CN110218012B - 一种利用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法，将热风连续通入球磨机内，将磷石膏连续从球磨机的进料端的进料口喂入球磨机内，进入球磨机内的磷石膏在磨内热风和磨球或/和磨锻的反复冲击、研磨下，随磨球或/和磨锻翻滚和热风流动的磷石膏物料同时进行烘干、脱水和粉磨，将磷石膏一步转化为以半水石膏和无水可溶性石膏为主要矿物成分的建筑石膏粉末混合物料；建筑石膏粉末混合物料随湿热气流从球磨机出料端的出料口排出，经连接管道直接进入选粉机内，选粉机分选出预定粒径分布范围的建筑石膏粉，即为目标产品；其余的超细粒径粉末和轻质杂质随湿热气流从选粉机废气出口排出，经连接管道直接进入收尘器，经收尘器净化粉尘后的含湿废气排空。本发明产能高，投资较少，能耗低。

Description

一种利用工业废石膏一步法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，具体涉及一种利用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法。
背景技术
工业废石膏如磷石膏、脱硫石膏、柠檬石膏、硼石膏、钛石膏等大多含有一些对石膏材料有害的杂质，尤其是作为大宗工业废渣当前堆积量和新增量大的磷石膏，其石膏品位、杂质成份及含量、结晶形态、颗粒粒径分布、酸性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，即使选用同一企业的磷石膏，即使进行严谨控制，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。
现有各类磷石膏制建筑石膏粉的工艺步骤或工艺设备的流程设置，可概括为磷石膏烘干、磷石膏脱水为 β型半水石膏、β型半水石膏粉磨制建筑石膏粉三个步骤。且无论是炒锅工艺、还是沸腾炉节能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，对于堆存量逾数亿吨，年新增排放总量近5000万吨的磷石膏的加工，力有不逮。而且现有技术还都没有涉及到建筑石膏粉颗粒粒径和/或其杂质含量的粉磨分级处理，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。至今，水泥生产等行业应用非常成熟的产能高的球磨机粉磨系统，仅有用于将半水石膏物料粉磨制建筑石膏粉的研究和实践，但国内外尚未见用于一步法直接烘干、脱水、粉磨、粒径分选去杂制建筑石膏粉的任何研究或实践报道。
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，现有分理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。而对于建筑石膏粉而言，合理的粒径范围有利于强度提高，但超细颗粒过多对水化性能和强度影响较大，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。
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，提供一种产能高，投资较少，能耗低，可利用现有球磨机粉磨系统，一步实现工业废石膏制建筑石膏粉的方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法，利用球磨机粉磨系统中的球磨机、选粉机、收尘器作为制备建筑石膏粉的工艺设备，所述球磨机、选粉机、收尘器通过管道依次连通，将热风连续通入球磨机内，将工业废石膏连续从球磨机的进料端的进料口喂入球磨机内，进入球磨机内的工业废石膏在磨内热风和磨球或/和磨锻的反复冲击、研磨下，随磨球或/和磨锻翻滚和热风流动的工业废石膏物料同时进行烘干、脱水和粉磨三个过程，将工业废石膏一步转化为以半水石膏和无水可溶性石膏为主要矿物成分的建筑石膏粉末混合物料；建筑石膏粉末混合物料随湿热气流从球磨机出料端的出料口排出，经连接管道进入选粉机内，选粉机分选出预定粒径分布范围的建筑石膏粉，即为目标产品；其余的超细粒径粉末和轻质杂质随湿热气流从选粉机废气流出口排出，经连接管道进入收尘器，经收尘器净化粉尘后的含湿废气排空。
进一步，所述热风的温度≥150℃；优选160℃～450℃。
进一步，控制球磨机出料口的温度≥90℃；优选98℃～148℃。
进一步，控制收尘器的温度≥90℃；优选96℃～148℃。
进一步，所述球磨机优选风扫式球磨机。
进一步，所述选粉机优选转子式选粉机、高效三分离选粉机、旋风式选粉机、离心式选粉机或专用选粉机，或选用旋风筒选粉机和/或V型选粉机串连。
进一步，所述收尘器优选袋式除尘器、电除尘器或电布袋除尘器。
进一步，所述热风由燃煤或生物质热风炉、燃气热风炉或燃油热风炉供给，或利用余热供给。
进一步，收尘器排出的湿热废气余热，用于热交换器回收余热供给热风炉，以节约能耗。
进一步，所述工业废石膏为磷石膏、脱硫石膏、柠檬石膏、硼石膏、钛石膏等。所述磷石膏为含水的新鲜散粒状磷石膏、经改性处理的磷石膏、经净化处理的磷石膏、堆存结块后破碎至<25mm的块粒状磷石膏或含水的半水磷石膏。
