專利名稱：一種用化學石膏制取α-半水石膏的工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種a -半水石膏的工藝方法，具體涉及一種用化學石膏制取a -半水石膏的工 藝方法。 象孜不化學石膏也稱工業副產石膏，是指工業生產中由化學反應生成的以硫酸鈣(含零至兩個 結晶水)為主要成分的副產品或廢渣。磷肥化學肥料、復合肥料生產、燃煤鍋爐煙道氣石灰 石發/石灰濕法脫硫、螢石用硫酸分解制氟化氫、發酵法制檸檬酸都會產生大量的化學石膏。 化學石膏是一種非常好的再生資源，綜合利用既有利于保護資源，又能節約能源和資源，符 合我國可持續性發展戰略。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中進行脫水，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內外應用的比較廣泛，蒸壓法是在飽和水蒸汽介質 或液態水介質中熱處理，發生脫水，脫去一個半的結晶水，形成半水石膏雛晶，在液態水包 圍環境中，雛晶很快溶解在液相中，當液相半水石膏濃度達到過飽和時，液態半水石膏即迅 速結晶，形成結晶粗大的致密的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 置在金屬網籃中，放進蒸壓釜在1.5_3大氣壓中蒸煮6—8小時，然后再減壓至常壓取出金 屬網籃，進入干燥設備用過熱蒸汽或煙道氣單獨干燥，使吸附水完全揮發(一般IO小時以上)， 取出冷卻研磨。此種方法蒸壓、干燥二步進行，這樣不僅能耗大，而且經蒸煮好的d半水石 膏在一定的壓力環境下處于穩定相，可一旦通過降壓降溫以及處于大量的吸附水中是一個極 不穩定的相，半水石膏會很快水化為二水石膏，產生次生石膏。 一般選擇的干燥溫度遠遠大 于理論干燥溫度，目的是為了揮發游離水和為了部分水化的二水石膏有機會重新脫水生產半水石膏，但這就變成了e石膏變體，還造成能源的浪費。另一種工藝方法是將蒸壓和千燥一起在同一設備中進行，二水石膏蒸煮脫水為半水石膏后，物料不出釜，然后通入熱風進行干 燥。但是由于釜內大小不均的石膏塊堆積較密，熱風很難均勻通過所有半水石膏塊，導致部 分半水物水化，生成次生二水石膏。蒸壓法所存在的缺點是蒸壓處理周期長， 一般都會達到 10-12小時，在很多情況下會生產可溶性硬石膏，燃料用量大，生產產量比較低，都是間歇式生產。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，在實際生產中常用 的是鹽類水溶液生產a半水石膏。將石膏投入到氯化鈉(或其他鹽類)的水溶液中另摻其他 有機羥酸鹽和無機鹽配制復合轉晶劑，攪拌均勻，恒溫3—4小時，在熱水中過濾、洗滌，干 燥、粉磨配成。此種方法所需條件比較簡單，但是生產周期比較長。此種方法應用于脫硫石 膏制取a半水石膏在國內已經有所研究。另一種是高壓法，將二水石膏加入含有轉晶劑的水 溶液中制成懸浮液，然后加壓加熱懸浮液，連續攪拌懸浮液，再經清濾，干燥、粉磨既得a 半水石膏。國外水熱法生產a半水石膏一般有不經干燥制取和經干燥制取ot半水石膏兩種。德國朱利尼公司曾經采用此方法應用于天然石膏，在蒸壓釜內使二水石膏轉變為半水石膏晶 體，蒸壓釜采用蒸汽加熱，溫度維持在110—12(TC之間，經離心機脫水后產生含10—20%濕 含量的濾餅。英國ICI公司曾經采用類似于德國朱利尼工藝流程生產a半水石膏，不同的是 轉化過程采用兩個反應槽，料槳濃度為30%,在150—160'C溫度下轉化。國內采用液相轉化 法制取a半水石膏起步較晚，應用領域也在逐漸拓展。山東某企業采用此工藝方法應用于天 然石膏，已進行實際生產。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 一定的溫度壓強下，半水石膏是一個穩定的相，但一旦離開蒸壓釜，不僅壓力恢復至常壓， 溫度也急劇下降，半水石膏很快產生水化， 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，此時不采取進一步干燥措施，半水石膏 很快水化為二水石膏硬化體。干燥溫度與時間非常重要，溫度過高，時間過長都會使半水石 膏脫水形成無水石膏，溫度過低或時間過短導致半水石膏生成次生二水石膏，導致產品性能 下降。 發明內容本發明的目的時針對己有技術存在的問題，提供一種用化學石膏制取a -半水石膏的工藝 方法，縮短工藝流程實現完全連續化生產，充分提高生產產量和原料的利用率，同時提高石 膏粉的性能。實現本發明目的的技術方案是按如下步驟進行首先將化學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%，同時加入媒晶劑和表面活性劑；配置好的料漿送入初反應釜進行初步反應，反應 溫度為100°C-220°C，壓力為0.15MPa-13MPa，攪拌轉速20-100轉/分，動態停留時間范圍為 5-60min;初步反應物料輸送到深度反應釜，進行深度反應，反應溫度為100°C-220°C，壓力為0.14MPa-1.29MPa，攪拌轉速20-100轉/分，動態停留時間范圍為5-60min;深度反應物料 經泄壓閥送到泄壓罐，然后再送至閃蒸干燥機進行打散、破碎和干燥成粉末產品。 