CN114307841B - 一种磷石膏造粒生产线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷石膏造粒生产线，包括依次设置的磷石膏输送皮运机、磷石膏机械卸料仓、磷石膏高差速造粒机、造粒机出料输送皮运机、造粒筛分机、磷石膏球半成品输送皮运机，所述造粒筛分机的返料出口通过筛分返料输送皮运机和筛分返料提升机与磷石膏机械卸料仓相连。本发明是在充分研究磷石膏物料特征及成粒特性的基础上提出，采用了磷石膏高差速造粒机，不需添加其它粘结剂，能够改善现有造粒技术应用于磷石膏时普遍存在的成球强度低、易粉化等问题。

Description

一种磷石膏造粒生产线
本申请是申请日为2020年7月29日、申请号为2020107455304、名称为“磷石膏造粒系统”的发明专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及磷石膏综合利用领域，具体涉及一种磷石膏造粒生产线。
背景技术
磷石膏是硫酸法萃取磷酸生产的副产品，每生产1tP2O5将产生4.5-5.5吨磷石膏。磷石膏相比天然石膏，含有少量不溶磷、可溶磷、氟化物以及有机质等杂质，不能直接加以利用。
国外大多数国家对磷石膏的处理方式是以堆存为主，目前美国、法国、巴西和澳大利亚等50多个国家都有巨大的磷石膏堆场。我国主要处理磷石膏方式也是堆存式，每年排放量在7000万吨左右，给环境、社会以及磷化工企业都带来巨大的压力，如何做好磷石膏的综合利用工作，已成为磷化工企业亟需解决的问题。
目前，磷石膏综合利用主要研究方向为制水泥缓凝剂，该工艺包括磷石膏预均化、电石渣中和、蒸养以及堆存熟化等步骤。由于磷石膏特性，经蒸养完成后会出现大面积结块，从而造成卸料困难以及影响后期使用。基于此，应在蒸养前加入磷石膏造粒工序，而利用现有造粒技术，如挤出式、粉碎式以及普通团聚式，都会出现磷石膏成球强度低、易粉化、卸料困难问题。
如中国文献《对辊造粒机及其应用于磷石膏造粒的技术》是以挤出式造粒法为原理，采用对辊造粒机对磷石膏进行造粒。虽然经过调试，该种方法达到了磷石膏造粒要求，但是对辊造粒机相比其它类型造粒机依然存在着对辊易损、返料较多，设备检维修率高的缺点。
再如中国文献《磷石膏免煅烧制改性增强生产工艺及其应用》是在造粒过程中添加主要成分为硅、铝成分的粘结剂和磷石膏一并造粒，该种方法虽然能够对磷石膏进行造粒，但是粘结剂的加入无疑增加了成本，同时也降低了水泥缓凝剂中硫酸钙的有效含量，影响产品品质。
同时中国文献《磷石膏作水泥缓凝剂及其成粒工艺研究》中是在磷石膏中加入β-半水石膏、水泥熟料以及熟石灰进行造粒，该工艺存在着造粒前处理工序以及工艺控制点较多，一定程度上增加了人工成本以及设备投入。
再如中国专利《磷石膏球及其制备方法和应用》中是在磷石膏中分别添加碱性添加剂和胶凝剂后再进行造粒，该方法同样需在磷石膏中加入粘结剂，在一定程度上增加了成本。
综上，目前磷石膏利用、造粒还存在成本高或颗粒品质较低的问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷石膏造粒生产线，解决磷石膏在造粒过程中若不加粘结剂则普遍存在的成球强度低、易粉化的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种磷石膏造粒生产线，包括依次设置的磷石膏输送皮运机、磷石膏机械卸料仓、磷石膏高差速造粒机、造粒机出料输送皮运机、造粒筛分机、磷石膏球半成品输送皮运机，所述造粒筛分机的返料出口通过筛分返料输送皮运机和筛分返料提升机与磷石膏机械卸料仓相连。
