CN112624642B - 利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置及其使用方法，通过采用回转窑接纳经过煅烧成型后的高温陶粒，利用高温陶粒的预热将其与磷石膏充分接触混合，一方面利用陶粒的高温，实现对磷石膏的高温脱水，另一方面利用陶粒的多孔吸附性，可以将磷石膏中部分有害物充分吸收，从而实现对磷石膏的净化；与此同时，由于脱水后的磷石膏其整体呈悬浮状，因此，本发明的回转窑的末端设有出料口，出料口采用旋风吸尘器和布袋收尘器相结合，可以将充分脱水后悬浮在回转窑中的磷石膏抽走，从而实现其全称无任何泄露，实现零污染。

Description

利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及磷石膏脱水设备技术或领域，更具体地，涉及一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置及其使用方法。

背景技术

磷石膏是硫酸法制磷酸进而生产高浓度磷复肥的副产，我国磷酸生产工艺85％采～用二水法，又称湿法磷酸。湿法磷酸工艺的副产磷石膏渣为自由水含量1025％湿粉或滤饼，颜色以灰白色为主，粒径10600μm，大多在80200μm。一般情况，每生产1t磷酸就要产生5～～～7t的磷石膏，我国目前堆存的磷石膏已超过5亿吨，每年还要新增堆存5000万吨。磷石膏主要成分是二水硫酸钙，含有磷酸盐、硫酸盐、氟化物、重金属锰和镉等杂质。受技术水平和资源化利用成本的限制，我国磷石膏资源化综合利用率仅10％左右，主要以固体废弃物形式在尾矿库和指定堆场存放。磷石膏在长期堆存过程中，日晒、风吹、雨淋、雷暴等自然气象活动都会加速可溶性磷、氟和重金属污染物的释放，磷石膏中的可溶磷等酸性废物伴随降雨再次被浸泡、淋滤出来，对周边区域的水质、土壤、植被等造成严重破坏。尤其是在矿区随着地表径流汇入到下游江河、地下水系和土壤层中，污染物质的迁移和累积都会直接影响居民饮用水、农业灌溉、植物生长、渔业发展和粮食安全，继而影响人类健康，已成为影响生态环境的重要污染源。

磷石膏利用途径较多，但研究多于实际应用，主要途径如下：

一是用于水泥工业，替代天然石膏或脱硫石膏作为水泥缓凝剂和替代石灰石生产水泥联产硫酸。作为水泥缓凝剂使用量有限；替代石灰石生产水泥联产硫酸能够消纳大量磷石膏，但目前技术尚未成熟且联产硫酸投资很大，没有实质性使用。

二是生产化工原料，如替代石灰石生产氧化钙联产硫酸，但磷石膏的杂质影响产品的质量，加上联产硫酸投资大，制约了其使用。

三是替代天然石膏或脱硫石膏生产石膏建材制品，先是制得烧石膏粉，然后加入添加剂、改性剂等生产各种石膏制品，如抹灰石膏、自流平石膏、粉刷石膏、石膏砂浆、各种石膏板、各种石膏砌块、石膏隔墙等。我国石膏建材制品市场容量大，用来生产石膏建材制品是扩大磷石膏资源化利用率的主要探求方向。

利用磷石膏生产石膏建材制品的首要环节是将磷石膏煅烧脱水制得石膏粉，有关试验表明，实验室条件下磷石膏在130℃左右开始脱水，物相变化，250℃左右时基本结束。

目前磷石膏的煅烧脱水方法，按设备分类主要有炒锅、回转窑、沸腾炉、磨烧一体化煅烧设备等，脱水过程中还可以烧除部分有害杂质。其中较成熟的是炒锅，采用导热油作为热介质，低温慢烧，煅烧时间0.52h，其特点是导热油比热很大，温度稳定，生产的石膏粉～质量较稳定，其缺点是生产效率低，常规规模仅年产10万吨。

上述磷石膏的煅烧脱水方法存在规模大型化的困难，从而限制了利用磷石膏生产石膏建材制品的产业发展。本发明旨在为磷石膏的煅烧脱水提供一种工艺先进、绿色节能、规模又能大型化的技术方案。

发明内容

本发明提供一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置及其使用方法，实现湿磷石膏渣烘干破碎、干磷石膏粉预热与脱水、烧石膏粉冷却的有机整合，同时也能实现大型化配置，以解决上现有磷石膏脱水其能耗高且脱水后磷石膏极其容易造成环境污染的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置，包括回转窑、旋风吸尘器和布袋收尘器，所述回转窑上设有用于磷石膏和陶粒输入的进料口，所述回转窑呈倾斜状设置，并在所述回转窑外设有驱动轮，所述驱动轮与电机相连带动所述回转窑旋转，所述回转窑的内圆面设有搅拌刮板，所述搅拌刮板均匀呈螺旋状设置在所述回转窑的内圆面，所述回转窑通过输送管与所述旋风吸尘器相连通，且所述旋风吸尘器的末端与所述布袋收尘器相连通。

