脱硫石膏加工技术、设备研发及其应用 高德武 余永忠 刘元林 孙家宽 （湖北龙源石膏（集团）有限公司） （武汉龙之源脱硫石膏开发利用有限公司） 摘要：以脱硫石膏综合开发利用及资源化进程为目标，自主研发脱硫石膏煅烧工艺及设备、石膏砌块成型机、石膏模盒成型机及脱硫石膏高强粘结粉、腻子粉、模具粉生产工艺，已在国内湖北、浙江、广东、四川、贵州五省推广应用。 关键词：二次追热一步法；煅烧工艺；设备；全自动；成型机 近年来，为实施节能减排政策，国家出台了一系列促进火电厂二氧化硫控制的法律、法规和政策，加快了火电厂、焦化厂等燃煤企业烟气脱硫设施的建设。脱硫石膏就是对含硫燃料（煤、油等）燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的工业副产品，预计到2010年，我国脱硫石膏的产量在4000万吨以上。对如此量大的脱硫石膏如果不加以综合开发利用，既会对环境造成二次污染，同时也给排放企业带来巨大负担，严重制约了企业的良性发展。显然，加快脱硫石膏应用技术的研发，推进脱硫石膏的资源化进程，成为当前迫切的任务。 脱硫石膏二水硫酸钙含量可高达95%，与优质天然二水石膏相当，其纯度、强度、结晶水还优于天然石膏，完全可以替代天然石膏,广泛应用于石膏板、石膏线条、石膏砌块、无梁楼板空腹材料-石膏模盒、粉刷石膏、保温石膏等制品。基于此，2005年湖北龙源石膏（集团）有限公司与武汉理工大学、武汉冶金建筑研究院联合成立了课题组，展开了以脱硫石膏制粉制品技术及设备为主体的应用及示范研究，通过几年的努力，已取得多项脱硫石膏制粉制品设备及技术科研成果和专利，在湖北、浙江、贵州、广东、四川等地相继建成了年产5万吨脱硫石膏制粉生产线6条及年产25万㎡全自动石膏砌块生产线13条，脱硫石膏粉、石膏砌块、石膏模盒、粘结石膏粉、石膏腻子等产品已成功应用于浙江、江苏、上海、广东、武汉及周边地区，应用效果良好，受到用户一致好评，脱硫石膏制粉和制品技术、设备应用及示范已初见成效。 一、研发的主要技术及设备 1.1脱硫石膏制粉工艺及设备研究 目前，国内石膏煅烧主要设备有旋转窑、立式炒锅及少量引进设备彼德炉；煅烧的基本工艺流程是以煤为原料，通过间接热交换，使容器内二水石膏粉经热传导受热脱水，以形成半水石膏为主要成份的建筑石膏。由于我国煅烧技术与发达国家相比差距较大，能耗明显偏高，用石膏生产一吨建筑石膏国内需45-80万千卡热量，而发达国家一般为20-25万千卡，气流排放中SO2及粉尘偏高，产品质量也不稳定。为此，向欧、美、日、韩等发达国家学习，针对脱硫石膏等工业副产石膏煅烧，研究新的节能环保设备迫在眉睫，作为年产石膏原矿120万吨、石膏粉30万吨的湖北龙源石膏（集团 ）有限公司，与武汉理工大学、武汉冶金建筑研究院联合成立了课题组，围绕脱硫石膏煅烧制粉工艺及装备展开了系列研究，首先针对脱硫石膏纯度高、粒度细、含水率高、煅烧后半水石膏粉凝结时间短等特点，结合我公司多年从事天然石膏制粉煅烧工艺技术经验，经反复比较试验，确立了将电厂脱硫石膏打散、锤磨、干燥、煅烧、分级一步法完成的气流煅烧工艺，研制出二次追热一步法连续式气流闪烧炉，经测试，该设备用脱硫石膏生产一吨建筑石膏热量为30-40万千卡，节能效果明显。制粉技术及装备已通过武汉市科技局组织的专家鉴定，与会专家认为：将传统的石膏烘干间接式煅烧改为一步法气流式连续烘干煅烧工艺及设备，在国内是一个创举。该设备主要解决了电厂脱硫石膏在高温状态下改性问题，瞬间经济煅烧，产品无过烧现象，有利于石膏活性的激发。煅烧出来的半水石膏粉质量优于国家标准，而且混水量大大优于天然石膏，技术及装备达到国内领先水平。目前该制粉技术及装备已在武汉、浙江、贵州、广东、四川等地推广，年产脱硫石膏半水粉达到30万吨。产品达到GB9776-1988《建筑石膏》优等品要求，已大批量应用于石膏腻子粉、粘结石膏粉、石膏砌块、石膏模盒的生产，产品优异的性价比受到了用户好评。其工艺流程图如下：
