脫硫石膏加工技術、設備研發及其應用 高德武 余永忠 劉元林 孫家寬 （湖北龍源石膏（集團）有限公司） （武漢龍之源脫硫石膏開發利用有限公司） 摘要：以脫硫石膏綜合開發利用及資源化進程為目標，自主研發脫硫石膏煅燒工藝及設備、石膏砌塊成型機、石膏模盒成型機及脫硫石膏高強粘結粉、膩子粉、模具粉生產工藝，已在國內湖北、浙江、廣東、四川、貴州五省推廣應用。 關鍵詞：二次追熱一步法；煅燒工藝；設備；全自動；成型機 近年來，為實施節能減排政策，國家出臺了一系列促進火電廠二氧化硫控制的法律、法規和政策，加快了火電廠、焦化廠等燃煤企業煙氣脫硫設施的建設。脫硫石膏就是對含硫燃料（煤、油等）燃燒后產生的煙氣進行脫硫凈化處理而得到的工業副產品，預計到2010年，我國脫硫石膏的產量在4000萬噸以上。對如此量大的脫硫石膏如果不加以綜合開發利用，既會對環境造成二次污染，同時也給排放企業帶來巨大負擔，嚴重制約了企業的良性發展。顯然，加快脫硫石膏應用技術的研發，推進脫硫石膏的資源化進程，成為當前迫切的任務。 脫硫石膏二水硫酸鈣含量可高達95%，與優質天然二水石膏相當，其純度、強度、結晶水還優于天然石膏，完全可以替代天然石膏,廣泛應用于石膏板、石膏線條、石膏砌塊、無梁樓板空腹材料-石膏模盒、粉刷石膏、保溫石膏等制品?；诖耍?005年湖北龍源石膏（集團）有限公司與武漢理工大學、武漢冶金建筑研究院聯合成立了課題組，展開了以脫硫石膏制粉制品技術及設備為主體的應用及示范研究，通過幾年的努力，已取得多項脫硫石膏制粉制品設備及技術科研成果和專利，在湖北、浙江、貴州、廣東、四川等地相繼建成了年產5萬噸脫硫石膏制粉生產線6條及年產25萬㎡全自動石膏砌塊生產線13條，脫硫石膏粉、石膏砌塊、石膏模盒、粘結石膏粉、石膏膩子等產品已成功應用于浙江、江蘇、上海、廣東、武漢及周邊地區，應用效果良好，受到用戶一致好評，脫硫石膏制粉和制品技術、設備應用及示范已初見成效。 一、研發的主要技術及設備 1.1脫硫石膏制粉工藝及設備研究 目前，國內石膏煅燒主要設備有旋轉窯、立式炒鍋及少量引進設備彼德爐；煅燒的基本工藝流程是以煤為原料，通過間接熱交換，使容器內二水石膏粉經熱傳導受熱脫水，以形成半水石膏為主要成份的建筑石膏。由于我國煅燒技術與發達國家相比差距較大，能耗明顯偏高，用石膏生產一噸建筑石膏國內需45-80萬千卡熱量，而發達國家一般為20-25萬千卡，氣流排放中SO2及粉塵偏高，產品質量也不穩定。為此，向歐、美、日、韓等發達國家學習，針對脫硫石膏等工業副產石膏煅燒，研究新的節能環保設備迫在眉睫，作為年產石膏原礦120萬噸、石膏粉30萬噸的湖北龍源石膏（集團 ）有限公司，與武漢理工大學、武漢冶金建筑研究院聯合成立了課題組，圍繞脫硫石膏煅燒制粉工藝及裝備展開了系列研究，首先針對脫硫石膏純度高、粒度細、含水率高、煅燒后半水石膏粉凝結時間短等特點，結合我公司多年從事天然石膏制粉煅燒工藝技術經驗，經反復比較試驗，確立了將電廠脫硫石膏打散、錘磨、干燥、煅燒、分級一步法完成的氣流煅燒工藝，研制出二次追熱一步法連續式氣流閃燒爐，經測試，該設備用脫硫石膏生產一噸建筑石膏熱量為30-40萬千卡，節能效果明顯。制粉技術及裝備已通過武漢市科技局組織的專家鑒定，與會專家認為：將傳統的石膏烘干間接式煅燒改為一步法氣流式連續烘干煅燒工藝及設備，在國內是一個創舉。該設備主要解決了電廠脫硫石膏在高溫狀態下改性問題，瞬間經濟煅燒，產品無過燒現象，有利于石膏活性的激發。煅燒出來的半水石膏粉質量優于國家標準，而且混水量大大優于天然石膏，技術及裝備達到國內領先水平。目前該制粉技術及裝備已在武漢、浙江、貴州、廣東、四川等地推廣，年產脫硫石膏半水粉達到30萬噸。產品達到GB9776-1988《建筑石膏》優等品要求，已大批量應用于石膏膩子粉、粘結石膏粉、石膏砌塊、石膏模盒的生產，產品優異的性價比受到了用戶好評。其工藝流程圖如下：
