CN115849426B - 含泥天然石膏净化方法、净化系统、及净化石膏的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了含泥天然石膏净化方法、净化系统、及净化石膏的应用，属于化工技术领域，解决现有技术中天然石膏净化难和其产品附加值低的技术问题。本发明的净化方法包括：S1.干法分离：将干燥的天然石膏破碎后筛分，分离颗粒状石膏与粉状干泥；S2.湿法分离：将石膏颗粒依次经喷雾润湿、浸泡清洗、分筛、晾晒后成为净化石膏颗粒。本发明的含泥天然石膏净化系统包括破碎装置、第一振动筛、清洗提升送料装置、水浸式滚筒筛、第二振动筛、晾晒场和沉淀水槽。本发明的净化方法制得的净化石膏作为硫酸钙晶须原料的应用。本发明结合石膏夹层泥的特性和存在状态，创造性地发明了干破和水洗结合的办法，成功地解决了含泥石膏除杂的问题。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及含泥天然石膏净化方法、净化系统、及净化石膏的应用。
背景技术
石膏是单斜晶系矿物，是主要化学成分为硫酸钙(CaSO4)的水合物。石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性，使之具优良的隔音、隔热和防火性能。
天然石膏作为矿产资源，其储量非常丰富，从矿厂开采出来的天然石膏中含有大量杂质，因其含杂量大从而限制了它的应用范围，尤其是含泥天然石膏，其层间含泥量大，且难以清除，致使其只能作为低端建材使用，附加值低。
含泥天然石膏开采后，传统除杂加工方法主要是破碎后翻场，以最简单的鄂破，将大块含泥石膏破碎成20cm左右的块状物，待破碎石块完全干燥后利用铲车翻场来抖落石膏块表面的泥沙。该方法简单且成本低，但是，其工作场地环境恶劣外，石膏内层的夹层泥无法清除，最终该种类天然石膏制品也会因含杂量大而不能进入高端石膏市场，同样沦落到与工业副产石膏竞争建材市场的局面，附加值增加有限。
石膏作为医用食品添加剂、硫酸钙晶须生产和其他高端新材料加工的原料，其市场价格比起低端建材石膏粉要高上百倍，因此，设计含泥天然石膏净化系统及方法和硫酸钙晶须制备方法，以使其制备出来的石膏产品能够适用于医用食品添加剂、硫酸钙晶须生产和高端新材料加工原料，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种含泥天然石膏净化方法，解决现有技术中天然石膏净化难和其产品产品附加值低的技术问题。
本发明的目的之二在于，提供一种含泥天然石膏的净化系统。
本发明的目的之三在于，提供一种采用该净化方法制得的净化石膏作为硫酸钙晶须原料的应用。
本发明的目的之四在于，提供一种硫酸钙晶须的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供的一种含泥天然石膏的净化方法，包括以下步骤：
S1.干法分离：将干燥的天然石膏破碎后进行筛分，将颗粒状石膏与粉状干泥分离；
S2.湿法分离：将S1分离得到的石膏颗粒依次经喷雾润湿、浸泡清洗、分筛、晾晒后成为净化石膏颗粒。
本发明的部分实施方案中，所述净化方法还包括步骤S3：将S2得到的净化石膏粒经色选、粉碎后即可作为硫酸钙晶须生产的原料；优选地，采用色选机色选出白度大于90的石膏颗粒，色选后的石膏经过研磨至到粒径大于300目。
本发明的部分实施方案中，将天然石膏开采出后自然堆放风干，即得干燥的天然石膏；
优选地，所述S1中，将干燥的天然石膏经过两次破碎后进行筛分；
更优选地，首次破碎是将干燥的天然石膏粒径破碎至10-20cm；第二次破碎是将粒径为10-20cm的含泥天然石膏粒径破碎至0.5-2cm。
本发明通过干法分离和湿法分离两种方法相结合，利用石膏破碎石已发生层间分离的特性，通过破碎将石膏中干泥暴露且使其脱落，利用干法过筛可去除80-90％的夹层泥，再利用水洗解决石膏表面的附着泥，该处理方法充分利用了干法破碎和过筛成本低的优点，解决了大部分夹层干泥的问题，减少了水洗的成本和去泥的压力。
