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液相法生产α高强石膏的理论基础及生产工艺

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液相法生产α高强石膏的理论基础及生产工艺

发布日期:2018-09-04 作者: 点击:

一.液相法生产α高强石膏的理论基础
20160517175050在加热过程中受热脱水生成20160517175302,石膏在脱水过程中随着外界条件的不同而生成不同晶形的α相或β相半水石膏。当蒸压斧内的压力高于一个大气压时,釜内的20160517175050以“溶解—再结晶”的机理进行脱水,从而形成结构致密的α相20160517175302,α相20160517175302的晶体结构如图1所示。与之相反,当蒸压斧内的压力低于一个大气压时,二水石膏中的水就以干蒸汽的状态蒸发,生成一种呈松散聚集的微孔隙固体—β相20160517175302
α石膏晶体的C轴方向由00030004交替构成,表面能高,水分子分布于由钙离子和硫酸根离子组成的长链之间,因为表面能高,所以在20160517175050溶解结晶形成α-20160517175302的过程中C轴方向生长速率最快,因此在一般的水热环境中易沿C轴方向生长成细长的单晶,也就是石膏晶须,为了制备出力学性能好的短柱状α石膏晶体就有必要采取一定的措施遏制α-20160517175302的定向生长,最有效的办法就采取在水溶液中加入可溶于水有机物或无机物,使水中的有机物吸附在α-20160517175302高能面(111)面上(图2),于是降低了α-20160517175302晶体C轴方向的生长速率,从而使短柱状的α-20160517175302的制备成为可能。

元素组成

图1. α-20160517175302的晶体结构

高强石膏粉

图2.转晶剂在 α-20160517175302的晶体(111)面上吸附示意图

二.液相法生产α高强石膏的晶体形貌及产品质量

高强石膏粉

图3. α型超高强石膏的光学显微镜照片(400倍)

一般情况下,利用液相法制备出的α型高强石膏产品性能比较优越。以我公司在连云港建设的年产1.5万吨水热法制备α型高强石膏生产线为例,利用盐石膏制备出的α型高强石膏产品在未经任何处理的情况下,其基本性能已可达到JC/T 2038-2010 《α型高强石膏》标准中规定的α50最高等级(详见表1)。我公司随机抽取部分产品送于江苏省建工建材质量检测中心进行官方检测,其检测结果见表2。

表1 JC/T 2038-2010 《α型高强石膏》规定的产品等级要求

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表2 α型高强石膏产品官方检测结果

高强石膏粉

三.液相法生产α高强石膏的生产线简介
液相法生产α高强石膏生产线主要有原料预处理系统、进料系统、转晶系统、脱水分离系统、 闪蒸干燥收集系统、闪蒸干燥收集系统 、热风系统 、成品包装系统 和电气自动控制系统等九大系统组成,每个系统的主要功能简述如下:
(1)原料预处理系统
将工业副产石膏打浆成悬浮液,由脱硫装置内输送至旋流器内,再经真空皮带过滤机分离后得到固含量较高的石膏原料并放置在原料暂存仓,整个脱水分离工序排水由输送设备返回给苏亚迪公司脱硫系统循环使用。
(2)进料系统
石膏原料由称重设备和皮带输送设备输送至溶解槽,通过鼓泡混合成一定比例的悬浮液,最后通过动力输送泵输送至转晶釜。溶解槽配浆所需水一部分来自转晶釜夹套冷凝水与脱水分离系统的滤液,另一部分由自来水补充(资源实现循环利用、充分利用余热节省能源)。
(3)转晶系统
石膏浆液定量输入转晶釜后,通过饱和蒸汽对转晶釜进行加热升温。在一定温度、压力条件下,二水石膏将逐渐转化成新型绿色建筑新材料(本部分主要由数台不锈钢反应釜组成),转晶完成以后通过釜底保温放料阀将石膏浆液送入下一段离心分离系统。
(4)脱水分离系统
该段系统含有一台由一夫公司自主研制开发的用了新型绿色建筑新材料(α高强石膏)浆料分离的石膏分离机,该设备浆料处理能力可达到2~8m³/h。分离后的滤液经溢流口排出,滤饼在重力作用下卸出机外。该设备的研制开发并成功应用,填补了我国在新型绿色建筑新材料(α高强石膏)物料分离领域的空白。离心机固液分离后的高温滤液回流至回水罐,可用于制浆,也可用于清洗离心机,石膏物料则通过螺旋输送机送入下段系统工序(也可利用高差直接落入下步干燥工序的“闪蒸干燥机”腔体内)。
(5)闪蒸干燥收集系统
此工段采用我公司成熟集成工艺,含闪蒸干燥机及配套的旋风收集器、布袋除尘器。全自动控制,一般湿物料在干燥塔内干燥时间仅为5-8秒,较大较湿的物料在闪蒸干燥机底部旋转叶片的作用下被破碎,湿含量较低及颗粒度较小的物料随旋转气流一并上升,输送至旋风分离器进行气固分离,成品收集包装,而尾气则经布袋除尘装置处理后排空。基于节能减排的生产原则,此段干燥工序对离心机固液分离后的滤液和清洗滤液进行回收循环利用。滤液温度高、热量大,同时含有转晶剂,回收可减少转晶段的蒸汽及转晶剂的使用量。
(6)热风系统
α高强石膏的生产线的干燥系统即可用天燃气为热源也可以用干净的废热空气作为供热能源。
(7)粉磨改性系统
经过干燥收集得到的α型高强石膏由输送装置送入改性粉磨机,同时通过微型给料设备定量添加改性剂。通过改性粉磨后的成品石膏粉,其初凝与终凝时间,2h抗折、干抗压、抗折强度,膨胀率等可满足不同客户对α型高强石膏不同用途需要。
(8)成品包装系统
成品包装系统配置无尘系统和满足计量精度要求的包装机。根据产品品种,可提供阀口袋、敞口袋等不同类型包装机,称量精确,包装质量高,包装范围 20-50kg,满足不同的包装要求。通过控制系统,操作工人只需将包装袋套入阀口,其它工作即可自动完成,包装好的产品码垛后由叉车完成产品入库工作。若不需散装,可采用吨包装袋,直接通过分接口放出成品高强石膏。
(9)电气自动控制系统
电气控制系统采用目前先进的PLC系统,将分散于各处的设备集中控制。
根据控制要求,采用PLC、工控计算机及工业组态软件作为报警监视和电气控制的核心部分,对各单机设备按工艺要求进行逻辑控制并通过数据采集模块及通讯模将采集到的各设备的电流、温度、风量上传到上位机。上位机将传送来的参数进行分析整理后,对过流、过载、超温、低温等异常情况进行显示和报警输出。

图4. 液相法生产α高强石膏的工艺流程示意图

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