作为优选的，所述磷石膏高差速造粒机包括底座和设置在底座上、由电机带动自转的混料盘，所述混料盘的顶端设置有进料口、底端设置有出料口、内部设置有与混料盘转动方向相反的造粒旋转组，所述造粒旋转组包括由电机带动旋转的造粒转子主轴和设置在造粒转子主轴上的造粒搅拌桨叶、造粒底部清扫器以及造粒侧面清扫器。
作为优选的，造粒转子组转速为60-500转/分钟，混料盘转速为4-110转/分钟，造粒转子组高与混料盘高比值为0.2:1-0.95:1。
作为优选的，造粒搅拌桨叶、造粒底部清扫器以及造粒侧面清扫器的桨叶长度与混料盘半径比值分别为0.25:1-0.78:1、0.32:1-0.95:1以及0.38:1-0.92:1。
作为优选的，造粒搅拌桨叶和磷石膏高差速造粒机与水平夹角分别为18°-82°，25°-75°。
作为优选的，所述造粒搅拌桨叶和造粒转子主轴之间通过弹性块连接。
作为优选的，所述造粒搅拌桨叶为弹性杆。
作为优选的，所述磷石膏机械卸料仓包括四个侧壁，和与其中一个侧壁活动连接的卸料板，其中，一个壁面与水平面的夹角为90°，另外三个壁面与水平面的夹角为30°-120°，所述卸料板开启状态时与所在磷石膏机械卸料仓的侧壁之间夹角为100°-260°。
作为优选的，所述卸料仓内部设置有挡板，所述挡板一端为向上倾斜的自由端，另一端通过弹性连接片固定连接在卸料仓内壁上；所述挡板内设置有撞击腔，所述撞击腔与固定挡板的侧壁之间设置有夹角，所述撞击腔内设置有能够沿撞击腔移动的撞击球。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少是如下之一：
本发明是在充分研究磷石膏物料特征及成粒特性的基础上提出，不需添加其它粘结剂。能够改善现有造粒技术应用于磷石膏时普遍存在的成球强度低、易粉化等问题。
本发明还可根据不同含水磷石膏匹配其最佳造粒条件保证其成球率。本发明可根据需求制出2-30mm磷石膏球，熟化后的抗压强度>60N。
本发明的磷石膏球颗粒均一，强度适中，是优质的水泥缓凝剂，能够满足普通硅酸盐水泥和高品质水泥对调凝效果的需要，并且在增强水泥强度方面的性能优于天然石膏。
本发明中的卸料仓上设置有撞击腔和撞击球，可以防止物料附着在卸料仓的仓壁上，有助于提高物料卸料控制的准确度。
附图说明
图1为本发明一种磷石膏造粒生产线结构示意图。
图2为本发明磷石膏高差速造粒机主视图。
图3为本发明磷石膏高差速造粒机剖视图。
图4为本发明挡板安装示意图。
图5为利用本发明一种磷石膏造粒生产线得到的磷石膏球半成品图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例中的一种磷石膏造粒生产线，如图1-4所示，包括依次设置的磷石膏输送皮运机、磷石膏机械卸料仓、磷石膏高差速造粒机、造粒机出料输送皮运机、造粒筛分机、磷石膏球半成品输送皮运机，所述造粒筛分机的返料出口通过筛分返料输送皮运机和筛分返料提升机与磷石膏机械卸料仓相连。