作为本发明的一种较好的实施方式，所述天然石膏是一种层间含泥的天然石膏，包含纤维石膏、雪花石膏或硬石膏。
本发明提供的一种含泥天然石膏净化系统，包括用于将含泥天然石膏进行破碎的破碎装置，从破碎装置接出用于将破碎含泥天然石膏中粉状干泥分离出的第一振动筛，从第一振动筛接出的清洗提升送料装置，从清洗提升送料装置接出的水浸式滚筒筛，从水浸式滚筒筛接出用于对含泥天然石膏进行进行湿筛的第二振动筛，从第二振动筛接出的晾晒场，以及用于收集清洗提升送料装置、水浸式滚筒筛、第二振动筛和晾晒场四工况中清洗废水并未上述四工况提供清洗水的沉淀水槽。
本发明的部分实施方案中，清洗提升送料装置包括第一螺旋送料器，以及若干个设于第一螺旋送料器上方并从沉淀水槽接出用于对第一螺旋送料器上含泥天然石膏进行喷淋润湿的第一喷雾头。
优选地，清洗提升送料装置还包括从第一螺旋送料器接出的第二螺旋送料器，第二螺旋送料器上方设有若干个从沉淀水槽接出用于对第二螺旋送料器上含泥天然石膏进行喷淋润湿的第二喷雾头；
优选地，清洗提升送料装置还包括从第一螺旋送料器接出并接入至第二螺旋送料器的暂存槽；
优选地，第一螺旋送料器为双螺杆螺旋送料器，第二螺旋送料器为单螺杆螺旋送料器。
本发明的部分实施方案中，第二振动筛上方设置有若干个从沉淀水槽接出用于对第二振动筛内含泥天然石膏进行喷淋清洗的第一喷淋头；第二振动筛为阶梯型平面振动筛，其振动筛孔径为8-20目；
优选地，第一螺旋送料器底部设第一集水槽，第二螺旋送料器底部设第二集水槽，第二振动筛底部设第三集水槽，晾晒场四周设导流沟，第一集水槽、第二集水槽、第三集水槽、导流沟和水浸式滚筒筛出水口接入至沉淀水槽。
本发明的部分实施方案中，还包括用于将沉淀水槽内的湿泥进行固液压滤分离的压滤机。
本发明的部分实施方案中，破碎装置包括顺序连接的第一颚式破碎机和第二颚式破碎机，第一振动筛从第二颚式破碎机接出；第一颚式破碎机用于用于将含泥天然石膏粒径破碎至10-20cm；第二颚式破碎机用于将粒径为10-20cm的含泥天然石膏粒径破碎至0.5-2cm。
优选地，第一振动筛为双桶筛滚动筛或阶梯型平面筛；
更优选地，双桶筛滚动筛内筒筛孔为2cm、外筒筛孔孔径为8目，
更优选地，阶梯型平面筛为8目阶梯型平面筛。
本发明提供的采用上述净化方法制得的净化石膏作为硫酸钙晶须原料的应用。
本发明提供的一种硫酸钙晶须的制备方法，采用上述的净化方法制得的净化石膏为原料，与水混合制备石膏浆料，石膏含量为6-15wt％，混合均匀的石膏料浆进入硫酸钙晶须转晶系统，在115-130℃下转晶20-40分钟后，样品经过脱水、干燥后即得无水硫酸钙晶须。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明结构简单、设计科学合理，使用方便。本发明结合石膏夹层泥的特性和存在状态，创造性地发明了干破和水洗结合的办法成功的解决了含泥石膏除杂的问题，在总成本未明显增加的情况下，很好的解决天然石膏的净化问题，利用石膏夹层泥易碎、遇水即散落和石膏易发生层间剥离的特性，首先经过二次鄂破，将石膏粒径控制在0.5-2cm之间，此时石膏含泥夹层基本被破坏，干燥的泥沙大部分脱落，过筛后即可去除石膏中约90％的泥沙，最后仅含泥10％左右的石膏颗粒经过螺旋送料机搅拌、水洗和筛分得到不含泥沙的石膏颗粒。清洗后天然石膏再经色选可得一级和二级料，其中一级料经过研磨后作为硫酸钙晶须和食品添加剂加工的原料，二级料可以作为优质建材石膏的原料。
附图说明
图1为本发明含泥天然石膏净化系统示意图。
附图2为天然石膏晶体形成机理示意图。
附图3为本发明的含泥天然石膏交化各阶段样品图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-第一振动筛、2-水浸式滚筒筛、3-第二振动筛、4-晾晒场、5-第一螺旋送料器、6-第一喷雾头、7-第一颚式破碎机、8-第二颚式破碎机、9-第二螺旋送料器、10-第二喷雾头、11-暂存槽、12-第一喷淋头、13-沉淀水槽、14-压滤机、15-第一集水槽、16-第二集水槽、17-第三集水槽、18-导流沟。
