您的當前位置：“混燒法”——一種實現脫硫石膏產業化的新技術
“混燒法”——一種實現脫硫石膏產業化的新技術
Hybrid Firing”--A New Technology for the Realization of Desulfurized Gypsum Industrialization
王立明，于棣春，陳興福(寧夏石膏工程技術研究中心， 寧夏750001)
摘要：通過對目前國內外脫硫石膏資源、應用現狀和脫硫石膏原料特性的分析，論述了開發適合于國內市場和脫硫石膏特性的專用技術和設備的重要性，同時詳細地介紹了一種能夠實現脫硫石膏產業化的新技術一一一一混燒法工藝技術及設備，通過對混燒法工藝技術及設備的工作原理及工藝特點介紹，論述了混燒法是能夠適應目前國內市場需求、有效實現脫硫石膏資源化和產業化、具有較高的環保節能意義的新技術。
關鍵詞：脫硫石膏;混燒法;產業化技術
中圖分類號：TQ177.3 文獻標識碼：B
0引言
脫硫石膏是指來自排煙脫硫工業，顆粒細、品位高的濕態二水硫酸鈣晶體。目前主要是電廠發電時，為除去煤燃燒后產生的SO2氣體，采用磨細石灰/石灰石料漿噴淋吸收經過除塵處理后的SO2煙氣，使之發生化學反應形成的工業副產石膏。國內天然石膏生產企業已具備了較大的規模，天然石膏資源豐富，價格低廉;因此，脫硫石膏處理技術必須開發適合國內的，特點和市場的脫硫石膏處理技術，開發成本低，投入少，生產應用與天然石膏相比具有一定的市場競爭力，才能真正有效地利用脫硫石膏。
1脫硫石膏產業化技術一混燒法工藝技術及設備
1.1各類主要煅燒設備的工藝特點對比
目前石膏粉的煅燒設備從煅燒設備的傳熱形式上，可分為內燒設備和外燒式設備兩類，從設備的運行形式上又可分為間歇式設備和連續式設備兩類，連續式設備從工藝形式上分為逆流式和順流式兩種;在各類設備的長期運行或熱工標定及實際的生產實踐中，一般認為，內燒式設備煅燒速度快，產量大，能耗低，產品凝結時間偏短，強度較高(高溫快速煅燒，產品中Ⅲ型相比例較高( 40%—70%)，二水相例較低(20%~40%))，產品較適合建筑石膏制品，目前市場中的大規模建筑石膏粉生產設備如閃燒窯、連續式回轉窯、斯德爐等均屬此類設備，但其在具體的設備構造上和運行工藝技術上各有特點，生產得到的產品性能上也不盡相同;外燒式設備一般較適合小規模生產，生產能耗較高(煤在爐膛或燃燒室燃燒，產生的火焰和熱煙氣通過輻射、傳導等方式直接對煅燒設備進行加熱，通過設備鋼板的熱傳遞進行物料的加熱升溫脫水)，設備壽命較短，熱利用率低(排出的煙氣溫度一般在250—350℃)，但由于物料受熱速度慢，物料脫水過程較長，產品凝結時間一般較長，強度較高，物相中半水石膏比例較高，Ⅲ型相比例較低，且在生產過程中，燃料對產品白度不會產生污染，產品尤其適合用于一些特殊的用途或對白度有要求的行業。間歇式設備一般均為外燒設備，生產規模較低，能耗較大，但產品由于間歇式生產，生產調整范圍較寬，產品適應性較好，適合于生產小規模多用途的產品，一般產品質量較高，但穩定性較差;連續式設備是實現石膏粉規?；a的主要設備形式，特點是規模大、產品穩定、機械化和自動化控制水平高、環保能夠得到較好的**。而連續式設備在工藝布置上根據工藝要求或產品需要可采用逆流和順流兩類，一般，逆流的工藝形式換熱效率高，熱利用更為充分，但由于物料進窯后逐步通過預熱、烘干、煅燒等溫度帶，物料煅燒完成在高溫帶，易形成大量的無水石膏相和Ⅲ石膏相，因此對設備控制要求較高;順流的工藝形式主要利用高溫帶對物料進行預熱烘干，利用較低的溫度進行煅燒，煅燒控制要求較低，但熱利用率因設備的規格區別較大，設備長度較長才能**較高的熱利用率。
