專利名稱：一種用化學(xué)石膏制取α-半水石膏的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種a -半水石膏的工藝方法，具體涉及一種用化學(xué)石膏制取a -半水石膏的工 藝方法。 象孜不化學(xué)石膏也稱工業(yè)副產(chǎn)石膏，是指工業(yè)生產(chǎn)中由化學(xué)反應(yīng)生成的以硫酸鈣(含零至兩個(gè) 結(jié)晶水)為主要成分的副產(chǎn)品或廢渣。磷肥化學(xué)肥料、復(fù)合肥料生產(chǎn)、燃煤鍋爐煙道氣石灰 石發(fā)/石灰濕法脫硫、螢石用硫酸分解制氟化氫、發(fā)酵法制檸檬酸都會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)石膏。 化學(xué)石膏是一種非常好的再生資源，綜合利用既有利于保護(hù)資源，又能節(jié)約能源和資源，符 合我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略。目前制取a半水石膏的工藝方法按其脫水方法主要有兩種 一種是在飽和蒸汽介質(zhì)中進(jìn)行脫水，即蒸壓法。另一種是在某些酸類或鹽類水溶液中脫水，即水熱法。蒸壓法制取半水石膏的工藝方法在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的比較廣泛，蒸壓法是在飽和水蒸汽介質(zhì) 或液態(tài)水介質(zhì)中熱處理，發(fā)生脫水，脫去一個(gè)半的結(jié)晶水，形成半水石膏雛晶，在液態(tài)水包 圍環(huán)境中，雛晶很快溶解在液相中，當(dāng)液相半水石膏濃度達(dá)到過(guò)飽和時(shí)，液態(tài)半水石膏即迅 速結(jié)晶，形成結(jié)晶粗大的致密的a半水石膏晶體。蒸壓法的一種工藝方法是將二水石膏塊放 置在金屬網(wǎng)籃中，放進(jìn)蒸壓釜在1.5_3大氣壓中蒸煮6—8小時(shí)，然后再減壓至常壓取出金 屬網(wǎng)籃，進(jìn)入干燥設(shè)備用過(guò)熱蒸汽或煙道氣單獨(dú)干燥，使吸附水完全揮發(fā)(一般IO小時(shí)以上)， 取出冷卻研磨。此種方法蒸壓、干燥二步進(jìn)行，這樣不僅能耗大，而且經(jīng)蒸煮好的d半水石 膏在一定的壓力環(huán)境下處于穩(wěn)定相，可一旦通過(guò)降壓降溫以及處于大量的吸附水中是一個(gè)極 不穩(wěn)定的相，半水石膏會(huì)很快水化為二水石膏，產(chǎn)生次生石膏。 一般選擇的干燥溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于理論干燥溫度，目的是為了揮發(fā)游離水和為了部分水化的二水石膏有機(jī)會(huì)重新脫水生產(chǎn)半水石膏，但這就變成了e石膏變體，還造成能源的浪費(fèi)。另一種工藝方法是將蒸壓和千燥一起在同一設(shè)備中進(jìn)行，二水石膏蒸煮脫水為半水石膏后，物料不出釜，然后通入熱風(fēng)進(jìn)行干 燥。但是由于釜內(nèi)大小不均的石膏塊堆積較密，熱風(fēng)很難均勻通過(guò)所有半水石膏塊，導(dǎo)致部 分半水物水化，生成次生二水石膏。蒸壓法所存在的缺點(diǎn)是蒸壓處理周期長(zhǎng)， 一般都會(huì)達(dá)到 10-12小時(shí)，在很多情況下會(huì)生產(chǎn)可溶性硬石膏，燃料用量大，生產(chǎn)產(chǎn)量比較低，都是間歇式生產(chǎn)。水熱法制取a半水石膏是指二水石膏在某些酸類、鹽類等水溶液中通過(guò)加熱蒸煮而獲得。而水熱法通常分為常壓法和高壓法，常壓法是在常壓下在酸類或鹽類水溶液中制取a半 水石膏的方法，二水石膏在酸、鹽溶液中隨著酸、鹽種類和濃度的不同，溶解度曲線也隨之 不同。由于酸類溶液具有一定的腐蝕性，所有在使用中受到一定的限制，在實(shí)際生產(chǎn)中常用 的是鹽類水溶液生產(chǎn)a半水石膏。將石膏投入到氯化鈉(或其他鹽類)的水溶液中另?yè)狡渌?有機(jī)羥酸鹽和無(wú)機(jī)鹽配制復(fù)合轉(zhuǎn)晶劑，攪拌均勻，恒溫3—4小時(shí)，在熱水中過(guò)濾、洗滌，干 燥、粉磨配成。此種方法所需條件比較簡(jiǎn)單，但是生產(chǎn)周期比較長(zhǎng)。此種方法應(yīng)用于脫硫石 膏制取a半水石膏在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有所研究。另一種是高壓法，將二水石膏加入含有轉(zhuǎn)晶劑的水 溶液中制成懸浮液，然后加壓加熱懸浮液，連續(xù)攪拌懸浮液，再經(jīng)清濾，干燥、粉磨既得a 半水石膏。