其中，所述磷石膏高差速造粒机可以包括底座和设置在底座上、由电机带动自转的混料盘，所述混料盘的顶端设置有进料口、底端设置有出料口、内部设置有与混料盘转动方向相反的造粒旋转组，所述造粒旋转组包括由电机带动旋转的造粒转子主轴和设置在造粒转子主轴上的造粒搅拌桨叶、造粒底部清扫器以及造粒侧面清扫器。
本实施例中的一种磷石膏造粒生产线主体由磷石膏输送皮运机1、磷石膏机械卸料仓2、磷石膏高差速造粒机3、造粒机出料输送皮运机4、造粒筛分机5、磷石膏球半成品输送皮运机6、磷石膏球半成品库房7、筛分返料输送皮运机8、筛分返料提升机9、筛分返料输送皮运机10组成。其中，磷石膏高差速造粒机3主体由高速转子驱动电机11、高速转子传动装置组12、混料盘驱动减速机13、混料盘传动装置组14、造粒转子组15、混料盘16、混料盘外防护壳体17、造粒机主机框架18、底部卸料门液压开闭装置19、卸料门安全控制器19.1、集中润滑系统20、底部检修门21、底部检修门安全控制器21.1、顶部传动装置防护罩22、侧面电机/减速机防护罩23、除尘口1号24、除尘口2号25、顶盖观察门26、进料口27、造粒机侧检修门28、侧检修门安全控制器28.1、液压泵站系统29组成；造粒转子组15包括造粒转子主轴15.1、造粒搅拌桨叶15.2、造粒搅拌毂15.3、造粒底部清扫器15.4和造粒侧面清扫器15.5组成。
运行时，均化磷石膏与改性添加剂由磷石膏输送皮运机1转运至磷石膏机械卸料仓2，此时卸料仓门处于关闭状态，当卸料仓内磷石膏量达到预定值后，卸料仓门打开，磷石膏进入磷石膏高差速造粒机3。
磷石膏高差速造粒机3中的高速转子驱动电机11经高速转子传动装置组12带动造粒转子主轴15.1、造粒搅拌桨叶15.2、造粒搅拌毂15.3、造粒底部清扫器15.4和造粒侧面清扫器15.5进行顺或逆时针转动，同时，混料盘驱动减速机13经混料盘传动装置组14带动混料盘16进行顺或逆时针转动。磷石膏与混料盘16一起旋转，此时离心位置旋转的造粒搅拌桨叶15.2产生可以剪切、揉搓物料的力量。在旋转过程中，磷石膏高差速造粒机13成倾斜状，磷石膏在向上的推力作用下被输送到混料盘16顶部，后在造粒底部清扫器15.4和造粒侧面清扫器15.5的作用下翻转。上述两种作用使磷石膏可在短时间内高效的进行造粒且具有微小细密的效果，通过调节混料盘16和造粒转子主轴15.1的转动速度、造粒搅拌桨叶15.2和造粒底部清扫器15.4以及造粒侧面清扫器15.5的尺寸、造粒搅拌桨叶15.2角度、磷石膏高差速造粒机3倾斜程度、以及高差速混合造粒机3的筒体与转子的转速和造粒时间，可对不同含水量的磷石膏进行造粒并能控制粒径大小。运行过程中，底部卸料门液压开闭装置19处于关闭状态，集中润滑系统20的循环油泵使冷却油在高速转子传动装置组12等部件内循环流动，以达到降温作用。通过顶盖观察门26可实时监测造粒效果。造粒完成后，液压泵站系统29驱动底部卸料门液压开闭装置19进行卸料。
造粒完成后的磷石膏球由造粒机出料输送皮运机4转运至造粒筛分机5进行筛分，满足粒径规格的磷石膏球半成品经输送皮运机6转运至磷石膏球半成品库房7。造粒筛分机5的筛下物料经筛分返料输送皮运机8、筛分返料提升机9以及筛分返料输送皮运机10返回至磷石膏机械卸料仓2。
所述磷石膏机械卸料仓2内部可以设置有挡板，所述挡板202一端为向上倾斜的自由端，另一端通过弹性连接片201固定连接在卸料仓内壁上；所述挡板内设置有撞击腔203，所述撞击腔与固定挡板的侧壁之间设置有夹角，所述撞击腔内设置有能够沿撞击腔移动的撞击球204。
