【冠亞技術CS-002GL石膏相組成分(fēn)析儀】脫硫石膏主要成分(fēn)爲二水硫酸鈣，是采用石灰-石灰石回收燃煤煙氣中(zhōng)的二氧化硫後得到的工(gōng)業副産品。脫硫石膏通過烘幹、煅燒、陳化、改性等，使二水石膏脫水分(fēn)解,脫掉1.5個結晶水，得到的以β半水石膏爲主要成分(fēn)的産品，即爲建築石膏粉。随着石膏産業的發展和進步，各行各業對石膏粉的需求越來越大(dà)，對質量要求也越來越高，石膏粉的生(shēng)産制造工(gōng)藝也在不斷進步。

1、定義

      目前脫硫石膏生(shēng)産建築石膏粉主要以蒸汽、天然氣、煤等爲熱源。其中(zhōng)以煤炭爲最便宜，但污染嚴重；天然氣較清潔，但成本較高；蒸汽清潔又(yòu)經濟，但周邊需有供熱電廠。由于脫硫石膏主要是由電廠煙氣脫硫得到的副産品，緊鄰電廠，所以主要選擇蒸汽作爲熱源。以蒸汽爲熱源的生(shēng)産工(gōng)藝分(fēn)爲一(yī)步法和二步法兩類。一(yī)步法是将石膏的幹燥、煅燒兩個工(gōng)藝過程在一(yī)台裝備中(zhōng)完成。該工(gōng)藝生(shēng)産适用于規模小(xiǎo)、附着水含量多在10%以内的脫硫石膏。生(shēng)産工(gōng)藝流程具有簡單、熱損失小(xiǎo)、投資(zī)成本少等特點；二步法是把石膏的幹燥、煅燒兩個工(gōng)藝過程分(fēn)别在二台裝備中(zhōng)完成。烘幹+煅燒的二步法模式，對于采用蒸汽作爲熱源、大(dà)規模(年單機産能大(dà)于10萬t)及高含水量(附着水含量大(dà)于10%)的生(shēng)産線，具有較明顯的優勢。以下(xià)主要對脫硫石膏蒸汽二步法生(shēng)産建築石膏粉工(gōng)藝進行簡介。

2、工(gōng)藝流程

2.1  原料品質及均化

      （1）原料品質。脫硫石膏主要品質要求：濕度＜15%、pH值爲6～9、純度（二水硫酸鈣）＞90%、Cl（水溶性）＜0.1%、白(bái)度＞80%、MgO（水溶性）＜0.021%、煙灰＜1.6%、Al2O3＜0.2%、SiO2＜1%、CaCO3＜3%。其中(zhōng)氯離(lí)子作爲脫硫石膏中(zhōng)主要的雜(zá)質元素，對脫硫石膏及其制品性能的影響最大(dà)。由于氯離(lí)子會與鈣離(lí)子結合形成結晶水合物(wù)，其吸濕性很強，造成脫硫石膏的附着水含量高，其深加工(gōng)過程中(zhōng)脫水難度增大(dà)；且氯離(lí)子具有腐蝕性，對後期石膏制品的影響也較大(dà)。

      （2）均化。由于同一(yī)電廠的脫硫石膏，其各批次的品質也不盡相同，這樣就造成脫硫石膏原料質量的不均勻性。原料質量的不均勻性給石膏煅燒工(gōng)藝控制及産品質量的穩定性帶來了非常大(dà)的困難，因此脫硫石膏原料煅燒前必須進行均化處理。目前主要有兩種處理方式：①根據場地情況，必須有足夠大(dà)的原料均化堆場，在原料進場時每批次采用縱向堆料，取料時在垂直的縱向方向的橫截面上取料；②對堆場内的原料進行多點取樣分(fēn)析，根據分(fēn)析的結果進行搭配取料，混合使用，以保證原料水分(fēn)及成分(fēn)的均勻性。