國(guó)外水熱法生產(chǎn)a半水石膏一般有不經(jīng)干燥制取和經(jīng)干燥制取ot半水石膏兩種。德國(guó)朱利尼公司曾經(jīng)采用此方法應(yīng)用于天然石膏，在蒸壓釜內(nèi)使二水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)榘胨嗑?體，蒸壓釜采用蒸汽加熱，溫度維持在110—12(TC之間，經(jīng)離心機(jī)脫水后產(chǎn)生含10—20%濕 含量的濾餅。英國(guó)ICI公司曾經(jīng)采用類似于德國(guó)朱利尼工藝流程生產(chǎn)a半水石膏，不同的是 轉(zhuǎn)化過(guò)程采用兩個(gè)反應(yīng)槽，料槳濃度為30%,在150—160'C溫度下轉(zhuǎn)化。國(guó)內(nèi)采用液相轉(zhuǎn)化 法制取a半水石膏起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域也在逐漸拓展。山東某企業(yè)采用此工藝方法應(yīng)用于天 然石膏，已進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。水熱法制取a半水石膏，物料中含有大量游離的水，在物料處于 一定的溫度壓強(qiáng)下，半水石膏是一個(gè)穩(wěn)定的相，但一旦離開蒸壓釜，不僅壓力恢復(fù)至常壓， 溫度也急劇下降，半水石膏很快產(chǎn)生水化， 一般是釆用離心脫水的方法分離物料和溶液，離 心脫水后物料殘余的游離水基本在10% — 15%左右，此時(shí)不采取進(jìn)一步干燥措施，半水石膏 很快水化為二水石膏硬化體。干燥溫度與時(shí)間非常重要，溫度過(guò)高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都會(huì)使半水石 膏脫水形成無(wú)水石膏，溫度過(guò)低或時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致半水石膏生成次生二水石膏，導(dǎo)致產(chǎn)品性能 下降。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的時(shí)針對(duì)己有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種用化學(xué)石膏制取a -半水石膏的工藝 方法，縮短工藝流程實(shí)現(xiàn)完全連續(xù)化生產(chǎn)，充分提高生產(chǎn)產(chǎn)量和原料的利用率，同時(shí)提高石 膏粉的性能。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是按如下步驟進(jìn)行首先將化學(xué)石裔加入漿液攪拌罐，在攪拌條件下，配置料漿，其濃度按重量百分比為 50%-85%，同時(shí)加入媒晶劑和表面活性劑；配置好的料漿送入初反應(yīng)釜進(jìn)行初步反應(yīng)，反應(yīng) 溫度為100°C-220°C，壓力為0.15MPa-13MPa，攪拌轉(zhuǎn)速20-100轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間范圍為 5-60min;初步反應(yīng)物料輸送到深度反應(yīng)釜，進(jìn)行深度反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100°C-220°C，壓力為0.14MPa-1.29MPa，攪拌轉(zhuǎn)速20-100轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間范圍為5-60min;深度反應(yīng)物料 經(jīng)泄壓閥送到泄壓罐，然后再送至閃蒸干燥機(jī)進(jìn)行打散、破碎和干燥成粉末產(chǎn)品。 所述的媒晶劑擇選CaC^、《C7、 MgC"和^/20504)3化合物中至少一種。當(dāng)媒晶劑擇選e"G2、《c/、 Mga2和^0^4)3,其中一種化合物配入漿料時(shí)，其配制濃度至少為總料漿濃度的0.1 10wt%;當(dāng)媒晶劑由上述兩種化合物組合配入漿料時(shí)，其配制濃度為總料漿濃度的0.1~10wt%，其中一種化合物濃度至少為兩種組合物濃度的10wt%;當(dāng) 媒晶劑由上述三種化合物組合配入漿料時(shí)，其中配制濃度為總料漿濃度的0.1~10wt%，其中 兩種化合物濃度至少為三種組合物濃度的10wt%;當(dāng)媒晶劑由上述四種化合物組合配入漿料 時(shí)，其配制濃度為總料漿濃度的0.1~10wt%，其中三種化合物濃度至少為四種組合物濃度的 10wt%。