CN115745441B - 一种石膏快速陈化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种石膏快速陈化的方法，所述方法为煅烧后的石膏采用流态化陈化反应器，在反应温度为室温至80℃条件下，水含量为0.2‑38％的陈化气体与煅烧后的石膏直接接触进行反应，使得石膏中的无水石膏快速转化为半水石膏，增加石膏产品中的半水石膏含量，提升石膏产品的质量。所述方法能明显提高新煅烧的建筑石膏陈化速度，缩短陈化时间并且物相均匀，没有过度陈化现象。并且流态化陈化反应器结构简单容易实现石膏的连续陈化工业化过程。
Description
技术领域
本发明涉及石膏陈化均化技术领域，尤其涉及一种石膏快速陈化的方法。
背景技术
建筑石膏物相组成中的无水石膏物相和二水石膏物相会造成浆体标准稠度用水量增加，凝结时间不稳定，石膏强度下降等问题。刚煅烧出来的建筑石膏含有一定量的无水石膏和少量二水石膏，质量较差。因此煅烧后的石膏粉一般需经过陈化和均化处理以降低建筑石膏中的无水石膏含量，稳定物相组成和性能提高产品质量。
目前建筑石膏的陈化均化通常采用料仓自然陈化，倒库陈化。一般需要1-7天陈化时间，设备占地面积大，陈化效率较低。也有一些专利对陈化过程进行强化。中国专利CN105217982B公开了一种强制式石膏陈化均化装置，将物料在导向管内与喷动管喷射的湿热气流结合，形成内循环进行陈化均化。通过调节套管和导向管的连接，从而调节导向管内外的气体和固体的配比。该设备一定程度上提高了陈化均化效率，但是没有说明相关陈化参数，物料只能在导向管内陈化，装置结构复杂，处理能力有限不利于工业化陈化过程。并且导向管狭小空间内与湿热气体接触的物料容易快速吸水而过度陈化，造成结块堵塞问题。中国专利申请CN110963728A公开了一种气浮式石膏陈化设备及其使用方法，具体提供一种石膏陈化桶，陈化桶内有多层塔式排布的陈化板，陈化板有多个与气源联通的布风吹气口。物料从上部进料口进入陈化桶中，并在陈化板上依次下落与气体接触冷却并陈化，该设备包含多个陈化桶模块。该发明没有说明气体情况，每个陈化板均需与气源链接，还需要多模块和多层内构件方能实现陈化，设备结构复杂。
综上所述，现有磷石膏陈化设备结构较为复杂，对陈化后石膏的品质控制缺乏有效方法，因此，亟需开发一套快速实现石膏陈化和均化的方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种石膏快速陈化的方法，该方法为煅烧后的石膏采用流态化陈化反应器，在反应温度为室温―80℃条件下，水含量为0.2-38％(体积)的陈化气体与石膏直接接触陈化反应2-180min，使得石膏中的无水石膏快速转化为半水石膏，同时避免二水石膏的增加，避免石膏结块。该方法能够明显缩短陈化时间，提高陈化效率和产品质量；达到快速陈化和均化建筑石膏的目的。
为达此目的，本发明提供一种石膏快速陈化的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)煅烧后的石膏加入带有加热或保温设施的流态化陈化反应器；
(2)煅烧后的石膏在流态化陈化反应器内与陈化气体直接接触进行快速陈化反应，得到快速陈化后的物相均匀的建筑石膏；
(3)步骤(2)产生的气体除尘后排放。
本发明提供的石膏快速陈化的方法中采用流态化的方式，使用水分高度分散的陈化气体对石膏进行快速陈化，能够维持反应所需的均匀温度场和较好的物料流化状态，水分与石膏短时间内充分接触加快了反应速度，提高陈化效率。陈化气体中含有的水量适中，能满足无水石膏陈化为半水石膏所需水量，同时也不会过度陈化将半水石膏转化为二水石膏。陈化气体的水分在陈化过程中被石膏吸收参与反应，尾气中的水分含量很低。
优选地，步骤(1)中所述煅烧后的石膏为石膏原料煅烧后含有无水石膏物相的建筑石膏；
进一步优选地，所述石膏原料包括石膏矿、磷石膏、脱硫石膏、石膏矿山废料、柠檬酸石膏、氟石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、钛石膏、硼石膏、废旧石膏料、纤维状石膏矿、层状石膏矿和废弃石膏模具中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(2)所述陈化气体为水分高度分散的气体。进一步优选地，所述陈化气体为含水的空气、含水的氮气、含水的烟气中的一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(2)所述陈化气体的温度为室温-80℃。进一步优选地，所述陈化气体的温度为室温-50℃。
