CN210711829U - 一种利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，首先，使用臭氧灭菌处理和脱水洗涤方法对柠檬酸石膏进行预处理，形成柠檬酸石膏滤饼；接着，使用常压酸化方法对柠檬酸石膏滤饼进行溶解结晶，晶出二水石膏晶须；然后，对二水石膏晶须进行脱水洗涤，形成去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼；然后，向去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼表面喷洒聚乙烯醇喷雾，得到表面处理后的二水石膏晶须；最后，对表面处理后的二水石膏晶须进行静态脱水干燥。本实用新型给出了一种新的柠檬酸石膏的处理方法及系统，能够使之变废为宝，解决了柠檬酸石膏环境污染问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统。
背景技术
柠檬酸石膏是食品化工行业利用浓硫酸酸解制取柠檬酸时排放的一种固体废弃物，主要成分是硫酸钙，同时伴有柠檬酸、发酵菌体等杂质残留。但是该工业副产石膏没有统一的质量标准，其杂质含量变化波动大，成为柠檬酸石膏综合利用的技术瓶颈。
目前，国内外一些科研单位对柠檬酸石膏的研究主要局限于高温煅烧法制备β型建筑石膏和蒸压釜蒸压法制备α型高强石膏，至今尚无研究利用柠檬酸石膏生产石膏晶须。同时，现有石膏晶须工艺仍存在一些技术难点，如石膏晶须干燥过程中易发生团聚、形貌易破损等。
CN102249577A公开了利用柠檬酸石膏生产建筑石膏粉的工艺方法，柠檬酸石膏堆放1-3个月进行物理和化学双重均化处理；再利用气流烘干机和沸腾煅烧炉进行连续煅烧；最后经球磨机研磨处理得到建筑石膏粉。在均化处理过程中，通过雨水冲刷、降解作用可以去除部分有害物质和有机物、提高pH值，使石膏原料均一化。但该方法中原料处理耗时长、受外界因素影响大，导致柠檬酸石膏原料中杂质含量可控性差。
CN105088347A公开了一种利用固体废弃物磷石膏制备石膏晶须的方法，对磷石膏进行水洗预处理，包括水洗、离心脱水、真空干燥，得到净化的磷石膏；净化后的磷石膏与一定比例的丙三醇水溶液混合并在管式炉内500℃煅烧2h发生晶化反应，再超声分散、离心脱水、干燥得到半水石膏晶须。此方法所述的超声分散和离心脱水操作不仅无法有效地提高石膏晶须分散性，而且会造成石膏晶须断裂，对石膏晶须形貌造成极大损伤。
CN1796285A公布了一种石膏晶须的制备方法，将化学石膏提纯后，常压酸化结晶得到二水石膏晶须浆液，浆液经甩干后通过搅拌式烘干机、二级旋风干燥器、三级旋风干燥器分别制备二水石膏晶须、半水石膏晶须、无水石膏晶须。但该方法同样也存在石膏晶须易团聚、形貌易破损的缺陷。
实用新型内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，给出一种新的柠檬酸石膏的处理方法，能够使之变废为宝，解决柠檬酸石膏环境污染问题。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，包括依次连接的1#配浆罐、臭氧灭菌罐、1#旋流器、1#真空皮带过滤机、2#配浆罐、溶解罐、结晶罐、2#旋流器、2#真空皮带过滤机和静态履带式干燥器；
所述1#配浆罐用于混合柠檬酸石膏和水；
所述臭氧灭菌罐用于臭氧灭菌处理内部混合液；
所述1#旋流器对混合液进行旋流分离；
所述1#真空皮带过滤机对底流浆液进行脱水洗涤，形成柠檬酸石膏滤饼；
所述2#配浆罐用于混合柠檬酸石膏滤饼和水；
所述溶解罐用于加热溶解内部混合液；