所述的表面活性劑選擇肥皂水和工業(yè)紙漿廢液中至少一種。當(dāng)表面活性劑選肥皂水和工業(yè)紙漿廢液配入漿料時(shí)，其中選一種配入漿料時(shí)，配制濃度 為總料漿濃度的0.1~10wt%,當(dāng)表面活性劑由兩種組合配入漿料時(shí)，其中配制濃度為總料漿 濃度的0.1 10wt。/。，其中一種濃度至少為兩種組配濃度的10wt%。上述閃蒸干燥機(jī)采用熱風(fēng)，物料在熱風(fēng)與機(jī)械分散力作用下進(jìn)行打散、破碎，瞬間完成 熱質(zhì)交換，直接閃蒸干燥成粉狀產(chǎn)品，閃蒸干燥機(jī)干燥溫度為100'C 50(TC。 本發(fā)明與已有技術(shù)相比較，顯著的特點(diǎn)和產(chǎn)生的積極效益是本工藝采用兩級(jí)反應(yīng)釜，反應(yīng)釜在反應(yīng)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，兩釜之間采用泄壓 閥，利用壓力差和重力的綜合作用進(jìn)行物料輸送，第二反應(yīng)釜的壓力略低于第一反應(yīng)釜的壓 力，物料經(jīng)泄壓閾，利用壓力差和重力，輸送到泄壓罐。本工藝采用閃蒸干燥技術(shù)，物料從泄壓罐中經(jīng)由輸送物料，干燥機(jī)通入熱風(fēng)，連續(xù)進(jìn)料， 連續(xù)出料，物料在干燥主機(jī)內(nèi)，在熱風(fēng)和機(jī)械分散的作用下，將物料直接打散、破碎，瞬間 完成熱值交換，直接干燥成分狀產(chǎn)品。本干燥機(jī)適用高濃度物料，無(wú)需離心脫水，節(jié)省了中 間設(shè)備。本發(fā)明整個(gè)工藝過(guò)程，減少了石膏的水化時(shí)間，快速干燥，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，提 高了高強(qiáng)石膏粉的性能。


圖1為本發(fā)明工藝流程框圖。
具體實(shí)施方式
例l將化學(xué)石裔粉輸送至漿液攪拌罐，配制石裔漿液，槳液濃度為50 wt %，同時(shí)向攪拌內(nèi)注入媒晶劑，媒晶劑總濃度為料漿總濃度的4wtX，組成為^2(SC>4)3 lwt%、 "A 1wt%、 ^C/iwt%、 MgC/2lwt%，并同時(shí)加入肥皂水濃度為料漿總濃度的0. lwt%,同時(shí)通 入熱水進(jìn)行攪拌，使媒晶劑和表面活性劑與物料充分接觸。將攪拌后的漿液經(jīng)由料漿泵輸送 至1#初步反應(yīng)釜，壓力為1.3MPa，反應(yīng)溫度為220'C，攪拌轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分，物料的動(dòng)態(tài) 停留時(shí)間為5分鐘，同時(shí)通入熱空氣進(jìn)行加熱、保溫，使二水石膏初步結(jié)晶為半水石膏。將 經(jīng)初步反應(yīng)的漿液經(jīng)由卸壓閥，利用壓力差和重力的綜合作用，壓力差范圍為0.01-0.3MPa， 輸送至2#深度反應(yīng)釜，進(jìn)行深度反應(yīng)，壓力為1.29MPa,反應(yīng)溫度為220°C，攪拌轉(zhuǎn)速為100 轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間為5分鐘，使二水石膏完全轉(zhuǎn)化為半水石膏。經(jīng)由卸壓閥，利用壓力差 將物料直接輸送至閃蒸干燥機(jī)，閃蒸干燥機(jī)采用熱風(fēng)，物料在熱風(fēng)與機(jī)械分散力作用下進(jìn)行 打散、破碎，瞬間完成熱質(zhì)交換，閃蒸干燥成粉狀產(chǎn)品，干燥溫度為200土2(TC。 例2將化學(xué)石裔輸送至漿液攪拌罐，配制石膏漿液，漿液濃度為50wt%，同時(shí)向攪拌罐內(nèi) 注入媒晶劑，媒晶劑濃度為料漿總濃度的O.l wt%，組成為^2(5<:>4)3，并同時(shí)加入工業(yè)紙漿 廢液，濃度為料漿總濃度的3wt%，同時(shí)通入熱水連續(xù)攪拌，使媒晶劑和表面活性劑與物料充 分接觸。將攪拌后的漿液輸入l林初步反應(yīng)釜，壓力為0.6MPa，反應(yīng)溫度為15(TC，攪拌轉(zhuǎn) 速為60轉(zhuǎn)/分，物料的動(dòng)態(tài)停留時(shí)間為25分鐘，同時(shí)通入熱空氣進(jìn)行加熱、保溫。