石膏粉煅烧实用工艺介绍及对比

石膏粉煅烧工艺介绍及对比

一．石膏粉的煅烧按原料区分有，天然石膏、脱硫石膏、磷石膏等，不同的原料会有几种对应的煅烧工艺，有的只适用于天然石膏，也有的只适用于化学石膏。

天然石膏的煅烧有的工艺是先烧后磨，如回转窑煅烧，可以先煅烧颗粒，然后再磨；有的工艺是先磨后烧，如连续炒锅、锥型炒锅、连续回转窑、间歇回转窑、沸腾炉等，国内都在大量的应用；还有就是磨烧一体机，如皮特磨，随研磨随煅烧。

化学石膏的煅烧工艺和天然石膏有些区别，主要是因为化学石膏大部分都含游离水，有些煅烧工艺可以烘干煅烧一体完成，有些工艺烘干和煅烧是分开的，也就是所谓一步法和两步法。

石膏粉的煅烧按煅烧温度区分可以分为低温慢速煅烧和高温快速煅烧，随着科技进步的发展和其他行业的引入，国内涌现出很多类型的设备，低温煅烧设备老一些的如连续炒锅、锥型炒锅、沸腾炉，新上市的如FC煅烧炉；高温快速煅烧国内最早的是北京一热从国外引进的锤式煅烧机，国内后期出现的司德炉，新式的锤式煅烧机。国内外还有很多介于高温和低温之间的一些设备。二．炒锅的特点介绍

炒锅分间歇炒锅、连续炒锅、锥形炒锅国内外现在在大量的使用，间歇炒锅和连续炒锅结构差别不大，大部分后期都改成了连续式的，它属于低温慢烧，产品质量稳定均匀度高，生产中粉体特性变化不大，

国外热源一般为天然气，国内因为天然气的价格昂贵，石膏粉的价格偏低，一般企业承受不起，所以都是以煤为热源，也有外资企业用天然气为热源在国内生产石膏粉，因为连续炒锅开发时主要考虑以天然气为主，所以用煤的时候出现一些弊病，煤燃烧时产生煤烟附着在炒锅外壁和加热管上，形成一层保护隔热膜，用上一段时间后产量下降煤耗增加，清理很困难，而且单机产量都不高，国内外规模板线上配套时都配5—6台才能满足生产需要。

锥形炒锅国内一直有介绍，但从没见有用的，据介绍可以燃煤和天然气，国外在用的都是天然气的，它延续了连续炒锅的优点，去除了搅拌电机，降低了维修量，和连续炒锅同等体积时的产量是连续炒锅的3—5倍，而且尾烟最后和低温石膏粉直接接触，排烟温度只有100多度，在已知的煅烧设备中，据说能耗是最低的，但是此设备只在欧洲销售，绝对禁止在亚洲销售。

在国内使用过程中由于产量和热源的局限，国人根据国情开发出了一系列类似煅烧设备，如沸腾炉（杭院开发）

石膏沸腾煅烧炉的工作原理

石膏沸腾煅烧炉的床层状态属于前面所描述过的鼓泡床，因此将这种炉子形象地称作“沸腾炉”。沸腾炉煅烧部分为一个立式直筒状容器在其底部装有一个气体分布板，气体分布板可设计多孔板。目的是在停止工作时支撑固体粉料不致漏粉，在工作时使气流从底部均匀地进入床层。在床层的上界面以上装有连续进料的投料机。在床层上界面处的炉壁上有溢流孔，用于出料。在床层内装有大量的加热管，管内的加热介质为饱和蒸汽或载热油，热量通过管壁传递给管外处于流态化的石膏粉，使石膏粉脱水分解。在煅烧部分上部，装有一个静电除尘器，气体离开流化床时带出来的少量粉尘，由静电除尘器收集后自动返回流化床，已除尘的尾气由排风机抽出，排入大气。正常工作时，从沸腾炉底部鼓入空气，通过气体分布板进入流化床。鼓入的空气不

