專利名稱：改性石膏制備方法和制備系統(tǒng)及改性石膏的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學工業(yè)廢棄物資源處理技術領域，特別涉及一種以氟石膏廢棄物資源作為原料的改性石膏制備方法和改性石膏制備系統(tǒng)及改性石膏。
背景技術：
氟石膏是在氫氟酸生產過程中，由硫酸與螢石反應產生的以硫酸鈣為主要成分的廢渣。由于氟石膏是一種無水石膏，水化反應很慢，在水中溶解速度較二水石膏慢，若直接摻入水泥作緩凝劑，會使水泥產生“假凝”現(xiàn)象；此外，氟石膏顆粒細小，不便于物料流動，直接用于水泥生產，易造成下料不暢、下料倉堵塞等現(xiàn)象；又因廢渣中殘存極少量沒有反應完的硫酸和氟化鈣，故氟石膏顯酸性，易糊磨且可造成使用設備的腐蝕。這些不利因素嚴重制約了氟石膏在水泥中的應用。雖然現(xiàn)有技術中已有對氟石膏進行改性處理以獲得適合于水泥生產中所需的水泥緩凝劑的改性石膏，如中國專利(專利號為200410013136. 2，名稱為《氟石膏資源化改性處理的方法》)中通過以下步驟對氟石膏進行改性處理1.原料的選取氟石膏中加入復合活性激發(fā)劑和堿性材料，各組份所占總質量百分比為氟石膏93-97、復合活性激發(fā)劑1-2、 堿性材料2-5，按質量比稱取各物料待用；2.攪拌混合加水攪拌3-5分鐘，水的用量占步驟1的混合干物料的質量百分比15-25 ；攪拌完成后送至防雨堆場靜置；3.堆積淋水養(yǎng)護 至防雨堆場靜置4 6小時后，挖掘成虛堆積到養(yǎng)護場地，每天二次淋水養(yǎng)護，10天即可出廠，得改性石膏產品。然而上述氟石膏改性處理方法存在以下問題堿性材料用量較大，強堿材料價格昂貴，造成制造成本升高；攪拌混合加水攪拌3-5分鐘為間歇式攪拌，不能夠連續(xù)作業(yè)，在制造過程中產量受到較大限制；制造到出廠為10天，周期過長；復合活性激發(fā)劑即為反應消耗氟石膏中殘余硫酸的鈣質原料(CaC03、Ca(HO)2),如果當?shù)貨]有成品資源，利用外購或自己加工，投資與成本較高。電廠脫硫石膏石膏濕法工藝是目前應用最廣泛、技術最成熟的火電廠煙氣脫硫技術。該方法是以石灰石為脫硫劑，通過向吸收塔內噴入吸收劑漿液，與煙氣充分接觸混合，并對煙氣進行洗滌，使得煙氣中的S02與漿液中的CaC03以及鼓入的強氧化空氣反應， 每噸S02能產生副產品脫硫石膏2. 7噸，一個30萬KW的燃煤電廠，如果燃煤含硫1 2%， 每年就要排出脫硫石膏3 36萬噸。副產脫硫石膏的量十分巨大，脫硫石膏迅速增長，其利用成為亟待解決的問題。因其外在水分較大，粘性強、流動性差，在水泥生產使用中造成結倉、結壁、下料堵塞、與水泥熟料混合不勻，下料同步性較差，造成水泥凝結時間波動較大， 無法使用。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供一種可以降低制造成本及生產周期的改性石膏制備方法。還有必要提供一種可以降低制造成本及生產周期的改性石膏制備系統(tǒng)。
還有必要提供一種改性石膏。一種改性石膏制備方法，該改性石膏制備方法包括以下步驟化驗脫硫石膏、氟石膏中的SO3及水分的含量，以確定脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確保改性后生產出的改性石膏中的SO3含量為45 47% ；根據(jù)確定的脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確定堿性激發(fā)劑配制濃度與預加水量；將化驗后的氟石膏、脫硫石膏對應的運送進氟石膏料倉及脫硫石膏料倉；利用分別與氟石膏料倉、脫硫石膏料倉對應的電子皮帶秤對從氟石膏料倉及脫硫石膏料倉輸出的氟石膏、脫硫石膏進行計量，以保證氟石膏、脫硫石膏的干基料量比為 2 3 1 1 ；利用皮帶輸送機將計量后的氟石膏、脫硫石膏送入連續(xù)強力混合機，以將氟石膏、 脫硫石膏混合均化，獲得混合石膏；將獲得的混合石膏輸送至圓盤成球機，進行成球加工；利用高壓霧化噴頭將配置堿性激發(fā)劑溶液噴入圓盤成球機，確保堿性激發(fā)劑含量為混合石膏干基料量的0. 