將漿液經(jīng) 卸壓閥利用壓力差和重力的綜合作用，壓力差范圍為0.01-0.3MPa輸送至2井深度反應(yīng)釜， 進(jìn)行深度反應(yīng)，壓力為0.5MPa，反應(yīng)溫度為150'C，攪拌轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間為 25分鐘，使二水石膏完全轉(zhuǎn)化為半水石膏。干燥溫度為120土2(TC，后序工藝同實(shí)施例一。 例3將化學(xué)石膏輸送至漿液攪拌罐，配制石膏漿液，漿液濃度為75wt%，同時(shí)向攪拌罐內(nèi) 注入媒晶劑，媒晶劑濃度為料漿總濃度的3 wt%,組成為eflC72，并同時(shí)加入表面活性劑 為料漿總濃度的10wt%:肥皂水5wtW，工業(yè)紙漿廢液5wtX，同時(shí)通入熱水連續(xù)攪拌，使媒晶 劑和表面活性劑與物料充分接觸。將攪拌后的漿液輸送至1#初步反應(yīng)釜，壓力為0.4MPa， 反應(yīng)溫度為100'C，攪拌轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分，物料的動(dòng)態(tài)停留時(shí)間為45分鐘，同時(shí)通入熱空氣 進(jìn)行加熱、保溫。將漿液經(jīng)卸壓閥利用壓力差和重力的綜合作用，壓力差范圍為0. 01-0. 3MPa, 輸送至2弁深度反應(yīng)釜，進(jìn)行深度反應(yīng)，壓力為0.14MPa，反應(yīng)溫度為10(TC，攪拌轉(zhuǎn)速為40 轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間為45分鐘，使二水石膏完全轉(zhuǎn)化為半水石膏。干燥溫度為460土2(TC， 后序工藝同實(shí)施例一。 例4將化學(xué)石膏輸送至漿液攪拌罐，配制石膏溶液，漿液濃度為80wt^。同時(shí)向攪拌罐內(nèi)注 入媒晶劑，媒晶劑濃度為料漿總濃度的5 wt%，組成為^2(SO4)30.5 wt%, CaC/24.5wt %，并同時(shí)加入肥皂水，濃度為料漿總濃度5wt%，同時(shí)通入熱水連續(xù)攪拌，使媒晶劑和表面 活性劑與物料充分接觸。將攪拌后的漿液輸送至l弁初步反應(yīng)釜，壓力為0.6MPa，反應(yīng)溫度 為15(TC,攪拌轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分，物料的動(dòng)態(tài)停留時(shí)間為45分鐘，同時(shí)通入熱空氣加熱、保 溫。將漿液經(jīng)卸壓閥利用壓力差和重力的綜合作用，壓力差范圍為0.01-0.3MPa,輸送至2 弁深度反應(yīng)釜，進(jìn)行深度反應(yīng)，壓力為0.58MPa，反應(yīng)溫度為15(TC，攪拌轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分， 動(dòng)態(tài)停留時(shí)間為45分鐘，使二水石膏完全轉(zhuǎn)化為半水石膏。干燥溫度為260土20'C，后序工 藝同實(shí)施例一。 例5將化學(xué)石膏輸送至漿液攪拌罐，配制石膏溶液，漿液濃度為85wtX。同時(shí)向攪拌罐內(nèi)注 入媒晶劑，媒晶劑濃度為料漿總濃度的10 wt%，組成為Cfla25 wt%、 wt%、 MgC/22.5wt%，并同時(shí)加入工業(yè)紙漿廢液，濃度為料漿總濃度5wt%，同時(shí)通入熱水連續(xù)攪 拌，使媒晶劑和表面活性劑與物料充分接觸。將攪拌后的漿液輸送至1#初步反應(yīng)釜，壓力 為0. 8MPa，反應(yīng)溫度為220°C,攪拌轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分，物料的動(dòng)態(tài)停留時(shí)間為60分鐘，同時(shí) 通入熱空氣加熱、保溫。將漿液經(jīng)卸壓閥利用壓力差和重力的綜合作用，壓力差范圍為 0.01-0.3MPa，輸送至2弁深度反應(yīng)釜，進(jìn)行深度反應(yīng)，壓力為0. 7MPa，反應(yīng)溫度為22(TC， 攪拌轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間為60分鐘，使二水石膏完全轉(zhuǎn)化為半水石膏。干燥溫度 為350土20。C，后序工藝同實(shí)施例一。
權(quán)利要求
