脫硫石膏液相法生產高強度α-石膏的工藝研究

郝卓,趙建華,石秀芹,王文忠

(1.山東金信新型建材有限公司,山東平邑 273305; 2.山東黃金技術開發中心石膏研究所,山東平邑 273305)

脫硫石膏液相法生產高強度α-石膏的工藝研究

郝卓1,趙建華2,石秀芹1,王文忠1

(1.山東金信新型建材有限公司,山東平邑 273305; 2.山東黃金技術開發中心石膏研究所,山東平邑 273305)

脫硫石膏是火電廠煙氣脫硫副產物,由于其粒徑較細、顆粒分配不均,煅燒生產比天然石膏困難,而液相法工藝適合脫硫石膏生產高強度α-石膏。對脫硫石膏液相法生產高強度α-石膏的工藝參數進行了研究,通過對反應轉晶劑添加量、轉化溫度、壓力及反應時間等參數調整,得到了脫硫石膏生產的合理參數。

脫硫石膏;液相法;工藝參數調整;綜合利用

0 引言

脫硫石膏是火電廠煙氣脫硫的副產物,是一種石膏資源。天然石膏粉碎后,細度一般在 140μm左右,而脫硫石膏顆粒較細,粒徑一般在 30～60μm。脫硫石膏顆粒過細,帶來流動性和觸變性的問題,需要在工藝中進行特殊處理以及改善晶體結構。脫硫石膏顆粒的比表面積僅為天然石膏粉碎后的 40%～60%,顆粒分配不好。煅燒后脫硫石膏顆粒分布特征沒有改變,導致熟石膏粉加水后的流變性差,顆粒離析、分層現象嚴重。脫硫石膏煅燒生產難于天然石膏,對于煅燒工藝參數的控制水平要求更高。

脫硫石膏液相法生產高強度α-石膏,生產工藝是將脫硫石膏粉與水的懸浮液在密閉反應釜中不斷攪拌并加熱到一定的溫度、壓力后進行反應,反應實質是顆粒狀石膏向纖維狀半水石膏的轉化過程。山東金信新型建材公司從德國 BSH公司引進了一條α-石膏生產線,利用該裝備進行脫硫石膏生產高強度α-石膏的工藝研究。

1 工藝研究

1.1 原料特性

原料為來自電廠脫硫石膏,顆粒細度:180目篩余 1.25%,240目篩余 3.05%,300目篩余 3.58%;附著水 11.04%;品位 82.35%。

1.2 預混料漿

人工將脫硫石膏加入容積 40m3的預混罐中,自動加水混合,用攪拌器將其攪拌成料漿,密度為1400 g/L,然后導熱油自動加熱,達到工藝要求溫度70℃即可。

1.3 初步結晶及工藝參數調整

1.3.1 初步結晶

經過三次試驗后,確定初步結晶的最佳條件:轉晶劑A投加量為 11.5 kg;反應溫度控制在 130℃以下,128～129℃較好;晶體長徑比為 3～4。

在預混罐中先加 4.6m×80℃的熱水,再加入0.45m3的料漿,轉晶劑 A投加量為 11.5 kg,電腦程序自動設定溫度為 124.5℃,達到設定溫度后手動升溫,每次升溫幅度 0.2℃,結晶效果良好。

1.3.2 工藝參數調整

初步結晶后,進行工藝參數調整。先添加轉晶劑A,當添加 2.0 kg轉晶劑 A后,生成晶體的長徑比較大;當轉晶劑A量為 2.5 kg時,生成晶體較好。進行物料添加,添加量分別為 2.3、3.5、4.5m3,三次添加完后物料液位達到轉晶器容積的 90%左右,轉晶劑A比例系數分別為 4.5、4.7、4.8,反應溫度設116～117℃,反應完全。取樣觀察,當 98%左右二水石膏晶體生成規則半水石膏晶體時,可以打入到2號反應釜中進行轉晶。

1.4 轉晶過程

一般情況下,天然石膏轉晶溫度為 128℃,由于脫硫石膏粒度較細,生成的晶體外形比天然石膏小,故脫硫石膏轉晶溫度設為 126℃,此時反應釜內壓力 3.5MPa,晶體在 2號反應釜中穩定約半小時后,基本上生成了α-石膏,進行離心脫水。

