【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磷石膏资源化利用，具体涉及一种磷石膏制备可调控相组分复合相石膏的方法及其装置。
技术介绍
1、磷石膏是典型的工业副产石膏，我国95％以上的磷石膏来源于二水物法湿法磷酸生产，每生产1t磷酸副产4.5～5.5t磷石膏。目前，我国磷石膏累计堆存量已达8亿吨，综合利用率不到50％。磷石膏的大量堆存带来了水体、土地和大气等环境污染问题，已成为限制磷化工企业发展的瓶颈。
2、磷石膏与天然石膏类似，其主要成分二水硫酸钙含量达到85～90％，能够替代天然石膏制备磷石膏基建材粉体材料。然而，磷石膏中的杂质复杂多样，尤其是水溶性磷、氟等杂质会对磷石膏基建筑石膏胶凝性能产生负面影响。为提升磷石膏煅烧制备建筑石膏粉体材料方面的资源化利用，必须对磷石膏进行前端净化处理。目前，国内大多数磷石膏煅烧企业采用水洗净化的方式处理。水洗净化工艺会带来二次污染，以及部分磷化企业产存在水平衡问题，无法实现水洗净化。
3、为突破湿法净化限制，常采用高温煅烧来提升磷石膏性能。磷石膏经过中高温煅烧不仅可以有效去除或减少有害杂质，还能制备高强且耐水性和流变性大大优于建筑石膏的ii型无水石膏，ii型无水石膏的胶凝性能优势弥补了磷石膏中杂质对性能造成负面影响的缺陷。ii型无水石膏根据煅烧制备的温度不同分为s型(350～650℃)、u型(650～750℃)和e型(750～1180℃)，不同类型ii型无水石膏水化活性存在显著差异。然而，国内完全利用ii型无水石膏作为胶凝材料水化活性激发的关键技术瓶颈未得到解决，存在早期强低，水化活性激发效率低下且
4、为克服以上问题提出磷石膏煅烧制备ii型无水石膏和β-半水石膏的复合相石膏思路。复合相石膏作为下游砂浆产品的基材粉体时，在合理外加剂的调配下能发挥ii型无水石膏和β-半水石膏各自的性能优势。β-半水石膏提供早期强度，ii型无水石膏提供后期强度和耐水性能。复合相石膏中ii型无水石膏相(aii相)和β-半水石膏相(hh相)组分比例不同，复合相石膏胶凝性能也不同。由于磷石膏煅烧过程中相转变是连续渐变的，产生ii型无水石膏的同时必然会产生大量的iii型无水石膏。同时对于部分煅烧充分性差的工艺而言，复合相石膏中也会存在部分二水石膏。iii型无水石膏相(aiii相)和二水石膏相(dh相)含量及aii相组分含量会对复合相石膏胶凝性能影响较大，且直接影响复合相石膏基砂浆浆体流变、强度性能、以及产品稳定性。因此，复合相石膏中各相组分的比例和稳定性控制是满足复合相石膏作为石膏基粉体胶凝材料的关键。
5、目前，国内磷石膏煅烧制备复合相石膏的工艺技术存在以下问题：无法实现复合相石膏中各相组分比例的精准调控；对aii相在复合相石膏中相组分比例调节手段单一；复合相石膏中aiii相向hh相的转化效率低，且陈化过程中会导致dh相含量升高；现有陈化技术存在陈化周期长、陈化效率低问题；煅烧石膏降温冷却速度慢，冷却工艺流程长；热量梯度利用性差，煅烧工艺能耗高，连续性差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种磷石膏制备可调控相组分复合相石膏的方法及其装置，解决现有技术制备复合相石膏过程中存在的各相组分比例调控精准性差、调节手段单一、冷却陈化效率低、产品稳定性差的问题。
2、为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种磷石膏制备可调控相组分复合相石膏的方法，其特征在于包括如下步骤：
3、s1.将游离水含量低于6％的磷石膏原料经过震动筛分设备筛分，筛下磷石膏通过计量螺旋给料机进入文丘里干燥器，经干燥后进入旋风分离器内，经分离后的磷石膏粉体进入煅烧流化床；
4、s2.磷石膏粉体从煅烧流化床左室进料口进入，热风从煅烧流化床底部进入，磷石膏粉体与0.5～5m/s流速的热风接触后呈流化状态从左室底部连通处进入右室，最终从右室上出料口排出，控制流化状态的磷石膏粉体煅烧温度为300～450℃，在煅烧流化床中停留时间为30～90min，制备得到高温复合相石膏粉体；
