專利名稱：利用檸檬酸石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域的固體廢物綜合處理及再利用，具體涉及一種利用檸檬酸石膏生產(chǎn)建筑石膏的工藝方法。
背景技術(shù)：
檸檬酸石膏是生產(chǎn)檸檬酸過程中，利用硫酸酸解時(shí)產(chǎn)生的一種工業(yè)廢渣。它的主要成分為二水硫酸鈣，含量達(dá)95%以上，此外還有二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鎂等雜質(zhì)，另外附著40%左右的游離水。檸檬酸石膏由于含有一定的殘余酸和有機(jī)物(菌絲體)，使生產(chǎn)出的半水石膏強(qiáng)度偏低，凝結(jié)時(shí)間變長，利用困難，長期以來得不到有效利用而大量堆積對環(huán)境造成污染。目前大多數(shù)企業(yè)采用的普遍做法是征地或租地暫時(shí)存儲或填埋，不僅占用大量耕地，浪費(fèi)資源，而且未從根本上徹底解決固廢污染問題，造成固廢堆積如山，形成一種新型的白色污染或灰色污染。檸檬酸石膏看似一種固體廢物，實(shí)則是一種非常寶貴的建材資源，如能加以正確利用、綜合開發(fā)，必將變廢為寶。目前，市場上的石膏粉多是以天然石膏為原料煅燒而成，主要用于石膏板、石膏線條、石膏砌塊等領(lǐng)域。近年來，隨著建筑領(lǐng)域的飛速發(fā)展，天然石膏資源開發(fā)嚴(yán)重，甚至到了匱乏的地步，國家也出臺了相關(guān)政策保護(hù)礦產(chǎn)資源。因此，從應(yīng)用前景來看，化學(xué)石膏將取代天然石膏，成為一種新型的建筑材料。從對檸檬酸石膏的檢測結(jié)果來看，其白度、品位遠(yuǎn)好于磷石膏和脫硫石膏，可與天然石膏媲美，可加工性能優(yōu)良。國內(nèi)對檸檬酸石膏的綜合處理和應(yīng)用剛剛起步，發(fā)展緩慢，尚未形成工業(yè)化、規(guī)模化的生產(chǎn)。目前，在石膏生產(chǎn)線上普遍采用的工藝有兩種，即一步法工藝和兩步法工藝。一步法是集干燥、煅燒于一體的處理工藝，石膏原料由送料機(jī)送入煅燒爐內(nèi)，在機(jī)械分散力和熱風(fēng)的作用下，沿旋轉(zhuǎn)路線完成閃蒸脫水，達(dá)到要求水分后由排料口排出，物料停留時(shí)間短，屬于快速煅燒，過程不易控制，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。此外，檸檬酸石膏不同于天然石膏、脫硫石膏和磷石膏，烘干、煅燒一步完成，不利于其最終產(chǎn)品的性能改善。烘干方式主要有以下幾種1、氣流烘干。通常是熱煙氣與物料直接接觸，熱效率很高，能耗較低，但物料有所污染；2、回轉(zhuǎn)窯。通常是煙氣或?qū)嵊妥鳛榧訜峤橘|(zhì)，熱效率一般，容易粘筒壁，且受熱不均勻；3、管束烘干機(jī)。目前熱效率較高的一種烘干設(shè)備，但不適用于石膏物料，結(jié)管壁現(xiàn)象嚴(yán)重；4、漿葉加熱機(jī)。導(dǎo)熱油作為加熱介質(zhì)，部分干料返投以降低物料水分，物料受熱不均，且水蒸汽較大，不容易及時(shí)排出，影響煅燒和除塵系統(tǒng)；5、滾筒烘干機(jī)。該類型烘干機(jī)體積較龐大，適合高溫?zé)煔庾鹘橘|(zhì)的物料烘干，物料有所污染。煅燒方式主要有兩種，即快速煅燒和慢速煅燒，快速煅燒的代表是斯德煅燒爐，物料在其內(nèi)部停留時(shí)間短，煅燒效果不好，過燒較多，半水含量較低，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。