CN113307522A - 一种利用工业副产石膏生产ii型无水石膏的装置及方法 - Google Patents

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CN113307522A CN202110646751.0A CN202110646751A CN113307522A CN 113307522 A CN113307522 A CN 113307522A CN 202110646751 A CN202110646751 A CN 202110646751A CN 113307522 A CN113307522 A CN 113307522A
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Abstract

本发明提供了一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法，所述装置包括依次连接的进料单元、烘干单元、煅烧单元、控晶单元与产品收集单元；所述控晶单元包括晶型控制器。在采用所述装置生产II型无水石膏的方法中，通过所述煅烧单元可以有效除去二水石膏中的结晶水，得到II型无水石膏粗品，后通过晶型控制器对温度与停留时间的控制，可以实现精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，存放6个月后的含水率仍然≤0.5％，保证了Ⅱ型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高了II型无水石膏的存放时间。

Description

一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法
技术领域
本发明涉及工业固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法。
背景技术
随着工业的快速发展，天然石膏资源在开采与消耗的同时，会排放大量的工业副产石膏，其中工业副产石膏是指工业生产中因化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的副产品或废渣，也称化学石膏或工业废石膏，主要包括脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、氟石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、钛石膏等，其中脱硫石膏和磷石膏的产生量约占全部工业副产石膏总量的85％。
工业副产石膏种类众多，不同的工艺操作条件及原料来源造成工业副产石膏成分各异，品质不稳定。由于含有的有害杂质成分多且复杂以及含酸含氟等诸多难题，很难实现一种工艺能够解决所有工业副产石膏的问题，造成其研究和综合应用进展缓慢，大量工业副产石膏的堆积，占用耕地，污染水体和土壤，极大危害了人类生活环境，给工业副产石膏排放企业造成巨大经济和环保压力。
目前，工业副产石膏综合利用主要有两个途径：一是用作水泥缓凝剂，约占工业副产石膏综合利用量的70％；二是生产石膏建材制品，包括纸面石膏板、石膏砌块、石膏空心条板、干混砂浆、石膏砖等，但上述利用途径中，只是对石膏进行简单处理后的应用，石膏中的有害杂质并未充分去除，综合利用率低，而且用作建筑材料时，一般只能用于面材或装饰，难以用作主体结构材料，应用量及应用范围受到限制。因此，需要对石膏进行转化，使之能够代替传统水泥，从而可以大量消化工业副产石膏，解决环保问题。超硫酸盐水泥因其具有水化热低、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性好的特性，能够有效代替传统水泥，应用范围正不断扩展，其主要成分包括石膏，其中以II型无水石膏的效果最佳。因此，利用工业副产石膏生产II型无水石膏受到了重视。
CN110803876A公开了一种Ⅱ型无水石膏热耦合生产装置及方法，所述装置包括依次连接的干燥装置、流化反应器、旋流反应器和冷却单元，所述冷却单元包括至少一级冷却装置，所述冷却单元的冷源出口独立地与干燥装置、流化反应器和旋流反应器的气体入口相连。本发明利用装置的不同特性将石膏物料进行分级煅烧，控制反应进行，再经多级冷却，得到Ⅱ型无水石膏产品，实现了工业副产石膏的资源化利用；所述装置采用多级热耦合技术，将产品冷却阶段的热量充分用于干燥及反应阶段，系统内热量充分利用，实现节能降耗与装置的稳定运行。