5、s3.高温复合相石膏粉体以8～12m/s流速进入撞击流冷却器，与14～20m/s流速的冷却风相向撞击冷却后，进入旋风冷却器中进一步冷却复合相石膏粉至70℃以下，旋风冷却器中换热后的热空气经第二布袋除尘器除尘；
6、s4.冷却后的复合相石膏粉体进入球磨机内进行复合相石膏粉体颗粒的外观形貌和粒径的球磨改性，控制改性后的粒径分布范围为38～75μm之间，改性后的复合相石膏粉体送入缓冲仓中临时存储；
7、s5.将压缩空气增湿后，与经第二布袋除尘器除尘后的热空气在气体混合罐中混合得到温度25～60℃、相对湿度40～90％的混合气体，将混合气体从陈化流化床底部送入，缓冲仓中的复合相石膏粉体从陈化流化床左室进料口进入，与0.5～3m/s流速的混合气体接触后呈流化状态，由于左室与右室底部连通，复合相石膏粉体从连通处进入右室，最终从右室上出料口排出至成品仓，控制流化状态的复合相石膏粉体在陈化流化床中停留50～150min，得到复合相石膏成品，陈化流化床尾气进入第一布袋除尘器。
8、更进一步的技术方案是步骤s1中所述磷石膏原料中二水硫酸钙含量≥85％，ph值≥3.0，在筛分前先用抓斗间歇式进行翻堆均化干燥处理；震动筛分设备筛孔孔径≤3cm。
9、更进一步的技术方案是步骤s1中所述文丘里干燥器中从底部通入温度为150～200℃，气速为15～20m/s的热风，热风由燃煤热风炉提供；旋风分离器尾气送入第一布袋除尘器。
10、更进一步的技术方案是步骤s2中所述热风由天然气热风炉提供。
11、更进一步的技术方案是步骤s3中所述冷却风由风机提供自然风。
12、更进一步的技术方案是所述煅烧流化床和陈化流化床出料口处均设置有气动阀门，气动阀门开度为50～100％。
13、更进一步的技术方案是所述复合相石膏成品中aii相含量为10～90％，hh相含量为5～85％，dh相为0.5～1.5％，aiii相含量为0～0.5％，附着水含量为0～1.0％。
14、更进一步的技术方案是所述方法使用的装置包括依次连接的震动筛分设备、计量螺旋给料机、文丘里干燥器、旋风分离器、煅烧流化床、撞击流冷却器、旋风冷却器、球磨机、缓冲仓、陈化流化床、成品仓；文丘里干燥器的进风口与燃煤热风炉出风口连接，旋风分离器出风口与第一布袋除尘器进风口连接；煅烧流化床顶部排气口通过尾气管道与天然气热风炉进风口连接，底部进气口与天然气热风炉出风口连接；撞击流冷却器进风口与风机连接，撞击流冷却器出料口与旋风冷却器进料口连接，旋风冷却器出风口经第二布袋除尘器与气体混合罐进风口连接；陈化流化床顶部排气口通过尾气管道与第一布袋除尘器连接，底部进气口与气体混合罐出气口连接；气体混合罐进风口依次与气体加湿罐、空气压缩机连接。
15、更进一步的技术方案是所述述撞击流冷却器包括上部的分离室和下部的撞击室，分离室和撞击室连通，撞击室两侧相对设置有进料喷嘴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷石膏制备可调控相组分复合相石膏的方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1中所述磷石膏原料中二水硫酸钙含量≥85％，pH值≥3.0，在筛分前先用抓斗间歇式进行翻堆；震动筛分设备(1)筛孔孔径≤3cm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1中所述文丘里干燥器(4)中从底部通入温度为150～200℃，气速为15～20m/s的热风，热风由燃煤热风炉(3)提供；旋风分离器(5)尾气送入第一布袋除尘器(12)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中所述热风由天然气热风炉(7)提供。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中所述冷却风由风机(11)提供，冷却风为自然风。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述煅烧流化床(6)和陈化流化床(15)出料口处均设置有气动阀门(21)，生产过程中气动阀门(21)开度为50～100％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述复合相石膏成品中AII相含量为10～90％，HH相含
