CN115745550A - 一种由磷石膏制造纸面石膏板的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种由磷石膏制造纸面石膏板的方法和系统。该方法包括预处理工艺、炒制工艺、混合配料工艺以及制板工艺,其中预处理工艺包括通过分级纯化步骤、洗涤步骤、湿法筛分步骤以及陈化晾干步骤来预处理磷石膏原料以得到净化的磷石膏生料;炒制工艺包括煅烧打散并球磨冷却磷石膏生料以得到磷石膏熟料;混合配料工艺包括将干料组合物与湿料组合物添加到磷石膏熟料中,混合搅拌得到磷石膏浆料;制板工艺包括成型步骤、干燥步骤和封装步骤。通过本申请的方法和系统在消纳大量磷石膏废弃物的同时降低了纸面石膏板的成本,增强了经济效益。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于建筑材料技术领域,且尤其涉及一种以湿法磷酸工艺副产物的磷石膏作为原料来制造纸面石膏板的方法和系统。
背景技术
作为湿法磷酸工艺的副产物,磷石膏一直以来被视作废渣进行堆弃处理。据统计,我国每年排放的磷石膏量超过7000万吨,其中仅有不到40%的磷石膏获得资源化利用。磷石膏的大量堆存,不仅占据企业的土地资源,为企业带来不必要的运营负担,而且对堆场周围的生态环境也会造成较大的破坏。因此,需要一种有成本效益地、合理地利用磷石膏副产物的方法以及实施这样的方法的系统。
发明内容
以下是对本申请详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。
本申请期望将磷石膏废弃物的预处理工艺与纸面石膏板的生产工艺相集成而提供了一种由磷石膏制造纸面石膏板的集成的方法和系统。
在一方面,本申请提供了一种由磷石膏制造纸面石膏板的方法,包括预处理工艺、炒制工艺、混合配料工艺以及制板工艺,其中所述预处理工艺包括通过分级纯化步骤、洗涤步骤、湿法筛分步骤以及陈化晾干步骤来预处理磷石膏原料以得到净化的磷石膏生料;所述炒制工艺包括煅烧打散并球磨冷却所述磷石膏生料以得到磷石膏熟料;混合配料工艺包括将干料组合物与湿料组合物添加到所述磷石膏熟料中,混合搅拌得到磷石膏浆料,所述干料组合物包括所述磷石膏熟料、粘结剂、增强剂、第一促凝剂、第二促凝剂以及防过烧剂,所述湿料组合物包括稳定剂、缓凝剂、聚羧酸减水剂、发泡剂以及水;所述制板工艺包括成型步骤、干燥步骤和封装步骤。
在本申请中,磷石膏原料产生自湿法磷酸工艺,主要成分是二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),含量在85%以上,且还含有较多杂质,包括磷、氟、有机物、碱金属盐、硅质材料、铁、镁、铝等,整体呈现出酸性。
可选地,分级纯化步骤包括去除粒径至少大于200μm的磷石膏颗粒。分级纯化步骤可以采用分级筛等设备来进行颗粒的拣选。可选地,还可以采用破碎设备粉碎磷石膏原料以期达到期望的颗粒粒径水平。
可选地,洗涤步骤主要是去除大部分的可溶性杂质与有机物杂质,从而实现磷石膏的脱磷、脱氟、脱色,以得到磷石膏湿样。洗涤步骤中采用的洗涤剂可以是水,如自来水等。
可选地,湿法筛分步骤是进一步去除有机物杂质和部分共晶磷杂质。湿法筛分步骤可以采用湿筛过滤器。
可选地,陈化晾干步骤是将湿法筛分后的磷石膏生料进行陈化晾干处理,以得到净化的磷石膏。
可选地,煅烧打散步骤指的是通过煅烧去除磷石膏生料中的游离水,并使磷石膏生料脱水形成磷石膏熟料。煅烧打散步骤可以在锤式打散机实施。
球磨冷却步骤指的是将锤式打散后的磷石膏进行球磨处理,以帮助成型并提高石膏制品的强度,接着通过冷却设备将球磨处理后的石膏料进行冷却,从而得到可用作纸面石膏板生产的原料的磷石膏熟料。
可选地,基于100重量份的磷石膏熟料,干料组合物可以包括0.2-0.4重量份的粘结剂、0.2重量份的增强剂、0-0.1重量份的第一促凝剂、0.1-0.3重量份的第二促凝剂以及0.1-0.4重量份的防过烧剂。