（图1）脱硫石膏制粉工艺流程图
1.2脱硫石膏砌块生产工艺及装备研究 脱硫石膏煅烧制成半水石膏粉后，关键在于石膏粉大批量应用。课题组根据脱硫石膏半水粉的特点，首先选择了半水石膏粉用量较大的石膏砌块为主攻课题，就石膏砌块生产工艺及设备展开了研究。目前，国内石膏砌块生产设备以自动单机组或手工机组为主。自动单机组年产为12万平方米左右，它是将浇注、凝固、脱模合并在1台机组中进行，由于受熟石膏粉化学特性的制约，等待石膏凝固的时间为6～10分钟,远远达不到注浆1分钟、脱模2分钟的时间要求。每次浇注、凝固、脱模、复位需15分钟左右，才能进行下一次注浆生产。各道工序生产能力不配套，生产呈断续性进行，致使生产效率低，综合成本高。为了克服传统石膏砌块生产设备的上述缺点，依照石膏砌块国家标准要求，结合脱硫石膏砌块的质量特征，课题组从生产设备研发着手,引进消化吸收德国莎士基特公司石膏砌块成型机技术，成功研制出固定模腔浇注成型，立模竖向液压顶出，自动抓夹码放的80、120、150系列全自动石膏砌块成型机。在国内率先发明了连注式石膏砌块生产线，将注浆、凝固、脱模相分离，在移动中完成水化反应，使搅拌注浆、水化凝固、脱模成型同时进行，效率大为提高。已获国家专利四项，拥有了自主知识产权。先后在武汉广厦龙源公司、武汉冶金建材研究院、贵州梦真建材公司等单位投入生产石膏砌块。该成型机自动化程度高，产品质量稳定，能满足石膏砌块规模化生产的需要。其次，根据石膏砌块成型机及脱硫石膏半水粉的材性特点，在达到和超过国家石膏砌块质量标准的前提下，以提高水料比，减轻制品重量，有效降低制品成本，提高市场竞争力为目标，开展了《脱硫石膏砌块》的生产工艺技术研究，经小试、中试确定了科学合理的生产工艺流程和工艺参数，产品通过权威部门检测，各项性能指标超过国家《石膏砌块》JC/T698-1998标准的要求。《脱硫石膏砌块生产技术》通过了武汉市科技局组织的技术成果鉴定会，鉴定会认为：脱硫石膏砌块生产工艺技术达到国内领先水平。其工艺流程如下：
1.3 脱硫石膏模盒工艺及设备研究 石膏模盒由我公司与贵州梦真建材研发有限公司进行技术合作，采用电厂烟气脱硫石膏作原料，由自动成型机挤压成型，是无梁楼板空腹材料的先进产品，将其填埋于现浇砼楼板内，使其成为空腹楼板，构造出高承载力、高性能的复合楼板，不仅大量节省钢筋混凝土材料，而且保持石膏绿色建材的特性,是我国大中城市及建筑节能和建筑技术创新重点推广的新型建筑材料。石膏模盒—无梁空腹楼板的技术优势如下： 1、适用范围广。 适用于各种跨度和各种荷载的建筑，特别适用于大跨度和大荷载、大空间的多层和高层建筑。 2、节省材料。 与一般楼板体系比较，楼板用钢量降低40%—50%；楼板砼用量降低10%—30%；钢筋混凝土造价降低10%；模板损耗降低50%；节省竖向水、电、电梯、空调、内墙、外装饰费用10%—15%。 3、使用功能优良。 可随意隔断。楼面平板有利房间阻随意隔断，适合大开间布置，不受传统的承重墙约束。 4、无需吊顶。 由于楼板下无梁，无柱帽，房间无需吊项，节省吊顶装饰和吊顶更新所需的费用。 5、提高净空。 每层降低建筑梁高0.4米左右，提高净空高度，有利于水平管线、空调管道的安装。用在地下室节省层高，可以减少土方的开挖量。 6、降低自重。 降低楼板和建筑自重，均匀分布和均匀承受结构力，增加了基础承载的安全性和可靠性。同时由于自重的降低，支撑楼底的柱、墙和基础的荷载也相应减少，这样又可减少构件截面，减少配筋，节省竖向构件费用10%。 7、缩短工期。 施工简便，速度快，降低施工成本。由于省去了梁的支模工序，缩短施工工期40%左右。 8、减少模板。 