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于：所述方法使用的装置包括依次连接的震动筛分机(1)、计量螺旋给料机(2)、文丘里干燥器(4)、旋风分离器(5)、煅烧流化床(6)、撞击流冷却器(8)、旋风冷却器(9)、球磨机(10)、缓冲仓(14)、陈化流化床(15)、成品仓(20)；文丘里干燥器(4)的进风口与燃煤热风炉(3)出风口连接，旋风分离器(5)出风口与第一布袋除尘器(12)进风口连接；煅烧流化床(6)顶部排气口通过尾气管道与天然气热风炉(7)进风口连接，底部进气口与天然气热风炉(7)出风口连接；撞击流冷却器(8)进风口与风机(11)连接，撞击流冷却器(8)出料口与旋风冷却器(9)进料口连接，旋风冷却器(9)出风口经第二布袋除尘器(13)与气体混合罐(17)进风口连接；陈化流化床(15)顶部排气口通过尾气管道与第一布袋除尘器(12)连接，底部进气口与气体混合罐(17)出气口连接；气体混合罐(17)进风口依次与气体加湿罐(18)、空气压缩机(19)连接。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述述撞击流冷却器(8)包括上部的分离室(804)和下部的撞击室(807)，分离室(804)和撞击室(807)连通，撞击室(807)两侧相对设置有进料喷嘴(805)、进气喷嘴(806)，撞击室(807)底部设置有排料口(808)，分离室(804)顶部设置有排气口(801)，排气口(801)通过粉尘分离装置(22)与燃煤热风炉(3)进气口连接。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述分离室(804)和撞击室(807)连接处管径为撞击室(807)内径的1/10～1/20。
...【技术特征摘要】
1.一种磷石膏制备可调控相组分复合相石膏的方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s1中所述磷石膏原料中二水硫酸钙含量≥85％，ph值≥3.0，在筛分前先用抓斗间歇式进行翻堆；震动筛分设备(1)筛孔孔径≤3cm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s1中所述文丘里干燥器(4)中从底部通入温度为150～200℃，气速为15～20m/s的热风，热风由燃煤热风炉(3)提供；旋风分离器(5)尾气送入第一布袋除尘器(12)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s2中所述热风由天然气热风炉(7)提供。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s3中所述冷却风由风机(11)提供，冷却风为自然风。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述煅烧流化床(6)和陈化流化床(15)出料口处均设置有气动阀门(21)，生产过程中气动阀门(21)开度为50～100％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述复合相石膏成品中aii相含量为10～90％，hh相含量为5～85％，dh相为0.5～1.5％，aiii相含量为0～0.5％，附着水含量为0～1.0％。
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于：所述方法使用的装置包括依次连接的震动筛分机(1)、计量螺旋给料机(2)、文丘里干燥器(4)、旋风分离器(5)...
【专利技术属性】
技术研发人员：李恒，张晖，郭旭东，钟晋，
申请(专利权)人：云南云天化环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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