2.2  烘幹工(gōng)序

      脫硫石膏進入烘幹機預烘幹後，需控制溫度小(xiǎo)于75℃（因溫度大(dà)于75℃，結晶水會開(kāi)始脫水），使表面水分(fēn)開(kāi)始蒸發，幹燥去(qù)掉遊離(lí)水，出料附着水控制小(xiǎo)于3%，下(xià)步供煅燒工(gōng)序應用（若含水量太高，石膏粉無法在煅燒爐中(zhōng)處流态化)。在石膏粉的生(shēng)産加工(gōng)環節中(zhōng)烘幹脫水是關鍵環節，故選擇烘幹機類型是最爲關鍵的部分(fēn)。目前低壓過熱蒸汽作爲熱源的烘幹機，主要有槳葉式、管束式、回轉式等。

      （1）槳葉烘幹機。設備内部軸上密集排列着中(zhōng)空槳葉，蒸汽通過中(zhōng)空槳葉，使濕物(wù)料在槳葉的攪動下(xià)，與熱表面充分(fēn)接觸，從而與石膏換熱幹燥。優點是熱量利用率高，設備結構緊湊，占地面積小(xiǎo)，投資(zī)低；缺點是漿葉在滾筒旋轉時受力，容易磨損開(kāi)裂，維護維修量較大(dà)，物(wù)料粘性較強，若不及時清理的情況，會影響幹燥效果和設備幹燥能力，産能較低；适用于單體(tǐ)産能要求不高的生(shēng)産線。

      （2）管束烘幹機。在殼體(tǐ)内設置蒸汽換熱管道，電機通過傳動裝置帶動管束外(wài)周抄闆，把物(wù)料抄起，運行時殼體(tǐ)不動，并攪拌殼體(tǐ)内物(wù)料換熱及運動。優點是動力消耗低，熱效率高，産能大(dà)，換熱管在滾筒旋轉時不承受扭矩，管道焊縫開(kāi)裂、洩漏的情況較少；缺點是對于水分(fēn)高、易粘的物(wù)料，殼體(tǐ)粘料後對管道的旋轉産生(shēng)很大(dà)的阻力，易造成軸損壞或管道變形，粘料後清理較困難，容易發生(shēng)堵磨糊磨事故；适用于物(wù)料粘性較低的生(shēng)産線。

      （3）回轉式烘幹機。内部按照圓周方向設置多根換熱管道，蒸汽通過換熱管道，在窯體(tǐ)的轉動下(xià)不斷接觸原料，熱量傳遞給原料，以達到烘幹的目的。優點是生(shēng)産能力較大(dà)，管道基本不受其他外(wài)力作用，不易損壞，故障少，維修費(fèi)用低；缺點是投入成本高，占地面積大(dà)，物(wù)料的溫度不容易控制，無攪拌功能，原料進入設備時粘性較大(dà)，容易粘成團，使有效換熱面積變小(xiǎo)，蒸發效率低；适用于物(wù)料粘性較低的生(shēng)産線。

2.3  煅燒工(gōng)序

      （1）煅燒溫度的控制。煅燒工(gōng)藝是決定建築石膏性能及品質的關鍵因素，若脫硫石膏煅燒溫度過低（欠燒）,則二水硫酸鈣含量會較高，産品質量下(xià)降；若煅燒溫度過高（過燒）,則硫酸鈣含量會較大(dà)。結合實驗表明，煅燒溫度在105℃左右時，脫硫石膏結晶水開(kāi)始脫水；加熱到170～190℃，會迅速脫掉1.5個結晶水，形成半水石膏，此時石膏晶體(tǐ)發育完整、生(shēng)長緻密，在凝結時間、标準稠度及強度等方面品質最佳；若加熱到200～220℃，半水石膏繼續脫水，轉變爲Ⅲ型無水石膏，轉化率下(xià)降。選定不同的煅燒溫度分(fēn)别對脫硫石膏進行煅燒，及時對設備溫度和壓力等參數進行調節，可以使建築石膏粉産品質量達到不同品質指标的需求。

      （2）煅燒設備的選擇。煅燒設備一(yī)直是影響建築石膏制品質量和應用的主要因素，目前生(shēng)産常用的煅燒設備有炒鍋、回轉窯、沸騰爐等。①炒鍋。優點是物(wù)料溫度容易控制、産品均勻、結構簡單；缺點是熱效率較低，設備維護費(fèi)用高，工(gōng)作環境較差。②回轉窯。優點是可連續進料、連續出料，能适應原料粒度的不同變化，運轉穩定，可靠性高；缺點是占地面積較大(dà)、流程長、初期投資(zī)較大(dà)、物(wù)料的溫度不容易控制，煅燒的産品質量不容易控制，能耗較高。③沸騰爐。優點是有效換熱面積大(dà)、操作控制準确。無機械攪拌裝置和采用内管換熱，使設備易于維修；缺點是物(wù)料易粘壁、堵塞，需經常清理。适用于過熱蒸汽作爲熱源的生(shēng)産線。