可选地,粘结剂可以采用板型淀粉;增强剂可以采用玻璃纤维;第一促凝剂可以采用锯边粉;第二促凝剂可以采用改性淀粉;防过烧剂可以采用葡萄糖。
可选地,基于100重量份的磷石膏熟料,湿料组合物可以包括0.1-0.7重量份的稳定剂、0.05-0.1重量份的缓凝剂、0.1-0.3重量份的减水剂、0.2-1重量份的发泡剂以及65-70重量份的水。
可选地,稳定剂可以采用偏磷酸盐;缓凝剂可以采用动物蛋白;减水剂可以采用聚羧酸;发泡剂可以采用烷基硫酸钠。
可选地,制板工艺可以包括成型步骤、干燥步骤和封装步骤。
可选地,制板工艺可以包括将所得到的磷石膏浆料搅拌后引入板式成型台,上下护面纸将中间的磷石膏浆料挤压成型;将上述成型后的石膏板凝固后经过切断、翻板输送、分配后进入干燥机进行干燥;将上述干燥后的石膏板出板后进入裁切机,实现将中间切断、边部裁齐,裁齐的石膏板进入分配机,随后对裁切好的石膏板进行两个方向全自动封边;以及将上述封边后的石膏板进行全自动化包装。
在另一个方面,本申请提供了一种由磷石膏制造纸面石膏板的系统,包括预处理系统、炒制系统、混合配料系统和制板系统,所述预处理系统被配置成去除磷石膏原料中的杂质以得到净化的磷石膏生料;所述炒制系统被配置成煅烧并球磨冷却所述磷石膏生料以得到磷石膏熟料;所述混合配料系统被配置成通过向所述磷石膏熟料中添加干料组合物与湿料组合物以得到磷石膏浆料;以及所述制板系统被配置成通过成型、干燥以及封装步骤得到所述纸面石膏板。
可选地,预处理系统包括分级纯化设备、混合洗涤槽和湿筛过滤器。
可选地,炒制系统包括锤式打散机、球磨机和冷却器。
本申请利用磷石膏为原料生产纸面石膏板既充分利用了废弃的工业副产品代替自然资源进行生产,又可以减少环境污染,并迎合市场的广泛需求,因而具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。
本申请的磷石膏预处理工艺容易实施,且能够去除大量对纸面石膏板不理的杂质等,例如可以去除会使纸面石膏板强度降低、粘结性能较差的可溶磷和共晶磷;可以去除会使纸面石膏板强度降低的可溶氟;可以去除会影响纸面石膏板的颜色,并且在潮湿环境下易发生霉变与产生异味的有机物;可以去除会削弱板芯与护面纸的粘结并造成表面粉化和泛霜现象的碱金属盐;可以去除磨损生产设备的硅质材料。
本申请的由磷石膏制造纸面石膏板的方法和系统将预处理、炒制、混合配料以及最终的制板工艺进行集成,使得整个工艺简单可行,不仅降低了生产成本,还提高了生产效率,使得整个工艺和系统具有成本效益。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案,并不构成对本申请技术方案的限制。
图1是根据本申请实施例的一种磷石膏原料预处理系统的示意图;
图2是根据本申请实施例的一种磷石膏熟料炒制系统的示意图;以及
图3是根据本申请实施例的一种纸面石膏板制板系统的示意图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例,但是该描述是示例性的,而不是限制性的,并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是,在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合,并在具体实施方式中进行了讨论,但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外,任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用,或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
下面参考附图来详细描述本申请的由磷石膏制造纸面石膏板的方法和系统。