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，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所述的天然石膏是一种层间含泥的天然石膏，包含纤维石膏、雪花石膏或硬石膏。
实施例1
如附图1所示，本实施例公开了本发明的含泥天然石膏净化系统，包括用于将含泥天然石膏进行破碎的破碎装置，从破碎装置接出用于将破碎含泥天然石膏中粉状干泥分离出的第一振动筛1，从第一振动筛1接出的清洗提升送料装置，从清洗提升送料装置接出的水浸式滚筒筛2，从水浸式滚筒筛2接出用于对含泥天然石膏进行湿筛的第二振动筛3，从第二振动筛3接出的晾晒场4，以及用于收集清洗提升送料装置、水浸式滚筒筛2、第二振动筛3和晾晒场4四工况中清洗废水并未上述四工况提供清洗水的沉淀水槽13。
破碎装置包括顺序连接的第一颚式破碎机7和第二颚式破碎机8，第一振动筛1从第二颚式破碎机8接出；第一颚式破碎机7用于将含泥天然石膏粒径破碎至10-20cm；第二颚式破碎机8用于将粒径为10-20cm的含泥天然石膏粒径破碎至0.5-2cm。第一振动筛1为双桶筛滚动筛或阶梯型平面筛；双桶筛滚动筛内筒筛孔为2cm、外筒筛孔孔径为8目，阶梯型平面筛为8目阶梯型平面筛。
清洗提升送料装置包括第一螺旋送料器5、第二螺旋送料器9、从第一螺旋送料器5接出并接入至第二螺旋送料器9的暂存槽11。第一螺旋送料器5上方设有若干个从沉淀水槽13接出的第一喷雾头6，第二螺旋送料器9上方设有若干个从沉淀水槽13接出的第二喷雾头10。第一喷雾头6用于对第一螺旋送料器5上含泥天然石膏进行喷淋清洗；第二喷雾头10用于对第二螺旋送料器9上含泥天然石膏进行喷淋清洗。
第一螺旋送料器5为双螺杆螺旋送料器，第二螺旋送料器9为单螺杆螺旋送料器。第一螺旋送料器5和第二螺旋送料器9与水平夹角均为10-30度，长度均为10-20米。
第二振动筛3上方设置有若干个从沉淀水槽13接出用于对第二振动筛3内含泥天然石膏进行喷淋清洗的第一喷淋头12；第二振动筛3为阶梯型平面振动筛，其振动筛孔径为8-20目；第二振动筛3与水平面的夹角为15°～45°。
第一螺旋送料器5底部设第一集水槽15，第二螺旋送料器9底部设第二集水槽16，第二振动筛3底部设第三集水槽17，晾晒场4四周设导流沟18，第一集水槽15、第二集水槽16、第三集水槽17、导流沟18和水浸式滚筒筛2出水口接入至沉淀水槽13。
本实施例的净化系统还包括用于将沉淀水槽13内的湿泥进行固液压滤分离的压滤机14。
第一颚式破碎机7通过输送皮带接入至第二颚式破碎机8，第二颚式破碎机8通过输送皮带接入至第一振动筛1，第一振动筛1通过输送皮带接入至第一螺旋送料器5，第二螺旋送料器9通过输送皮带接入至水浸式滚筒筛2，水浸式滚筒筛2通过输送皮带接入至第二振动筛3。
实施例2
本实施例公开了含泥天然石膏的净化方法，该净化方法采用实施例1的净化系统进行。具体为：
S1.干法分离：将开采出的天然石膏风干3天后，经第一颚式破碎机7破碎至粒径为10-20cm；再经第二颚式破碎机8破碎至粒径为0.5-2cm。将经过两次破碎后的石膏颗粒送入第一振动筛1中，经过振动筛选将石膏颗粒与粉状干泥分离。筛下泥灰可作为水泥缓凝剂或低强度石膏制品原料。
S2.湿法分离：
S21.喷雾润湿：经过干法分离的石膏颗粒经皮带进入第一螺旋送料器5中，第一螺旋送料器5运行时，第一喷雾头6同时开启，对第一螺旋送料器5上含泥天然石膏进行喷雾；清洗后的水流从第一螺旋送料器5底部经第一集水槽15进入沉淀水槽13。
经过第一螺旋送料器5后的石膏颗粒提升送暂存槽11中过渡，然后进入第二螺旋送料器9中。第二螺旋送料器9运行时，第二喷雾头10同时开启，对第二螺旋送料器9上含泥天然石膏进行喷雾；洗涤水经设第二集水槽16进入沉淀水槽13。