仅需支底模，减少模板损耗，减少了支拆模人工费用。 9、综合造价低。 （1）、石膏模盒空腹楼板的钢筋混凝土定额单价为有梁板的80%，降低了钢筋混凝土单价。 （2）、降低了楼板钢筋混凝土的总重量。由于自重降低，支撑楼板的柱、墙和基础荷载也相应减少，这样又可以减少构件截面，减少配筋。 （3）、降低层高，提高净空高度，节约竖向构件费用，还可利用有梁楼板的梁占领的高度增加楼层。现浇石膏模盒空腹楼板结构体系，依跨度和荷载不同，可降低建筑总造价10%—20%。 （4）、缩短施工期。由于减少钢筋混凝土用量，减少支模，安装简单，便于施工，建造总工期缩短10%—15%。 为使脱硫石膏模盒达到规模化生产，公司已成功研发出全自动石膏模盒成型机。该成型机压模成型，机械脱模，自动化程度高。产品光滑平整，几何尺寸准确，残次品少。连续生产，产量高，单机年产量45万块。一机多用，各种规格换模即成。根据需要，可设计固定车间生产，也可设计移动工地加工。脱硫石膏模盒的实施推广将是脱硫石膏开发利用的又一片蓝天。其工艺流程如下：
1.4脱硫石膏腻子粉、高强粘结石膏粉、模具β石膏粉的研究。 课题组在解决了脱硫石膏建筑粉大量应用于石膏砌块、石膏模盒的技术及设备后，相继开展了脱硫石膏粘结粉、腻子粉、模具β粉的系列研究，并取得了相应成果。粘结石膏粉、石膏腻子粉已大批量在武汉地区使用。经湖北天瑞国际酒店、武汉硚口区政府新大楼、武汉汉阳区政府新大楼、江夏区富丽园大厦等30多个工程使用，效果良好，受到用户好评。在项目组人员努力下，通过特有的改性技术，脱硫石膏模具β粉也已进入中试阶段，在广东地区相继试用，效果较好，有望于2009年内在国内陶模产地投入批量生产。用脱硫石膏生产陶模粉替代天然石膏，这在国内是首创。 二、取得的成果及转化应用实例 2.1技术成果和专利 自2005年集团公司成立课题组以来，公司相继获得了如下成果和专利： 《全自动石膏砌块成型机》实用新型专利 ZL200520097717.9 《全自动石膏成型机模具密封垫》实用新型专利 ZL200520097718.3 《全自动石膏成型机楔槽刮刀装置》实用新型专利 ZL200520097719.8 《石膏砌块》外观设计专利 ZL200530026603.0 《脱硫石膏β粉的制备工艺》发明专利 200810048051.6 《全自动石膏模盒成型机》发明专利 200810237428.2 《脱硫石膏制粉、制块技术成果鉴定证书》武科鉴［2008］045号 2.2转化应用工程实例 在取得上述成果及专利的基础上，集团公司通过整合集团内部资源，在华中重镇武汉成立了专业从事脱硫石膏综合开发利用的武汉龙之源脱硫石膏开发利用有限公司，完成的主要工程项目有： 武汉治金建筑研究院年产脱硫石膏砌块100万平方米生产线，2008年3月投产，年转化脱硫石膏10万吨。 武汉广厦龙源墙体材料公司年产脱硫石膏β粉5万吨，年产脱硫石膏砌块200万平方米生产线，2006年5月投产，年转化脱硫石膏15万吨。 浙江桐乡龙之源公司年产脱硫石膏陶模粉10万吨生产线，2006年10月投产，年转化脱硫石膏15万吨。 贵州梦真建材公司年产脱硫石膏β粉5万吨，年产脱硫石膏砌块50万平方米生产线，制粉2008年6月投产，砌块2009年3月投产，年转化脱硫石膏7.5万吨。 广东潮州龙之源公司年产脱硫石膏陶模粉10万吨生产线，预计2009年8月投产，年转化脱硫石膏15万吨。 武汉广厦龙源墙体材料公司90万块石膏模盒生产线。 三、结束语 我们坚信，随着国家循环经济及节能环保政策进一步深入，脱硫石膏制粉、制品技术及装备的应用及推广将有着广阔的市场前景。我们本着“追求卓越品质、奉献至善服务”的用户至上精神，致力于“引领石膏行业潮流，铸造节能环保品牌”，践诺重行，竭诚与同行广泛合作，互惠互利，共创脱硫石膏深加工行业的美好明天。 |