CN112266190A公开了一种利用工业副产石膏生产自激发II型无水石膏的装置与方法，其工艺装置包括：两级动态旋流煅烧系统、旋转闪蒸干燥系统、工业副产石膏预处理系统、II型无水石膏冷却系统、系统高压引风机及管路系统等。其工艺方法包括：根据工业副产石膏物料类型性质连续依序进行。原料选择性脱水，预处理、干燥脱水、两级动态煅烧和II型无水石膏产品冷却工艺处理。工艺装置系统全封闭、负压状态操作，系统热量实现梯次利用、节能降耗。由工业副产石膏可制得力学性能优异，且后续实现自激发的高品质II型无水石膏产品，以实现扩大工业副产石膏资源化利用，该方法和生产装置可实现规模工业化生产。
然而，人们发现不同厂家甚至相同厂家不同批次制备得到的II型无水石膏，在稳定性方面存在巨大差别，存放几天甚至一天就会发生水化不能再使用。经过进一步研究，人们发现II型无水石膏还可以分为AⅡU与AIIS两种晶型。其中，AⅡS为低温II型无水石膏，有一定的水化特性，可以在水中缓慢地水化，属于不稳定晶型。而AⅡU不具有水化特性，要通过激发剂激发才可以水化，是II型无水石膏理想的稳定晶型，可以在保证含水率要求的前提下，大大提高II型无水石膏的存放时间。但是，人们对于AⅡU与AIIS两种晶型的研究还处于理论研究和应用技术探讨阶段上。
综上所述，目前亟需开发一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法，可以实现精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，保证Ⅱ型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高II型无水石膏的存放时间。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法，所述装置在煅烧单元与产品收集单元之间增设控晶单元，在采用所述装置生产II型无水石膏的方法中，通过所述煅烧单元可以有效除去二水石膏中的结晶水，得到II型无水石膏粗品，后通过晶型控制器对温度与停留时间的控制，可以实现精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，存放6个月后的含水率仍然≤0.5％，保证了Ⅱ型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高了II型无水石膏的存放时间。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置，所述装置包括依次连接的进料单元、烘干单元、煅烧单元、控晶单元与产品收集单元；所述控晶单元包括晶型控制器。
本发明所述装置在煅烧单元后增设控晶单元，所述煅烧单元可以有效除去二水石膏中的结晶水，而煅烧得到的II型无水石膏粗品可以通过控晶单元中的晶型控制器，有效控制温度与停留时间，可以实现精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，存放6个月后的含水率仍然≤0.5％，保证了Ⅱ型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高了II型无水石膏的存放时间。
值得说明的是，本发明所述装置并不针对某一种工业副产石膏，本领域技术人员可以根据实际待处理的工业副产石膏特点，采用针对性预处理技术，一方面，通过低成本的方式降低原料附着水，从而从根本上降低生产能耗的需求，另一方面，通过降低有害杂质、固化有害杂质、调整PH值，保证原料的稳定性达到保证产品的高质量，减少高温过程中有害成分的分解挥发，为后续工艺过程中有害成分的固化减轻负荷。例如对于含酸量较高的磷石膏，可以采用现有技术中公开的规模化物理压滤技术及设备，对原料进行物理降水除杂，最大幅度减低原料的附着水含水率，并将附着水中溶解的可溶性有害杂质部分随水去除，可将原料附着水稳定控制在12％以内，并通过向原料中添加固化和调整性辅料，将原料中的酸性(PH值)调制要求的范围，同时通过辅料与酸性物质的反应，将部分酸性可溶物质转变为溶解度更低或分解温度更高的物质达到固化部分有害物质的目的。
作为本发明优选的技术方案，所述进料单元包括相互连接的原料储存器与原料输送器，所述原料输送器的出口与所述烘干单元的入口相连接。
值得说明的是，本发明所述原料输送器可采用皮带称重机，可以同时控制工业副产石膏的加入量。
优选地，所述原料储存器内设置防粘壁组件，避免含有游离水的工业副产石膏在内壁上大量粘附进而影响运行，也可以减少工业副产石膏对装置的腐蚀，延长使用寿命。