进一步，球磨机内喂入磷石膏的同时，可以根据需要，同时配入改性剂和/或添加剂，以改善建筑石膏粉产品性能。
可以通过调整球磨机内研磨体磨球和/或磨锻的配置、球磨机进料口的喂料量、入球磨机内热风的温度和/或热风量，及选粉机的运行参数等，控制目标产品建筑石膏粉的产量和质量。
由收尘器收集的超细粒径粉末可作为次品或等外品建筑石膏粉使用。
本发明方法也可用于处理加工天然石膏，利用天然石膏制取建筑石膏粉。
本发明具有以下有益效果：
1）本发明所用设备主要为水泥等行业成熟应用的工艺设备，设备质量可靠而造价低，适用于数十万吨至数百万吨产能规模，投资较小；
2）利用球磨机内的研磨体磨球或/和磨锻、衬板的导热性能远高于磷石膏等工业废石膏的导热性能，借热风并以热研磨体对磷石膏的反复冲击和研磨作用，既同步实现磷石膏等的烘干、脱水和粉磨，又剥离出粘附在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，同时，也使磷石膏等工业废石膏中极难分离的微细粒径类杂质的分离成为可能，并采用成熟应用的高效选粉机从粉末混合物料中分离清除超细粒径颗粒物和轻质杂质；
3）利用出磨管道至选粉机中的高温夹带粉末混合物料的湿热气流环境，将部分过热脱水形成的以可溶性无水石膏和半水石膏为主要矿物的粉末混合物料全部转化为以半水石膏为主的粉末物料，即利用湿热条件将可溶性无水石膏快速转化为半水石膏，而半水石膏不会转化为二水石膏；
4）对磷石膏等工业废石膏的质量波动、水分含量变化适应性较强，建筑石膏粉的产量及产品质量易于通过球磨机内研磨体的配置、磷石膏喂料量、入磨风温风量及选粉机工艺参数等生产工艺参数的调整来予以控制；
5）工艺简单，为节能环保工艺，无二次污染产生。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
以下各实施例采用的设备，为某干法旋窑水泥厂的风扫磨、转子式选粉机、袋式收尘器通过管道依次连通构成的球磨机粉磨系统，热风由燃气热风炉供给。
实施例1
选用某企业露天堆场经多次淋雨的磷石膏散料，灰白色，检测含水率波动在15.3～22.7%，（干基）二水石膏含量波动在88.6～95.7%，以此磷石膏利用风扫式球磨机粉磨系统一步法制建筑石膏粉：
入球磨机内热风温度调至200±20℃，将含水磷石膏从球磨机进料端的进料口连续喂入球磨机内，控制球磨机出料口温度在105℃±10℃、收尘器温度在105℃±10℃。选粉机连续分选出建筑石膏粉末物料，袋式除尘器连续收集超细粉料。
取样按GB/T9776-2008（建筑石膏）标准检测。
取选粉机分离的12个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：白度47度，标准稠度需水量0.67，初凝7′47″、终凝18′34″，抗压强度7.25MPa、抗折强度3.27MPa。主要指标达一等品。
取袋式收尘器收集的12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0.89，初凝3′12″、终凝28′32″，抗压强度3.26MPa、抗折强度1.54MPa。为等外品。
实施例2
选用某磷石膏水洗生产线堆场已水洗后的磷石膏 ，灰白色，检测含水率波动在21.7～24.6%，（干基）二水石膏含量波动在89.1～96.2%，以此磷石膏利用风扫式球磨机粉磨系统一步法制建筑石膏粉：
入球磨机内热风温度调至225℃±25℃，将含水磷石膏从球磨机进料端的进料口连续喂入球磨机内，控制球磨机出料口温度在117℃±10℃、收尘器温度在111℃±10℃。选粉机连续分选出建筑石膏粉末物料，袋式除尘器连续收集超细粉料。
取样按GB/T9776-2008（建筑石膏）标准检测。
取选粉机分离的16个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：白度58度，标准稠度需水量0.66，初凝6′13″、终凝9′30″，抗压强度7.74MPa、抗折强度3.36MPa。主要指标达一等品。
取袋式收尘器收集的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0.81，初凝17′34″、终凝28′39″，抗压强度3.09MPa、抗折强度1.62MPa。主要指标勉强达到3等品但只能作为等外品。
实施例3
选用某化工企业新鲜磷石膏散料 ，灰白色，检测含水率波动在22.1～24.3%，（干基）二水石膏含量波动在87.6～94.1%，以此磷石膏利用风扫式球磨机粉磨系统一步法制建筑石膏粉：
入球磨机内热风温度调至250℃±20℃，将含水磷石膏从球磨机进料端的进料口连续喂入球磨机内，同时，从球磨机进料口连续喷加占含水磷石膏质量比为1.5%的石灰乳，控制球磨机出料口温度在120℃±10℃、收尘器温度在113℃±10℃。选粉机连续分选出建筑石膏粉末物料，袋式除尘器连续收集超细粉料。
取样按GB/T9776-2008（建筑石膏）标准检测。
取选粉机分离的12个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：白度37度，标准稠度需水量0.65，初凝8′~ 40″、终凝13′34″，抗压强度6.47MPa、抗折强度3.16MPa。主要指标达一等品。
