脫硫石膏的特性

1、脫硫石膏與天然石膏的相同點(diǎn)

(1)水化動(dòng)力學(xué)和凝結(jié)特征一致;

(2)主要礦物相、轉(zhuǎn)化后的五種形態(tài)、七種變體物化性能一致,脫硫石膏完全可以代替天然石膏用于建筑材料和陶瓷模具;

(3)兩者均無(wú)放射性,不危害健康。

2、脫硫石膏與天然石膏的不同點(diǎn)

(1)原始物理狀態(tài)不一樣:天然石膏是粘合在一起的塊狀,而脫硫石膏以單獨(dú)的結(jié)晶顆粒存在;脫硫石膏雜質(zhì)與石膏之間的易磨性相差較大,天然石膏經(jīng)過(guò)粉磨后的粗顆粒多為雜質(zhì),而脫硫石膏其顆粒多的卻為石膏,細(xì)顆粒為雜質(zhì),其特征與天然石膏正好相反;

(2)顆粒大小與級(jí)配:煙氣脫硫石膏的顆粒大小較為平均其分布帶很窄,高細(xì)度(200目以上)、顆粒主要集中在30-60μm之間,級(jí)配遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于天然石膏磨細(xì)后的石膏粉。因此,現(xiàn)有的以天然石膏為原料的熟石膏的煅燒設(shè)備和生產(chǎn)工藝并不能完全照搬,要采用針對(duì)化學(xué)石膏設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備;比如,脫硫石膏不適合流態(tài)化煅燒設(shè)備,因?yàn)樗教?還未燒就很容易被吹出來(lái)了；還如,用天然石膏生產(chǎn)高強(qiáng)石膏的蒸壓釜,脫硫石膏就無(wú)法直接放入蒸壓;另外脫硫石膏粒徑分布非常狹窄,加工成熟石膏粉后,必須要對(duì)其進(jìn)行粉磨改性、產(chǎn)生級(jí)差,才能使其具有更好的凝結(jié)強(qiáng)度;而在粉磨改性中,碾壓力形成級(jí)差產(chǎn)生的改性效果不好,而劈裂力形成的效果,碰撞力次之;因此,改性磨的選擇要注意它的力學(xué)特點(diǎn)。

(3)高含水量 ,流動(dòng)性差,只適合皮帶輸送。

(4)雜質(zhì)成分上的差異,導(dǎo)致其脫水特性、易磨性及煅燒后的熟石膏粉在力學(xué)性能、流變性能等宏觀特征上的不同。

(5)脫硫石膏的產(chǎn)出在全國(guó)分布比較均勻,特別是石膏產(chǎn)品大量消費(fèi)地的東部發(fā)達(dá)地區(qū)脫硫石膏的產(chǎn)量也很大,而且脫硫石膏的品位又很高,一般都在90%以上;這樣就彌補(bǔ)了我國(guó)高品位的天然石膏儲(chǔ)量小、產(chǎn)量低、其產(chǎn)品遠(yuǎn)離消費(fèi)地的重大缺陷。

（二）脫硫石膏的利用原則

(1)堅(jiān)持?jǐn)U大利用、高效利用、清潔利用、物盡其用的原則,重點(diǎn)推進(jìn)量大面廣、資源化潛力大的脫硫石膏回收與再生利用,合理延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,開(kāi)發(fā)高附加值的綜合利用產(chǎn)品,減少二次污染,提高資源利用效率,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的有機(jī)統(tǒng)一。

(2)堅(jiān)持市場(chǎng)導(dǎo)向原則,因地制宜,產(chǎn)銷(xiāo)對(duì)路,確定脫硫石膏綜合利用的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域,提高資源利用效率、減少?gòu)U棄物排放的重要措施,成為企業(yè)健康發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。

(3)綜合考慮,脫硫石膏深加工生產(chǎn)線(xiàn)要與電廠煙氣脫硫系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,無(wú)縫銜接;同時(shí)脫硫石膏深加工生產(chǎn)不能產(chǎn)生新的污染源,盡可能利用電廠的余熱為熱源。

（三）脫硫石膏的直接利用

(1)經(jīng)過(guò)干燥后可用作水泥緩凝劑;