2% 0. 5%，成球水分為15 18% ；產出的料球堆放至露天堆場，4小時硬化，2天后即可出廠，得改性石膏產品。一種改性石膏制備系統(tǒng)，該改性石膏制備系統(tǒng)包括下料模塊、計量模塊、輸送模塊、混合模塊、堿性激發(fā)劑添加模塊、成型模塊。下料模塊用于將化驗后的氟石膏、脫硫石膏分開盛放，并將盛放的化驗后的氟石膏、脫硫石膏提供給計量模塊。計量模塊用于計量下料模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏的質量，以保證下料模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏的干基料量比為2 3 1 1，并將氟石膏、脫硫石膏同時輸送給輸送模塊。輸送模塊用于將計量模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏輸送給混合模塊；還用于將成型模塊輸出的料球輸送至露天堆場晾曬?；旌夏K用于將氟石膏、脫硫石膏混合均化以獲得混合石膏，并將混合石膏輸送給成型模塊。堿性激發(fā)劑添加模塊用于預設量的堿性激發(fā)劑溶液噴入成型模塊。成型模塊用于將混合石膏及堿性激發(fā)劑混合后造粒，以產生料球，并將料球輸送給輸送模塊。一種改性石膏，該改性石膏通過以下方法獲得化驗脫硫石膏、氟石膏中的水分的含量，以確定脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確保改性后生產出的改性石膏中的 SO3含量為在45 47% ；根據(jù)確定的脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確定堿性激發(fā)劑配制濃度與預加水量；將化驗后的氟石膏、脫硫石膏對應的運送進氟石膏料倉及脫硫石膏料倉；利用分別與氟石膏料倉、脫硫石膏料倉對應的電子皮帶秤對從氟石膏料倉及脫硫石膏料倉輸出的氟石膏、脫硫石膏進行計量，以保證氟石膏、脫硫石膏的干基料量比為 2 3 1 1 ；利用皮帶輸送機將計量后的氟石膏、脫硫石膏送入連續(xù)強力混合機，以將氟石膏、 脫硫石膏混合均化，獲得混合石膏；將獲得的混合石膏輸送至圓盤成球機，進行成球加工；利用高壓霧化噴頭將配置堿性激發(fā)劑溶液噴入圓盤成球機，確保堿性激發(fā)劑含量為混合石膏干基料量的0. 2% 0. 5%，成球水分為15 18% ；
產出的料球堆放至露天堆場，4小時硬化，2天后即可出廠，得該改性石膏。利用上述改性石膏制備方法和改性石膏制備系統(tǒng)生產的改性石膏，需要的堿性材料用量少，僅占混合石膏的干基料量的0. 2% 0. 5%，且將氟石膏和脫硫石膏等廢棄物資源作為原料，如此減低了生產成本；另外，在生產前預先化驗脫硫石膏、氟石膏中的SO3及水分的含量，并確定脫硫石膏與氟石膏的干基料量比例及堿性激發(fā)劑配制濃度與預加水量， 在生產過程中按照確定的干基料量比例及堿性激發(fā)劑配制濃度與預加水量進行生產，如此確保了生產作業(yè)的連續(xù)性，縮短了生產周期。