挡板的设置高度本领域技术人员可以根据需要选择，可以选择设置在磷石膏机械卸料仓底部，在磷石膏机械卸料仓内物料到达预定值时，磷石膏机械卸料仓底部出口开启，物料下料过程中会给挡板一个向下的压力，使得挡板倾斜设置，撞击腔内的撞击球靠近较低的自由端，当磷石膏机械卸料仓内的物料逐渐减少，物料对挡板的压力突然间小，使得挡板的自由端向上弹起，撞击球快速向远离自由端的方向移动，与撞击腔的端部发生撞击，震动传输到磷石膏机械卸料仓壁上，使得附着在内壁上的物料离开磷石膏机械卸料仓。为了使得撞击腔和撞击球的震动能够比较有效的传导到磷石膏机械卸料仓内壁，弹性连接片可以采用有一定弹性的金属材质。
为了使得磷石膏机械卸料仓中的物料能够给挡板提供一定的压力又不影响物料离开磷石膏机械卸料仓，挡板应当具有一定的宽度，为了使得撞击球和撞击腔之间产生的撞击力达到一定强度，挡板应当具有一定的长度，必要时，在不影响磷石膏机械卸料仓工作的情况下，挡板也可以设置有多个。
所述造粒搅拌桨叶和造粒转子主轴之间可以通过弹性块连接、或将所述造粒搅拌桨叶为弹性杆。
搅拌桨在主轴的带动下，与磷石膏物料发生碰撞时，由于弹性块的存在或搅拌桨本身具有一定的弹性，使得磷石膏撞击过程中受到一定的缓冲，从而能够有效提高磷石膏球半成品的强度。
本实施例中，造粒转子组转速可以为60-500转/分钟，混料盘转速可以为4-110转/分钟，造粒转子组高与混料盘高比值可以为0.2:1-0.95:1；造粒搅拌桨叶、造粒底部清扫器以及造粒侧面清扫器的桨叶长度与混料盘半径比值分别可以为0.25:1-0.78:1、0.32:1-0.95:1以及0.38:1-0.92:1；造粒搅拌桨叶和磷石膏高差速造粒机与水平夹角分别可以为18°-82°，25°-75°；所述磷石膏机械卸料仓包括四个侧壁，和与其中一个侧壁活动连接的卸料板，其中，一个壁面与水平面的夹角可以为90°，另外三个壁面与水平面的夹角可以为30°-120°，所述卸料板开启状态时与所在磷石膏机械卸料仓的侧壁之间夹角可以为100°-260°。
实施例1：
含水量为8%的预均化石膏与改性中和剂由磷石膏输送皮运机1转运至磷石膏机械卸料仓2，此时卸料仓门处于关闭状态，磷石膏机械卸料仓2的四个下料壁中一个壁面与水平面的夹角为90°，另外三个壁面与水平面的夹角分别为70°、70°和80°，当卸料仓内磷石膏量达到预定值后，卸料仓门打开，卸料板与带铰链端的下料壁开仓角度在120°，磷石膏进入磷石膏高差速造粒机3。
磷石膏高差速造粒机3中的高速转子驱动电机经高速转子传动装置组带动造粒转子组（包括造粒搅拌桨叶、造粒底部清扫器和造粒侧面清扫器）进行顺时针转动，同时，混料盘驱动减速机经混料盘传动装置组带动混料盘进行逆时针转动。
其中，造粒转子组转速为98转/分钟，混料盘转速为9转/分钟，造粒转子组高与混料盘高比值为0.45:1；造粒搅拌桨叶由3组桨叶层组成，每层分别由2片造粒搅拌桨叶组成。
造粒完成后，磷石膏球半成品待筛分料由造粒机出料输送皮运机4转运至造料筛分机5进行筛分，满足粒径规格的磷石膏球半成品经磷石膏球半成品输送皮运机6转运至下一工段或磷石膏球半成品库房7。造料筛分机5的筛下物料经筛分返料输送皮运机8、筛分返料提升机9返回至磷石膏机械卸料仓2。磷石膏球成品图片如图5所示，含H2O wt %：7.8，可溶P2O5wt%：0.018，pH值：7.9，SO3wt %：42.9，强度：32N，熟化后强度：64N，粒径：28mm-30mm。