所述结晶罐用于晶出内部混合液中的晶体；
所述2#旋流器对混合液进行旋流分离；
所述2#真空皮带过滤机对底流浆液进行脱水洗涤，形成二水石膏晶须滤饼；
所述静态履带式干燥器对二水石膏晶须滤饼进行静态脱水干燥。
本系统，首先，使用臭氧灭菌处理和脱水洗涤方法对柠檬酸石膏进行预处理，形成柠檬酸石膏滤饼；接着，使用常压酸化方法对柠檬酸石膏滤饼进行溶解结晶，晶出二水石膏晶须；然后，对二水石膏晶须进行脱水洗涤，形成去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼；然后，向去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼表面喷洒聚乙烯醇喷雾，得到表面处理后的二水石膏晶须；最后，对表面处理后的二水石膏晶须进行静态脱水干燥。
优选的，还包括中间罐，中间罐设置在臭氧灭菌罐和1#真空皮带过滤机之间。
优选的，在臭氧灭菌罐底部设置有釜底卸料阀，臭氧灭菌罐的位置高于中间罐，打开釜底卸料阀后，臭氧灭菌罐内的混合液利用重力自流进入中间罐。
优选的，在溶解罐顶部设置有釜顶出料口和压缩空气鼓入口，通过压缩空气鼓入口向溶解罐内鼓入压缩空气增压，将溶解罐内的混合液通过釜顶出料口输送至结晶罐。
优选的，在结晶罐顶部设置有釜顶出料口和压缩空气鼓入口，通过压缩空气鼓入口向结晶罐内鼓入压缩空气增压，将结晶罐内的混合液通过釜顶出料口输送至2#旋流器。
优选的，还包括1#浆液泵、2#浆料泵、3#浆料泵，1#浆液泵将1#配浆罐内的混合液泵送至臭氧灭菌罐，2#浆料泵将中间罐内的混合液泵送至1#旋流器，3#浆料泵将2#配浆罐内的混合液泵送至溶解罐。
优选的，还包括冷却仓、成品仓和自动包装机；
所述冷却仓用于冷却静态脱水干燥后得到的产品；
所述成品仓用于存储冷却后的产品；
所述自动包装机对成品仓内的产品进行包装。
基于上述利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，我们给出的具体实施方法为：
(1)将柠檬酸石膏与水混合，称混合液为一次配浆液，使用氢氧化钙调控一次配浆液呈弱碱性，将调控后的一次配浆液泵送至臭氧灭菌罐进行臭氧灭菌处理；
(2)对臭氧灭菌处理后的一次配浆液进行旋流分离，旋流分离后的底流浆液经真空皮带过滤机脱水洗涤，得到滤除杂质后的柠檬酸石膏滤饼；真空皮带过滤机自带喷淋装置，因此使用真空皮带过滤机进行过滤时，打开喷淋装置即可同步实现脱水洗涤目的，得到去除表面杂质的脱水产物；
(3)将柠檬酸石膏滤饼与水混合，称混合液为二次配浆液，使用盐酸调控二次配浆液呈弱酸性，加热调控后的二次配浆液至柠檬酸石膏滤饼完全溶解；
(4)将柠檬酸石膏滤饼完全溶解的二次配浆液输送至结晶罐，在柠檬酸石膏滤饼完全溶解的二次配浆液中加入重金属脂肪酸盐类转晶剂，搅拌并冷却至二水石膏晶须全部晶出，得到二水石膏晶须浆液；
(5)对二水石膏晶须浆液进行旋流分离，旋流分离后的底流浆液经真空皮带过滤机脱水洗涤，形成去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼；再通过聚乙烯醇喷雾对去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼进行表面处理，得到表面处理后的二水石膏晶须；
(6)将表面处理后的二水石膏晶须滤饼置于静态履带式干燥器中进行静态脱水干燥，得到二水石膏晶须、半水石膏晶须或无水石膏晶须产品；
(7)将二水石膏晶须、半水石膏晶须或无水石膏晶须产品送至冷却仓进行冷却，然后通过自动包装机包装。