取袋式收尘器收集的12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3′12″、终凝28′32″，抗压强度2.87MPa、抗折强度1.57MPa。为等外品。
实施例4
选用某磷化企业堆场已结块磷石膏 ，预破碎至20mm以下块粒状物料，淡黄色，检测含水率波动在10.7～14.6%，（干基）二水石膏含量波动在83.9～93.1%，以此磷石膏利用风扫式球磨机粉磨系统一步法制建筑石膏粉：
入球磨机内热风温度调至215℃±15℃，将含水块粒状磷石膏从球磨机进料端的进料口连续喂入球磨机内，控制球磨机出料口温度在116℃±10℃、收尘器温度在110℃±10℃。选粉机连续分选出建筑石膏粉末物料，袋式除尘器连续收集超细粉料。
取样按GB/T9776-2008（建筑石膏）标准检测。
取选粉机分离的8个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：黄白色，标准稠度需水量0.70，初凝9′13″、终凝18′30″，抗压强度5.9MPa、抗折强度3.1MPa。主要指标达二等品。
取袋式收尘器收集的8个超细粉料样混合均匀后检测：颜色为黄色，标准稠度需水量0.93，初凝4′34″、终凝27′39″，抗压强度3.18MPa、抗折强度1.47MPa。为等外品。
实施例5
选用某化工企业新排出的“半水磷石膏”散料 ，灰白色，检测含水率波动在22.8～24.7%，以此磷石膏利用风扫式球磨机粉磨系统一步法制建筑石膏粉：
入球磨机内热风温度调至200℃±10℃，将含水的“半水磷石膏”从球磨机进料端的进料口连续喂入球磨机内，同时，从球磨机进料口连续喷加占含水磷石膏质量比为2.2%的石灰乳，控制球磨机出料口温度在125℃±10℃、收尘器温度在118℃±10℃。选粉机连续分选出建筑石膏粉末物料，袋式除尘器连续收集超细粉料。
取样按GB/T9776-2008（建筑石膏）标准检测。
取选粉机分离的6个建筑石膏粉末样混合均匀后检测：灰白色，标准稠度需水量0.64，初凝19′47″、终凝24′38″，抗压强度6.53MPa、抗折强度3.37MPa。主要指标达一等品。
取袋式收尘器收集的6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0.85，初凝21′15″、终凝34′33″，抗压强度3.21MPa、抗折强度1.51MPa。为等外品。

Claims (6)

1.一种利用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法，其特征在于，利用球磨机粉磨系统中的球磨机、选粉机、收尘器作为制备建筑石膏粉的工艺设备，所用设备为水泥行业成熟应用的工艺设备，所述球磨机、选粉机、收尘器通过管道依次连通，将热风连续通入球磨机内，将磷石膏连续从球磨机的进料端的进料口喂入球磨机内，进入球磨机内的磷石膏在磨内热风和磨球或/和磨锻的反复冲击、研磨下，随磨球或/和磨锻翻滚和热风流动的磷石膏物料同时进行烘干、脱水和粉磨三个过程，将磷石膏一步转化为以半水石膏和无水可溶性石膏为主要矿物成分的建筑石膏粉末混合物料；建筑石膏粉末混合物料随湿热气流从球磨机出料端的出料口排出，经连接管道直接进入选粉机内，选粉机分选出预定粒径分布范围的建筑石膏粉，即为目标产品；其余的超细粒径粉末和轻质杂质随湿热气流从选粉机废气出口排出，经连接管道直接进入收尘器，经收尘器净化粉尘后的含湿废气排空；所述球磨机为风扫式球磨机；所述选粉机为转子式选粉机、高效三分离选粉机、旋风式选粉机、离心式选粉机或专用选粉机，或选用旋风筒选粉机和/或V型选粉机串连；所述收尘器为袋式除尘器、电除尘器或电布袋除尘器；热风的温度为160℃～450℃。
2.如权利要求1所述的利用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法，其特征在于，控制球磨机出料口的温度为98℃～148℃。
3.如权利要求1所述的利用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法，其特征在于，控制收尘器的温度为96℃～148℃。
4.如权利要求 1所述的利用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法，其特征在于，所述热风由燃煤或生物质热风炉、燃气热风炉或燃油热风炉供给，或利用余热供给。
5.如权利要求1所述的利用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法，其特征在于，收尘器排出的湿热废气余热，用于热交换器回收余热供给热风炉。
6.如权利要求1-5之一所述的利用工业废石膏一步法制建筑石膏粉的方法，其特征在于，所述磷石膏为含水的新鲜散粒状磷石膏、改性处理的磷石膏、净化处理的磷石膏、堆存结块后破碎至<25mm的块粒状磷石膏或含水的半水磷石膏；球磨机内喂入磷石膏的同时，配入改性剂和/或添加剂。
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