所述的媒晶劑擇選CaC^、《C7、 MgC"和^/20504)3化合物中至少一種。當媒晶劑擇選e"G2、《c/、 Mga2和^0^4)3,其中一種化合物配入漿料時，其配制濃度至少為總料漿濃度的0.1 10wt%;當媒晶劑由上述兩種化合物組合配入漿料時，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 媒晶劑由上述三種化合物組合配入漿料時，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%;當媒晶劑由上述四種化合物組合配入漿料 時，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紙漿廢液中至少一種。當表面活性劑選肥皂水和工業紙漿廢液配入漿料時，其中選一種配入漿料時，配制濃度 為總料漿濃度的0.1~10wt%,當表面活性劑由兩種組合配入漿料時，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%。上述閃蒸干燥機采用熱風，物料在熱風與機械分散力作用下進行打散、破碎，瞬間完成 熱質交換，直接閃蒸干燥成粉狀產品，閃蒸干燥機干燥溫度為100'C 50(TC。 本發明與已有技術相比較，顯著的特點和產生的積極效益是本工藝采用兩級反應釜，反應釜在反應過程中，實現了連續化生產，兩釜之間采用泄壓 閥，利用壓力差和重力的綜合作用進行物料輸送，第二反應釜的壓力略低于第一反應釜的壓 力，物料經泄壓閾，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，物料從泄壓罐中經由輸送物料，干燥機通入熱風，連續進料， 連續出料，物料在干燥主機內，在熱風和機械分散的作用下，將物料直接打散、破碎，瞬間 完成熱值交換，直接干燥成分狀產品。本干燥機適用高濃度物料，無需離心脫水，節省了中 間設備。本發明整個工藝過程，減少了石膏的水化時間，快速干燥，實現了連續化生產，提 高了高強石膏粉的性能。


圖1為本發明工藝流程框圖。
具體實施方式
例l將化學石裔粉輸送至漿液攪拌罐，配制石裔漿液，槳液濃度為50 wt %，同時向攪拌內注入媒晶劑，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%，并同時加入肥皂水濃度為料漿總濃度的0. lwt%,同時通 入熱水進行攪拌，使媒晶劑和表面活性劑與物料充分接觸。將攪拌后的漿液經由料漿泵輸送 至1#初步反應釜，壓力為1.3MPa，反應溫度為220'C，攪拌轉速為100轉/分，物料的動態 停留時間為5分鐘，同時通入熱空氣進行加熱、保溫，使二水石膏初步結晶為半水石膏。將 經初步反應的漿液經由卸壓閥，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#深度反應釜，進行深度反應，壓力為1.29MPa,反應溫度為220°C，攪拌轉速為100 轉/分，動態停留時間為5分鐘，使二水石膏完全轉化為半水石膏。經由卸壓閥，利用壓力差 將物料直接輸送至閃蒸干燥機，閃蒸干燥機采用熱風，物料在熱風與機械分散力作用下進行 打散、破碎，瞬間完成熱質交換，閃蒸干燥成粉狀產品，干燥溫度為200土2(TC。 例2將化學石裔輸送至漿液攪拌罐，配制石膏漿液，漿液濃度為50wt%，同時向攪拌罐內 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，并同時加入工業紙漿 廢液，濃度為料漿總濃度的3wt%，同時通入熱水連續攪拌，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林初步反應釜，壓力為0.6MPa，反應溫度為15(TC，攪拌轉 速為60轉/分，物料的動態停留時間為25分鐘，同時通入熱空氣進行加熱、保溫。將漿液經 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井深度反應釜， 進行深度反應，壓力為0.5MPa，反應溫度為150'C，攪拌轉速為60轉/分，動態停留時間為 25分鐘，使二水石膏完全轉化為半水石膏。干燥溫度為120土2(TC，后序工藝同實施例一。 例3將化學石膏輸送至漿液攪拌罐，配制石膏漿液，漿液濃度為75wt%，同時向攪拌罐內 注入媒晶劑，媒晶劑濃度為料漿總濃度的3 wt%,組成為eflC72，并同時加入表面活性劑 為料漿總濃度的10wt%:肥皂水5wtW，工業紙漿廢液5wtX，同時通入熱水連續攪拌，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#初步反應釜，壓力為0.4MPa， 反應溫度為100'C，攪拌轉速為40轉/分，物料的動態停留時間為45分鐘，同時通入熱空氣 進行加熱、保溫。將漿液經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弁深度反應釜，進行深度反應，壓力為0.14MPa，反應溫度為10(TC，攪拌轉速為40 轉/分，動態停留時間為45分鐘，使二水石膏完全轉化為半水石膏。干燥溫度為460土2(TC， 后序工藝同實施例一。 例4將化學石膏輸送至漿液攪拌罐，配制石膏溶液，漿液濃度為80wt^。