因此， 發(fā)明一種生產(chǎn)方法簡單、成本低、無污染的、用回收的檸檬酸石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的方法是非常重要的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用檸檬酸石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的工藝方法，該工藝包括原料準(zhǔn)備、烘干打散、除塵、煅燒、粉磨，所采用的原料為經(jīng)過自然堆放、均化后的檸檬酸石膏。本發(fā)明旨在對檸檬酸行業(yè)固體廢物——檸檬酸石膏進(jìn)行綜合處理再利用，達(dá)到變廢為寶的目的。同時(shí)，利用發(fā)電車間的廢熱作為熱源烘干檸檬酸石膏，提高了企業(yè)的清潔化水平。本發(fā)明的主要技術(shù)方案是包括原料準(zhǔn)備、烘干打散、除塵、煅燒、粉磨步驟，其中(1)所用原料為經(jīng)過均化的檸檬酸石膏；所述的均化為物理和化學(xué)雙重均化；(2)所述烘干打散和煅燒步驟中，所采用的熱源為發(fā)電車間的高溫尾氣；(3)烘干步驟中采用的烘干方式為快速烘干。具體工藝步驟如下1、原料準(zhǔn)備將堆放均化好的檸檬酸石膏輸送至進(jìn)料斗，并經(jīng)給料機(jī)送入氣流烘干機(jī)；2、熱源冷空氣經(jīng)發(fā)電車間高溫尾氣換熱成高溫?zé)峥諝夂髲暮娓蓹C(jī)底部進(jìn)入烘干機(jī)內(nèi)；3、烘干打散檸檬酸石膏在烘干機(jī)內(nèi)與熱空氣進(jìn)行傳質(zhì)換熱，同時(shí)烘干機(jī)底部的打散裝置不斷對物料進(jìn)行打散，強(qiáng)化了傳熱效果；4、烘干除塵烘干好的物料經(jīng)二級旋風(fēng)除塵實(shí)現(xiàn)濕氣與物料分離，分離下來的物料進(jìn)入沸騰煅燒爐；5、煅燒物料經(jīng)由提升機(jī)進(jìn)入煅燒爐進(jìn)行連續(xù)煅燒；6、煅燒除塵煅燒好的物料經(jīng)布袋除塵器處理后直接排放，收集的粉塵送入煅燒爐進(jìn)料提升機(jī)；7、粉磨煅燒好的物料送入球磨機(jī)進(jìn)行研磨處理；8、陳化研磨好的物料經(jīng)提升機(jī)送入料倉進(jìn)行陳化處理，包裝。本發(fā)明所采用的檸檬酸石膏原料為細(xì)顆粒狀，細(xì)度為80目左右，白度為85-90%， 品位達(dá)95%以上。該原料為化學(xué)石膏的一種，其性能遠(yuǎn)好于脫硫石膏、磷石膏，與天然石膏基本相當(dāng)，可替代天然石膏使用。采用上述的工藝，首先檸檬酸石膏經(jīng)過1-3個(gè)月的堆放均化，此均化過程為物理和化學(xué)雙重均化。因?yàn)樵诋a(chǎn)生初期由于含水率高，極難處理，但經(jīng)堆放場物理均化，由于水分流失，從而使其附著水含量降低為14-18% ；物理均化過程中通過雨水的大量沖洗可以除去部分有害物質(zhì)和有機(jī)物，提高物料PH值；堆放中的降解作用也可以除去部分有害物質(zhì)和有機(jī)物，提高物料PH值，經(jīng)均化降解后的pH值為5-7?；瘜W(xué)均化過程可以均化晶體性狀，使檸檬酸石膏中的半水石膏轉(zhuǎn)化為二水石膏，使得原料均一化，避免生產(chǎn)過程中出現(xiàn)過燒或欠燒現(xiàn)象，提高終產(chǎn)品的性能，使其品位高、白度好，方便下一步的處理。如果原料不經(jīng)過均化處理，由于附著水含量高，晶體組成不穩(wěn)定等原因造成下一步的烘干過程中能耗偏高，產(chǎn)量受限，最終獲得的產(chǎn)品性能也不穩(wěn)定。