优选地，所述烘干单元包括破碎烘干机。
值得说明的是，本发明所述破碎烘干机可以实现破碎与烘干双重作用，属于低温流态化烘干设备，大大减少了设备投资成本，而且实现了设备的集成化。
作为本发明优选的技术方案，所述煅烧单元包括至少一级煅烧器与燃气煅烧炉，最后一级所述煅烧器的出口与所述燃气燃烧炉的入口相连接。
本发明所述装置的煅烧单元，通过至少一级煅烧器实现了二水石膏转化为半水石膏，以及半水石膏转化为III型无水石膏，而通过设置在最后的燃气燃烧炉，实现了燃气燃烧的火焰与III型无水石膏充分接触，将III型无水石膏在高温下转化为II型无水石膏粗品，为后续控晶单元制备得到高稳定性II型无水石膏产品提供保障。
优选地，所述煅烧器包括旋风式煅烧器。
优选地，所述煅烧器的级数为2-4级。
优选地，所述燃气煅烧炉的出口设置煅烧物料收集器。
优选地，所述煅烧物料收集器为旋风式收集器。
优选地，所述燃气燃烧炉包括燃气入口、固体入口、气体入口以及气固混合料出口。
值得说明的是，所述燃气燃烧炉的固体入口与上一级旋风式煅烧器的固体出口相连接，所述燃气燃烧炉的气固混合料出口与所述燃烧物料收集器的入口相连接，利用煅烧物料收集器实现气固分离，并将分离得到的固体导入控晶单元的晶型控制器内。
优选地，所述煅烧单元还包括第一引风机，所述第一引风机的入口与所述煅烧单元的气体出口相连接。
值得说明的是，本发明所述2-4级煅烧器的热源均来自所述燃气燃烧炉，为了进一步节约能源，下一级煅烧器气固分离得到的气体进入上一级煅烧器内作为直接热源，使得下一级煅烧的温度高于上一级煅烧的温度。
作为本发明优选的技术方案，所述装置还包括冷却单元，所述冷却单元设置于所述控晶单元与所述产品收集单元之间。
优选地，所述冷却单元包括至少一级冷却器与第一鼓风机。
优选地，所述冷却器包括旋风式冷却器。
优选地，所述冷却器的级数为2-4级。
优选地，所述第一鼓风机的出口与所述冷却单元的气体入口相连接。
值得说明的是，本发明所述冷却单元的冷源来自第一鼓风机的新鲜空气，为了进一步节约能源，下一级冷却器气固分离得到的气体进入上一级冷却器内作为直接冷源，使得下一级冷却器的温度低于上一级冷却器的温度。
优选地，所述产品收集单元包括提升机与产品收集仓。
第二方面，本发明提供了一种采用第一方面所述装置生产II型无水石膏的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将工业副产石膏利用进料单元与烘干单元进行破碎、干燥，得到干燥石膏原料；
(2)将步骤(1)得到的干燥石膏原料利用煅烧单元进行煅烧，得到II型无水石膏粗品；
(3)将步骤(2)得到的II型无水石膏粗品利用晶型控制器进行控晶，再利用产品收集单元进行收集，得到II型无水石膏产品。
在采用本发明所述装置生产II型无水石膏的方法中，通过所述煅烧单元可以有效除去二水石膏中的结晶水，得到的II型无水石膏粗品通过晶型控制器对温度与停留时间进行有效控制，全程实现了精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，存放6个月后的含水率仍然≤0.5％，保证了Ⅱ型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高II型无水石膏的存放时间。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述工业副产石膏含有游离水，所述游离水的含量占所述工业副产石膏总量的8-14wt.％，例如8wt.％、9wt.％、10wt.％、11wt.％、12wt.％、13wt.％或14wt.％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述干燥的温度＜100℃，不仅可以有效去除工业副产石膏中的游离水，还可以通过精确温度控制，避免工业副产石膏中的可分解物质分解挥发，确保尾气达标排放。
优选地，步骤(1)所述破碎后，物料中粒径小于80μm的颗粒占比在90％以上。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述煅烧单元的煅烧级数为2-4级，下一级煅烧的温度高于上一级煅烧的温度。
值得说明的是，本发明所述煅烧单元的煅烧级数指的是煅烧器的级数，并不包括在燃气煅烧炉中进行的煅烧。