1.5 離心脫水

從 2號轉晶器來的石膏料漿,以 5m3/h速度進入離心分離機內,經離心分離機脫去大部分水分后,進行烘干。

1.6 造粒機的干燥

離心機分離出來的α-石膏,進入干燥機烘干,前區溫度 250～230℃,出料溫度為 115～105℃,烘干機的頻率為 45Hz。在 XP-200Z電子顯微鏡下觀察,成品α-石膏晶體粗壯、結晶完善、純度高。

2 α-石膏成品性能參數

脫硫石膏液相法生產高強度α-石膏的成品性能參數見表1。

表1 α-石膏成品性能參數

從表 1可以看出,液相法生產α-石膏成品性能參數中除了白度低于天然石膏外,其他指標均達到行業標準要求。

3 應用前景

脫硫石膏液相法生產的α-高強脫硫石膏可以進行資源化利用,如生產出陶瓷模具石膏粉,陶瓷注漿石膏粉;生產出牙模石膏粉;生產適用于純金、K金及銀飾制品鑄造的石膏粉;輪胎模具石膏粉,芯模石膏粉,高檔美術工藝石膏以及自流平石膏和粉刷石膏等。液相脫硫石膏產品可部分代替天然石膏使用,其質量穩定,價格低廉,能有效地降低石膏材料的成本,可提高石膏制品與同類產品的競爭力和市場占有率,培育石膏建材市場。

4 結語

(1)脫硫石膏液相法生產高強度α-石膏,經過反復試驗得到了適合的工藝參數。

(2)脫硫石膏生產的α-超高強石膏,其抗折強度、抗壓強度、膨脹系數表面強度等各項指標符合α -型高強石膏行業標準的最高級α-50級別的指標要求,基本接近天然優質石膏的產品指標。

(3)國內外市場對石膏制品的需求不斷提高,應加強脫硫石膏綜合利用技術及設備方面研發及引進吸收。脫硫石膏產業具有廣闊的應用前景。

[1]岳文海,王志.α半水石膏晶形轉化劑作用機理的探討[J].武漢理工大學學報,1996,(2):1-4.

[2]王志,鄒愛紅,李國忠,等.高強石膏材料研究最新進展[J].新型建筑材料,1999,(9):47-48.

[3]鄭萬榮,張巨松,楊洪永,等.轉晶劑、晶種和分散劑對α半水石膏晶體粒度、形貌的影響[J].非金屬礦,2006,(4):1-4.

[4]段珍華,秦鴻根,李崗,等.脫硫石膏制備高強α-半水石膏的晶形改良劑與工藝參數研究[J].新型建筑材料,2008,(8):1-4.

[5]段珍華,秦鴻根,李崗.動態水熱法制備高強α-半水石膏的工藝參數研究[J].粉煤灰,2009,(1):6-7,22.

[6]宋樹峰,趙建華,孫令文.DCS控制系統在α-石膏粉液相法生產中的應用[J].工業控制計算機,2008,(10):7-8.

[7]趙建華,孫令文,王文忠,等.α-型高強度石膏液相法生產工藝[J].中國非金屬礦工業導刊,2008,(4):37～38,45.

[8]董秀芹,趙建華,宋樹峰,等.脫硫石膏液相法生產α-石膏粉的工業化試驗研究[J].硫磷設計與粉體工程,2009,(5):8-10.

Research on parameters of liquid phase process in FGD gypsum utilization

Desulfurization gyp sum is by-products of flue gas desulfurization system in thermalpowerplants.Because its sm aller size and bad distribution,the utilizat ion of the desulfurization gypsum is harder than natural gypsum.The liquid phase p rocess is adaptive for utilization ofαp laster.U sing German technology and equipm ent,the exper im entwhich can decide the param eters of liquid phase process has been done.Through the adjustm ent of crystalmodifier quantity,transfor m ation temperature,pressure,concentration and react ion t im e,the reasonable parameter has been reached.

FGD gyp sum;liquid phase;process param eter adjus tm ent;utilization

X701.3

B

1674-8069(2011)03-033-02

湖南省教育廳科研基金資助項目(06D007)

2011-01-19;

2011-04-27

郝卓(1980-),女,遼寧省錦州市人,本科,主要從事石膏粉體工藝研究。E-mail:zjh0978@126.com