实施例2：
含水量为11%的预均化石膏与改性中和剂由磷石膏输送皮运机1转运至磷石膏机械卸料仓2，此时卸料仓门处于关闭状态，磷石膏机械卸料仓2的四个下料壁中一个壁面与水平面的夹角为90°，另外三个壁面与水平面的夹角分别为75°、75°和84°，当卸料仓内磷石膏量达到预定值后，卸料仓门打开，卸料板与带铰链端的下料壁开仓角度在135°，磷石膏进入磷石膏高差速造粒机3。
磷石膏高差速造粒机3中的高速转子驱动电机经高速转子传动装置组带动造粒转子组（包括造粒搅拌桨叶、造粒底部清扫器和造粒侧面清扫器）进行逆时针转动，同时，混料盘驱动减速机经混料盘传动装置组带动混料盘进行顺时针转动。
其中，造粒转子组转速为110转/分钟，混料盘转速为12转/分钟，造粒转子组高与混料盘高比值为0.6:1；造粒搅拌桨叶由4组桨叶层组成，每层分别由3片造粒搅拌桨叶组成。
造粒完成后，磷石膏球半成品待筛分料由造粒机出料输送皮运机4转运至造料筛分机5进行筛分，满足粒径规格的磷石膏球半成品经磷石膏球半成品输送皮运机6转运至下一工段。造料筛分机5的筛下物料经筛分返料输送皮运机8、筛分返料提升机9返回至磷石膏机械卸料仓2。磷石膏球成品含H2O wt %：11.1，可溶P2O5wt %：0.019，pH值：7.5，SO3wt %：41.4，强度：29N，熟化后强度：68N，粒径：20mm-24mm。
实施例3：
含水量为18%的预均化石膏与改性中和剂由磷石膏输送皮运机1转运至磷石膏机械卸料仓2，此时卸料仓门处于关闭状态，磷石膏机械卸料仓2的四个下料壁中一个壁面与水平面的夹角为90°，另外三个壁面与水平面的夹角分别为80°、80°和90°，当卸料仓内磷石膏量达到预定值后，卸料仓门打开，卸料板与带铰链端的下料壁开仓角度在155°，磷石膏进入磷石膏高差速造粒机3。
磷石膏高差速造粒机3中的高速转子驱动电机经高速转子传动装置组带动造粒转子组（包括造粒搅拌桨叶、造粒底部清扫器和造粒侧面清扫器）进行逆时针转动，同时，混料盘驱动减速机经混料盘传动装置组带动混料盘进行顺时针转动。
其中，造粒转子组转速为140转/分钟，混料盘转速为12转/分钟，造粒转子组高与混料盘高比值为0.75:1；造粒搅拌桨叶由5组桨叶层组成，每层分别由3片造粒搅拌桨叶组成。
造粒完成后，磷石膏球半成品待筛分料由造粒机出料输送皮运机4转运至造料筛分机5进行筛分，满足粒径规格的磷石膏球半成品经磷石膏球半成品输送皮运机6转运至下一工段。造料筛分机5的筛下物料经筛分返料输送皮运机8、筛分返料提升机9返回至磷石膏机械卸料仓2。磷石膏球成品含H2O wt %：18.6，可溶P2O5wt %：0.011，pH值：7.6，SO3wt %：39.1，强度：24N，熟化后强度：67N，粒径：18mm-20mm。
实施例4：
含水量为22%的预均化石膏与改性中和剂由磷石膏输送皮运机1转运至磷石膏机械卸料仓2，此时卸料仓门处于关闭状态，磷石膏机械卸料仓2的四个下料壁中一个壁面与水平面的夹角为90°，另外三个壁面与水平面的夹角分别为85°、85°和85°，当卸料仓内磷石膏量达到预定值后，卸料仓门打开，卸料板与带铰链端的下料壁开仓角度在180°，磷石膏进入磷石膏高差速造粒机3。
磷石膏高差速造粒机3中的高速转子驱动电机经高速转子传动装置组带动造粒转子组（包括造粒搅拌桨叶、造粒底部清扫器和造粒侧面清扫器）进行逆时针转动，同时，混料盘驱动减速机经混料盘传动装置组带动混料盘进行顺时针转动。