优选地，最后一级煅烧得到的气固混合物进入燃气煅烧炉中进行煅烧，控制所述燃气煅烧炉的温度为700-800℃，例如700℃、710℃、730℃、750℃、760℃、780℃、790℃或800℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是，通过有效控制所述燃气煅烧炉的温度为700-800℃，一方面，可以充分实现III型无水石膏全部转化为II型无水石膏粗品；另一方面可以避免II型无水石膏粗品中的硫酸钙分解生成氧化钙，有效降低了II型无水石膏产品中氧化钙杂质的含量；而且，控制燃气煅烧炉的温度为700-800℃，可以防止天然气等燃气燃烧生成氮氧化物，不仅避免环境污染，还可以减少氮氧化物后续处置的投资及成本。
优选地，步骤(2)所述煅烧单元的热源均来自所述燃气燃烧炉。
优选地，所述燃气燃烧炉的燃气包括天然气。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述晶型控制器的温度为700-800℃，例如700℃、710℃、730℃、750℃、760℃、780℃、790℃或800℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述晶型控制器的停留时间为20-50min，例如20min、25min、30min、35min、40min、45min或50min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
区别于现有技术中直接将煅烧得到的II型无水石膏经冷却、收集作为最终产品，本发明的发明人经过多次试验研究发现，将煅烧得到的II型无水石膏导入晶型控制器内，在700-800℃下停留20-50min，可以得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，存放6个月后的含水率仍然≤0.5％，保证了Ⅱ型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高II型无水石膏的存放时间。
作为本发明优选的技术方案，在步骤(3)所述控晶之后，先利用冷却单元进行冷却处理，再利用产品收集单元进行收集。
优选地，所述冷却处理包括：利用空气对控晶后的产物进行降温，然后进行气固分离，所得固体利用产品收集单元进行收集，所得气体进入步骤(2)所述煅烧单元，为所述燃气燃烧炉提供氧气。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将工业副产石膏利用进料单元与烘干单元进行破碎、干燥，得到干燥石膏原料；
其中，所述工业副产石膏含有游离水，所述游离水的含量占所述工业副产石膏总量的8-14wt.％；控制所述干燥的温度＜100℃；所述破碎后，物料中粒径小于80μm的颗粒占比在90％以上；
(2)将步骤(1)得到的干燥石膏原料利用煅烧单元进行2-4级煅烧，下一级煅烧的温度高于上一级煅烧的温度，最后一级煅烧得到的气固混合物进入燃气煅烧炉中进行煅烧，控制所述燃气煅烧炉的温度为700-800℃，得到II型无水石膏粗品；
其中，所述煅烧单元的热源均来自所述燃气燃烧炉，所述燃气燃烧炉的燃气包括天然气；
(3)将步骤(2)得到的II型无水石膏粗品利用晶型控制器进行控晶，控制所述晶型控制器的温度为700-800℃，停留时间为20-50min；利用空气对控晶后的产物进行降温，然后进行气固分离，所得气体进入步骤(2)所述煅烧单元，为所述燃气燃烧炉提供氧气，所得固体利用产品收集单元进行收集，得到II型无水石膏产品。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明所述装置在煅烧单元后增设控晶单元，所述煅烧单元可以有效除去二水石膏中的结晶水，而煅烧得到的II型无水石膏粗品可以通过控晶单元中的晶型控制器，有效控制温度与停留时间，可以实现精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，存放6个月后的含水率仍然≤0.5％，保证了II型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高II型无水石膏的存放时间；
(2)本发明所述装置的煅烧单元，通过至少一级煅烧器实现了二水石膏转化为半水石膏，以及半水石膏转化为III型无水石膏，而通过设置在最后的燃气燃烧炉，实现了燃气燃烧的火焰与III型无水石膏充分接触，将III型无水石膏在高温下转化为II型无水石膏粗品，为后续控晶单元制备得到高稳定性II型无水石膏产品提供保障；而且，所述燃气燃烧炉为整个煅烧单元提供热源，可以进一步节约能耗；