优选地，所述陈化气体中水含量为0.2-38％(体积)；进一步优选地，所述陈化气体中水含量为1-30％(体积)。
优选地，所述流态化陈化反应器为沸腾流化床反应器、搅拌流化床反应器和下行式流化床反应器等一个或至少两个的组合。
优选地，所述快速陈化反应的流化气速为0.1～10m/s；进一步优选地，流化气速为0.1～5m/s。
优选地，所述快速陈化反应的温度为常温-80℃。进一步优选地，快速陈化反应的温度为常温-50℃。
优选地，所述快速陈化反应的陈化时间为2-180min；进一步优选地，所述陈化时间为2-120min。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种石膏快速陈化的方法可以缩短陈化时间，增加半水石膏含量，提高陈化效率和产品质量。
(2)本发明提供的一种石膏快速陈化的方法，陈化气体中水分高度分散，含量适中，不会造成过度陈化。
具体实施方式
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
一、对比例
本对比例为石膏矿原料煅烧后石膏A采用倒库陈化约7天时间得到建筑石膏A1。陈化前后样品的石膏三相分析见表1。
二、实施例
实施例1
本实施例提供一种石膏快速陈化的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)石膏矿原料煅烧后的石膏A加入沸腾流化床反应器；
(2)所述煅烧后建筑石膏A在沸腾流化床反应器内与陈化气系统来的12℃水含量为3.2％的湿空气直接接触反应，气速0.1m/s，陈化时间50min，陈化温度28℃。得到快速陈化后的物相均匀的建筑石膏A2。所述沸腾流化床反应器的气体经除尘后排放。
陈化前后样品的石膏三相分析见表1。
表1快速陈化前后样品的石膏三相分析
本实施例中煅烧后石膏经快速陈化得到建筑石膏，经检测其组成如表1所示，半水石膏的含量为82.8％，高于对比例1.6个百分点。快速陈化样品无水石膏含量为0，对比例经7天陈化后无水石膏含量为1.79％，对比例依然有少量无水石膏物相。本发明得到的建筑石膏物相均匀，半水石膏含量高，没有无水石膏物相，陈化后建筑石膏中的二水石膏含量稍有降低，不存在过度陈化现象。
实施例2
本实施例提供一种石膏快速陈化的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)石膏矿原料煅烧后的石膏A加入搅拌流化床反应器；
(2)煅烧后的石膏A在搅拌流化床反应器内与60℃水含量为21.5％的含水空气直接接触反应，气速3.6m/s，陈化时间20min，陈化温度40℃。得到快速陈化后的物相均匀的建筑石膏A3。所述搅拌流化床反应器的气体经除尘后排放。
陈化前后样品的石膏三相分析见表1。
本实施例中煅烧后石膏经快速陈化得到建筑石膏，经检测其组成如表1所示，半水石膏的含量为82.9％，高于对比例1.7个百分点。无水石膏含量为0，对比例经7天陈化后无水石膏含量为1.79％，对比例依然有少量无水石膏物相。采用本发明的方法得到的建筑石膏物相均匀，半水石膏含量高，没有无水石膏物相，陈化后建筑石膏中的二水石膏含量稍有降低，没有过度陈化现象。
实施例3
本实施例提供一种石膏快速陈化的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)石膏矿原料煅烧后石膏A进入搅拌流化床反应器；
(2)煅烧后石膏A在搅拌流化床反应器内与16℃水汽含量为5.6％的湿氮气直接接触反应，气速分别为10m/s，陈化时间180min，陈化温度37℃。得到快速陈化后的物相均匀的建筑石膏A4。所述搅拌流化床反应器的气体经除尘后排放。
陈化前后样品的石膏三相分析见表1。
本实施例中煅烧后石膏经快速陈化得到建筑石膏，经检测其组成如表1所示，半水石膏的含量为81.65％，高于对比例0.45个百分点。无水石膏含量为0，对比例经7天陈化后无水石膏含量为1.79％，依然有少量无水石膏物相。二水石膏含量低于陈化前样品。采用本发明方法得到的建筑石膏物相均匀，半水石膏含量高于对比例，没有无水石膏物相，陈化后建筑石膏中的二水石膏含量稍有降低，没有过度陈化现象。
实施例4
本实施例提供一种石膏快速陈化的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)石膏矿原料煅烧后石膏A进入沸腾流化床反应器；