      若以蒸汽作爲熱源，較常使用沸騰爐，其工(gōng)作原理是：沸騰爐在床層内裝有大(dà)量的加熱管，蒸汽由加熱管向物(wù)料傳遞大(dà)量的熱量，通過蒸汽與爐底鼓入的空氣混合在一(yī)起，使連續投入的二水石膏粉，一(yī)進入床層幾乎瞬間就與裏面大(dà)量熱粉料混合均勻，二水石膏粉處于流态化，脫水分(fēn)解，脫掉1.5個結晶水後，即爲建築石膏粉。

2.4  建築石膏粉的改性

      建築石膏粉顆粒主要集中(zhōng)在40～60μm,存在顆粒級配差，分(fēn)布比較集中(zhōng)，沒有細粉，比表面積比較小(xiǎo)，其比表面積隻有天然建築石膏粉磨後的40%～60%。試驗結果表明，粉磨改性是改善建築石膏粉顆粒級配的有效手段。有利于石膏活性發揮的破碎力中(zhōng)沖擊、劈裂爲最好，其次是折斷和磨剝，最差的是擠壓力。球磨機内物(wù)料所受的力主要是沖擊的磨剝，而輥壓式磨機則以擠壓力的磨剝爲主，所以兩者磨出的物(wù)料在性質上具有較大(dà)差别。目前主要使用有雷蒙磨、球磨、沖擊磨、渦輪磨等粉磨機。從實際使用情況看，沖擊式磨粉機比較合适，其産量大(dà)、并可根據需要調節建築石膏粉的粒徑範圍，其粉磨效果好，能夠滿足各種石膏制品的要求。

2.5  石膏粉的陳化、冷卻等後處理

      陳化即将新制的建築石膏改善其物(wù)理性質的存放(fàng)過程。生(shēng)産過程中(zhōng)，盡管原料已進行均化，但煅燒過程不同時間段、不同批次的成品質量還是有差别的，因此對煅燒後的石膏粉進行陳化冷卻是必要的。由于在220℃條件下(xià)生(shēng)成的無水石膏比較容易在空氣中(zhōng)吸水變成半水石膏，陳化過程中(zhōng)，Ⅲ型無水石膏在水蒸氣或水的作用下(xià)會還原爲半水石膏，而同時二水石膏脫水轉化成半水石膏。經過一(yī)定時間的陳化後，可使石膏粉的相變過程趨于穩定，提高半水石膏的含量，降低其标準稠度需水量，大(dà)大(dà)改善了建築石膏粉的物(wù)理性能，提高了産品質量。

      實際應用中(zhōng)，常用的陳化方式有機械陳化法和自然陳化法。機械陳化法的陳化時間短、效率高，但需要增加機械設備，如風動、螺旋冷卻或回轉筒冷卻陳化設備，因此設備投資(zī)和能耗都比較高。自然陳化法是利用自然條件來陳化以達到穩定建築石膏粉質量的目的，具有周期長、效率低，簡便實用耗能低等特點。但容易使陳化倉内料層堆積，造成陳化作用不均勻，難以使相變過程趨于穩定,其可采用自然陳化并輔以機械倒庫等手段，使料層與冷空氣、餘熱等進行充分(fēn)交換，以達到冷卻、陳化的效果。

3、特點

（1）生(shēng)産線采用烘幹+煅燒二步法工(gōng)藝，優點是換熱面積大(dà)，換熱效率高，生(shēng)産工(gōng)藝簡單，投資(zī)省，易操作。

（2）該系統對不同原料的适應性廣，特别是以水分(fēn)高、粘度大(dà)的脫硫石膏爲原料的生(shēng)産線具有明顯的優勢。

（3）在生(shēng)産過程中(zhōng)可根據市場要求适當調整生(shēng)産參數，穩定生(shēng)産出符合國家标準技術指标要求的合格建築石膏産品。