(3)本发明所述装置及方法得到的II型无水石膏可以根据应用需求，通过粉磨要求控制生产Ⅱ型无水石膏用于石膏自流平砂浆、混合相抹灰砂浆、特种板材等产制品，或者通过超细粉磨至400-2000目生产各类硫酸钙超细填料，应用于塑料、橡胶、树脂、农膜等领域。
附图说明
图1是本发明实施例1所述利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置示意图；
图中：1、进料单元；11、原料储存器；12、原料输送器；2、烘干单元；21、破碎烘干机；3、煅烧单元；31、第一级煅烧器；32、第二级煅烧器；33、燃气燃烧炉；34、煅烧物料收集器；35、第一引风机；36、第一仓顶除尘器；4、控晶单元；41、晶型控制器；5、冷却单元；51、第一冷却器；52、第二冷却器；53、第三冷却器；54、收尘器；55、第一鼓风机；6、产品收集单元；61、提升机；62、产品收集仓；63、第二引风机；64、第二仓顶除尘器。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供了一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置，如图1所示，所述装置包括依次连接的进料单元1、烘干单元2、煅烧单元3、控晶单元4、冷却单元5与产品收集单元6；所述控晶单元4包括晶型控制器41；
所述进料单元1包括相互连接的原料储存器11与原料输送器12，所述原料输送器12的出口与所述烘干单元2的入口相连接；所述原料储存器11内设置防粘壁组件；
所述烘干单元2包括破碎烘干机21；所述破碎烘干机21的物料入口与所述原料输送器12的出口相连接，所述破碎烘干机21的出口与第一级煅烧器31的入口相连接；
所述煅烧单元3包括第一级煅烧器31与第二级煅烧器32共2级煅烧器以及燃气煅烧炉33；所述第一级煅烧器31的气体出口与第一引风机35的入口相连接，所述第一引风机35的出口与第一仓顶除尘器36相连接，所述第一仓顶除尘器36的出口与所述原料储存器11相连接；所述第一级煅烧器31的固体出口与第二级煅烧器32的入口相连接；所述第二级煅烧器32的气体出口与所述破碎烘干机21的气体入口相连接；所述燃气燃烧炉33包括燃气入口、固体入口、气体入口以及气固混合料出口；所述燃气燃烧炉33的固体入口与所述第二级煅烧器32的固体出口相连接；所述燃气燃烧炉33的气体入口与第一冷却器51的气体出口相连接，所述燃气煅烧炉33的气固混合料出口与煅烧物料收集器34的入口相连接；所述煅烧物料收集器34的气体出口与所述第二级煅烧器32的入口相连接；所述煅烧物料收集器34的固体出口与晶型控制器41的入口相连接；所述第一级煅烧器31与第二级煅烧器32均为旋风式煅烧器，所述煅烧物料收集器34为旋风式收集器；
所述冷却单元5包括4级冷却器与第一鼓风机55；所述冷却器均为旋风式冷却器；第一冷却器51的入口与所述晶型控制器41的出口相连接，所述第一冷却器51的固体出口与第二冷却器52的入口相连接，所述第二冷却器52的气体出口与所述第一冷却器51的入口相连接，所述第二冷却器52的固体出口与收尘器54的固体入口相连接，所述收尘器54的气体入口与所述第一鼓风机55的出口相连接，所述收尘器54的气体出口与第三冷却器53的入口相连接；所述第三冷却器53的气体出口与第二冷却器52的入口相连接；所述第三冷却器53的固体出口以及所述收尘器54的固体出口均通过输送装置与所述产品收集单元的入口相连接；
所述产品收集单元6包括提升机61、产品收集仓62、第二引风机63以及第二仓顶除尘器64，所述产品收集仓62的气体出口与所述第二仓顶除尘器64的入口相连接，所述第二仓顶除尘器64的气体出口与所述第二引风机63的入口相连接，所述第二仓顶除尘器64的固体出口与所述产品收集仓62的固体入口相连接。
应用例1
本应用例提供了一种采用实施例1所述装置生产II型无水石膏的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将工业副产石膏利用进料单元1与烘干单元2进行破碎、干燥，得到干燥石膏原料；
其中，工业副产石膏为来自六国化工的磷石膏，且被现有技术中公开的规模化物理压滤技术及设备进行了物理降水除杂处理；所述工业副产石膏含有游离水，所述游离水的含量占所述工业副产石膏总量的10wt.％；设置破碎烘干机的温度为90℃，从而控制所述干燥的温度＜100℃；所述破碎后，物料中粒径小于80μm的颗粒占比在90％以上；
