阅读说明：本技术 石膏降温陈化工艺 (Gypsum cooling and aging process ) 是由 姜小鹏 张云波 唐晓娜 谢蕾 刘元会 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种石膏降温陈化工艺,步骤是：(1)含有可溶性无水硫酸钙的高温建筑石膏原料定量送至降温室；(2)向降温室提供冷空气以起降温作用,在降温室内进行气固混合,产生气固混合料,同时,向蒸发室输入水雾和冷空气,蒸发室的液态水与降温室进行热交换的作用下,产生气态湿热气流；(3)气固混合料与温热气流进入陈化室进行气液固三相混合陈化反应,并伴随二次气固混合降温发生,通过充分利用热物料的热量,将物料需要降温的部分热量用来蒸发液态水,液态水蒸发需要大量的汽化潜热,吸收一部分物料的热量,实现降温效果；同时蒸发的这部分液态水以水蒸气形式与物料直接接触,既避免了液态雾滴与物料直接接触造成的粘结、陈化不均等情况,又减少了湿空气的用量。(The invention discloses a cooling and aging process for gypsum, which comprises the following steps: (1) quantitatively conveying the high-temperature building gypsum raw material containing soluble anhydrous calcium sulfate to a cooling chamber; (2) cold air is supplied to the cooling chamber to play a role of cooling, gas-solid mixing is carried out in the cooling chamber to generate a gas-solid mixture, meanwhile, water mist and the cold air are input to the evaporation chamber, and gaseous wet hot air flow is generated under the action of heat exchange between liquid water in the evaporation chamber and the cooling chamber; (3) the gas-solid mixture and warm air flow enter an aging chamber to carry out gas-liquid-solid three-phase mixing aging reaction, and secondary gas-solid mixing temperature reduction is carried out, part of heat of the material to be cooled is used for evaporating liquid water by fully utilizing the heat of the hot material, and a large amount of latent heat of vaporization is needed for evaporating the liquid water to absorb the heat of part of the material, so that the temperature reduction effect is realized; meanwhile, the evaporated liquid water is in direct contact with the materials in a water vapor mode, so that the conditions of adhesion, non-uniform aging and the like caused by direct contact of liquid fog drops and the materials are avoided, and the using amount of wet air is reduced.)

石膏降温陈化工艺

技术领域

本发明属于建筑材料制备领域，具体涉及针对煅烧后建筑石膏进行快速降温陈化的工艺，特别是高可溶性无水硫酸钙含量的建筑石膏快速降温陈化的工艺。

背景技术

建筑石膏粉的生产，是将二水石膏(DH)煅烧为半水石膏(HH)的过程。为了提高半水石膏的转化率，必然存在一定程度的过烧，因此煅烧过程会伴随有一定量的可溶性无水石膏(AⅢ)、不溶性无水石膏(AⅡ)生成。所以，煅烧后的产品由半水石膏、可溶性无水石膏、不溶性无水石膏、和少量未反应的二水石膏以及杂质等成分组成。

对产品性能影响最大的因素是半水石膏、二水石膏和可溶性无水石膏的含量。其中半水石膏是主要有效成分，含量越高越好；二水石膏属于未反应的物料，含量尽量低；可溶性无水石膏含量过高会导致产品凝结时间短、下游应用配方不稳定、凝结强度降低等。必须经过陈化，让可溶性无水石膏与水蒸气结合，反应生成半水石膏，降低或者消除可溶性无水石膏的含量。建筑石膏经过陈化后，其标稠、凝结时间、强度等性能指标都有明显改善。

陈化主要分为自然陈化和强制陈化，自然陈化周期长，需要自然堆放7天以上的时间；另外，建筑石膏煅烧后的出料温度通常在140℃以上，需要冷却后再包装，这就导致堆放产品需要占用大量场地和仓储设备，同时大大延长物料生产周期。自然降温陈化方式将逐渐被工业化的技术方案所取代。

现有强制降温陈化的技术方案主要采取的形式是气送和机械倒仓两种，这两种形式虽然也能实现降温和陈化的功能，但是物料的热量完全被释放和浪费掉了，且需要大量的冷空气进行换热和提供水蒸气，这就需要较高的设备和能耗投入。特别对于高温、较高AⅢ含量的物料来说，能耗会成倍增加。特别的，对于内陆气候较为干燥的地区，陈化能耗要明显高于沿海沿江地区。

对于煅烧后的建筑石膏降温和陈化的技术原理：冷却可以采用冷空气与热物料强制混合进行降温；陈化需要利用湿空气中的水蒸气与AⅢ相混合接触反应。但现有的技术方案只是简单利用了这些原理解决了以上问题，仍然存在设备投资大、利用率低以及耗能过高等问题。主要原因在于：环境中的空气含湿量比较低，受温度和相对湿度的影响，一般低于1％，提供同样质量的水蒸气，含湿量越低，所需要的空气的量就越多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有效利用余热、降低单位能耗和设备投入，特别是降温与陈化相互有机整合的石膏降温陈化工艺。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种石膏降温陈化工艺，其特征在于步骤是：(1)煅烧出炉的含有可溶性无水硫酸钙的高温建筑石膏原料，由输送机定量送至降温室；(2)向降温室提供冷空气以起降温作用，在降温室内进行气固混合，产生气固混合料，同时，向蒸发室输入水雾和冷空气，蒸发室的液态水与降温室进行热交换的作用下，产生气态湿热气流；(3)气固混合料与湿热气流进入陈化室进行陈化反应，并伴随二次气固混合降温发生。