1.2混燒法工藝及設備的特點
混燒法工藝技術和設備主要是一種適用于脫硫石膏特點的新型的**節能的大型煅燒設備。該設備主要是結合了內燒設備的低能耗、**率、;外燒設備的產品質量好、不影響產品白度、煅燒過程明顯的特點，同時利用逆流的熱利用率高、換熱充分，順流的高溫預熱烘干、提高烘干效率的特點進行設計制造的。該設備采用高溫熱煙氣對煅燒窯烘干帶外體的加熱，使物料在高溫帶迅速的完成預熱烘干，使含水量高達20%的脫硫石膏中的水分迅速脫除，物料迅速烘干。烘干后的物料通過初步熱利用降溫后進人旋管中的熱煙氣的逐步換熱升溫達到脫水溫度，物料開始吸收熱量脫出結構水。同時，由于物料同出旋管后逆流返回的熱煙氣( 250~ 400℃)直接接觸，進行進一步的熱交換，由于換熱效率的加大和換熱方式的增加，進一步提高了設備的換熱效率和熱煙氣的熱利用率，即提高了生產設備的產量，又降低了產品的熱耗。脫硫石膏細度大，在高溫下脫水速度快，溫度過高，極易形成較多比例的無水相，影響產品性能或降低產品應用性能。因此，該工藝方法和設備能夠適應脫硫石膏和其它副產石膏高含水量、高細度的特點，并且具有適應附著水含量范圍寬、原料不采用預烘干等處理措施、生產規模大、產品熱利用效率高、能耗低、產品質量高、產品可調整范圍寬等特點，是一種針對副產石膏特點的新型的、**的，節能的大規模生產工藝和設備。
1.3混燒法生產工藝流程
混燒法工藝由于對原料不采用任何預處理，因此工藝相對于較為簡單，整個生產線主要由喂料、煅燒、粉磨、包裝等工序組成，在生產過程中對于生產的不同產品，根據產品的需求可增加陳化、均化、混合等工序，工藝流程示意圖見圖1。
1.4混燒法生產工藝的幾個特點
混燒法工藝主要是結合目前各種煅燒設備和煅燒形式的優點并針對目前工業副產石膏的特點而開發的，該工藝方法主要具有如下的特點：
(1)原料適應性廣，對原料要求低，對原料不預先進行任何處理，工藝簡單。由于該工藝方法和設備結合了內燒、外燒、順流、逆流等多種煅燒和換熱形式，并且可通過工藝調節單獨實現其中的純外燒、純順流以及各種形式混合應用后的主次之分，因此，該工藝方法具有很強的工藝調節性，對不同原料和用戶需要的不同產品，可以通過工藝參數的調節來進行調整，實現一套設備適應多種原料、生產多種產品的*大利用價值;由于采用了獨特的可調節的高溫快速烘干和煅燒過程長短的控制，使該設備對原料所含水分的適應性較寬，能夠適應原料附著水在50/0-25%之間的原料均可直接應用，而不對原料采用預烘干及其它的預處理過程。