(2)将步骤(1)得到的干燥石膏原料利用煅烧单元3中的第一级煅烧器31与第二级煅烧器32进行2级煅烧，第二级煅烧器32的温度高于第一级煅烧器31的温度，第二级煅烧器32得到的气固混合物进入燃气煅烧炉33中进行煅烧，控制所述燃气煅烧炉33的温度为750℃，得到II型无水石膏粗品；
其中，所述煅烧单元3的热源均来自所述燃气燃烧炉33，所述燃气燃烧炉的燃气包括天然气；
(3)将步骤(2)得到的II型无水石膏粗品利用晶型控制器41进行控晶，控制所述晶型控制器41的温度为700℃，停留时间为50min；利用第一鼓风机55导入空气，对控晶后的产物进行降温，然后进行气固分离，所得气体进入步骤(2)所述煅烧单元，为所述燃气燃烧炉提供氧气，所得固体利用产品收集单元进行收集，得到II型无水石膏产品。
其中，如图1所示，从第二级煅烧器32的固体出口得到的煅烧产物为Ⅲ型无水石膏，在进入燃气燃烧炉33之前，将部分Ⅲ型无水石膏排出，不仅可以确保Ⅱ型无水石膏转化的热量平衡，而且排出的Ⅲ型无水石膏经晶体快速转化控制装置，达到由Ⅲ型无水石膏状态转化为半水石膏晶型状态，实现联产建筑石膏粉的要求；
而且，生产出的含有高比例AⅡU的II型无水石膏产品高达680-700℃，携带较大的热量会影响后续工序，经冷却器冷却后快速降温至100度以内，冷却过程热交换的大量余热进行二次利用，用于调整预热器的换热温度；通过热量的合理匹配及利用联产建筑石膏粉；冷却后的Ⅱ型无水石膏根据应用要求，采用不同的粉磨设备及要求，粉磨至120-2000等不同的细度，用于石膏胶结料和超细硫酸钙填料；超细粉磨系统选用国内成熟的低能耗的配套设备，并与石膏的粉磨特性、产品的晶型要求、产品的颜色要求等进行合理的匹配，通过与粉磨设备进行大量的验证试验，产品应用性能分析等最终选择能够达到适应产品最终性能要求的低能耗粉磨系统。
应用例2
本应用例提供了一种采用实施例1所述装置生产II型无水石膏的方法，除了将步骤(3)所述“控制所述晶型控制器的温度为700℃，停留时间为50min”替换为“控制所述晶型控制器的温度为750℃，停留时间为30min”，其他条件和应用例1完全相同。
应用例3
本应用例提供了一种采用实施例1所述装置生产II型无水石膏的方法，除了将步骤(3)所述“控制所述晶型控制器的温度为700℃，停留时间为50min”替换为“控制所述晶型控制器的温度为800℃，停留时间为20min”，其他条件和应用例1完全相同。
应用例4
本应用例提供了一种采用实施例1所述装置生产II型无水石膏的方法，除了将步骤(3)所述“控制所述晶型控制器的温度为700℃，停留时间为50min”替换为“控制所述晶型控制器的温度为600℃，停留时间为50min”，其他条件和应用例1完全相同。
应用例5
本应用例提供了一种采用实施例1所述装置生产II型无水石膏的方法，除了将步骤(3)所述“控制所述晶型控制器的温度为700℃，停留时间为50min”替换为“控制所述晶型控制器的温度为900℃，停留时间为50min”，其他条件和应用例1完全相同。
应用例6
本应用例提供了一种采用实施例1所述装置生产II型无水石膏的方法，除了将步骤(2)所述“控制所述燃气煅烧炉的温度为750℃”替换为“控制所述燃气煅烧炉的温度为700℃”，其他条件和应用例1完全相同。
应用例7
本应用例提供了一种采用实施例1所述装置生产II型无水石膏的方法，除了将步骤(2)所述“控制所述燃气煅烧炉的温度为750℃”替换为“控制所述燃气煅烧炉的温度为800℃”，其他条件和应用例1完全相同。
应用例8
本应用例提供了一种采用实施例1所述装置生产II型无水石膏的方法，除了将步骤(2)所述“控制所述燃气煅烧炉的温度为750℃”替换为“控制所述燃气煅烧炉的温度为600℃”，其他条件和应用例1完全相同。
应用例9
本应用例提供了一种采用实施例1所述装置生产II型无水石膏的方法，除了将步骤(2)所述“控制所述燃气煅烧炉的温度为750℃”替换为“控制所述燃气煅烧炉的温度为900℃”，其他条件和应用例1完全相同。
对比例1
本实施例提供了一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置，除了将控晶单元4完全省略，即，煅烧物料收集器34的固体出口直接与第一冷却器51的入口相连接，同时第二冷却器52的气体出口与第一冷却器51的入口相连接，其他条件和实施例1完全相同。
对比应用例1
本对比应用例提供了一种采用对比例1所述装置生产II型无水石膏的方法，除了将步骤(3)所述控晶完全省略，其他条件和应用例1完全相同，具体内容如下：
(3)将步骤(2)得到的II型无水石膏粗品利用第一鼓风机导入空气进行降温，然后进行气固分离，所得气体进入步骤(2)所述煅烧单元，为所述燃气燃烧炉提供氧气，所得固体利用产品收集单元进行收集，得到II型无水石膏产品。