附圖1是一較佳實施方式的改性石膏制備系統(tǒng)的功能模塊圖。附圖2是圖1中下料模塊的功能模塊圖。附圖3是圖1中計量模塊的功能模塊圖。附圖4是圖1中輸送模塊的功能模塊圖。附圖5是圖1中堿性激發(fā)劑添加模塊的功能模塊圖。附圖6是一較佳實施方式的改性石膏制備方法的流程圖。圖中改性石膏制備系統(tǒng)10、下料模塊11、第一下料倉111、第二下料倉112、計量模塊12、第一計量單元121、第二計量單元122、輸送模塊13、第一輸送單元131、第二輸送單元132、混合模塊14、堿性激發(fā)劑添加模塊15、堿溶液攪拌單元151、過濾單元152、堿溶液調速單元153、流量計量單元154、堿溶液輸送單元155、成型模塊16、改性石膏制備方法步驟 S301 S308
具體實施例方式如圖1所示的改性石膏制備系統(tǒng)10，該改性石膏制備系統(tǒng)10包括下料模塊11、計量模塊12、輸送模塊13、混合模塊14、堿性激發(fā)劑添加模塊15、成型模塊16。下料模塊11用于將化驗后的氟石膏、脫硫石膏分開盛放，并將盛放的化驗后的氟石膏、脫硫石膏提供給計量模塊12。請同時參看圖2，在本實施方式中，下料模塊11包括第一下料倉111、第二下料倉112，第一下料倉111用于盛放化驗后的氟石膏，第二下料倉112 用于盛放化驗后的脫硫石膏，第一下料倉111、第二下料倉112按照預設的輸送量對應的將化驗后的氟石膏、脫硫石膏輸送給計量模塊12。計量模塊12用于計量下料模塊11輸送的氟石膏、脫硫石膏的質量，以保證下料模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏的干基料量比為2 3 1 1，并將氟石膏、脫硫石膏同時輸送給輸送模塊13。請同時參看圖3，在本實施方式中，計量模塊12包括第一計量單元121、第二計量單元122，其中第一計量單元121、第二計量單元122可為電子皮帶秤。第一計量單元121與第一下料倉111相對應，以對第一下料倉111輸送的氟石膏量進行計量；第二計量單元122與第二下料倉112相對應，以對第二下料倉112輸送的脫硫石膏進行計量。第一計量單元121、第二計量單元122還同時將氟石膏、脫硫石膏輸送給輸送模塊13。如此，工作人員可以根據(jù)計量模塊12產生的計量值，手動調整下料模塊11輸送量。在其他實施方式中，也可以利用計量模塊12對下料模塊11的輸送量進行自動控制，例如，計量模塊12將產生的計量值與預設的計量值比較，在比較出產生的計量值與預設的計量值不對應時，輸出控制信號給下料模塊11，以調整下料模塊11的輸送量。輸送模塊13用于將計量模塊12輸送的氟石膏、脫硫石膏輸送給混合模塊14 ；還用于將成型模塊16輸出的料球輸送至露天堆場晾曬。請同時參看圖4，在本實施方式中，輸送模塊13包括第一輸送單元131、第二輸送單元132，其中第一輸送單元131、第二輸送單元 132可為皮帶輸送機。第一輸送單元131將計量模塊12輸送的氟石膏、脫硫石膏輸送給混合模塊14 ；第二輸送單元132將成型模塊16輸出的料球輸送至露天堆場晾曬，混合模塊14用于將氟石膏、脫硫石膏混合均化以獲得混合石膏，并將混合石膏輸送給成型模塊16。在本實施方式中混合模塊14為連續(xù)強力混合機。堿性激發(fā)劑添加模塊15用于預設量的堿性激發(fā)劑溶液噴入成型模塊16，預設量的堿性激發(fā)劑含量為混合石膏的干基料量的0. 2% 0. 5%。請同時參看圖5，在本實施方式中，堿性激發(fā)劑添加模塊15包括堿溶液攪拌單元151、過濾單元152、堿溶液調速單元 153、流量計量單元154、堿溶液輸送單元155，堿性激發(fā)劑為NaOH溶液。堿溶液攪拌單元 151用于按要求比例配置NaOH溶液，過濾單元152用于對配置的NaOH溶液進行過濾，以獲得NaOH溶液，其中過濾單元152為過濾器。堿溶液調速單元153用于預設的速度將過濾后的NaOH溶液輸送給堿溶液輸送單元155，其中堿溶液調速單元153為調速管道泵。流量計量單元1 用于計量堿溶液調速單元153輸送給堿溶液輸送單元155的NaOH溶液的流量， 其中，流量計量單元巧4為流量計。