發(fā)明人根據(jù)發(fā)電車間的生產(chǎn)和工藝，恰好利用發(fā)電車間的廢熱作為熱源，對物料進(jìn)行烘干和煅燒。發(fā)電車間排出的尾氣是過熱蒸汽，其溫度為200-250°C。經(jīng)過均化的原料進(jìn)行烘干時(shí)，冷空氣與發(fā)電車間的過熱蒸汽采用熱管換熱器進(jìn)行熱交換，充分利用其潛熱，使得過熱蒸氣換熱成高溫?zé)峥諝鈴臍饬骱娓蓹C(jī)底部進(jìn)入烘干機(jī)對物料進(jìn)行快速烘干，同時(shí)烘干機(jī)底部的打散裝置不斷對物料進(jìn)行打散，使其受熱充分、均勻，強(qiáng)化了傳熱效果；而且采用本方法避免了物料污染。換熱后的空氣溫度為400-450°C， 此溫度既可以保證物料充分烘干，又避免增加后期煅燒負(fù)荷。由于石膏原料經(jīng)過均化處理， 含水量較低，適用于采用氣流烘干機(jī)快速烘干。發(fā)明人根據(jù)烘干后的含水率來控制烘干時(shí)間，通常18-25min，烘干后附著水含量為彡3%。烘干完畢，進(jìn)入二級旋風(fēng)除塵器進(jìn)行除塵，一、二級旋風(fēng)除塵器均為多聯(lián)結(jié)構(gòu)，此裝置適合粉塵量大、含濕量高的氣體收塵，尤其是氣流烘干。除塵后的尾氣經(jīng)吸收塔進(jìn)行余熱回收后再排放，回收的余熱可用于與生產(chǎn)車間其他物料進(jìn)行換熱，以提高物料的溫度，充分實(shí)現(xiàn)了余熱的充分利用。此工藝煅燒方式采用慢速煅燒，因?yàn)闄幟仕崾嗖煌谔烊皇?、脫硫石膏和磷石膏，其結(jié)晶水脫除速度非常緩慢，需要一個(gè)過程，實(shí)驗(yàn)證明，快速煅燒或瞬時(shí)煅燒得到的產(chǎn)品組分不均、各項(xiàng)性能指標(biāo)極差，故而選擇慢速煅燒方式。之所以采用沸騰煅燒爐進(jìn)行煅燒，是由于沸騰煅燒爐是慢速煅燒的形式，其采用導(dǎo)熱油作為加熱介質(zhì)，物料在其內(nèi)部停留時(shí)間較長，可達(dá)40-60min，有利于半水晶體的形成和整體相組成分布，煅燒相對均勻，產(chǎn)品性能相對穩(wěn)定，具有較好的強(qiáng)度；而且慢速煅燒處理量大，排氣溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于快速煅燒，較之現(xiàn)在常用的快速煅燒法，可以有效的提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性，且降低能源的消耗，降低了處理的成本。煅燒溫度控制在180-220°C既可以使得煅燒產(chǎn)品性能較理想，避免了嚴(yán)重過燒，又可以降低能耗，煅燒后結(jié)晶水含量為4-6%。由于煅燒排氣量小，粉塵含量相對低，所以尾氣只需經(jīng)過布袋除塵器處理后即可達(dá)到環(huán)保要求，可以直接排放。收集的粉塵再次送入煅燒爐，實(shí)現(xiàn)物料回收，避免浪費(fèi)；同時(shí)，此部分物料含二水石膏較多，即并未煅燒好，返回煅燒爐進(jìn)行二次煅燒，使之成為合格的產(chǎn)品。經(jīng)過煅燒除塵處理后的原料送入球磨機(jī)粉磨既得產(chǎn)品。采用粉磨，是對煅燒后的物料進(jìn)行處理，進(jìn)一步提升其可加工性能和制品性能。研磨好的物料經(jīng)提升機(jī)送入料倉進(jìn)行陳化處理。由于煅燒好的石膏粉是混合相， 不可避免的存在少量的其他相組分，從而影響終產(chǎn)品的性能，經(jīng)陳化后一些不良組分如二水石膏和無水石膏會轉(zhuǎn)化成半水石膏，從而提高終產(chǎn)品性能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，陳化時(shí)間一般為 3-7天，在此陳化時(shí)間內(nèi)石膏粉性質(zhì)比較穩(wěn)定，質(zhì)量較好。