(2)經(jīng)過(guò)配制后可用作鹽堿地的改良。

煅燒系統(tǒng)：

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化改造，該改造工藝對(duì)主煅燒流程采用典型的分室石膏煅燒工藝，用分室石膏煅燒爐替代回轉(zhuǎn)窯，在節(jié)約占地面積的同時(shí)，也降低了能耗。

概述如下：

分室石膏煅燒爐是一種應(yīng)用流態(tài)化技術(shù)煅燒高含水率化學(xué)石膏的高效節(jié)能設(shè)備。FD—分室石膏煅燒爐以過(guò)熱蒸汽作熱源進(jìn)入煅燒爐后，通過(guò)熱交換，把熱量傳遞給石膏，使二水石膏脫去部分結(jié)晶水變成半水石膏。

分室石膏煅燒爐為分室石膏煅燒裝置，底部有活化風(fēng)換熱器和多孔板，在床層內(nèi)裝有大量加熱管，管內(nèi)加熱介質(zhì)為飽和蒸汽，熱量通過(guò)管壁傳遞給管外處于流態(tài)化的石膏粉，使石膏粉脫水分解。在煅燒器上部，裝有內(nèi)置式高效旋風(fēng)子，汽體離開(kāi)流化床時(shí)夾帶的粉塵大部分被這些裝置捕收并重新返回至爐內(nèi)，熱濕氣體則通過(guò)管道與預(yù)干燥工段的旋風(fēng)分離器濕氣匯合進(jìn)入二次布袋收塵器。

脫硫石膏煅燒工藝

低溫慢速煅燒是指物料在煅燒設(shè)備中停留時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)出料時(shí)間至少為幾十分鐘，石膏顆粒的表面溫度均處于較低狀態(tài)，石膏顆料內(nèi)外溫度較為接近，如炒鍋、…

脫硫石膏的主要成分是CaSO₄·2H₂O，雜質(zhì)成分包括SiO₂、A1₂O₃、Fe₂O₃、MgO、CaO等，其中CaSO₄·2H₂O含量一般達(dá)到85％以上，游離水含量10％~15％。脫硫石膏一般呈中性，是一種粉狀材料，濕粉狀脫硫石膏的密度為1.06~1.20g/cm³，其顆粒直徑集中在30-60μm，其品質(zhì)取決于石灰石的來(lái)源和煙氣脫硫過(guò)程的生產(chǎn)控制。由于脫硫石膏呈濕粉狀，易結(jié)團(tuán)，因此在煅燒前不需要像天然石膏一樣進(jìn)行破碎，但需要對(duì)成團(tuán)的石膏粉進(jìn)行烘干、打散、分散，從而使石膏顆粒充分與加熱介質(zhì)均勻接觸，保證傳熱過(guò)程均衡連續(xù)；其次，脫硫石膏的顆粒粒度分布窄，在煅燒后需要增加粉磨措施，以保證良好的顆粒級(jí)配；最后，脫硫石膏中含有少量的SiO₂等高硬度雜質(zhì)對(duì)煅燒設(shè)備具有較強(qiáng)的磨損性，需對(duì)直接接觸及運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行耐磨處理。

脫硫石膏煅燒工藝

（1）低溫慢速煅燒

低溫慢速煅燒是指物料在煅燒設(shè)備中停留時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)出料時(shí)間至少為幾十分鐘，石膏顆粒的表面溫度均處于較低狀態(tài)，石膏顆料內(nèi)外溫度較為接近，如炒鍋、間接式回轉(zhuǎn)窯、間接式沸騰爐等均為低溫慢速煅燒設(shè)備。這些煅燒設(shè)備是通過(guò)內(nèi)置加熱管使脫硫石膏間接受熱，熱源一般采用蒸汽、導(dǎo)熱油或熱煙氣。因其是間接加熱，物料與熱源間的傳熱速度較慢，石膏慢慢加熱升溫后，緩慢脫水而成半水石膏。

低溫慢速煅燒最突出的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定，由于低溫煅燒，其煅燒產(chǎn)品中絕大部分為半水石膏（約88％），極少量的AⅢ型無(wú)水石膏（約2％）和二水石膏（小于l％），結(jié)晶水含量為5.5％~6.0％，所以低溫慢速煅燒生成的建筑石膏粉質(zhì)量穩(wěn)定，相組成穩(wěn)定，凝結(jié)速度慢，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量小。