堿溶液輸送單元155用于將NaOH溶液以霧化形式噴入成型模塊16，其中，堿溶液輸送單元155為高壓霧化噴頭。成型模塊16用于將混合石膏及堿性激發(fā)劑混合后造粒，以產生料球，其中料球的成球水分為15 18%，料球中的SO3含量為45% 47%，顆粒直徑要求為5 10mm，并將料球輸送給輸送模塊13。在利用上述改性石膏制備系統(tǒng)10生產出改性石膏時，脫硫石膏中CaCO3與氟石膏中的硫酸反應，與自由水結合生成二水硫酸鈣，化學反應方程式為CaC03+H2S04 = = = CaSO4 (微溶于水)+Η20+ω2 個2CaS03+02+4H20——> 2 (CaSO4. 2H20)同時加入的0. 2% -0. 5%堿性激發(fā)劑(例如，NaOH)可以提高氟石膏中無水硫酸鈣轉化成二水硫酸鈣速度，縮短改性石膏硬化時間。另外，利用上述改性石膏制備系統(tǒng)10生產出的改性石膏為5 IOmm顆粒，水泥生產過程中無需破碎，可直接入庫使用，節(jié)約了生產運行費用。請參看圖6，其為一較佳實施方式的改性石膏制備方法，該改性石膏制備方法包括以下步驟步驟S301，化驗脫硫石膏、氟石膏中的SO3及水分的含量，以確定脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確保改性后生產出的改性石膏中的SO3含量為在45 47%。步驟S302，根據(jù)確定的脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確定堿性激發(fā)劑配制濃度與預加水量。其中，堿性激發(fā)劑可為NaOH溶液。步驟S303，將化驗后的氟石膏、脫硫石膏對應的運送進氟石膏料倉及脫硫石膏料倉。步驟S304，利用分別與氟石膏料倉、脫硫石膏料倉對應的電子皮帶秤對從氟石膏料倉及脫硫石膏料倉輸出的氟石膏、脫硫石膏進行計量，以保證氟石膏、脫硫石膏的干基料量比為2 3 1 1。步驟S305，利用皮帶輸送機將計量后的氟石膏、脫硫石膏送入連續(xù)打散混合機，以將氟石膏、脫硫石膏混合均化，獲得混合石膏。步驟S306，將獲得的混合石膏輸送至圓盤成球機，進行成球加工。步驟S307，利用高壓霧化噴頭將配置堿性激發(fā)劑溶液噴入圓盤成球機，確保堿性激發(fā)劑含量為混合石膏干基料量的0. 2% 0. 5%，成球水分為15 18%。步驟S308，產出的料球堆放至露天堆場，4小時硬化，2天后即可出廠，得改性石膏
女口
廣 PFt ο利用上述改性石膏制備方法和改性石膏制備系統(tǒng)10生產的改性石膏符合天然石膏國家標準GB/T-5483-2008要求的，可以作為水泥緩凝劑使用，經(jīng)試驗利用本發(fā)明獲得的改性石膏4小時內能完全硬化，硬化時間較短，生產效率高。請同時參看表1 表1改性石膏在水泥中應用檢測結果
改性石骨與天然石青相關實驗指標對比統(tǒng)計品代號比面積稠度初凝終凝安定性3d 抗折28d 抗折3d 抗壓28d 抗壓備注物理MCl3452370120合格5.89.131.262.5旋窯熟料+天然石青性能MC234623.990140合格69.532.566旋窯熟料+改性石青MC335023.6110220合格47.120.339.2立窯熟料+天然石青MC434723.6110210合格4.37.320.843.9立窯熟料+改性石青樣品代號燒失硅鋁鐵鈣鎂KHSO3化學 性能MCl1.0721.115.734.2565.720.810.922.31旋窯熟料+天然石青MC20.920.525.714.3765.550.720.952.23旋窯熟料+改性石青MC31.8120.55.124.6162.561.540.912.32立窯熟天然石青MC41.7619.795.135.2163.241.850.952.22立窯熟料+改性石青 從表1中可以看出改性石膏與天然石膏相比，采用改性石膏作為水泥緩凝劑的水泥凝結時間加長，水泥緩凝效果優(yōu)于天然石膏，3天抗折、抗壓強度、觀天抗折、抗壓強度都比天然石膏有升高。以此可以看出，利用上述改性石膏制備方法和改性石膏制備系統(tǒng)10生產的改性石膏是一種優(yōu)質的水泥緩凝劑。另外，由于改性石膏中SO3含量較高，如此在水泥生產中，改性石膏的用量低于天然二水石膏，可大大節(jié)約水泥生產成本。
