一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法，所述装置包括依次连接的进料单元、烘干单元、煅烧单元、控晶单元与产品收集单元；所述控晶单元包括晶型控制器。在采用所述装置生产II型无水石膏的方法中，通过所述煅烧单元可以有效除去二水石膏中的结晶水，得到II型无水石膏粗品，后通过晶型控制器对温度与停留时间的控制，可以实现精准分步控晶，得到AⅡ

【技术实现步骤摘要】
一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法
本专利技术涉及工业固体废弃物资源化利用
，具体涉及一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法。
技术介绍
随着工业的快速发展，天然石膏资源在开采与消耗的同时，会排放大量的工业副产石膏，其中工业副产石膏是指工业生产中因化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的副产品或废渣，也称化学石膏或工业废石膏，主要包括脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、氟石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、钛石膏等，其中脱硫石膏和磷石膏的产生量约占全部工业副产石膏总量的85％。工业副产石膏种类众多，不同的工艺操作条件及原料来源造成工业副产石膏成分各异，品质不稳定。由于含有的有害杂质成分多且复杂以及含酸含氟等诸多难题，很难实现一种工艺能够解决所有工业副产石膏的问题，造成其研究和综合应用进展缓慢，大量工业副产石膏的堆积，占用耕地，污染水体和土壤，极大危害了人类生活环境，给工业副产石膏排放企业造成巨大经济和环保压力。目前，工业副产石膏综合利用主要有两个途径：一是用作水泥缓凝剂，约占工业副产石膏综合利用量的70％；二是生产石膏建材制品，包括纸面石膏板、石膏砌块、石膏空心条板、干混砂浆、石膏砖等，但上述利用途径中，只是对石膏进行简单处理后的应用，石膏中的有害杂质并未充分去除，综合利用率低，而且用作建筑材料时，一般只能用于面材或装饰，难以用作主体结构材料，应用量及应用范围受到限制。因此，需要对石膏进行转化，使之能够代替传统水泥，从而可以大量消化工业副产石膏，解决环保问题。超硫酸盐水泥因其具有水化热低、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性好的特性，能够有效代替传统水泥，应用范围正不断扩展，其主要成分包括石膏，其中以II型无水石膏的效果最佳。因此，利用工业副产石膏生产II型无水石膏受到了重视。CN110803876A公开了一种Ⅱ型无水石膏热耦合生产装置及方法，所述装置包括依次连接的干燥装置、流化反应器、旋流反应器和冷却单元，所述冷却单元包括至少一级冷却装置，所述冷却单元的冷源出口独立地与干燥装置、流化反应器和旋流反应器的气体入口相连。本专利技术利用装置的不同特性将石膏物料进行分级煅烧，控制反应进行，再经多级冷却，得到Ⅱ型无水石膏产品，实现了工业副产石膏的资源化利用；所述装置采用多级热耦合技术，将产品冷却阶段的热量充分用于干燥及反应阶段，系统内热量充分利用，实现节能降耗与装置的稳定运行。CN112266190A公开了一种利用工业副产石膏生产自激发II型无水石膏的装置与方法，其工艺装置包括：两级动态旋流煅烧系统、旋转闪蒸干燥系统、工业副产石膏预处理系统、II型无水石膏冷却系统、系统高压引风机及管路系统等。其工艺方法包括：根据工业副产石膏物料类型性质连续依序进行。原料选择性脱水，预处理、干燥脱水、两级动态煅烧和II型无水石膏产品冷却工艺处理。工艺装置系统全封闭、负压状态操作，系统热量实现梯次利用、节能降耗。由工业副产石膏可制得力学性能优异，且后续实现自激发的高品质II型无水石膏产品，以实现扩大工业副产石膏资源化利用，该方法和生产装置可实现规模工业化生产。然而，人们发现不同厂家甚至相同厂家不同批次制备得到的II型无水石膏，在稳定性方面存在巨大差别，存放几天甚至一天就会发生水化不能再使用。经过进一步研究，人们发现II型无水石膏还可以分为AⅡU与AIIS两种晶型。其中，AⅡS为低温II型无水石膏，有一定的水化特性，可以在水中缓慢地水化，属于不稳定晶型。而AⅡU不具有水化特性，要通过激发剂激发才可以水化，是II型无水石膏理想的稳定晶型，可以在保证含水率要求的前提下，大大提高II型无水石膏的存放时间。但是，人们对于AⅡU与AIIS两种晶型的研究还处于理论研究和应用技术探讨阶段上。综上所述，目前亟需开发一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法，可以实现精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，保证Ⅱ型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高II型无水石膏的存放时间。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置及方法，所述装置在煅烧单元与产品收集单元之间增设控晶单元，在采用所述装置生产II型无水石膏的方法中，通过所述煅烧单元可以有效除去二水石膏中的结晶水，得到II型无水石膏粗品，后通过晶型控制器对温度与停留时间的控制，可以实现精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，存放6个月后的含水率仍然≤0.5％，保证了Ⅱ型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高了II型无水石膏的存放时间。