优选的，所述步骤(1)中，一次配浆液的浆液浓度为8～20wt％，呈弱碱性调控后的一次配浆液的pH值为8～9；臭氧灭菌处理时，使用的臭氧浓度为20～120mg/L。
优选的，所述步骤(3)中，二次配浆液的浆液浓度为8～18wt％，呈弱酸性调控后的二次配浆液的pH值为4～5；对调控后的二次配浆液进行加热的温度为95～105℃。
优选的，所述步骤(4)中，在柠檬酸石膏滤饼完全溶解的二次配浆液中加入转晶剂，使转晶剂在柠檬酸石膏滤饼完全溶解的二次配浆液中的质量百分比浓度为0.1～0.5％。
优选的，所述步骤(5)中，通过聚乙烯醇喷雾对去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼进行表面处理，聚乙烯醇用量为去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼质量的0.01～0.05％。
优选的，所述步骤(6)中，对表面处理后的二水石膏晶须滤饼进行静态脱水干燥，通过调节干燥温度为105～115℃、150～160℃或380～420℃，得到二水石膏晶须、半水石膏晶须或无水石膏晶须产品。
有益效果：本实用新型提供的利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，能够实现一种新的柠檬酸石膏的处理方法，能够使之变废为宝，解决了柠檬酸石膏环境污染问题；同时，本实用新型还有如下的优势：
1、采用臭氧灭菌和过滤洗涤的方法对柠檬酸石膏进行预处理，得到的柠檬酸石膏滤饼成分和质量都非常稳定，便于后续进行标准或统一操作；
2、采用常压酸化方法对柠檬酸石膏滤饼进行溶解结晶，条件温和、操作简单；
3、使用分散剂(聚乙烯醇喷雾)对二水石膏晶须进行表面处理，能够促进晶须分散，避免团聚；
4、采用静态脱水干燥的方法对二水石膏晶须进行干燥处理，最大程度地保护了二水石膏晶须的形貌。
附图说明
图1为柠檬酸石膏生产石膏晶须系统的结构示意图；
图中包括：1-1#配浆罐；2-1#浆液泵；3-臭氧灭菌罐；4-中间罐；5-2#浆料泵；6-1#旋流器；7-1#真空皮带过滤机；8-2#配浆罐；9-3#浆料泵；10-溶解罐；11-结晶罐；12-2#旋流器；13-2#真空皮带过滤机；14-静态履带式干燥器；15-冷却仓；16-成品仓；17-自动包装机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
本实用新型首先提出了一种利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的方法，首先，使用臭氧灭菌处理和脱水洗涤方法对柠檬酸石膏进行预处理，形成柠檬酸石膏滤饼；接着，使用常压酸化方法对柠檬酸石膏滤饼进行溶解结晶，晶出二水石膏晶须；然后，对二水石膏晶须进行脱水洗涤，形成去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼；然后，向去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼表面喷洒聚乙烯醇喷雾，得到表面处理后的二水石膏晶须；最后，对表面处理后的二水石膏晶须进行静态脱水干燥。
如图1所示为一种基于上述方法设计的一种柠檬酸石膏生产石膏晶须系统，包括依次连接的1#配浆罐1、1#浆液泵2、臭氧灭菌罐3、中间罐4、2#浆料泵5、1#旋流器6、1#真空皮带过滤机7、2#配浆罐8、3#浆料泵9；溶解罐10、结晶罐11、2#旋流器12；2#真空皮带过滤机13、静态履带式干燥器14、冷却仓15、成品仓16和自动包装机17。
所述1#配浆罐1，用于混合柠檬酸石膏和水。
所述1#浆液泵2将1#配浆罐1内的混合液泵送至臭氧灭菌罐3。