權利要求
1.一種改性石膏制備系統(tǒng)，其特征在于該改性石膏制備系統(tǒng)包括下料模塊、計量模塊、輸送模塊、混合模塊、堿性激發(fā)劑添加模塊、成型模塊；下料模塊用于將化驗后的氟石膏、脫硫石膏分開盛放，并將盛放的化驗后的氟石膏、脫硫石膏提供給計量模塊；計量模塊用于計量下料模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏的質量，以保證下料模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏的干基料量比為2 3 1 1，并將氟石膏、脫硫石膏同時輸送給輸送模塊；輸送模塊用于將計量模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏輸送給混合模塊，還用于將成型模塊輸出的料球輸送至露天堆場晾曬；混合模塊用于將氟石膏、脫硫石膏混合均化以獲得混合石膏，并將混合石膏輸送給成型模塊；堿性激發(fā)劑添加模塊用于預設量的堿性激發(fā)劑溶液噴入成型模塊；成型模塊用于將混合石膏及堿性激發(fā)劑混合后造粒，以產生料球，并將料球輸送給輸送模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的改性石膏制備系統(tǒng)，其特征在于預設量的堿性激發(fā)劑含量為混合石膏的干基料量的0. 2% 0. 5%。
3.根據(jù)權利要求1所述的改性石膏制備系統(tǒng)，其特征在于料球的成球水分為15 18%，料球中的SO3含量為45% 47%。
4.根據(jù)權利要求1所述的改性石膏制備系統(tǒng)，其特征在于下料模塊包括第一下料倉、 第二下料倉，第一下料倉用于盛放化驗后的氟石膏，第二下料倉用于盛放化驗后的脫硫石膏，第一下料倉、第二下料倉按照預設的輸送量對應的將化驗后的氟石膏、脫硫石膏輸送給計量模塊。
5.根據(jù)權利要求4所述的改性石膏制備系統(tǒng)，其特征在于計量模塊包括第一計量單元、第二計量單元，其中第一計量單元、第二計量單元為電子皮帶秤；第一計量單元與第一下料倉相對應，以對第一下料倉輸送的氟石膏量進行計量；第二計量單元與第二下料倉相對應，以對第二下料倉輸送的脫硫石膏進行計量；第一計量單元、第二計量單元還同時將氟石膏、脫硫石膏輸送給輸送模塊。
6.根據(jù)權利要求1所述的改性石膏制備系統(tǒng)，其特征在于輸送模塊包括第一輸送單元、第二輸送單元，其中第一輸送單元、第二輸送單元為皮帶輸送機；第一輸送單元將計量模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏輸送給混合模塊；第二輸送單元將成型模塊輸出的料球輸送至露天堆場晾曬。
7.根據(jù)權利要求1所述的改性石膏制備系統(tǒng)，其特征在于堿性激發(fā)劑添加模塊包括堿溶液攪拌單元、過濾單元、堿溶液調速單元、流量計量單元、堿溶液輸送單元，堿性激發(fā)劑為NaOH溶液；堿溶液攪拌單元用于按要求比例配置NaOH溶液，過濾單元用于對配置的NaOH溶液進行過濾，以獲得NaOH溶液，其中過濾單元為過濾器；堿溶液調速單元用于預設的速度將過濾后的NaOH溶液輸送給堿溶液輸送單元，其中堿溶液調速單元為調速管道泵；流量計量單元用于計量堿溶液調速單元輸送給堿溶液輸送單元的NaOH溶液的流量，其中，流量計量單元為流量計；堿溶液輸送單元用于將NaOH溶液以霧化形式噴入成型模塊，其中，堿溶液輸送單元為高壓霧化噴頭。