陳化好的物料進(jìn)行包裝即可。采用本發(fā)明生產(chǎn)的石膏符合《建筑石膏》GB9776-2008的要求，標(biāo)準(zhǔn)稠度 70-75 %，初凝時(shí)間5-8min，終凝時(shí)間7_10min，2h抗折強(qiáng)度2. 2MPa以上，2h抗壓強(qiáng)度 3. 2MPa以上，可以作為合格的建筑用石膏。綜上所述，本發(fā)明提供了一種利用檸檬酸石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的工藝方法，該工藝包括原料準(zhǔn)備、烘干打散、除塵、煅燒、粉磨，所采用的原料為經(jīng)過自然堆放、均化后的檸檬酸石膏。該發(fā)明工藝對檸檬酸行業(yè)固體廢棄物一檸檬酸石膏進(jìn)行綜合處理再利用，達(dá)到變廢為寶的目的；同時(shí)，充分利用發(fā)電車間的廢熱作為熱源，使得熱源梯度利用，降低了綜合能耗，又減少了燃煤所帶來的一系列環(huán)保問題，使整個(gè)生產(chǎn)過程無煙塵、二氧化硫排放， 提高了企業(yè)的清潔化水平；所采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，一定程度上降低了故障率和維修成本， 工藝布置力求緊湊，縮短設(shè)備間的距離，減少占地面積，同時(shí)也節(jié)省了投資，綜合考慮降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；其中，1-給料機(jī)，2-氣流烘干機(jī)，3-打散裝置，4-熱管換熱器，5-旋風(fēng)除塵器， 6-引風(fēng)機(jī)I，7-吸收塔，8-煙囪I，9-提升機(jī)I，10-沸騰煅燒爐，11-羅茨鼓風(fēng)機(jī)，12-布袋除塵器，13-引風(fēng)機(jī)II，14-煙囪II，15-提升機(jī)II，16-球磨機(jī)，17-提升機(jī)III，18-料倉， 19-包裝機(jī)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11、將堆放均化1個(gè)月的檸檬酸石膏輸送至進(jìn)料斗，并經(jīng)給料機(jī)送入氣流烘干機(jī)；2、冷空氣經(jīng)發(fā)電車間高溫尾氣換熱成高溫?zé)峥諝夂髲暮娓蓹C(jī)底部進(jìn)入烘干機(jī)內(nèi)， 烘干溫度為400°C ；3、檸檬酸石膏在烘干機(jī)內(nèi)與熱空氣進(jìn)行傳質(zhì)換熱，同時(shí)烘干機(jī)底部的打散裝置不斷對物料進(jìn)行打散，強(qiáng)化傳熱效果，烘干后物料附著水含量為2. 46% ；4、烘干好的物料經(jīng)二級旋風(fēng)除塵實(shí)現(xiàn)濕氣與物料分離，分離下來的物料進(jìn)入沸騰煅燒爐；5、物料經(jīng)由提升機(jī)進(jìn)入煅燒爐進(jìn)行連續(xù)煅燒，煅燒溫度為180°C，煅燒后物料的結(jié)晶水含量5. 28% ；6、煅燒好的物料經(jīng)布袋除塵器處理后直接排放，收集的粉塵送入煅燒爐進(jìn)料提升機(jī)；7、煅燒好的物料送入球磨機(jī)進(jìn)行研磨處理；8、研磨好的物料經(jīng)提升機(jī)送入料倉，陳化3天，進(jìn)行包裝。獲得的成品石膏粉指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)稠度75 %，初凝時(shí)間8min，終凝時(shí)間9min，2h抗折強(qiáng)度2. 