所述臭氧灭菌罐3用于臭氧灭菌处理内部混合液，在臭氧灭菌罐3底部设置有釜底卸料阀，臭氧灭菌罐3的位置高于中间罐4，打开釜底卸料阀后，臭氧灭菌罐3内的混合液利用重力自流进入中间罐4。
所述2#浆料泵5将中间罐4内的混合液泵送至1#旋流器6。
所述1#旋流器6对混合液进行旋流分离，旋流分离后的底流浆液送入1#真空皮带过滤机7。
所述1#真空皮带过滤机7对底流浆液进行脱水洗涤，形成柠檬酸石膏滤饼。
所述2#配浆罐8，用于混合柠檬酸石膏滤饼和水。
所述3#浆料泵9将2#配浆罐8内的混合液泵送至溶解罐10。
所述溶解罐10用于加热溶解内部混合液，在溶解罐10顶部设置有釜顶出料口和压缩空气鼓入口，通过压缩空气鼓入口向溶解罐10内鼓入压缩空气增压，将溶解罐10内的混合液通过釜顶出料口输送至结晶罐11。
所述结晶罐11用于晶出内部混合液中的晶体，在结晶罐11顶部设置有釜顶出料口和压缩空气鼓入口，通过压缩空气鼓入口向结晶罐11内鼓入压缩空气增压，将结晶罐11内的混合液通过釜顶出料口输送至2#旋流器12。
所述2#旋流器12对混合液进行旋流分离，旋流分离后的底流浆液送入2#真空皮带过滤机13。
所述2#真空皮带过滤机13对底流浆液进行脱水洗涤，形成二水石膏晶须滤饼。
所述静态履带式干燥器14对二水石膏晶须滤饼进行静态脱水干燥。
所述冷却仓15用于冷却静态脱水干燥后得到的产品。
所述成品仓16用于存储冷却后的产品。
所述自动包装机17对成品仓16内的产品进行包装。
基于上述柠檬酸石膏生产石膏晶须系统，我们具体的利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的方法包括如下步骤：
(1)在1#配浆罐1中混合柠檬酸石膏与水，称混合液为一次配浆液，一次配浆液的浆液浓度为8～20wt％，使用氢氧化钙调控一次配浆液的pH值为8～9；利用1#浆液泵2将调控后的一次配浆液泵送至臭氧灭菌罐3进行臭氧灭菌处理，臭氧灭菌罐3中的臭氧浓度为20～120mg/L；
(2)臭氧灭菌处理后的一次配浆液通过釜底卸料阀重力自流进入中间罐4，然后经2#输送泵5泵送至1#旋流器6(由于臭氧灭菌处理后的浆液固含量较低，如果直接通过真空皮带过滤机脱水，效果会很差，所以要先经过旋流器对浆液增稠才行)进行旋流分离，旋流分离后的底流浆液(浆液浓度为30～50wt％)经1#真空皮带过滤机7(自带喷淋装置)脱水洗涤，有效去除柠檬酸石膏原料中的杂质，得到滤除杂质后的柠檬酸石膏滤饼；
(3)在2#配浆罐8中混合柠檬酸石膏滤饼与水，称混合液为二次配浆液，二次配浆液的浆液浓度为8～18wt％，使用盐酸调控二次配浆液的pH值为4～5；常压煮沸(反应温度宜为95～105℃)至调控后的二次配浆液至柠檬酸石膏滤饼完全溶解；
(4)柠檬酸石膏滤饼完全溶解的二次配浆液通过溶解罐10釜顶出料口流入结晶罐11，在结晶罐11中加入重金属脂肪酸盐类转晶剂(一般转晶剂的质量为混合液质量的0.1～0.5％)，搅拌并冷却至二水石膏晶须全部晶出，得到二水石膏晶须浆液，此时得到的二水石膏晶须表面呈酸性，不利于后期的保存与使用；
(5)利用2#旋流器12对二水石膏晶须浆液进行旋流分离，旋流分离后的底流浆液经2#真空皮带过滤机13脱水洗涤，形成去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼；再通过聚乙烯醇喷雾(一般聚乙烯醇的用量为二水石膏晶须滤饼总质量的0.01～0.05％)对去除表面酸性物质的二水石膏晶须滤饼进行表面处理，得到表面处理后的二水石膏晶须；