在上述方案基础上优选，所述搅拌刮板包括与所述回转窑内圆面连接的连接臂和破碎板，所述连接杆臂为偶数根，所述连接臂中心对称设置，并且所述连接臂的截面呈弧形，并与所述回转窑的内缘面相切，所述破碎板装设在所述连接臂的末端。

在上述方案基础上优选，所述搅拌刮板呈S型，将所述回转窑分割呈两个容纳腔，且所述搅拌刮板呈网状结构，并且所述搅拌刮板沿着所述回转窑长度方向间隔均匀设置。

在上述方案基础上优选，相邻所述搅拌刮板呈180度对称设置。

在上述方案基础上优选，处于所述进料口处的所述搅拌刮板的中部设置有用于破碎磷石膏的突起，所述突起为多个均匀间隔分布在所述搅拌刮板的两侧。

在上述方案基础上优选，所述布袋收尘器包括外壳、内壳和布袋，所述内壳装设在所述外壳内形成腔体，且所述内壳上设有多个安装孔，所述安装孔上装设有布袋。

在上述方案基础上优选，所述回转窑还包括进料段和混合段，所述进料段与所述混合段相连通，所述进料口设置在所述进料段，所述进料段包括窑体和混合罐，所述混合罐的末端向外延伸形成杆体，所述杆体通过第一支撑座和第二支撑座装设在所述窑体上，并在所述杆体的末端装设有压簧，所述压簧外套装有齿轮，所述齿轮外接驱动齿轮，且驱动缸的伸缩杆与所述杆体相连。

在上述方案基础上优选，所述混合罐的末端直径呈收拢状。

本发明还提供了一种利用陶粒余热对磷石膏无污染脱水的方法，其特征在于，使用如上所述的装置，所述方法包括以下步骤：

步骤A1，将含水磷石膏与高温陶粒通过进料口导入至回转窑，控制回转窑旋转，使窑体内的含水磷石膏与高温陶粒充分混合接触；

步骤A2，启动布袋收尘器将脱水后呈悬浮状的磷石膏进行负压抽出收集。

本发明的一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置及其使用方法，通过采用回转窑接纳经过煅烧成型后的高温陶粒，利用高温陶粒的预热将其与磷石膏充分接触混合，一方面利用陶粒的高温，实现对磷石膏的高温脱水，另一方面利用陶粒的多孔吸附性，可以将磷石膏中部分有害物充分吸收，从而实现对磷石膏的净化；与此同时，由于脱水后的磷石膏其整体呈悬浮状，因此，本发明的回转窑的末端设有出料口，出料口采用旋风吸尘器和布袋收尘器相结合，可以将充分脱水后悬浮在回转窑中的磷石膏抽走，从而实现其全称无任何泄露，实现零污染。

附图说明

图1为本发明的利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置的结构图；

图2为本发明的搅拌刮板的第一种状态图；

图3为本发明的搅拌刮板的第二种状态图；

图4为本发明的搅拌刮板的第三种状态图；

图5为本发明的搅拌刮板的第三种状态另一视角立体图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1所示，本发明的一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置，包括回转窑10、旋风吸尘器和布袋收尘器，其中，回转窑10上设有用于磷石膏和陶粒输入的进料口11，回转窑10呈倾斜状设置，并在回转窑10外设有驱动轮，驱动轮与电机相连带动回转窑10旋转，回转窑10的内圆面设有搅拌刮板20，搅拌刮板20均匀呈螺旋状设置在回转窑10的内圆面，回转窑10通过输送管与旋风吸尘器相连通，且旋风吸尘器的末端与布袋收尘器相连通。

使用时，将刚刚烧结而成的陶粒通过耐高温的输送机输送至进料口11，并将待脱水的磷石膏，通过回转窑10顶部的进料口11倒入至回转窑10中，电机带动驱动轮旋转，回转窑10快速转动，带动高温陶粒和磷石膏在回转窑10中转动，并利用回转窑10中的搅拌刮板20，将高温陶粒和磷石膏进行充分搅拌混合同时向末端输送，磷石膏在与高温陶粒接触的时候，高温陶粒的热量可以将磷石膏中的水分进行蒸发，部分脱水后的磷石膏其颗粒会变小，而此时可以利用陶粒的多孔性，磷石膏渗入至陶粒中，进行二次接触脱水，不仅可以将磷石膏的水分蒸发，而且还可以利用陶粒的多孔性，将磷石膏中的部分有害物，通过陶粒进行封存。