2MPa，2h抗壓強(qiáng)度3. 3MPa。實(shí)施例21、將堆放均化2個(gè)月的檸檬酸石膏輸送至進(jìn)料斗，并經(jīng)給料機(jī)送入氣流烘干機(jī)；2、冷空氣經(jīng)發(fā)電車間高溫尾氣換熱成高溫?zé)峥諝夂髲暮娓蓹C(jī)底部進(jìn)入烘干機(jī)內(nèi)， 烘干溫度為420°C ；3、檸檬酸石膏在烘干機(jī)內(nèi)與熱空氣進(jìn)行傳質(zhì)換熱，同時(shí)烘干機(jī)底部的打散裝置不斷對物料進(jìn)行打散，強(qiáng)化傳熱效果，烘干后物料附著水含量為2. 12% ；4、烘干好的物料經(jīng)二級旋風(fēng)除塵實(shí)現(xiàn)濕氣與物料分離，分離下來的物料進(jìn)入沸騰煅燒爐；5、物料經(jīng)由提升機(jī)進(jìn)入煅燒爐進(jìn)行連續(xù)煅燒，煅燒溫度為220°C，煅燒后物料的結(jié)晶水含量4. 00% ；6、煅燒好的物料經(jīng)布袋除塵器處理后直接排放，收集的粉塵送入煅燒爐進(jìn)料提升機(jī)；7、煅燒好的物料送入球磨機(jī)進(jìn)行研磨處理；8、研磨好的物料經(jīng)提升機(jī)送入料倉，陳化5天，進(jìn)行包裝。
獲得的成品石膏粉指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)稠度70%，初凝時(shí)間7min，終凝時(shí)間lOmin，2h抗折強(qiáng)度2. 3MPa，2h抗壓強(qiáng)度3. 6MPa。實(shí)施例31、將堆放均化3個(gè)月的檸檬酸石膏輸送至進(jìn)料斗，并經(jīng)給料機(jī)送入氣流烘干機(jī)；2、冷空氣經(jīng)發(fā)電車間高溫尾氣換熱成高溫?zé)峥諝夂髲暮娓蓹C(jī)底部進(jìn)入烘干機(jī)內(nèi)， 烘干溫度為450°C ；3、檸檬酸石膏在烘干機(jī)內(nèi)與熱空氣進(jìn)行傳質(zhì)換熱，同時(shí)烘干機(jī)底部的打散裝置不斷對物料進(jìn)行打散，強(qiáng)化傳熱效果，烘干后物料附著水含量為1.64% ；4、烘干好的物料經(jīng)二級旋風(fēng)除塵實(shí)現(xiàn)濕氣與物料分離，分離下來的物料進(jìn)入沸騰煅燒爐；5、物料經(jīng)由提升機(jī)進(jìn)入煅燒爐進(jìn)行連續(xù)煅燒，煅燒溫度為200°C，煅燒后物料的結(jié)晶水含量6. 00% ；6、煅燒好的物料經(jīng)布袋除塵器處理后直接排放，收集的粉塵送入煅燒爐進(jìn)料提升機(jī)；7、煅燒好的物料送入球磨機(jī)進(jìn)行研磨處理；8、研磨好的物料經(jīng)提升機(jī)送入料倉，陳化7天，進(jìn)行包裝。獲得的成品石膏粉指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)稠度72 %，初凝時(shí)間5min，終凝時(shí)間7min，2h抗折強(qiáng)度2. 5MPa，2h抗壓強(qiáng)度4. 2MPa。
權(quán)利要求