（2）高溫快速煅燒

高溫快速煅燒時(shí)熱源溫度多大于600℃，物料在煅燒裝置內(nèi)停留僅幾十秒鐘，石膏顆粒的表面溫度較高，顆料內(nèi)部溫度根據(jù)成團(tuán)顆料大小的不同而不同，如氣流煅燒、直接式回轉(zhuǎn)窯煅燒等均采用高溫快速煅燒工藝。高溫快速煅燒設(shè)備是脫硫石膏與高溫?zé)煔庵苯咏佑|進(jìn)行換熱，快速脫水煅燒。由于細(xì)石膏粉升溫較快，極易生成無(wú)水石膏AⅢ和無(wú)水石膏AⅡ；中等細(xì)度的石膏粉主要生成半水石膏HH；而成團(tuán)的粗石膏粉則出現(xiàn)表面煅燒完成，內(nèi)部未達(dá)到煅燒溫度仍保持二水相。其相組分一般為半水石膏HH約70％、無(wú)水石膏AⅢ約10％，二水石膏約3％，表現(xiàn)出無(wú)水石膏AⅢ的比例較大，甚至?xí)a(chǎn)生一定量的無(wú)水石膏AⅡ，降低了石膏的活性成份。所以快速煅燒工藝控制難度較大，建筑石膏質(zhì)量波動(dòng)較大，產(chǎn)品相組成不穩(wěn)定，凝結(jié)速度過(guò)快，標(biāo)準(zhǔn)需水量偏高，但生產(chǎn)效率較高。由于AⅢ型無(wú)水石膏是不穩(wěn)定相，在空氣中很容易吸潮而成半水相，因此系統(tǒng)中需設(shè)陳化冷卻裝置。高溫快速煅燒最突出的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資低、生產(chǎn)效率高。

（3）復(fù)合煅燒

復(fù)合煅燒是近年來(lái)脫硫石膏煅燒工藝發(fā)展的一種新工藝，特別是在紙面石膏板行業(yè)中應(yīng)用較多。復(fù)合煅燒主要是模擬慢速煅燒，將石膏煅燒的流程和時(shí)間適當(dāng)加長(zhǎng)，避免集中受熱，即籽‘一步煅燒”的方式改為“兩步煅燒”的方式。脫硫石膏在2個(gè)不同的煅燒設(shè)備中依次加熱，先脫去全部游離水和部分結(jié)晶水，再脫去剩余部分結(jié)晶水以生成合格的建筑石膏，這樣可以降低物料溫度和實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，以達(dá)到和低溫煅燒一樣的效果。目前通常的做法是氣流快速烘干煅燒與間接加熱式沸騰爐復(fù)合或氣流快速烘干與炒鍋煅燒復(fù)合等。

脫硫石膏煅燒工藝和設(shè)備選擇的原則

應(yīng)根據(jù)建筑石膏終端用品的種類(lèi)來(lái)確定合適的工藝和設(shè)備，若用于生產(chǎn)紙面石膏板、石膏砌塊等石膏建材制品，可選用快速或復(fù)合煅燒設(shè)備?？焖俜ㄉa(chǎn)的建筑石膏凝結(jié)硬化快，可提高生產(chǎn)效率，適合于流水線(xiàn)生產(chǎn)；若用于生產(chǎn)抹灰石膏、粘結(jié)石膏等石膏膠凝材料，宜選用慢速或復(fù)合煅燒設(shè)備，慢速法的建筑石膏凝結(jié)硬化較慢，性能穩(wěn)定。

另外，應(yīng)根據(jù)熱源來(lái)確定合適的煅燒工藝和煅燒設(shè)備，不同設(shè)備對(duì)熱源有不同要求。由于在高溫狀態(tài)下快速煅燒，建筑石膏產(chǎn)品中不可避免的會(huì)產(chǎn)生AⅢ型和AⅡ無(wú)水石膏，導(dǎo)致建筑石膏制品性能的不穩(wěn)定，因此有蒸汽或?qū)嵊偷鹊蜏責(zé)嵩创嬖诘臈l件下，可優(yōu)先考慮。