(2)產品質量高、能耗低、生產規模大、環保效果好在脫硫石膏煅燒時，由于物料中含有大量的水分，因此，產量主要取決于煅燒速度，煅燒速度主要取決于附著水的烘干速度和結晶水的脫出速度，物料粒度較小，干燥后的煅燒脫水速度很快，但含高附著水的物料的烘干速度則較慢，附著水(20%時)蒸發所需的熱量幾乎與煅燒結晶水所需的熱量相等，**烘干是提高生產規模的關鍵。由于生產設備采用了較多的換熱方式和**的烘干方法，在煅燒過程中采用較低的煅燒溫度和相對較溫和的換熱過程，因此，既有效的提高了換熱過程、提高了生產規模(單機生產能力達到5~20萬t)，又**了產品質量及產品性能的可調性，同時充分利用了熱能，降低了生產能耗(利用含水15%的脫硫石膏生產建筑石膏粉，能耗為50kg煤/t產品)。大型連續生產，配套有成熟完備的除塵裝置，**了較好的環保效果。
(3)產品類別的多樣化
利用該種工藝方法和設備可實現一條生產線、一套設備配套多種工藝參數，生產出能夠適用于多個行業應用的各類產品，能夠有效的發揮出生產線的*大價值。如采用該套技術和設備，利用同一種或不同種原料，根據市場要求生產建筑石膏粉、陶瓷模具用石膏粉、粉刷石膏用石膏粉、石膏砌塊用石膏粉等各類石膏產制品的專用產品。使產品能夠更大幅度的適應市場和增強市場競爭能力。
(4)燃料種類的適應性強
該設備可采用煤(各種質量的煤均可)、燃油(重油或輕油)、天然氣等作為生產供熱的燃料，也可利用溫度達到300—1000℃之間的熱煙氣或廢氣作為熱源。
(5)設備功能性強
主設備混燒窯同時具備烘干(對含附著水5%一1 5%的原料烘干)、煅燒(根據需要，調節工藝參數，煅燒出不同相比例的各類石膏粉產品)、冷卻(對出煅燒帶的物料進行一定程度的冷卻，使出料的料溫低于100℃，一般無冷卻裝置的設備出料的料溫一般在140℃)等功能，簡化了生產工序、節省了設備投資。
(6)產品粉磨
脫硫石膏由于細度細(可達180～250目)，而大多建筑石膏產品的應用細度也僅為120目，因此對脫硫石膏的粉磨工序一直存著爭議。脫硫石膏由于是化學合成，合成前的主要原料一碳酸鈣細度為200目左右，合成后形成的石膏顆粒經粒度分析，其粒度一般在30～80微米，相對比較集中，因此煅燒后的產品不能形成有莉的顆粒級配，對后續應用效果產生很大的影響，具體試驗見表1。
由上表中試驗數據可以看出，利用脫硫石膏生產的各類產品，可以根據產品的種類和用途決定是否采用粉磨設備，但不論何種產品，粉磨均有利于產品的應用。
1.5混燒法生產的石膏產品種類及性能參數
采用泥燒法通過對煅燒過程工藝參數的調整，可穩定的生產多種性能指標差異較大的石膏產品。以下是采用脫硫石膏為原料，采用混燒工藝和設備生產的部分具有代表性的產品種類。原料的分析檢測數據和石膏產品性能指標見表2、表3。
以上產品中，產品1、2、3為直接通過工藝參數的調整而得到的，粉刷石膏產品和陶瓷模具石膏產品為利用煅燒得到的產品配制而成，由上表中的數據可以看出，通過該套工藝技術和設備生產的各類產品，性能指標均遠優于標準的要求和天然石膏的同類產品。
產品能夠適應于市場中各類產制品對其性能的要求，產品具有很高的質量指標和很強的市場競爭能力。
2結論
混燒法是實現脫硫石膏產業化應用的一種合適的、有效的生產工藝技術和設備，該工藝技術和設備能夠適應脫硫石膏的特性，能夠充分利用脫硫石膏的優勢，生產適合市場要求的各類石膏產制品。該套工藝和設備能耗低、生產規模大、設備功能性強，生產線工藝簡單、操作簡便，生產的產品性能優良。是能夠充分利用脫硫石膏資源的一種有效的產業化工藝技術和設備。