本发明通过喷雾以湿润含泥石膏，通过石膏颗粒之间摩擦将其表面上的残留之泥剥离，为下一步在滚动筛中冲洗做好准备。
S22.浸泡清洗：第二螺旋送料器9出来的石膏颗粒落入水浸式滚筒筛2中，水浸式滚筒筛2的浸水高度为滚筒直径高度的1/3-1/2处，滚动筛孔径为8-20目。水浸式滚筒筛2在转动时扰动水流清洗石膏，泥水经过汇集通过管道排入沉淀水槽13。
S23.筛分：经过水浸式滚筒筛2清洗后的石膏颗粒进入第二振动筛3中，第二振动筛3上方的第一喷淋头12对其进行喷淋清洗，清洗水经振动筛下的第三集水槽17导入沉淀水槽13，
S24.晾晒：清洗后的石膏颗粒经皮带送至晾晒场进行晾晒，晾晒场的洗水经过导流沟18最后也导入沉淀水槽13。沉淀水槽13为多级平流式池或深锥型沉淀池，上方溢出清液重新用于石膏洗涤，为系统循环使用，下方的泥沙经过滤机14压滤后回填矿坑，压滤水则进入沉淀水槽13循环使用。
S3.堆放晾晒后的石膏颗粒堆放大于2小时，即可进入色选环节，经过色选机色选出白度大于90的石膏颗粒，再将色选后的石膏颗粒经过研磨，至到粒径大于300目。
如附图2所示，天然石膏晶体属于斜方晶系结构，根据斜方晶系晶体生长机理，该类无机晶体有很大倾向自然生产为层状或片状结构晶体，这是石膏晶体自然属性造成，故天然石膏多为层状结构明显的块状体。
结合含泥天然石膏结构(图3A)可以发现：天然石膏中的杂质多是存在于石膏层状结构的夹层中(图3箭头指向1区为夹层泥，封闭弧线指示2区为石膏分层状结构)。当块状石膏被破碎时，石膏块更容易在层状含泥出断裂，形成类似片状的不规则小块状石膏颗粒(图3B)。结合两者因素，破碎会使层间夹带的泥筛暴露且脱落，这是干法破碎和筛选除去大多泥沙的理论依据。
经过干法两次破碎和过筛后，所得石膏颗粒表面基本没有明显泥块，但是由图3B还可清楚看出石膏颗粒上仍有少量的泥沙残留(圈线部分)。之后，样品经过洗涤和色选分别得纯净的石膏(图3D)和含杂石膏(图3C)，其中纯净的石膏经研磨后即可作为硫酸钙晶须的生产原料。
经测试，本实施例的天然石膏净化后，天然二水石膏硫酸钙含量从原料的80％提升至净化后的97％，白度从原料的60提高至净化后的90，净化后的石膏经过色选、研磨可作为高品质硫酸钙晶须的原料使用。
实施例3
本实施例公开了采用实施例2的方法净化所得的石膏制备硫酸钙晶须，具体为：取净化后的石膏，与水混合制备石膏浆料，石膏含量为15wt％，混合均匀的石膏料浆进入硫酸钙晶须转晶系统，在115-130℃下转晶40分钟后，样品经过脱水、干燥后即得无水硫酸钙晶须。
最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围。但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (12)
1.一种含泥天然石膏的净化方法，其特征在于，采用含泥天然石膏净化系统进行，所述含泥天然石膏净化系统包括用于将含泥天然石膏进行破碎的破碎装置，从破碎装置接出用于将破碎含泥天然石膏中粉状干泥分离出的第一振动筛（1），从第一振动筛（1）接出的清洗提升送料装置，从清洗提升送料装置接出的水浸式滚筒筛（2），从水浸式滚筒筛（2）接出用于对含泥天然石膏进行湿筛的第二振动筛（3），从第二振动筛（3）接出的晾晒场（4），以及用于收集清洗提升送料装置、水浸式滚筒筛（2）、第二振动筛（3）和晾晒场（4）四工况中清洗废水，并为上述四工况提供清洗水的沉淀水槽（13）；
清洗提升送料装置包括第一螺旋送料器（5），以及若干个设于第一螺旋送料器（5）上方并从沉淀水槽（13）接出用于对第一螺旋送料器（5）上含泥天然石膏进行喷雾润湿的第一喷雾头（6）；
所述清洗提升送料装置还包括从第一螺旋送料器（5）接出的第二螺旋送料器（9），第二螺旋送料器（9）上方设有若干个从沉淀水槽（13）接出用于对第二螺旋送料器（9）上含泥天然石膏进行喷雾润湿的第二喷雾头（10）；
清洗提升送料装置还包括从第一螺旋送料器（5）接出并接入至第二螺旋送料器（9）的暂存槽（11）；