需要很多，稍稍超过临界气速，使床层实现流态化即可。此时淹没在

流化床中的加热管向物料传递大量的热量，使二水石膏粉达到脱水分解的温度，二水石膏就在流化床中脱去结晶水并变为蒸汽，这些蒸汽与炉底鼓入的空气混合在一起，通过床层向上运动。由于蒸汽量比鼓入的空气量多得多，所以整个鼓泡床的流态化主要是靠石膏脱水形成的蒸汽来实现的。由于在流化床中粉料激烈的翻滚、混合，所以在整个流化床中各处的物料温度和成分几乎是一致的。连续投入的石膏粉，一进入床层，几乎瞬间就与床层中大量热粉料混合均匀，在热粉料中迅速脱水分解。为了避免刚加入的生料未完成脱水过程就过早排出，设计时在炉子中加了一块隔板，将流化床分成大小两部分，两部分底部是连通的。生石膏粉先进入大的部分，在此脱掉大部分结晶水，然后通过下部的通道进入小的部分，在这里完成最终的脱水过程，再由床层上部自动溢流出炉。

①设备小巧，生产能力大。

沸腾炉生产能力的大小实质上由热源通过加热器壁传递给物料的热量多少来决定。

沸腾炉由于物料实现了彻底的流态化，因此炉内不需要安装搅拌设备。在炉内就可以高密度地安装很多加热管，因此尺寸不大的炉子就可以有非常大的传热面积。

另外，沸腾炉采用的热源为载热油，其传热系数K比热烟气为热源的传热系数高出一个数量级。从传热方程式就可以看出，由于传热系

数和传热面积都较大，总传热量Q也就大。这就是说沸腾炉的生产能力比较大，比如产量为5~6t/h的沸腾炉，其长宽只有1.3m，产量为20t/h的沸腾炉，其长宽也只有2m就足够了，这是其他传统的外热式煅烧设备无法相比的。

②结构简单，不易损坏。

由于物料实现了流态化，炉子就不需要有转动的部件，炉子的结构就简单得多。不但制造方便，投产后也几乎不需要维修保养。

由于用的是低温热源（载热油约260℃），炉子在任何情况下都没有被烧坏的危险，设备使用寿命也特别长。

③设备紧凑，占地少

沸腾炉是立式布置的设备，除尘器套在炉体上方，与炉子连成一个整体，设备非常紧凑。不但占地少，还可以避免除尘器结露。

④能耗较低

沸腾炉的热能消耗和电力消耗都较低。热能方面：从热源传递给物料的热能，除了小部分用于加热炉底鼓入的冷空气以及少量的炉体散热损失外，几乎都有效地用于物料的脱水分解。炉子本身的热效率在95%以上。当然沸腾炉使用的是二次热源，最终的热效率还要将炉子的热效率乘上锅炉的热效率。但热油锅炉都是很成熟的热工设备，其热效率是比较高的，热油锅炉能达到70%~80%.因此沸腾炉总的热效

率是比较高的。采用蒸汽，可达57%~67%；采用热油，可达

67%~76%。一般的外热式煅烧设备虽然直接使用一次热源，但热效率很少超过50%。国内沸腾炉的热耗指标为7.7×105kJ/t建筑石膏。电能方面：沸腾炉不需要转动，也没有搅拌机，物料主要是靠石膏脱水产生的水蒸气来实现流态化的，需要在炉底鼓入的空气也很有限，因此鼓风机的功率也很小，因此沸腾炉的电能消耗比传统的煅烧设备少得多。如生产3万吨建筑石膏粉所用沸腾炉的装机容量为10kW左右。

⑤操作方便，容易实现自动控制

流化床有一个特点，就是床层中物料温度一致。

因此操作中只要控制物料一个设定温度，就可以连续稳定

地生产出合格产品。单一的控制参数，很容易实现自动控制。

⑥产品质量好，熟石膏相组成比较理想，物理性能稳定

由于采用低温热源，石膏不易过烧，只要控制出料温度合适，成品中不含二水石膏，无水石膏Ⅲ也只在5%以内，其余均为半水石膏。这样的相组成很理想，物理性能也很稳定。

国内类似产品还有FC分室煅烧，如下图所示工艺：

与其他煅烧流程相比较，FC-分室石膏煅烧系统具有显著的经济性：1）不需购买运行费用较高的蒸汽锅炉或热油锅炉,FC-分室石膏煅烧系统可直接配套各种热源：

燃煤高温热风炉

特点1

燃煤高温热风炉

电厂余汽燃油或燃气燃烧器2）生产线占地少，车间面积小一个年产20万吨的脱硫石膏工厂,煅烧车间的建筑面积为20x55m2

一个年产10万吨的脱硫石膏工厂,煅烧车间的建筑面积为15x40m2 一个年产5万吨级的脱硫石膏工厂,煅烧车间的建筑面积为15x30m2 3）设备紧凑，节省安装费用和输送成本