将上述应用例与对比应用例得到的II型无水石膏产品进行如下表征：
(i)采用四相分析法测定II型无水石膏产品的纯度、AIIU的晶型占比与AIIS的晶型占比，具体内容如下：
①III型无水石膏的测定
精确称取3g待测的II型无水石膏产品，放入恒重的称量瓶中。注入80％的酒精水溶液，使待测样品全部淹没。放入40～45℃的烘箱内，打开瓶盖烘2天。取出盖上瓶盖，放入干燥器中，冷却至室温，称重，设定b＝吸水后样重/吸水前样重；
②半水石膏的测定
精确称取2g待测的II型无水石膏产品，放入恒重的称量瓶中。加入去离子水至待测样品全部淹没。放入40～45℃的烘箱内，2天后取出，放入干燥器中，冷却至室温，称重，设定c＝吸水后样重/吸水前样重；
③AIIS晶型的测定
精确称取2g待测的II型无水石膏产品，放入恒重的称量瓶中。加入去离子水至待测样品全部淹没。放入下部盛有水的干燥器中。3天后取出，放入40～45℃的烘箱内，2天后取出，放入干燥器中，冷却至室温，称重，设定d＝吸水后样重/吸水前样重；
④x(净率)的测定
精确称取1g待测的II型无水石膏产品，放入恒重的瓷坩埚内。在400℃的条件下灼烧1h，取出放入干燥器。冷却到室温，称重，设定x＝失水后样重/失水前样重；
⑤SO3(三氧化硫)的测定
精确称取约0.5g待测的II型无水石膏产品，放入烧杯中，加入30mL盐酸，加去离子水至125mL左右，加热至沸，浓缩到50mL左右。过滤，以热水洗至无氯根，滤渣去掉。滤渣加去离子水至250mL，加热煮沸，加入25mL氯化钡溶液，继续加热煮沸。然后放在热处静置，过滤，以热水洗至无氯根反应。将沉淀物及滤纸一并移到已灼烧至恒重的坩埚内，灰化后在850℃的高温炉中灼烧1h，取出坩埚，置于干燥器中冷却至室温，称重，设定SO3＝(灼烧后残渣重×0.343/试样重)×100％；
⑥计算
将上述测定结果代入如下计算公式，分别得到III型无水石膏(AIII)、半水石膏(HH)、二水石膏(DH)、AIIS晶型、AIIU晶型的质量百分含量。
AIII％＝1511×(b-1)当b＜1时，AIII＝0，
HH％＝537×(c+3－4b)
DH％＝159×(4b－c－3x)
AIIS％＝378×(d－c)
AIIU％＝1.7×[SO3％－0.588×(AIIS+AIII)－0.552×HH－0.465×DH]
进一步地，可以得到II型无水石膏产品的纯度P％＝AIIS+AIIU
AIIU的晶型占比＝AIIU/(AIIU+AIIS)×100％
AIIS的晶型占比＝AIIS/(AIIU+AIIS)×100％
(ii)产品稳定性
精确称取6g待测的II型无水石膏产品，均分为六个(1#～6#)各1g的样品，分别放入六个干燥的敞口培养皿内，放置于相同的室温环境中。待1个月后，准确称取1#样品的质量M1，放入恒重的瓷坩埚内，在400℃的条件下灼烧1h，取出放入干燥器，冷却到室温，称量灼烧后样品质量M2，计算含水率＝(M1－M2)/M1×100％；待2个月后，准确称取2#样品的质量，重复上述操作计算含水率；以此类推，判断待测样品的含水率超过0.5％所对应的存放时长。
将上述计算结果与测定结果汇总在表1中。
表1
Figure BDA0003110135920000181
综上所述，本发明所述装置在煅烧单元后增设控晶单元，所述煅烧单元可以有效除去二水石膏中的结晶水，而煅烧得到的II型无水石膏粗品可以通过控晶单元中的晶型控制器，有效控制温度与停留时间，可以实现精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，存放6个月后的含水率仍然≤0.5％，保证了II型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高II型无水石膏的存放时间；而且，本发明所述装置及方法得到的II型无水石膏可以根据应用需求，通过粉磨要求控制生产Ⅱ型无水石膏用于石膏自流平砂浆、混合相抹灰砂浆、特种板材等产制品，或者通过超细粉磨至400-2000目生产各类硫酸钙超细填料，应用于塑料、橡胶、树脂、农膜等领域。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的进料单元、烘干单元、煅烧单元、控晶单元与产品收集单元；所述控晶单元包括晶型控制器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进料单元包括相互连接的原料储存器与原料输送器，所述原料输送器的出口与所述烘干单元的入口相连接；