第一螺旋送料器（5）底部设第一集水槽（15），第二螺旋送料器（9）底部设第二集水槽（16），第一集水槽（15）、第二集水槽（16）出水口接入至沉淀水槽（13）；
所述净化方法包括以下步骤：
S1. 干法分离：将干燥的天然石膏经过两次破碎后进行筛分，将颗粒状石膏与粉状干泥分离；首次破碎是将干燥的天然石膏粒径破碎至10-20cm；第二次破碎是将粒径为10-20cm的含泥天然石膏粒径破碎至0.5-2cm；
S2. 湿法分离：将S1分离得到的石膏颗粒依次经喷雾润湿、浸泡清洗、分筛、晾晒后成为净化石膏颗粒；
其中喷雾润湿步骤具体为：经过干法分离的石膏颗粒经皮带进入第一螺旋送料器（5）中，第一螺旋送料器（5）运行时，第一喷雾头（6）同时开启，对第一螺旋送料器（5）上含泥天然石膏进行喷雾；清洗后的水流从第一螺旋送料器（5）底部经第一集水槽（15）进入沉淀水槽（13）；
经过第一螺旋送料器（5）后的石膏颗粒提升送暂存槽（11）中过渡，然后进入第二螺旋送料器（9）中；第二螺旋送料器（9）运行时，第二喷雾头（10）同时开启，对第二螺旋送料器（9）上含泥天然石膏进行喷雾；洗涤水经设第二集水槽（16）进入沉淀水槽（13）；
通过喷雾以湿润含泥石膏，通过石膏颗粒之间摩擦将其表面上的残留之泥剥离，为下一步在滚动筛中冲洗做好准备。
2.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，还包括步骤S3：将S2得到的净化石膏粒经色选、粉碎后即可作为硫酸钙晶须生产的原料。
3.根据权利要求2所述的净化方法，其特征在于，采用色选机色选出白度大于90的石膏颗粒，色选后的石膏经过研磨至到粒径大于300目。
4.根据权利要求1或2所述的净化方法，其特征在于，将天然石膏开采出后自然堆放风干，即得干燥的天然石膏。
5.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，第一螺旋送料器（5）为双螺杆螺旋送料器，第二螺旋送料器（9）为单螺杆螺旋送料器。
6.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，第二振动筛（3）上方设置有若干个从沉淀水槽（13）接出用于对第二振动筛（3）内含泥天然石膏进行喷淋清洗的第一喷淋头（12）；第二振动筛（3）为阶梯型平面振动筛，其振动筛孔径为8-20目。
7.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，第二振动筛（3）底部设第三集水槽（17），晾晒场（4）四周设导流沟（18），第三集水槽（17）、导流沟（18）和水浸式滚筒筛（2）出水口接入至沉淀水槽（13）。
8.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，所述净化系统还包括用于将沉淀水槽（13）内的湿泥进行固液压滤分离的压滤机（14）。
9.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，破碎装置包括顺序连接的第一颚式破碎机（7）和第二颚式破碎机（8），第一振动筛（1）从第二颚式破碎机（8）接出；所述第一颚式破碎机（7）用于将含泥天然石膏粒径破碎至10-20cm；所述第二颚式破碎机（8）用于将粒径为10-20cm的含泥天然石膏粒径破碎至0.5-2cm。
10.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于，第一振动筛（1）为双桶筛滚动筛或阶梯型平面筛。
11.根据权利要求10所述的净化方法，其特征在于，双桶筛滚动筛内筒筛孔为2cm、外筒筛孔孔径为8目。
12.根据权利要求10所述的净化方法，其特征在于，阶梯型平面筛为8目阶梯型平面筛。
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