图1是根据本申请实施例的一种磷石膏原料预处理系统的示意图。如图1所示,首先将源自湿法磷酸工艺的废弃物磷石膏作为原料引入到分级纯化设备中以去除磷石膏原料中粒径至少大于200μm的颗粒,从而对杂质含量较高的组分进行初步筛分纯化。接着,将初步筛分纯化的磷石膏传送至混合洗涤槽中,与水混合搅拌一段时间(如30分钟)进行洗涤工艺以除去大部分的可溶性杂质与有机物杂质,从而实现脱磷、脱氟、脱色。洗涤工艺完成后的磷石膏湿样传送至湿筛过滤器中,通过筛孔为如150μm的筛子对磷石膏湿样进行湿筛工艺以除去洗涤工艺中未除尽的有机物杂质与部分共晶磷杂质。而洗涤工艺完成后的水排入废水处理系统中进行废水处理,通过添加石灰与可溶磷和可溶氟进行化学反应,从而实现有效的固磷和固氮性能,缓解污水处理问题。最后,将湿筛工艺处理后的磷石膏转移到堆场中进行陈化晾干堆置,堆置处理过程可以持续5天到7天,从而得到净化磷石膏(也可以称为磷石膏生料)。
图2是根据本申请实施例的一种磷石膏熟料炒制系统的示意图。如图2所示,磷石膏熟料炒制系统包括锤式打散系统和球磨冷却系统。
具体地,在锤式打散系统中,将获得的净化的磷石膏生料通过皮带输送机传输至料仓中,在卸料润滑泵的作用下通过卸料系统传输至定量给料机。随后,将磷石膏生料由定量给料机输送至锤式打散机中进行煅烧打散,该过程不仅可以去除磷石膏生料中的游离水,而且可以使生石膏(CaSO4·2H2O)脱水形成熟石膏(CaSO4·0.5H2O);该过程中的煅烧系统由天燃气供应,温度一般为550℃,燃烧系统中的废热可以通过热流的形式排出回收。最后,经锤式打散处理后的样品通过铰刀传输至球磨冷却系统,该过程伴随着电收尘处理,且废热通过热流的形式排出回收。
在球磨冷却系统中,首先将锤式打散后的磷石膏通过铰刀传送至回转筛,再通过铰刀传输至斗提,经由斗提和输送铰刀进入球磨机中。球磨处理不仅可以提高磷石膏材料的比表面积,也可以改变磷石膏的形貌与尺寸,从而有助于成型与提高石膏制品的强度。待球磨工艺完成后,将材料通过输送铰刀传输至斗提,再通过斗提转移至冷却器中,所得到的材料即为可用于纸面石膏板生产的磷石膏熟料。另外,为了避免受到粉尘的影响,可以在铰刀传输和熟料储存过程中须采用袋式收尘器进行收尘处理。
接着,将所得到的磷石膏熟料引入混合配料系统中。混合配料系统包括混合机,可以向混合机中添加干料组合物统与湿料组合物。具体地,在干料组合物中,基于100重量份的磷石膏熟料,干料组合物包括0.2-0.4重量份的板型淀粉粘结剂、0.2重量份的玻璃纤维增强剂、0-0.1重量份的锯边粉促凝剂、0.1-0.3重量份的改性淀粉促凝剂以及0.1-0.4重量份的葡萄糖防过烧剂。在湿料组合物中,基于100重量份的磷石膏熟料,湿料组合物包括0.1-0.7重量份的偏磷酸盐稳定剂、0.05-0.1重量份的动物蛋白缓凝剂、0.1-0.3重量份的聚羧酸减水剂、0.2-1重量份的发泡剂以及65-70重量份的水。将干料组合物与湿料组合物在混合机中混合,可以制备出待成型的磷石膏料浆。
图3是根据本申请实施例的一种纸面石膏板制板系统的示意图。如图3所示,制板系统包括一控成型系统、二控干燥系统和三控封装系统。
具体地,在一控成型系统中,首先将所获得的磷石膏料浆通过管道排出,同时夹在两层护面纸中间,护面纸边缘涂覆少量白乳胶,一同传输至板材成型台系统。成型台主要由成型刀和整平板两部分组成,其中成型刀对板材的厚度起着决定性作用,整平板可以保证石膏板中材料的均匀性。成型后的板材经过硬边硬面设备,以改善粘接力并增强边部硬度。完成硬边硬面处理的湿板通过传送皮带传输至二控干燥系统中,传输过程中完成喷雾、辊印、刻痕处理。