当磷石膏的含水率低于15％时，磷石膏其整体呈悬浮状，此时，磷石膏极其容易挥发，从而导致环境的污染，本发明为了解决该问题，本发明的回转窑10其整体呈密封状，在使用时，通过进料口11处导入外部空气，而在其出料口14，即与旋风吸尘器连接处，形成出气口，将其通过旋风吸尘器进行负压回收，从而使其脱水到回收处，无任何的污染。

值得说明的是，为了避免输入的磷石膏颗粒较大，造成其脱水时间长的问题，本发明的可以在进料口11对应回转窑10的中部设置一破碎板22，当磷石膏进入后，首先与破碎板22相互作用力，利用破碎板22的作用结合其重力，可以实现对含水磷石膏的破碎，保证其陶粒的混合接触效果。优选的，为了保证其破碎效果，本发明的回转窑10的直径大于2m。

如图3所示，本发明的搅拌刮板20包括与回转窑10内圆面连接的连接臂21和破碎板22，连接杆臂为偶数根，连接臂21中心对称设置，并且连接臂21的截面呈弧形，并与回转窑10的内缘面相切，破碎板22装设在连接臂21的末端。

如图4和图5所示，本发明的搅拌刮板20为四个，连接臂21的延长线在回转窑10的中心位置交汇，其整体呈梅花状，而破碎板22呈弧形，破碎板22的底部与连接臂21相连，而其另一端向连接臂21的根部方向弯曲延伸然后转向向背离连接臂21中心位置方向延伸。

在使用时，当陶粒和磷石膏在回转窑10中转动式，由于回转窑10的直径相对较大，在转动过程中，未脱水时大颗粒的磷石膏由于搅拌刮板20的作用会从高处落入，并且在破碎板22的作用下，可以实现对磷石膏高速切割，以达到破碎磷石膏的目的，同时提高磷石膏与陶粒的接触面积。

作为本发明的另一优选实施例，本发明的搅拌刮板20呈S型，将回转窑10分割呈两个容纳腔，且搅拌刮板20呈网状结构，并且搅拌刮板20沿着回转窑10长度方向间隔均匀设置。

在运作过程中，本发明的陶粒和含水磷石膏进入后，由于搅拌刮板20的作用一方面可以实现对磷石膏和陶粒的导向传递作用，另一方面由于搅拌刮板20的结构，可以实现对磷石膏的切割和破碎，而陶粒可以通过搅拌刮板20的中间镂空实现对其在两个腔体中的传递。

作为本发明的另一优选实施，本发明的相邻搅拌刮板20呈180度对称设置，即陶粒在运作过程中，从一端回转窑10进入另一端回转窑10时，可以从一个容腔进入另一个容腔，从而实现其交换的目的，提高其搅拌与混合效果。

进一步的，为了避免磷石膏进入后，磷石膏的体积较大，本发明还在处于进料口11处的搅拌刮板20的中部设置有用于破碎磷石膏的突起23，突起23为多个均匀间隔分布在搅拌刮板20的两侧，其中突起23的端部呈尖端状，当磷石膏从回转窑10的进料口11进入时，由于其重力作用会加速作用在突起23的尖端，从而实现对其破碎的目的，具体结构图3所示。

值得说明的是，本发明还可以在回转窑10中其中一段设置由连接臂21和破碎板22构成的搅拌刮板20，而在回转窑10相邻端设置呈S型的搅拌刮板20，利用两个不同结构的搅拌刮板20，可以进一步有效提高其整体的混合搅拌效果，其结构图如图2所示。

其中，布袋收尘器包括外壳、内壳和布袋，内壳装设在外壳内形成腔体，且内壳上设有多个安装孔，安装孔上装设有布袋，使用时通过旋风吸尘器产生负压将回转窑10内的脱水后呈悬浮状的磷石膏快速抽取后导入至内壳中，通过内壳上的安装孔上的布袋可以降低磷石膏的排出速度，以实现磷石膏的收容。

其中，本发明的回转窑10还包括进料段30和混合段38，进料段30与混合段38通过柔性管道连通，进料口11设置在所述进料段30，进料段30包括窑体31和混合罐32，混合罐32的末端向外延伸形成杆体33，杆体33通过第一支撑座34和第二支撑座35装设在窑体31上，并在杆体33的末端装设有压簧36，压簧36外套装有齿轮37，齿轮37外接驱动齿轮37，且驱动齿轮37由驱动电机以带动，并在杆体33的端面装设驱动缸，驱动缸的伸缩杆与杆体33连接。优选的，混合罐32的末端直径呈收拢状，并且混合罐32的末端设有导料板，导料板与混合段38内的搅拌刮板20之间呈错开状设置。

