制水泥缓凝剂及建筑石膏粉工艺详解

以铜陵化学工业集团100 kt/a 磷石膏制水泥缓凝剂为例。

1)磷石膏制缓凝剂特点

磷石膏制缓凝剂的主要优点有:

①磷石膏的干基SO3含量高(超过40%),缓凝效果好。

②物理形态为粒球状,强度适中,颗粒直径为5 ～25 mm,方便称料,均匀配料,下料容易,不堵料。

③本产品在水泥生产过程中无须破碎,减少了人员、破碎系统的电耗及维修费用。

④磷石膏中的SO3含量较天然石膏高,使用量较天然石膏少。

⑤本产品的价格较天然石膏低,用于水泥添加剂能相应减低水泥的生产成本。

2)工艺流程

磷石膏与天然石膏有一定的区别,但从根本上讲,由于它们的主要成分相同,并且磷石膏主要成分含量更高,故磷石膏是一种比天然石膏更好的胶凝材料。 磷石膏要处理成建筑石膏,一般要经过洗涤、预处理、干燥和燃烧等过程。 磷石膏呈粉末状,含水20% ～25%,但本身并无胶结性能,需外加部分比例的胶结成分在一定条件下成粒。 为保证磷石膏本身的组分,并利用现有的廉价资源,采用把部分磷石膏在高温烟气中脱水成半水石膏,再将半水石膏掺入磷石膏,利用其吸水性产生的胶凝作用,在成粒机械中胶凝成水泥缓凝剂增强球,供水泥生产企业用。

从成粒机械中产生的成型增强球粒径为5 ～25 mm,成球后一次破碎率较低( ＜20%),经3 ～4 d 的自然风干后其强度可达到大规模搬运而不破碎的要求。 即使是刚成型时破碎的颗粒,也不再呈粉末状而呈粒径大小不一的颗粒,完全能满足水泥生产企业下料口不堵塞的技术要求。

磷石膏制水泥缓凝剂的工艺流程主要有物料流程和气体流程。

(1)物料流程

经过预处理的磷石膏通过皮带机进入石膏料仓,经过计量后进入单转子锤式烘干机及气流干燥管,和热气流充分接触脱除游离水和大部分的结合水(锤式烘干机的出口温度160 ～170 ℃,制得半水石膏,这部分熟石膏粉经过旋风除尘器、布袋收尘器和气流彻底分离,熟石膏粉和原料二水石膏混合后进入圆盘造粒机造粒,得到水泥缓凝剂成品。 如用于制备建筑石膏粉,则原料磷石膏必须经过水洗等预处理,以除去其中的可溶性磷等有害杂质,然后制得半水石膏,半水石膏进入成品稳定器进行成品转型后,得到符合建筑石膏要求的熟石膏粉,供制取后续产品使用。

(2)气体流程

由燃烧炉产生的高温烟气进入锤式烘干机和原料磷石膏充分接触换热(出口温度160 ～170 ℃),携带磷石膏的热气流经过布袋收尘器分离出熟石膏粉,分离掉熟石膏的热气流经过引风机牵引直接排空。

3)工艺的优点

与传统的工艺相比,工艺(锤式烘干机+气流干燥管工艺)具有如下特点:

(1)设备占地面积小,单台生产能力大、装置易于大型化(www.xing528.com)

目前,国内较先进的建筑石膏生产线由φ3 000 mm 的连续炒锅和由φ4 000 mm 的沸腾炉工艺线,其单机生产能力仅30 kt/a,而3 000 mm×4 000 mm 的锤式烘干机单机生产能力超过100 kt/a。 上海博罗公司单台双转子锤式烘干机处理量达35 t/h。

(2)流程简单,主设备不易损坏

如锤式烘干机仅叶轮为传动部件,其他为静止部件,并且其工作温度较低(低于200℃),在铜化集团使用的实践证明其可靠性极高。

(3)操作简便,自动化程度高

磷石膏制缓凝剂的工艺流程简单,涉及的介质少,仅有热气流和石膏。 并且因其连续操作的特性,只要控制一个温度,其他均可得到相应控制。

(4)换热效果好,能耗低

由于在磷石膏制缓凝剂的工艺流程中物料和热气流直接充分接触,换热效率更高,能源损失更少。 采用该流程,生产能力100 kt/a,其装机容量仅400 kW,耗电省。

(5)产品质量稳定

由于采用低温热源,熟石膏不易过烧,同时采用成品稳定器使熟石膏粉进一步转型。 其操作稳定可靠,得到的产品质量也更稳定。

(6)投资省、生产费用低

φ3 000 mm 的连续炒锅和由φ4 000 mm 的沸腾炉工艺路线设备投资分别为360 万元和250 万元,装机容量分别为550 kW 和460 kW。 而单机生产能力超过100 kt/a 的锤式烘干机包括其他设备投资460 万元,并且其装机容量仅400 kW,故其投资更省,操作费用更低。

(7)产品多样化

通过锤式烘干机制得半水石膏后,可制水泥缓凝剂增强球,也可以制得熟石膏粉后制造多种石膏制品。

4)主要原辅材料消耗

采用该流程的主要消耗为:原料石膏(含水12%)1.0 t /t 水泥缓凝剂:总装机容量约400 kW,耗电18(kW·h)/t 水泥缓凝剂;水250 kg/t 水泥缓凝剂;耗煤约50 kg/t 水泥缓凝剂。

5)投资情况

以100 kt/a 水泥缓凝剂的生产规模为例,包括工艺设备、电气仪表、厂房建设、公用设施、设备安装、技术转让等工程建设总费用约850 万元,厂区占地面积约8 000 m2,建设期约8 个月。