（圖1）脫硫石膏制粉工藝流程圖
1.2脫硫石膏砌塊生產工藝及裝備研究 脫硫石膏煅燒制成半水石膏粉后，關鍵在于石膏粉大批量應用。課題組根據脫硫石膏半水粉的特點，首先選擇了半水石膏粉用量較大的石膏砌塊為主攻課題，就石膏砌塊生產工藝及設備展開了研究。目前，國內石膏砌塊生產設備以自動單機組或手工機組為主。自動單機組年產為12萬平方米左右，它是將澆注、凝固、脫模合并在1臺機組中進行，由于受熟石膏粉化學特性的制約，等待石膏凝固的時間為6～10分鐘,遠遠達不到注漿1分鐘、脫模2分鐘的時間要求。每次澆注、凝固、脫模、復位需15分鐘左右，才能進行下一次注漿生產。各道工序生產能力不配套，生產呈斷續性進行，致使生產效率低，綜合成本高。為了克服傳統石膏砌塊生產設備的上述缺點，依照石膏砌塊國家標準要求，結合脫硫石膏砌塊的質量特征，課題組從生產設備研發著手,引進消化吸收德國莎士基特公司石膏砌塊成型機技術，成功研制出固定模腔澆注成型，立模豎向液壓頂出，自動抓夾碼放的80、120、150系列全自動石膏砌塊成型機。在國內率先發明了連注式石膏砌塊生產線，將注漿、凝固、脫模相分離，在移動中完成水化反應，使攪拌注漿、水化凝固、脫模成型同時進行，效率大為提高。已獲國家專利四項，擁有了自主知識產權。先后在武漢廣廈龍源公司、武漢冶金建材研究院、貴州夢真建材公司等單位投入生產石膏砌塊。該成型機自動化程度高，產品質量穩定，能滿足石膏砌塊規模化生產的需要。其次，根據石膏砌塊成型機及脫硫石膏半水粉的材性特點，在達到和超過國家石膏砌塊質量標準的前提下，以提高水料比，減輕制品重量，有效降低制品成本，提高市場競爭力為目標，開展了《脫硫石膏砌塊》的生產工藝技術研究，經小試、中試確定了科學合理的生產工藝流程和工藝參數，產品通過權威部門檢測，各項性能指標超過國家《石膏砌塊》JC/T698-1998標準的要求。《脫硫石膏砌塊生產技術》通過了武漢市科技局組織的技術成果鑒定會，鑒定會認為：脫硫石膏砌塊生產工藝技術達到國內領先水平。其工藝流程如下：
1.3 脫硫石膏模盒工藝及設備研究 石膏模盒由我公司與貴州夢真建材研發有限公司進行技術合作，采用電廠煙氣脫硫石膏作原料，由自動成型機擠壓成型，是無梁樓板空腹材料的先進產品，將其填埋于現澆砼樓板內，使其成為空腹樓板，構造出高承載力、高性能的復合樓板，不僅大量節省鋼筋混凝土材料，而且保持石膏綠色建材的特性,是我國大中城市及建筑節能和建筑技術創新重點推廣的新型建筑材料。石膏模盒—無梁空腹樓板的技術優勢如下： 1、適用范圍廣。 適用于各種跨度和各種荷載的建筑，特別適用于大跨度和大荷載、大空間的多層和高層建筑。 2、節省材料。 與一般樓板體系比較，樓板用鋼量降低40%—50%；樓板砼用量降低10%—30%；鋼筋混凝土造價降低10%；模板損耗降低50%；節省豎向水、電、電梯、空調、內墻、外裝飾費用10%—15%。 3、使用功能優良。 可隨意隔斷。樓面平板有利房間阻隨意隔斷，適合大開間布置，不受傳統的承重墻約束。 4、無需吊頂。 由于樓板下無梁，無柱帽，房間無需吊項，節省吊頂裝飾和吊頂更新所需的費用。 5、提高凈空。 每層降低建筑梁高0.4米左右，提高凈空高度，有利于水平管線、空調管道的安裝。用在地下室節省層高，可以減少土方的開挖量。 6、降低自重。 降低樓板和建筑自重，均勻分布和均勻承受結構力，增加了基礎承載的安全性和可靠性。同時由于自重的降低，支撐樓底的柱、墻和基礎的荷載也相應減少，這樣又可減少構件截面，減少配筋，節省豎向構件費用10%。 7、縮短工期。 施工簡便，速度快，降低施工成本。由于省去了梁的支模工序，縮短施工工期40%左右。 8、減少模板。 僅需支底模，減少模板損耗，減少了支拆模人工費用。 