使用时，可以通过驱动电机带动混合罐32相对窑体31旋转，搅拌刮板20设置在混合罐32内，当驱动电机带动杆体33旋转时，可以实现对进入混合罐32内的磷石膏的预混合，并结合驱动缸的伸缩杆收缩，以迫使压簧36压缩从而带动混合罐32在窑体31长度方向上伸缩抖动，并结合搅拌刮板20，可以进一步的提高高温陶粒与磷石膏的混合接触，提高其整体的混合效果。

本发明还提供了一种利用陶粒余热对磷石膏无污染脱水的方法，其特征在于，使用如上的装置，方法包括以下步骤：

步骤A1，将含水磷石膏与高温陶粒通过进料口11导入至回转窑10，控制回转窑10旋转，使窑体31内的含水磷石膏与高温陶粒充分混合接触；

步骤A2，启动布袋收尘器将脱水后呈悬浮状的磷石膏进行负压抽出收集。

本发明的一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置及其使用方法，通过采用回转窑10接纳经过煅烧成型后的高温陶粒，利用高温陶粒的预热将其与磷石膏充分接触混合，一方面利用陶粒的高温，实现对磷石膏的高温脱水，另一方面利用陶粒的多孔吸附性，可以将磷石膏中部分有害物充分吸收，从而实现对磷石膏的净化；与此同时，由于脱水后的磷石膏其整体呈悬浮状，因此，本发明的回转窑10的末端设有出料口，出料口采用旋风吸尘器和布袋收尘器相结合，可以将充分脱水后悬浮在回转窑10中的磷石膏抽走，从而实现其全称无任何泄露，实现零污染。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置，其特征在于，包括回转窑、旋风吸尘器和布袋收尘器，所述回转窑上设有用于磷石膏和陶粒输入的进料口，所述回转窑呈倾斜状设置，并在所述回转窑外设有驱动轮，所述驱动轮与电机相连带动所述回转窑旋转，所述回转窑的内圆面设有搅拌刮板，所述搅拌刮板均匀呈螺旋状设置在所述回转窑的内圆面，所述回转窑通过输送管与所述旋风吸尘器相连通，且所述旋风吸尘器的末端与所述布袋收尘器相连通；所述搅拌刮板包括与所述回转窑内圆面连接的连接臂和破碎板，所述连接杆臂为偶数根，所述连接臂中心对称设置，并且所述连接臂的截面呈弧形，并与所述回转窑的内缘面相切，所述破碎板装设在所述连接臂的末端；处于所述进料口处的所述搅拌刮板的中部设置有用于破碎磷石膏的突起，所述突起为多个均匀间隔分布在所述搅拌刮板的两侧；所述回转窑还包括进料段和混合段，所述进料段与所述混合段相连通，所述进料口设置在所述进料段，所述进料段包括窑体和混合罐，所述混合罐的末端向外延伸形成杆体，所述杆体通过第一支撑座和第二支撑座装设在所述窑体上，并在所述杆体的末端装设有压簧，所述压簧外套装有齿轮，所述齿轮外接驱动齿轮，且驱动缸的伸缩杆与所述杆体相连。

2.如权利要求1所述的一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置，其特征在于，所述搅拌刮板呈S型，将所述回转窑分割呈两个容纳腔，且所述搅拌刮板呈网状结构，并且所述搅拌刮板沿着所述回转窑长度方向间隔均匀设置。

3.如权利要求2所述的一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置，其特征在于，相邻所述搅拌刮板呈180度对称设置。

4.如权利要求1所述的一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置，其特征在于，所述布袋收尘器包括外壳、内壳和布袋，所述内壳装设在所述外壳内形成腔体，且所述内壳上设有多个安装孔，所述安装孔上装设有布袋。

5.如权利要求1所述的一种利用高温陶粒对磷石膏煅炼再生的装置，其特征在于，所述混合罐的末端直径呈收拢状。

6.一种利用陶粒余热对磷石膏无污染脱水的方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的装置，所述方法包括以下步骤：

步骤A1，将含水磷石膏与高温陶粒通过进料口导入至回转窑，控制回转窑旋转，使窑体内的含水磷石膏与高温陶粒充分混合接触；

步骤A2，启动布袋收尘器将脱水后呈悬浮状的磷石膏进行负压抽出收集。

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