(2)所述煅烧后石膏A在沸腾流化床反应器内与78℃水含量为37.1％的湿气体直接接触反应，气速分别为6.3m/s，陈化时间2min，陈化温度50℃。得到快速陈化后的物相均匀的建筑石膏A5。所述沸腾流化床反应器的气体经除尘后排放。
陈化前后样品的石膏三相分析见表1。
本实施例中煅烧后石膏经快速陈化得到建筑石膏，经检测其组成如表1所示，半水石膏的含量为81.43％，无水石膏含量为0。样品中的无水石膏经2min快速陈化后全部转化为半水石膏，并且二水石膏比陈化前有所降低。采用本发明方法得到的建筑石膏物相均匀，半水石膏含量高，没有无水石膏物相，陈化后建筑石膏中的二水石膏含量稍有降低，没有过度陈化现象。
实施例5
本实施例提供一种石膏快速陈化的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)磷石膏原料煅烧后石膏B进入下行式流化床反应器；
(2)煅烧后石膏B在下行式流化床反应器内与50℃水含量为19.7％的湿气体直接接触反应，气速分别为1.5m/s，陈化时间40min，陈化温度50℃。得到快速陈化后的物相均匀的建筑石膏B1。所述下行式流化床反应器的气体经除尘后排放。
陈化前后样品的石膏三相分析见表1。
本实施例中煅烧后石膏经快速陈化得到建筑石膏，经检测其组成如表1所示，半水石膏的含量为77.56％，无水石膏含量为0。几乎全部为无水石膏的样品经40min快速陈化后无水石膏全部转化为半水石膏，并且没有明显的二水石膏增加现象。采用本发明方法得到的建筑石膏物相均匀，半水石膏含量高，没有无水石膏物相，陈化后建筑石膏中的二水石膏含量稍有降低，没有过度陈化现象。
实施例6
本实施例提供一种石膏快速陈化的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)磷石膏原料煅烧后石膏B进入沸腾流化床反应器；
(2)煅烧后石膏B在沸腾流化床反应器内与80℃水含量为37.3％的湿气体直接接触反应，气速分别为4.7m/s，陈化时间15min，陈化温度80℃。得到快速陈化后的物相均匀的建筑石膏B2。所述沸腾流化床反应器的气体经除尘后排放。
陈化前后样品的石膏三相分析见表1。
本实施例中煅烧后石膏经快速陈化得到建筑石膏，经检测其组成如表1所示，半水石膏的含量为77.38％，无水石膏含量为0。几乎全部为无水石膏的样品经15min快速陈化后无水石膏全部转化为半水石膏，并且没有明显的二水石膏增加现象。采用本发明方法得到的建筑石膏物相均匀，半水石膏含量高，没有无水石膏物相，陈化后建筑石膏中的二水石膏含量稍有降低，没有过度陈化现象。
综上所述，本发明提供的一种石膏快速陈化的方法陈化速度快，效率高；无过度陈化现象，具有良好的推广应用价值。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种石膏快速陈化的方法，所述方法包括：
在反应温度为室温～80℃条件下，煅烧后的石膏在流态化陈化反应器内与水体积含量为0.2～38％的陈化气体直接接触陈化反应2～180min，使得石膏中的无水石膏快速转化为半水石膏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧后的石膏为石膏原料煅烧后含有无水石膏物相的石膏；
所述石膏原料包括石膏矿、磷石膏、脱硫石膏、石膏矿山废料、柠檬酸石膏、氟石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、钛石膏、硼石膏、废旧石膏料、纤维状石膏矿、层状石膏矿和废弃石膏模具中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陈化气体为含水的空气、含水的氮气和含水的烟气中的一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流态化陈化反应器为流化床反应器、搅拌流化床反应器和下行式流化床反应器中的一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流态化陈化反应器中，流化气速为0.1～10m/s。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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