在二控干燥系统中,首先将传送皮带上的湿板传输至湿板切割系统,即通过测长轮在一定的长度下通过旋转式切刀对石膏板进行切割,并且对切割后石膏板定期进行取样检测。检测指标有外观、碘色反应、尺寸偏差、湿板单重、湿粘结等。如产品检测不合格,则直接对产品进行放废处理;如产品检测合格,则将湿板传输至翻板工艺,翻板的目的是将施工面朝上,从而防止传送辊轴对施工面的平整度产生破坏。翻板后的湿板进入干燥煅烧系统,其中一区的入口和三区的出口需要放置平衡风机防止热交换,二区的温度稍高一些以保证湿板能够完全干燥。待干燥煅烧过程结束后,将干燥的纸面石膏板传送至三控封装系统。
在三控封装系统中,首先将通过止档将出干燥煅烧系统后的两块石膏板板对齐,而且在此过程中还得防止施工面的损伤。在两块干板完完全全对齐后,对干板进行锯边处理使边缘更为平整。锯边处理后的锯边粉进行收尘,通过简单筛分后与改性淀粉配比形成促凝剂。在锯边工艺完成后,对干燥的纸面石膏板进行产品检测。检测项目主要有外观、板材尺寸、面密度、遇火稳定性、遇潮稳定性等。如检测不合格,则直接进行放废处理;如检测合格,则将纸面石膏板进行封边堆垛,堆垛完成后的产品打包入库,即可成功生产出磷石膏纸面石膏板成品。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本申请。任何本发明所属领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种由磷石膏制造纸面石膏板的方法,包括预处理工艺、炒制工艺、混合配料工艺以及制板工艺,其中所述预处理工艺包括通过分级纯化步骤、洗涤步骤、湿法筛分步骤以及陈化晾干步骤来预处理磷石膏原料以得到净化的磷石膏生料;所述炒制工艺包括煅烧打散并球磨冷却所述磷石膏生料以得到磷石膏熟料;混合配料工艺包括将干料组合物与湿料组合物添加到所述磷石膏熟料中,混合搅拌得到磷石膏浆料,所述干料组合物包括所述磷石膏熟料、粘结剂、增强剂、第一促凝剂、第二促凝剂以及防过烧剂,所述湿料组合物包括稳定剂、缓凝剂、聚羧酸减水剂、发泡剂以及水;所述制板工艺包括成型步骤、干燥步骤和封装步骤。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述磷石膏来自湿法磷酸工艺。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述分级纯化步骤包括去除粒径至少大于200μm的磷石膏颗粒;洗涤步骤包括用水洗涤磷石膏颗粒以脱磷、脱氟、脱色。
4.如权利要求1所述的方法,其中基于100重量份的所述磷石膏熟料,所述干料组合物包括0.2-0.4重量份的粘结剂、0.2重量份的增强剂、0-0.1重量份的第一促凝剂、0.1-0.3重量份的第二促凝剂以及0.1-0.4重量份的防过烧剂。
5.如权利要求1或4所述的方法,其中所述粘结剂是板型淀粉;所述增强剂是玻璃纤维;所述第一促凝剂是锯边粉;所述第二促凝剂是改性淀粉;所述防过烧剂是葡萄糖。
6.如权利要求1所述的方法,其中基于100重量份的所述磷石膏熟料,所述湿料组合物包括0.1-0.7重量份的稳定剂、0.05-0.1重量份的缓凝剂、0.1-0.3重量份的减水剂、0.2-1重量份的发泡剂以及65-70重量份的水。
7.如权利要求1或6所述的方法,其中所述稳定剂是偏磷酸盐;所述缓凝剂是动物蛋白;所述减水剂是聚羧酸;所述发泡剂是烷基硫酸钠。
8.一种由磷石膏制造纸面石膏板的系统,包括预处理系统、炒制系统、混合配料系统和制板系统,所述预处理系统被配置成去除磷石膏原料中的杂质以得到净化的磷石膏生料;所述炒制系统被配置成煅烧并球磨冷却所述磷石膏生料以得到磷石膏熟料;所述混合配料系统被配置成通过向所述磷石膏熟料中添加干料组合物与湿料组合物以得到磷石膏浆料;以及所述制板系统被配置成通过成型、干燥以及封装步骤得到所述纸面石膏板。
9.如权利要求8所述的系统,其中所述预处理系统包括分级纯化设备、混合洗涤槽和湿筛过滤器。
10.如权利要求8所述的系统,其中所述炒制系统包括锤式打散机、球磨机和冷却器。
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