9、綜合造價低。 （1）、石膏模盒空腹樓板的鋼筋混凝土定額單價為有梁板的80%，降低了鋼筋混凝土單價。 （2）、降低了樓板鋼筋混凝土的總重量。由于自重降低，支撐樓板的柱、墻和基礎荷載也相應減少，這樣又可以減少構件截面，減少配筋。 （3）、降低層高，提高凈空高度，節約豎向構件費用，還可利用有梁樓板的梁占領的高度增加樓層?，F澆石膏模盒空腹樓板結構體系，依跨度和荷載不同，可降低建筑總造價10%—20%。 （4）、縮短施工期。由于減少鋼筋混凝土用量，減少支模，安裝簡單，便于施工，建造總工期縮短10%—15%。 為使脫硫石膏模盒達到規模化生產，公司已成功研發出全自動石膏模盒成型機。該成型機壓模成型，機械脫模，自動化程度高。產品光滑平整，幾何尺寸準確，殘次品少。連續生產，產量高，單機年產量45萬塊。一機多用，各種規格換模即成。根據需要，可設計固定車間生產，也可設計移動工地加工。脫硫石膏模盒的實施推廣將是脫硫石膏開發利用的又一片藍天。其工藝流程如下：
1.4脫硫石膏膩子粉、高強粘結石膏粉、模具β石膏粉的研究。 課題組在解決了脫硫石膏建筑粉大量應用于石膏砌塊、石膏模盒的技術及設備后，相繼開展了脫硫石膏粘結粉、膩子粉、模具β粉的系列研究，并取得了相應成果。粘結石膏粉、石膏膩子粉已大批量在武漢地區使用。經湖北天瑞國際酒店、武漢硚口區政府新大樓、武漢漢陽區政府新大樓、江夏區富麗園大廈等30多個工程使用，效果良好，受到用戶好評。在項目組人員努力下，通過特有的改性技術，脫硫石膏模具β粉也已進入中試階段，在廣東地區相繼試用，效果較好，有望于2009年內在國內陶模產地投入批量生產。用脫硫石膏生產陶模粉替代天然石膏，這在國內是首創。 二、取得的成果及轉化應用實例 2.1技術成果和專利 自2005年集團公司成立課題組以來，公司相繼獲得了如下成果和專利： 《全自動石膏砌塊成型機》實用新型專利 ZL200520097717.9 《全自動石膏成型機模具密封墊》實用新型專利 ZL200520097718.3 《全自動石膏成型機楔槽刮刀裝置》實用新型專利 ZL200520097719.8 《石膏砌塊》外觀設計專利 ZL200530026603.0 《脫硫石膏β粉的制備工藝》發明專利 200810048051.6 《全自動石膏模盒成型機》發明專利 200810237428.2 《脫硫石膏制粉、制塊技術成果鑒定證書》武科鑒［2008］045號 2.2轉化應用工程實例 在取得上述成果及專利的基礎上，集團公司通過整合集團內部資源，在華中重鎮武漢成立了專業從事脫硫石膏綜合開發利用的武漢龍之源脫硫石膏開發利用有限公司，完成的主要工程項目有： 武漢治金建筑研究院年產脫硫石膏砌塊100萬平方米生產線，2008年3月投產，年轉化脫硫石膏10萬噸。 武漢廣廈龍源墻體材料公司年產脫硫石膏β粉5萬噸，年產脫硫石膏砌塊200萬平方米生產線，2006年5月投產，年轉化脫硫石膏15萬噸。 浙江桐鄉龍之源公司年產脫硫石膏陶模粉10萬噸生產線，2006年10月投產，年轉化脫硫石膏15萬噸。 貴州夢真建材公司年產脫硫石膏β粉5萬噸，年產脫硫石膏砌塊50萬平方米生產線，制粉2008年6月投產，砌塊2009年3月投產，年轉化脫硫石膏7.5萬噸。 廣東潮州龍之源公司年產脫硫石膏陶模粉10萬噸生產線，預計2009年8月投產，年轉化脫硫石膏15萬噸。 武漢廣廈龍源墻體材料公司90萬塊石膏模盒生產線。 三、結束語 我們堅信，隨著國家循環經濟及節能環保政策進一步深入，脫硫石膏制粉、制品技術及裝備的應用及推廣將有著廣闊的市場前景。我們本著“追求卓越品質、奉獻至善服務”的用戶至上精神，致力于“引領石膏行業潮流，鑄造節能環保品牌”，踐諾重行，竭誠與同行廣泛合作，互惠互利，共創脫硫石膏深加工行業的美好明天。 |