1.一種利用檸檬酸石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的工藝方法，包括原料準(zhǔn)備、烘干打散、除塵、 煅燒、粉磨步驟，其特征在于(1)所用原料為經(jīng)過均化的檸檬酸石膏；所述的均化為物理和化學(xué)雙重均化；(2)所述烘干打散和煅燒步驟中，所采用的熱源為發(fā)電車間的高溫尾氣；(3)烘干步驟中采用的烘干方式為快速烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于其步驟如下(1)原料準(zhǔn)備將堆放均化好的檸檬酸石膏輸送至進(jìn)料斗，并經(jīng)給料機(jī)送入氣流烘干機(jī)；(2)熱源冷空氣經(jīng)發(fā)電車間高溫尾氣-過熱蒸汽換熱成高溫?zé)峥諝夂髲暮娓蓹C(jī)底部進(jìn)入烘干機(jī)內(nèi)；(3)烘干打散檸檬酸石膏在烘干機(jī)內(nèi)與熱空氣進(jìn)行傳質(zhì)換熱，同時(shí)烘干機(jī)底部的打散裝置不斷對物料進(jìn)行打散，強(qiáng)化了傳熱效果；(4)烘干除塵烘干好的物料經(jīng)二級旋風(fēng)除塵實(shí)現(xiàn)濕氣與物料分離，分離下來的物料進(jìn)入沸騰煅燒爐；(5)煅燒物料經(jīng)由提升機(jī)進(jìn)入煅燒爐進(jìn)行連續(xù)煅燒；(6)煅燒除塵煅燒尾氣經(jīng)布袋除塵器處理后直接排放，收集的粉塵送入煅燒爐進(jìn)料提升機(jī)；(7)粉磨煅燒好的物料送入球磨機(jī)進(jìn)行研磨處理；(8)陳化研磨好的物料經(jīng)提升機(jī)送入料倉進(jìn)行陳化處理，包裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述步驟O)、(3)和(5)中的熱源均為發(fā)電車間高溫尾氣，溫度為200-250°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述步驟中的氣流烘干采用二級旋風(fēng)除塵器進(jìn)行除塵，一、二級旋風(fēng)除塵器均為多聯(lián)結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述步驟(6)中的煅燒尾氣采用布袋除塵器除塵。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述步驟中氣流烘干除塵后的尾氣經(jīng)吸收塔進(jìn)行余熱回收后再排放。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝方法，其特征在于采用的原料檸檬酸石膏經(jīng)堆放陳化后附著水為14-18%，pH值為5-7。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述步驟(8)中研磨粉陳化時(shí)間為 3-7 天。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述步驟O)中過熱蒸汽采用熱管換熱器進(jìn)行換熱，充分利用其潛熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用檸檬酸石膏生產(chǎn)建筑石膏粉的工藝方法，該工藝包括原料準(zhǔn)備、烘干打散、除塵、煅燒、粉磨等步驟，所采用的原料為經(jīng)過自然堆放、均化后的檸檬酸石膏。本發(fā)明旨在對檸檬酸行業(yè)固體廢物——檸檬酸石膏進(jìn)行綜合處理再利用，達(dá)到變廢為寶的目的。同時(shí)，利用發(fā)電車間的廢熱——過熱蒸汽作為熱源烘干檸檬酸石膏，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的清潔化水平。
文檔編號C04B11/02GK102249577SQ20101058369
公開日2011年11月23日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者于海彬, 周昊, 寇光智, 李昌濤, 陳瑤 申請人:日照金禾博源生化有限公司