FC-分室石膏煅烧系统除煅烧天然石膏外，更适合于煅烧高含水

率的磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、柠檬酸石膏，允许最高含水率≤25%，原料粒度≤6MM。

节能

该系统采用高温热风和主炉尾风预热高湿原料，使预热后的原料含水率降低10%左右，料温达到60℃~90℃.同时该系统选用了高效燃煤炉——高温沸腾炉作热源，对燃料的要求低，煤的燃烬率达到98%以上。主煅烧炉采用高温热管换热技术和高温气流搅拌流态化两种传热传质方式作用于粉体，进行高效换热。FC-分室石膏煅烧系统的主煅烧室采用流态化原理换热，每一石膏粉颗粒在换热场中处于沸腾状态，从而显著提高了与传热管的接触概率和换热效率，避免因煅烧不均而导致的石膏粉质量下降。

换热部件，FC-分室石膏煅烧炉的换热管全部采用特种耐热钢制成，可以确保换热体的换热效率及高寿命。

FC分室煅烧方式能有效防止石膏粉煅烧过程中的生熟料混和现象,传统的煅烧技术如立式炒锅、回转窑、一般沸腾炉等，由于机械、气流的搅拌作用，石膏粉在沸腾脱水过程中，二水石膏、半水石膏和无水石膏三相相互掺和，致使最终产品的相组成不可避免的出现多相化，显著降低了产品质量指标。而分室沸腾煅烧按照石膏粉的温升曲线变化人为地将煅烧过程区分成四个相对独立的脱水空间，有效避免了高低温物料的掺和现象，最终产品的相组成得到优化。

三．回转窑的特点介绍

回转窑的应用起源于水泥生产，介于它的优异特性，很快便被

引入了石膏的工业生产中。但与回转窑技术传统的高温煅烧不同，石膏制备工艺属于低温煅烧，且晶体反应温度段集中，狭窄，控制起来难度增大，因此必须在原有回转窑技术的基础上不断完善改进，使之很好的应用于石膏领域。发展的过程分别经历了间歇式回转窑，直接加热回转圆筒石膏烘干窑和间接加热的连续式旋管煅烧窑。

直热式工业副产石膏煅烧（一步法）工艺，就是将工业副产石膏的烘干和煅烧在同一设备内一次性处理完成，成品半水石膏含量可达

80-90%；而传统工艺需分二步完成，先在烘干设备中除去外表水，然后转出来再经煅烧设备煅烧掉部分结晶水。经烘干、煅烧后的合格熟石膏粉，可以用于生产纸面石膏面板、水泥缓凝剂、石膏基干混砂浆、模盒，以及陶瓷材料、石膏晶须和石膏纤维等。

与天然石膏相比较，工业副产石膏具有质量均匀性不好、含自由水较高、杂质不易清除、粉体细且潮湿等特点，容易造成产品质量不稳定，难以利用。近20年来，我国工业副产石膏排放量已达世界第一，接近一亿吨。因此积极利用工业副产石膏，既使污染环境的废弃物变成

了再生资源，实现可持续发展，又可节省宝贵的天然石膏资源，具有十分重要的意义。

该成套设备由二十多项自有知识产权专利技术组成；热源由自有知识产权的国家火炬计划项目GXDF型高温烟气沸腾炉提供，该炉具有高效洁净燃烧特性。该成套设备工艺集烘干、分筛、煅烧、粉磨、改性于一体，通过系统的分选装置可有效去除杂物，脱硫石膏或磷石膏由输送管送入气固分离系统，冷却、均化贮存后袋装或散装出厂。该套设备工艺流程简洁、能耗低、运行稳定、质量稳定，工艺参数控制合理，干燥煅烧后产品中半水石膏量就可达80～90%。年工业副产石膏已达600万吨以上