8.一種改性石膏制備方法，該改性石膏制備方法包括以下步驟化驗脫硫石膏、氟石膏中的SO3及水分的含量，以確定脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確保改性后生產出的改性石膏中的SO3含量為在45 47% ；根據(jù)確定的脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確定堿性激發(fā)劑配制濃度與預加水量； 將化驗后的氟石膏、脫硫石膏對應的運送進氟石膏料倉及脫硫石膏料倉； 利用分別與氟石膏料倉、脫硫石膏料倉對應的電子皮帶秤對從氟石膏料倉及脫硫石膏料倉輸出的氟石膏、脫硫石膏進行計量，以保證氟石膏、脫硫石膏的干基料量比為2 3 1:1;利用皮帶輸送機將計量后的氟石膏、脫硫石膏送入連續(xù)強力混合機，以將氟石膏、脫硫石膏混合均化，獲得混合石膏；將獲得的混合石膏輸送至圓盤成球機，進行成球加工；利用高壓霧化噴頭將配置堿性激發(fā)劑溶液噴入圓盤成球機，確保堿性激發(fā)劑含量為混合石膏干基料量的0. 2% 0. 5%，成球水分為15 18% ；產出的料球堆放至露天堆場，4小時硬化，2天后即可出廠，得改性石膏產品。
9.一種改性石膏，該改性石膏通過以下方法獲得化驗脫硫石膏、氟石膏中的SO3及水分的含量，以確定脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確保改性后生產出的改性石膏中的SO3 含量為在45 47% ；根據(jù)確定的脫硫石膏與氟石膏的干基料量比，確定堿性激發(fā)劑配制濃度與預加水量； 將化驗后的氟石膏、脫硫石膏對應的運送進氟石膏料倉及脫硫石膏料倉； 利用分別與氟石膏料倉、脫硫石膏料倉對應的電子皮帶秤對從氟石膏料倉及脫硫石膏料倉輸出的氟石膏、脫硫石膏進行計量，以保證氟石膏、脫硫石膏的干基料量比為2 3 1:1;利用皮帶輸送機將計量后的氟石膏、脫硫石膏送入連續(xù)強力混合機，以將氟石膏、脫硫石膏混合均化，獲得混合石膏；將獲得的混合石膏輸送至圓盤成球機，進行成球加工；利用高壓霧化噴頭將配置堿性激發(fā)劑溶液噴入圓盤成球機，確保堿性激發(fā)劑含量為混合石膏干基料量的0. 2% 0. 5%，成球水分為15-18% ；產出的料球堆放至露天堆場，4小時硬化，2天后即可出廠，得該改性石膏。
全文摘要
一種改性石膏制備系統(tǒng)，該改性石膏制備系統(tǒng)的下料模塊用于將化驗后的氟石膏、脫硫石膏分開盛放，并將盛放的化驗后的氟石膏、脫硫石膏提供給計量模塊；計量模塊用于計量下料模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏的質量，以保證下料模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏的干基料量比為2∶3～1∶1。輸送模塊用于將計量模塊輸送的氟石膏、脫硫石膏輸送給混合模塊?；旌夏K用于將氟石膏、脫硫石膏混合均化以獲得混合石膏，并將混合石膏輸送給成型模塊。堿性激發(fā)劑添加模塊用于預設量的堿性激發(fā)劑溶液噴入成型模塊。成型模塊用于將混合石膏及堿性激發(fā)劑混合后造粒，以產生料球，并將料球輸送給輸送模塊。本發(fā)明還提供了一種改性石膏制備方法及改性石膏。
文檔編號C04B11/26GK102241487SQ20111007536
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2011年3月29日
發(fā)明者丁立峰, 馬建國 申請人:丁立峰