其中，造粒转子组转速为180转/分钟，混料盘转速为16转/分钟，造粒转子组高与混料盘高比值为0.8:1；造粒搅拌桨叶由8组桨叶层组成，每层分别由4片造粒搅拌桨叶组成。
造粒完成后，磷石膏球半成品待筛分料由造粒机出料输送皮运机4转运至造料筛分机5进行筛分，满足粒径规格的磷石膏球半成品经磷石膏球半成品输送皮运机6转运至下一工段。造料筛分机5的筛下物料经筛分返料输送皮运机8、筛分返料提升机9返回至磷石膏机械卸料仓2。磷石膏球成品含H2O wt %：22.2，可溶P2O5wt %：0.013，pH值：7.4，SO3wt %：37.9，强度：19N，熟化后强度：70N，粒径：11mm-13mm。
实施例5：
与实施例4的区别仅在于所述造粒搅拌桨叶和造粒转子主轴之间通过弹性块连接，磷石膏球成品强度：33N，熟化后强度：75N，粒径：11mm-13mm。
实施例6：
与实施例4的区别仅在于所述造粒搅拌桨叶为橡胶弹性杆，磷石膏球成品强度：31N，熟化后强度：73N，粒径：11mm-13mm。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种磷石膏造粒生产线，其特征在于：包括磷石膏高差速造粒机，所述磷石膏高差速造粒机包括底座和设置在底座上、由电机带动自转的混料盘，所述混料盘的顶端设置有进料口、底端设置有出料口、内部设置有与混料盘转动方向相反的造粒旋转组，所述造粒旋转组包括由电机带动旋转的造粒转子主轴和设置在造粒转子主轴上的造粒搅拌桨叶，所述造粒搅拌桨叶为弹性杆，所述造粒旋转组还包括设置在造粒转子主轴上的造粒底部清扫器以及造粒侧面清扫器，造粒转子组转速为60-500转/分钟，混料盘转速为4-110转/分钟，造粒转子组高与混料盘高比值为0.2:1-0.95:1，造粒搅拌桨叶和磷石膏高差速造粒机与水平夹角分别为18°-82°，25°-75°。
2.根据权利要求1所述的一种磷石膏造粒生产线，其特征在于，还包括依次设置在磷石膏高差速造粒机来料端的磷石膏输送皮运机和磷石膏机械卸料仓，以及与磷石膏高差速造粒机出料口依次连接的造粒机出料输送皮运机、造粒筛分机、磷石膏球半成品输送皮运机，所述造粒筛分机的返料出口通过筛分返料输送皮运机和筛分返料提升机与磷石膏机械卸料仓相连。
3.根据权利要求2所述的一种磷石膏造粒生产线，其特征在于，造粒搅拌桨叶、造粒底部清扫器以及造粒侧面清扫器的桨叶长度与混料盘半径比值分别为0.25:1-0.78:1、0.32:1-0.95:1以及0.38:1-0.92:1。
4.根据权利要求2所述的一种磷石膏造粒生产线，其特征在于，所述磷石膏机械卸料仓包括四个侧壁，和与其中一个侧壁活动连接的卸料板，其中，一个壁面与水平面的夹角为90°，另外三个壁面与水平面的夹角为30°-120°，所述卸料板开启状态时与所在磷石膏机械卸料仓的侧壁之间夹角为100°-260°。
5.根据权利要求2所述的一种磷石膏造粒生产线，其特征在于，所述卸料仓上部设置有挡板，所述挡板一端为自由端，另一端通过弹性连接片固定连接在卸料仓内壁上；所述挡板内设置有撞击腔，所述撞击腔与固定挡板的侧壁之间设置有夹角，所述撞击腔内设置有能够沿撞击腔移动的撞击球。
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