(6)将表面处理后的二水石膏晶须滤饼置于静态履带式干燥器14中进行静态脱水干燥，通过调节干燥温度为105～115℃、150～160℃或380～420℃，得到二水石膏晶须、半水石膏晶须或无水石膏晶须产品；
(7)将二水石膏晶须、半水石膏晶须或无水石膏晶须产品送至冷却仓15进行冷却(优选的冷却至50～60℃)，然后通过自动包装机17进行包装。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，其特征在于：包括依次连接的1#配浆罐(1)、臭氧灭菌罐(3)、1#旋流器(6)、1#真空皮带过滤机(7)、2#配浆罐(8)、溶解罐(10)、结晶罐(11)、2#旋流器(12)、2#真空皮带过滤机(13)和静态履带式干燥器(14)；
所述1#配浆罐(1)用于混合柠檬酸石膏和水；
所述臭氧灭菌罐(3)用于臭氧灭菌处理内部混合液；
所述1#旋流器(6)对混合液进行旋流分离；
所述1#真空皮带过滤机(7)对底流浆液进行脱水洗涤，形成柠檬酸石膏滤饼；
所述2#配浆罐(8)用于混合柠檬酸石膏滤饼和水；
所述溶解罐(10)用于加热溶解内部混合液；
所述结晶罐(11)用于晶出内部混合液中的晶体；
所述2#旋流器(12)对混合液进行旋流分离；
所述2#真空皮带过滤机(13)对底流浆液进行脱水洗涤，形成二水石膏晶须滤饼；
所述静态履带式干燥器(14)对二水石膏晶须滤饼进行静态脱水干燥。
2.根据权利要求1所述的利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，其特征在于：还包括中间罐(4)，中间罐(4)设置在臭氧灭菌罐(3)和1#真空皮带过滤机(7)之间。
3.根据权利要求2所述的利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，其特征在于：在臭氧灭菌罐(3)底部设置有釜底卸料阀，臭氧灭菌罐(3)的位置高于中间罐(4)，打开釜底卸料阀后，臭氧灭菌罐(3)内的混合液利用重力自流进入中间罐(4)。
4.根据权利要求1所述的利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，其特征在于：在溶解罐(10)顶部设置有釜顶出料口和压缩空气鼓入口，通过压缩空气鼓入口向溶解罐(10)内鼓入压缩空气增压，将溶解罐(10)内的混合液通过釜顶出料口输送至结晶罐(11)。
5.根据权利要求1所述的利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，其特征在于：在结晶罐(11)顶部设置有釜顶出料口和压缩空气鼓入口，通过压缩空气鼓入口向结晶罐(11)内鼓入压缩空气增压，将结晶罐(11)内的混合液通过釜顶出料口输送至2#旋流器(12)。
6.根据权利要求1所述的利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，其特征在于：还包括1#浆液泵(2)、2#浆料泵(5)、3#浆料泵(9)，1#浆液泵(2)将1#配浆罐(1)内的混合液泵送至臭氧灭菌罐(3)，2#浆料泵(5)将中间罐(4)内的混合液泵送至1#旋流器(6)，3#浆料泵(9)将2#配浆罐(8)内的混合液泵送至溶解罐(10)。
7.根据权利要求1所述的利用柠檬酸石膏生产石膏晶须的系统，其特征在于：还包括冷却仓(15)、成品仓(16)和自动包装机(17)；
所述冷却仓(15)用于冷却静态脱水干燥后得到的产品；
所述成品仓(16)用于存储冷却后的产品；
所述自动包装机(17)对成品仓(16)内的产品进行包装。
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