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置，所述装置包括依次连接的进料单元、烘干单元、煅烧单元、控晶单元与产品收集单元；所述控晶单元包括晶型控制器。本专利技术所述装置在煅烧单元后增设控晶单元，所述煅烧单元可以有效除去二水石膏中的结晶水，而煅烧得到的II型无水石膏粗品可以通过控晶单元中的晶型控制器，有效控制温度与停留时间，可以实现精准分步控晶，得到AⅡU晶型占比≥98wt.％的II型无水石膏产品，存放6个月后的含水率仍然≤0.5％，保证了Ⅱ型无水石膏应用的性能稳定性和高品质，大大提高了II型无水石膏的存放时间。值得说明的是，本专利技术所述装置并不针对某一种工业副产石膏，本领域技术人员可以根据实际待处理的工业副产石膏特点，采用针对性预处理技术，一方面，通过低成本的方式降低原料附着水，从而从根本上降低生产能耗的需求，另一方面，通过降低有害杂质、固化有害杂质、调整PH值，保证原料的稳定性达到保证产品的高质量，减少高温过程中有害成分的分解挥发，为后续工艺过程中有害成分的固化减轻负荷。例如对于含酸量较高的磷石膏，可以采用现有技术中公开的规模化物理压滤技术及设备，对原料进行物理降水除杂，最大幅度减低原料的附着水含水率，并将附着水中溶解的可溶性有害杂质部分随水去除，可将原料附着水稳定控制在12％以内，并通过向原料中添加固化和调整性辅料，将原料中的酸性(PH值)调制要求的范围，同时通过辅料与酸性物质的反应，将部分酸性可溶物质转变为溶解度更低或分解温度更高的物质达到固化部分有害物质的目的。作为本专利技术优选的技术方案，所述进料单元包括相互连接的原料储存器与原料输送器，所述原料输送器的出口与所述烘干单元的入口相连接。值得说明的是，本专利技术所述原料输送器可采用皮带称重机，可以同时控制工业副产石膏的加入量。优选地，所述原料储存器内设置防粘壁组件，避免含有游离水的工业副产石膏在内壁上大量粘附进而影响运行，也可以减少工业副产石膏对装置的腐蚀，延长使用寿命。优选地，所述烘干单元包括破碎烘干机。值得说明的是，本专利技术所述破碎烘干机可以实现破碎与烘干双重作用，属于低温流态化烘干设备，大大减少了设备投资成本，而且实现了设备的集成化。作为本专利技术优选的技术方案，所述煅烧单元包括至少一级煅烧器与燃气煅烧炉，最后一级所述煅烧器的出口与所述燃气燃烧炉的入口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的进料单元、烘干单元、煅烧单元、控晶单元与产品收集单元；所述控晶单元包括晶型控制器。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用工业副产石膏生产II型无水石膏的装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的进料单元、烘干单元、煅烧单元、控晶单元与产品收集单元；所述控晶单元包括晶型控制器。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进料单元包括相互连接的原料储存器与原料输送器，所述原料输送器的出口与所述烘干单元的入口相连接；
优选地，所述原料储存器内设置防粘壁组件；
优选地，所述烘干单元包括破碎烘干机。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述煅烧单元包括至少一级煅烧器与燃气煅烧炉，最后一级所述煅烧器的出口与所述燃气燃烧炉的入口相连接；
优选地，所述煅烧器包括旋风式煅烧器；
优选地，所述煅烧器的级数为2-4级；
优选地，所述燃气煅烧炉的出口设置煅烧物料收集器；
优选地，所述煅烧物料收集器为旋风式收集器；
优选地，所述燃气燃烧炉包括燃气入口、固体入口、气体入口以及气固混合料出口；
优选地，所述煅烧单元还包括第一引风机，所述第一引风机的入口与所述煅烧单元的气体出口相连接。


4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括冷却单元，所述冷却单元设置于所述控晶单元与所述产品收集单元之间；
优选地，所述冷却单元包括至少一级冷却器与第一鼓风机；
优选地，所述冷却器包括旋风式冷却器；
优选地，所述冷却器的级数为2-4级；
优选地，所述第一鼓风机的出口与所述冷却单元的气体入口相连接；
优选地，所述产品收集单元包括提升机与产品收集仓。


5.一种采用权利要求1-4任一项所述装置生产II型无水石膏的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将工业副产石膏利用进料单元与烘干单元进行破碎、干燥，得到干燥石膏原料；
(2)将步骤(1)得到的干燥石膏原料利用煅烧单元进行煅烧，得到II型无水石膏粗品；
(3)将步骤(2)得到的II型无水石膏粗品利用晶型控制器进行控晶，再利用产品收集单元进行收集，得到II型无水石膏产品。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述工业副产石膏含有游离水，所述游离水的含量占所述工业副产石膏总量的8-14wt.％；
优选地，步骤(1)所述干燥的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐绍林，万建东，彭卓飞，章健，陈玉兰，唐炜，唐楠，孙正申，宋小霞，陈家伟，刘丽娟，
申请(专利权)人：江苏一夫科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32