进一步地，所述气液固三相物料及其混合物是在负压空气的引流下产生行进的。

进一步地，所述降温室将高温石膏原料降至80℃～110℃。

进一步地，所述陈化反应混合后的陈化石膏的温度降至60℃～90℃。

进一步地，所述第(3)步骤之后，使用气固分离器分离出陈化石膏成品，尾气经过除尘装置净化后排入大气。

进一步地，所述降温室与蒸发室之间采用间壁式换热方式，混合加湿的蒸发降温与加湿有机结合。

进一步地，所述煅烧料先储存至缓冲仓，再由输送机定量输送至降温室。

进一步地，所述降温室和蒸发室单独进风。

实施本发明技术方案，充分利用热物料的热量，将物料需要降温的部分热量用来蒸发液态水，使空气中的含湿量成倍增加，减少单位物料陈化所需空气的量。液态水蒸发需要大量的汽化潜热，可以吸收一部分物料的热量，对热物料进行一次热量吸收；同时湿空气与热物料混合，可以进一步对物料降温，实现双重降温效果。此方法通过降温与陈化相互有机整合，实现了设备小型化、降低了产品单位能耗。

本发明的主要原理是利用高温物料通过蒸发室间壁式传热，将蒸发室内的水雾在风的作用下汽化，汽化后的水蒸汽在风的带动下上升，越过蒸发室顶部与物料进行接触混合，对物料进行陈化。

本发明对于高AⅢ含量的物料，只需通过调整水雾的蒸发量即可满足不同AⅢ含量物料陈化所需的水蒸汽，而不需要增加风动设备的功率。料、气以及蒸发水量的相互关系根据物料温度及AⅢ含量决定，需要热量平衡和物料平衡匹配计算。其中涉及到换热极限等限定条件，并非简单的比例选择。

本发明不仅具有可大规模连续化自动生产等优点，还能够利用余热，大大降低现有技术的单位能耗、设备成本投入和场地占用。

附图说明

图1为石膏降温陈化工艺的原理方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，石膏降温陈化工艺由降温陈化装置来实现，降温陈化装置包括降温室、蒸发室和陈化室。

石膏降温陈化工艺的步骤是：

1、对稳定生产的煅烧炉产出的石膏产品进行检测，了解其物料温度及三相含量；进行物料衡算和热量衡算，匹配进料量、风量及蒸发量。设置设备参数依次开启风机、进料设备、喷雾系统。

2、将物料输送到缓存仓储存一定物料量，物料从缓存仓出来后，经定量输送机输送到降温陈化装置的降温室，在负压空气的作用下将粉体物料吸入设备内。

3、同时从进风口提供陈化所需的冷空气，在降温室内进行充分的气固混合，对物料进行一次降温，混合后的气固混合相温度约在110℃以下。

4、在降温陈化装置内设置有单独的蒸发室，蒸发室与降温室通过管壁隔离，两室上端出口相互联通。蒸发室内喷射水雾，水雾在冷空气的带动下向上移动，过程中与蒸发室管壁换热，利用物料的热量间壁传热蒸发，蒸发降温后的湿热气流在蒸发室顶端与降温室的气固混合料同步进入陈化室，对物料AⅢ相进行陈化反应，并进一步对物料进行降温，此时物料温度降为90℃以下。

5、经过处理的物料经过气固分离器与空气分离，粉体物料收入成品仓储存，尾气经过除尘装置净化，达标后排入大气，收尘后的物料也进入成品仓。

为了更清楚的表达本发明，下面结合具体参数对发明方法的生产过程做详细说明，案例中体现的参数只为说明生产过程，同一原料参数，通过不同工艺风、工艺水的匹配，会有不同的工艺参数体现，但仍能实现降温陈化的作用，具体如下实施例：

降温陈化装置根据前述来料参数(煅烧炉的产量14t/h，煅烧炉的出料温度140℃，AⅢ含量15％，DH3％，HH77％，杂质5％，)，匹配降温室和蒸发室的风量占比，系统总风量15000m³/h，使整个系统成微负压状态。

煅烧炉产出的物料作为本发明所述方法的进料进入系统缓存仓，缓存仓中的物料经输送机定量输送至降温陈化装置降温室(物料降温所需热量9.24×10⁵kj/h)；同时，蒸发室内按陈化喷洒细微水雾，蒸发陈化所需水量138.97kg/h，其蒸发热量3.46×10⁵kj/h(约占37.5％)来源于降温室内的热物料。水分蒸发既吸收了物料的热量，又为陈化提供所需水蒸气。蒸发后的热湿空气在负压气流的作用下与降温室的料气混合气流同时进入陈化室进行陈化反应。

陈化室内两股流体进一步混合换热，同时空气中的水蒸气迅速到粉体物料中与AⅢ进行陈化反应。

反应后的料气混合气流经分离装置分离，物料收于成品仓，尾气经除尘装置净化后，净化空气达标后排入大气，收集下的粉尘物料经过检测，合格后同样进入成品仓。

此时，成品仓的物料温度降为80℃以下，且AⅢ含量经陈化，达到生产要求。

根据上述实施例，相对于全风冷的工艺，节能减耗效果一般在35％以上，且物料AⅢ含量越高，节能减耗效果越好。相对于机械倒仓、悬浮仓等降温陈化工艺，本发明涉及的单位能耗只为前者的几分之一或者十几分之一。本发明具有成品保持DH含量基本稳定，AⅢ含量0-3％。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。