1、一種用化學(xué)石膏制取α-半水石膏的工藝方法，其特征是工藝步驟如下首先將化學(xué)石膏加入漿液攪拌罐，在攪拌條件下，配置料漿，其濃度按重量百分比為50％-85％，同時(shí)加入媒晶劑和表面活性劑；配置好的料漿送入初反應(yīng)釜進(jìn)行初步反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100℃-220℃，壓力為0.15MPa-1.3MPa，攪拌轉(zhuǎn)速20-100轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間范圍為5-60min；初步反應(yīng)物料輸送到深度反應(yīng)釜，進(jìn)行深度反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100℃-220℃，壓力為0.14MPa-1.29MPa，攪拌轉(zhuǎn)速20-100轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間范圍為5-60min；深度反應(yīng)物料經(jīng)泄壓閥送到泄壓罐，然后再送至閃蒸干燥機(jī)進(jìn)行打散、破碎和干燥成粉末產(chǎn)品。
2、 按照權(quán)利要求1所述的用化學(xué)石膏制取a-半水石膏的工藝方法，其特征是所述的媒晶劑擇選Cfla" /ca、 Mgc厶和j/"5tg;化合物中至少一種。
3、 按照權(quán)利要求1所述的用化學(xué)石膏制取a-半水石膏的工藝方法，其特征是當(dāng)媒晶劑擇選ac/2、 is:a、 ^ga2和^"(s04)3，其中一種化合物配入槳料時(shí)，其配制濃度至少為總 料漿濃度的0.1 10wtM;當(dāng)媒晶劑由上述兩種化合物組合配入漿料時(shí)，其配制濃度為總料漿濃度的0.1~10wt%,其中一種化合物濃度至少為兩種組合物濃度的10wt%;當(dāng)媒晶劑由上述三種化合物組合配入漿料時(shí)，其中配制濃度為總料漿濃度的o.i iowty。，其中兩種化合物濃度至少為三種組合物濃度的10wt%;當(dāng)媒晶劑由上述四種化合物組合配入漿料時(shí)，其配制濃度為總料漿濃度的0.1 10wt%，其中三種化合物濃度至少為四種組合物濃度的 10wt%。
4、 按照權(quán)利要求1所述的用化學(xué)石膏制取a-半水石膏的工藝方法，其特征在于所述的表面活性劑選擇肥皂水和工業(yè)紙漿廢液中至少一種。
5、 按照權(quán)利要求1或4所述的用化學(xué)石膏制取a-半水石膏的工藝方法，其特征在于當(dāng)表面 活性劑選肥皂水和工業(yè)紙漿廢液配入漿料時(shí)，其中選一種配入漿料時(shí)，配制濃度為總料漿 濃度的0.1 10wtM，當(dāng)表面活性劑由兩種組合配入漿料時(shí)，其中配制濃度為總料漿濃度的 0.1~10wt%，其中一種濃度至少為兩種組配濃度的10wt%。
6、 按照權(quán)利要求1所述的用化學(xué)石膏制取a-半水石膏的工藝方法，其特征在于閃蒸干燥機(jī) 干燥溫度為100。C 50(TC。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用化學(xué)石膏制取α-半水石膏的工藝方法，工藝步驟如下將化學(xué)石膏在漿液罐中配制，濃度按重量百分比為50％-85％，同時(shí)加入媒晶劑和表面活性劑；配置好的料漿送入初反應(yīng)釜進(jìn)行初步反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100℃-220℃，壓力為0.15MPa-1.3MPa，攪拌轉(zhuǎn)速20-100轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間范圍為5-60min；初步反應(yīng)物料輸送到深度反應(yīng)釜，進(jìn)行深度反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100℃-220℃，壓力為0.14MPa-1.29MPa，攪拌轉(zhuǎn)速20-100轉(zhuǎn)/分，動(dòng)態(tài)停留時(shí)間范圍為5-60min；深度反應(yīng)物料經(jīng)泄壓閥送到泄壓罐，然后再送至閃蒸干燥機(jī)進(jìn)行打散、破碎和干燥成粉末產(chǎn)品。本發(fā)明整個(gè)工藝過(guò)程減少了石膏水化時(shí)間，快速干燥，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，縮短了工藝流程，提高了高強(qiáng)石膏粉的性能。
文檔編號(hào)C04B11/02GK101259992SQ20081001030
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者張繼宇, 林文強(qiáng) 申請(qǐng)人:遼寧東大粉體工程技術(shù)有限公司