脱硫石膏液相法生产高强度α-石膏的工艺研究

郝卓,赵建华,石秀芹,王文忠

(1.山东金信新型建材有限公司,山东平邑 273305; 2.山东黄金技术开发中心石膏研究所,山东平邑 273305)

脱硫石膏液相法生产高强度α-石膏的工艺研究

郝卓1,赵建华2,石秀芹1,王文忠1

(1.山东金信新型建材有限公司,山东平邑 273305; 2.山东黄金技术开发中心石膏研究所,山东平邑 273305)

脱硫石膏是火电厂烟气脱硫副产物,由于其粒径较细、颗粒分配不均,煅烧生产比天然石膏困难,而液相法工艺适合脱硫石膏生产高强度α-石膏。对脱硫石膏液相法生产高强度α-石膏的工艺参数进行了研究,通过对反应转晶剂添加量、转化温度、压力及反应时间等参数调整,得到了脱硫石膏生产的合理参数。

脱硫石膏;液相法;工艺参数调整;综合利用

0 引言

脱硫石膏是火电厂烟气脱硫的副产物,是一种石膏资源。天然石膏粉碎后,细度一般在 140μm左右,而脱硫石膏颗粒较细,粒径一般在 30～60μm。脱硫石膏颗粒过细,带来流动性和触变性的问题,需要在工艺中进行特殊处理以及改善晶体结构。脱硫石膏颗粒的比表面积仅为天然石膏粉碎后的 40%～60%,颗粒分配不好。煅烧后脱硫石膏颗粒分布特征没有改变,导致熟石膏粉加水后的流变性差,颗粒离析、分层现象严重。脱硫石膏煅烧生产难于天然石膏,对于煅烧工艺参数的控制水平要求更高。

脱硫石膏液相法生产高强度α-石膏,生产工艺是将脱硫石膏粉与水的悬浮液在密闭反应釜中不断搅拌并加热到一定的温度、压力后进行反应,反应实质是颗粒状石膏向纤维状半水石膏的转化过程。山东金信新型建材公司从德国 BSH公司引进了一条α-石膏生产线,利用该装备进行脱硫石膏生产高强度α-石膏的工艺研究。

1 工艺研究

1.1 原料特性

原料为来自电厂脱硫石膏,颗粒细度:180目筛余 1.25%,240目筛余 3.05%,300目筛余 3.58%;附着水 11.04%;品位 82.35%。

1.2 预混料浆

人工将脱硫石膏加入容积 40m3的预混罐中,自动加水混合,用搅拌器将其搅拌成料浆,密度为1400 g/L,然后导热油自动加热,达到工艺要求温度70℃即可。

1.3 初步结晶及工艺参数调整

1.3.1 初步结晶

经过三次试验后,确定初步结晶的最佳条件:转晶剂A投加量为 11.5 kg;反应温度控制在 130℃以下,128～129℃较好;晶体长径比为 3～4。

在预混罐中先加 4.6m×80℃的热水,再加入0.45m3的料浆,转晶剂 A投加量为 11.5 kg,电脑程序自动设定温度为 124.5℃,达到设定温度后手动升温,每次升温幅度 0.2℃,结晶效果良好。

1.3.2 工艺参数调整

初步结晶后,进行工艺参数调整。先添加转晶剂A,当添加 2.0 kg转晶剂 A后,生成晶体的长径比较大;当转晶剂A量为 2.5 kg时,生成晶体较好。进行物料添加,添加量分别为 2.3、3.5、4.5m3,三次添加完后物料液位达到转晶器容积的 90%左右,转晶剂A比例系数分别为 4.5、4.7、4.8,反应温度设116～117℃,反应完全。取样观察,当 98%左右二水石膏晶体生成规则半水石膏晶体时,可以打入到2号反应釜中进行转晶。

1.4 转晶过程

一般情况下,天然石膏转晶温度为 128℃,由于脱硫石膏粒度较细,生成的晶体外形比天然石膏小,故脱硫石膏转晶温度设为 126℃,此时反应釜内压力 3.5MPa,晶体在 2号反应釜中稳定约半小时后,基本上生成了α-石膏,进行离心脱水。

1.5 离心脱水

从 2号转晶器来的石膏料浆,以 5m3/h速度进入离心分离机内,经离心分离机脱去大部分水分后,进行烘干。

1.6 造粒机的干燥

离心机分离出来的α-石膏,进入干燥机烘干,前区温度 250～230℃,出料温度为 115～105℃,烘干机的频率为 45Hz。在 XP-200Z电子显微镜下观察,成品α-石膏晶体粗壮、结晶完善、纯度高。

2 α-石膏成品性能参数

脱硫石膏液相法生产高强度α-石膏的成品性能参数见表1。

表1 α-石膏成品性能参数

从表 1可以看出,液相法生产α-石膏成品性能参数中除了白度低于天然石膏外,其他指标均达到行业标准要求。

3 应用前景

脱硫石膏液相法生产的α-高强脱硫石膏可以进行资源化利用,如生产出陶瓷模具石膏粉,陶瓷注浆石膏粉;生产出牙模石膏粉;生产适用于纯金、K金及银饰制品铸造的石膏粉;轮胎模具石膏粉,芯模石膏粉,高档美术工艺石膏以及自流平石膏和粉刷石膏等。液相脱硫石膏产品可部分代替天然石膏使用,其质量稳定,价格低廉,能有效地降低石膏材料的成本,可提高石膏制品与同类产品的竞争力和市场占有率,培育石膏建材市场。

4 结语

(1)脱硫石膏液相法生产高强度α-石膏,经过反复试验得到了适合的工艺参数。

(2)脱硫石膏生产的α-超高强石膏,其抗折强度、抗压强度、膨胀系数表面强度等各项指标符合α -型高强石膏行业标准的最高级α-50级别的指标要求,基本接近天然优质石膏的产品指标。

(3)国内外市场对石膏制品的需求不断提高,应加强脱硫石膏综合利用技术及设备方面研发及引进吸收。脱硫石膏产业具有广阔的应用前景。

[1]岳文海,王志.α半水石膏晶形转化剂作用机理的探讨[J].武汉理工大学学报,1996,(2):1-4.

[2]王志,邹爱红,李国忠,等.高强石膏材料研究最新进展[J].新型建筑材料,1999,(9):47-48.

[3]郑万荣,张巨松,杨洪永,等.转晶剂、晶种和分散剂对α半水石膏晶体粒度、形貌的影响[J].非金属矿,2006,(4):1-4.

[4]段珍华,秦鸿根,李岗,等.脱硫石膏制备高强α-半水石膏的晶形改良剂与工艺参数研究[J].新型建筑材料,2008,(8):1-4.

[5]段珍华,秦鸿根,李岗.动态水热法制备高强α-半水石膏的工艺参数研究[J].粉煤灰,2009,(1):6-7,22.

[6]宋树峰,赵建华,孙令文.DCS控制系统在α-石膏粉液相法生产中的应用[J].工业控制计算机,2008,(10):7-8.

[7]赵建华,孙令文,王文忠,等.α-型高强度石膏液相法生产工艺[J].中国非金属矿工业导刊,2008,(4):37～38,45.

[8]董秀芹,赵建华,宋树峰,等.脱硫石膏液相法生产α-石膏粉的工业化试验研究[J].硫磷设计与粉体工程,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

湖南省教育厅科研基金资助项目(06D007)

2011-01-19;

2011-04-27

郝卓(1980-),女,辽宁省锦州市人,本科,主要从事石膏粉体工艺研究。E-mail:zjh0978@126.com