工业副产石膏煅烧线设计计算标准：自由水W1=10%，化合水

W2=16-20%（实际生产中自由水W1=5-25%，也可煅烧）；电耗：≤16千瓦时/吨熟膏粉；煤耗：≤46公斤标煤/吨熟膏粉；煤燃尽率≥99%；供热系统热效率≥95%。

四．快速煅烧的特点介绍

石膏斯德煅烧技术与设备

工艺流程简介

硫石膏含水一般在10％左右制成半水石膏。根据经验采用一步法的工艺。斯德动态煅烧炉内完成四道工序：1.打散。2.干燥。3.分级。

4.煅烧。首先脱出表面水，再脱出部分结晶水获得半水石膏，在生产

过程中设备将干燥与煅烧分一步法工艺过程进行，这样可获得较高性

能的半水石膏。

含湿硫石膏由送料机送入具有干燥、分散、分级、煅烧功能的斯德煅烧炉内，燃煤热空气进入斯德煅烧炉内同物料相混合，使迅速连续干燥成粉状物料并且分级，并进入第二道工序动态煅烧，经3～9秒时间即煅烧成为半水石膏。煅烧后的石膏粉经过风冷、均化后送入的料仓。斯德石膏煅烧炉：目的工艺技术立足国内，东大粉体工程技术有限公司(https://www.360docs.net/doc/272964817.html,)研究开发，硫、磷等化学石膏经过旋转干燥、动态煅烧、均化后的石膏，可以达到建筑石膏粉国家标准。可用作石膏砌块砖、石膏板等。

本工艺特点

1. 依据硫石膏特点，确定合理的干燥煅烧工艺，用该工艺生产的半水石膏可获得优等品,生产出的石膏粉产品可直接用于生产面板、砌块等制品。

2. 设备工艺过程简单，连续自动化生产，生产能力大，能耗低，煅烧时间短，设备运转稳定，并可实现自动化控制。适合工业化大规模

生产，无粉尘泄漏，无污染，环保达标。可有效地利用当地化学石膏工业废渣生产出合格的建筑石膏粉，解决了工业废渣堆放和污染问题，变废为宝，经济和社会效益显著。设备运转稳定，并可实现自动化控制。

3. 产品品质稳定，由于干燥与煅烧同步步进行，在煅烧时可获得稳定产品。

【】该设备已经在北京某公司调试运行，小时产量达到8吨。

煅烧后的石膏粉测试结果：

①抗折强度：2.8～3.2 MPa

②凝时间：7～8 分钟

③终凝时间：15～18 分钟

④粉碎、干燥、煅烧、分级在煅烧炉内完成。全过程大概时间几秒钟。年产量：2万吨、5万吨、10万吨等类型。

石膏胶凝材料的主要原料是天然二水石膏(CaSO4·2H2O)和天然无水石膏(CaSO4)(又称硬石膏)，二者统称为生石膏。除天然石膏外，还可以利用硫酸钙为主要成分的工业副产品及废渣来制取石膏;1.排烟脱硫石膏flue gas desulfurization gypsum 工厂排烟脱硫装置产生的副产品。2.磷石膏phosphogypsum (ardealite)，用硫酸与磷矿石制取磷酸的副产品。而磷酸是磷肥工业的湿法磷酸生产工艺都是通过磷酸矿粉生产萃取料浆，然后过虑洗涤制得磷酸，过虑洗涤的过程中生产磷石膏废弃物。3.柠檬酸的提取工艺大多采用钙盐法，柠檬酸在提取过程中产生大量的化学石膏。化学石膏二水硫酸钙含量在８

５％以上，达到部颁二级天然石膏中硫酸钙的含量标准。具备代替天然石膏烧制建筑石膏的基本条件。此类统称为化学石膏chemical gypsum。工业生产过程中，化学反应产生的二水硫酸钙的总称。

石膏之所以能作为一种胶凝材料，是因为它加热到适当的温度时，能部分或全部失去水分成为烧石膏，而遇水又水化成二水石膏，即凝结和硬化的石膏。这些过程叫脱水和再水化，是石膏工业的工艺基础。石膏胶凝材料的制备一般是将二水石膏加热脱水并磨细，二水石膏随加热程度和加热条件的不同，可形成一系列性能差别很大的变体：半水石膏、无水石膏、高温煅烧石膏等。