的1/200。此时制品内的细粒实际为不溶于水的碳酸钙的保护壳所包覆，因此石膏石灰混合物的耐水性大幅度提高。
2、储存期延长
石灰优先吸收环境中的水分，同时磷酸三钙作为另外一种抗结剂，吸附在石膏粉的表面，阻止石膏粉的团聚，两者相辅相成，提高建筑石膏的储存期。本申请制备的建筑石膏，在常规的存放条件下，可以存放6-8个月，而现阶段储存时间一般为3个月。
磷酸三钙、生石灰和石膏还会发生一些效应：化学水化效应、物理结晶效应以及形成强度的机械效应，提高强度。生石灰的水化凝固，使它起着使胶凝材料在水下也能凝固并生成高强度的特殊"水硬性"胶凝材料的作用，由于生石灰能提高石膏的密实性，从而对其抗冻性也有显著提高。
3、固废处理
将电厂生产的脱硫石膏，经过合理的工艺处理，制备得到高品质的建筑石膏。实现对脱硫石膏的综合开发及解决现阶段建筑石膏存在的问题。
具体实施方式
实施例1
一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法，包括以下步骤：
（1）烘干：将燃煤电厂脱硫项目得到的脱硫石膏原料输送到热风烘干机中，烘干温度控制在120-130℃之间，烘干后附着水含量≤3%；
（2）煅烧：烘干后的石膏进行煅烧，煅烧温度在150-160℃之间，煅烧时间在20min；煅烧后的石膏由排料口排出。尾气经捕集收尘后排出炉外，收集后的石膏经输送进入储仓；
（3）粉磨：将步骤（2）的石膏降温，冷却到50-60℃；输送到磨粉机细磨，经100目选粉机后既得石膏粉；不符合细度要求的物料重新进入磨粉机细磨；
（4）混料：取步骤（3）石膏粉100kg，均匀过200目筛子的生石灰5 kg、磷酸三钙5kg，即为建筑石膏。
将制备的石膏放入温度为25-35℃、湿度为30-40%的库房存放。
实施例2
一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法，包括以下步骤：
（1）烘干：将燃煤电厂脱硫项目得到的脱硫石膏原料输送到热风烘干机中，烘干温度控制在120-130℃之间，烘干后附着水含量≤3%；
（2）煅烧：烘干后的石膏进行煅烧，煅烧温度在150-160℃之间，煅烧时间在40min；煅烧后的石膏由排料口排出。尾气经捕集收尘后排出炉外，收集后的石膏经输送进入储仓；
（3）粉磨：将步骤（2）的石膏降温，冷却到50-60℃；输送到磨粉机细磨，经100目选粉机后既得石膏粉；不符合细度要求的物料重新进入磨粉机细磨；
（4）混料：取步骤（3）石膏粉100kg，均匀过200目筛子的生石灰10kg、磷酸三钙2kg，即为建筑石膏。
将制备的石膏放入温度为25-35℃、湿度为30-40%的库房存放。
实施例3
一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法，包括以下步骤：
（1）烘干：将燃煤电厂脱硫项目得到的脱硫石膏原料输送到热风烘干机中，烘干温度控制在120-130℃之间，烘干后附着水含量≤3%；
（2）煅烧：烘干后的石膏进行煅烧，煅烧温度在150-160℃之间，煅烧时间在30min；煅烧后的石膏由排料口排出。尾气经捕集收尘后排出炉外，收集后的石膏经输送进入储仓；
（3）粉磨：将步骤（2）的石膏降温，冷却到50-60℃；输送到磨粉机细磨，经100目选粉机后既得石膏粉；不符合细度要求的物料重新进入磨粉机细磨；
（4）混料：取步骤（3）石膏粉100kg，均匀过200目筛子的生石灰8 kg、磷酸三钙4kg，即为建筑石膏。
将制备的石膏放入温度为25-35℃、湿度为30-40%的库房存放。
对比例1
一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法，包括以下步骤：
（1）烘干：将燃煤电厂脱硫项目得到的脱硫石膏原料输送到热风烘干机中，烘干温度控制在120-130℃之间，烘干后附着水含量≤3%；
（2）煅烧：烘干后的石膏进行煅烧，煅烧温度在150-160℃之间，煅烧时间在30min；煅烧后的石膏由排料口排出；尾气经捕集收尘后排出炉外，收集后的石膏经输送进入储仓；
（3）粉磨：将步骤（2）的石膏降温，冷却到50-60℃；输送到磨粉机细磨，经100目选粉机后既得石膏粉；不符合细度要求的物料重新进入磨粉机细磨；即得建筑石膏。
将制备的石膏放入温度为25-35℃、湿度为30-40%的库房存放。
将实施例1-3及对比例1制备的建筑石膏一起放在温度为25-35℃、湿度为30-40%的库房中，每隔一个月取样一次测试强度，按照GB/T 9776-2008 建筑石膏的国家标准规定的等级分析（见表1），并按照其中所述的方法测抗压强度，来判断产品是否符合国家标准，具体数据见表2。
表1石膏的等级分类
等级 优等品 一等品 合格品
抗折强度 2.5MPa 2.1MPa 1.8 MPa
抗压强度 4.9 MPa 3.9 MPa 2.9 MPa
表2实施例1-3及对比例1的石膏保存不同时期的等级变化（按照抗压强度分析）
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
1个月 优等品 优等品 优等品 优等品
2个月 优等品 优等品 优等品 一等品
3个月 一等品 优等品 优等品 合格品
4个月 一等品 优等品 优等品 不合格
5个月 一等品 一等品 优等品 -
6个月 合格品 一等品 一等品 -
7个月 不合格 合格品 一等品 -
8个月 - 不合格 合格品 -
9个月 - - 不合格 -

Claims (5)

1.一种利用电厂固废脱硫石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）烘干：将脱硫石膏原料进行热风烘干，烘干温度控制在120-130℃之间，烘干后附着水含量≤3%；
（2）煅烧：烘干后的石膏进行煅烧，煅烧温度在150-160℃之间，煅烧时间在20-40min；
（3）粉磨：降温，冷却到50-60℃；粉磨过100目筛子，得石膏粉；
（4）混料：均匀撒入生石灰、磷酸三钙，混合均匀，即得建筑石膏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤（4）中的生石灰及磷酸三钙须过200目筛子。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤（4）中生石灰的加入量为石膏粉质量的5-10 %；所述的磷酸三钙的加入量为石膏粉质量的2-5 %。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤（4）中生石灰的加入量为石膏粉质量的8 %；所述的磷酸三钙的加入量为石膏粉质量的4 %。
5.采用权利要求1所述的方法制备的建筑石膏。
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