优选地，所述原料储存器内设置防粘壁组件；
优选地，所述烘干单元包括破碎烘干机。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述煅烧单元包括至少一级煅烧器与燃气煅烧炉，最后一级所述煅烧器的出口与所述燃气燃烧炉的入口相连接；
优选地，所述煅烧器包括旋风式煅烧器；
优选地，所述煅烧器的级数为2-4级；
优选地，所述燃气煅烧炉的出口设置煅烧物料收集器；
优选地，所述煅烧物料收集器为旋风式收集器；
优选地，所述燃气燃烧炉包括燃气入口、固体入口、气体入口以及气固混合料出口；
优选地，所述煅烧单元还包括第一引风机，所述第一引风机的入口与所述煅烧单元的气体出口相连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括冷却单元，所述冷却单元设置于所述控晶单元与所述产品收集单元之间；
优选地，所述冷却单元包括至少一级冷却器与第一鼓风机；
优选地，所述冷却器包括旋风式冷却器；
优选地，所述冷却器的级数为2-4级；
优选地，所述第一鼓风机的出口与所述冷却单元的气体入口相连接；
优选地，所述产品收集单元包括提升机与产品收集仓。
5.一种采用权利要求1-4任一项所述装置生产II型无水石膏的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将工业副产石膏利用进料单元与烘干单元进行破碎、干燥，得到干燥石膏原料；
(2)将步骤(1)得到的干燥石膏原料利用煅烧单元进行煅烧，得到II型无水石膏粗品；
(3)将步骤(2)得到的II型无水石膏粗品利用晶型控制器进行控晶，再利用产品收集单元进行收集，得到II型无水石膏产品。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述工业副产石膏含有游离水，所述游离水的含量占所述工业副产石膏总量的8-14wt.％；
优选地，步骤(1)所述干燥的温度＜100℃；
优选地，步骤(1)所述破碎后，物料中粒径小于80μm的颗粒占比在90％以上。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧单元的煅烧级数为2-4级，下一级煅烧的温度高于上一级煅烧的温度；
优选地，最后一级煅烧得到的气固混合物进入燃气煅烧炉中进行煅烧，控制所述燃气煅烧炉的温度为700-800℃；
优选地，步骤(2)所述煅烧单元的热源均来自所述燃气燃烧炉；
优选地，所述燃气燃烧炉的燃气包括天然气。
8.根据权利要求5-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述晶型控制器的温度为700-800℃；
优选地，步骤(3)所述晶型控制器的停留时间为20-50min。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)所述控晶之后，先利用冷却单元进行冷却处理，再利用产品收集单元进行收集；
优选地，所述冷却处理包括：利用空气对控晶后的产物进行降温，然后进行气固分离，所得固体利用产品收集单元进行收集，所得气体进入步骤(2)所述煅烧单元，为所述燃气燃烧炉提供氧气。
10.根据权利要求5-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将工业副产石膏利用进料单元与烘干单元进行破碎、干燥，得到干燥石膏原料；
其中，所述工业副产石膏含有游离水，所述游离水的含量占所述工业副产石膏总量的8-14wt.％；控制所述干燥的温度＜100℃；所述破碎后，物料中粒径小于80μm的颗粒占比在90％以上；
(2)将步骤(1)得到的干燥石膏原料利用煅烧单元进行2-4级煅烧，下一级煅烧的温度高于上一级煅烧的温度，最后一级煅烧得到的气固混合物进入燃气煅烧炉中进行煅烧，控制所述燃气煅烧炉的温度为700-800℃，得到II型无水石膏粗品；
其中，所述煅烧单元的热源均来自所述燃气燃烧炉，所述燃气燃烧炉的燃气包括天然气；
(3)将步骤(2)得到的II型无水石膏粗品利用晶型控制器进行控晶，控制所述晶型控制器的温度为700-800℃，停留时间为20-50min；利用空气对控晶后的产物进行降温，然后进行气固分离，所得气体进入步骤(2)所述煅烧单元，为所述燃气燃烧炉提供氧气，所得固体利用产品收集单元进行收集，得到II型无水石膏产品。
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