同時向攪拌罐內注 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 %，并同時加入肥皂水，濃度為料漿總濃度5wt%，同時通入熱水連續攪拌，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弁初步反應釜，壓力為0.6MPa，反應溫度 為15(TC,攪拌轉速為40轉/分，物料的動態停留時間為45分鐘，同時通入熱空氣加熱、保 溫。將漿液經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 弁深度反應釜，進行深度反應，壓力為0.58MPa，反應溫度為15(TC，攪拌轉速為40轉/分， 動態停留時間為45分鐘，使二水石膏完全轉化為半水石膏。干燥溫度為260土20'C，后序工 藝同實施例一。 例5將化學石膏輸送至漿液攪拌罐，配制石膏溶液，漿液濃度為85wtX。同時向攪拌罐內注 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%，并同時加入工業紙漿廢液，濃度為料漿總濃度5wt%，同時通入熱水連續攪 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#初步反應釜，壓力 為0. 8MPa，反應溫度為220°C,攪拌轉速為20轉/分，物料的動態停留時間為60分鐘，同時 通入熱空氣加熱、保溫。將漿液經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弁深度反應釜，進行深度反應，壓力為0. 7MPa，反應溫度為22(TC， 攪拌轉速為20轉/分，動態停留時間為60分鐘，使二水石膏完全轉化為半水石膏。干燥溫度 為350土20。C，后序工藝同實施例一。
權利要求
1、一種用化學石膏制取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％，同時加入媒晶劑和表面活性劑；配置好的料漿送入初反應釜進行初步反應，反應溫度為100℃-220℃，壓力為0.15MPa-1.3MPa，攪拌轉速20-100轉/分，動態停留時間范圍為5-60min；初步反應物料輸送到深度反應釜，進行深度反應，反應溫度為100℃-220℃，壓力為0.14MPa-1.29MPa，攪拌轉速20-100轉/分，動態停留時間范圍為5-60min；深度反應物料經泄壓閥送到泄壓罐，然后再送至閃蒸干燥機進行打散、破碎和干燥成粉末產品。
2、 按照權利要求1所述的用化學石膏制取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、 按照權利要求1所述的用化學石膏制取a-半水石膏的工藝方法，其特征是當媒晶劑擇選ac/2、 is:a、 ^ga2和^"(s04)3，其中一種化合物配入槳料時，其配制濃度至少為總 料漿濃度的0.1 10wtM;當媒晶劑由上述兩種化合物組合配入漿料時，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%;當媒晶劑由上述三種化合物組合配入漿料時，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%;當媒晶劑由上述四種化合物組合配入漿料時，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、 按照權利要求1所述的用化學石膏制取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紙漿廢液中至少一種。
5、 按照權利要求1或4所述的用化學石膏制取a-半水石膏的工藝方法，其特征在于當表面 活性劑選肥皂水和工業紙漿廢液配入漿料時，其中選一種配入漿料時，配制濃度為總料漿 濃度的0.1 10wtM，當表面活性劑由兩種組合配入漿料時，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、 按照權利要求1所述的用化學石膏制取a-半水石膏的工藝方法，其特征在于閃蒸干燥機 干燥溫度為100。C 50(TC。
全文摘要
本發明涉及一種用化學石膏制取α-半水石膏的工藝方法，工藝步驟如下將化學石膏在漿液罐中配制，濃度按重量百分比為50％-85％，同時加入媒晶劑和表面活性劑；配置好的料漿送入初反應釜進行初步反應，反應溫度為100℃-220℃，壓力為0.15MPa-1.3MPa，攪拌轉速20-100轉/分，動態停留時間范圍為5-60min；初步反應物料輸送到深度反應釜，進行深度反應，反應溫度為100℃-220℃，壓力為0.14MPa-1.29MPa，攪拌轉速20-100轉/分，動態停留時間范圍為5-60min；深度反應物料經泄壓閥送到泄壓罐，然后再送至閃蒸干燥機進行打散、破碎和干燥成粉末產品。本發明整個工藝過程減少了石膏水化時間，快速干燥，實現了連續化生產，縮短了工藝流程，提高了高強石膏粉的性能。
文檔編號C04B11/02GK101259992SQ20081001030
公開日2008年9月10日 申請日期2008年1月31日 優先權日2008年1月31日
發明者張繼宇, 林文強 申請人:遼寧東大粉體工程技術有限公司