新型半水石膏（建筑石膏粉）设备及工艺实测与研究

一、国内外石膏煅烧概况： 

　　石膏石或工业副产石膏是以二水硫酸钙形式存在，其分子式中有两个结晶水，只有脱去一个半结晶水生成半水硫酸钙才有胶凝性质。脱去结晶水的过程即为石膏煅烧。石膏的煅烧主要有干法和湿法两大类，前者是在干燥条件下脱水而成，以ß半水石膏为主的建筑石膏；后者是在饱和水蒸气压力下“煮成”α-半水石膏，也叫高强石膏。两种形态的半水石膏各有不同性质和用途，本文涉及的是建筑石膏。建筑石膏的生产采用干法煅烧石膏工艺，其种类繁多，按加热方式，分为间接加热和直接加热；按煅烧脱水速度，分为慢速煅烧和快速煅烧；按出料方式可分为间歇和连续两种。国外在二十世纪六十年代之前，以传统慢烧型的间歇炒锅和外烧式回转窑为主。六十年代后期，对上述设备进行了技术改造，七十年代，将间歇炒锅发展成为连续炒锅，八十年代后又发展成了锥形炒锅；回转窑也从外烧式发展成内烧式煅烧；为推动石膏工业的技术进步，提高石膏建材制品生产线的运行速度，又发展了气流式快速煅烧工艺。总的来讲，煅烧工艺是从间歇出料到连续出料；间接加热到直接加热；慢速脱水和快速脱水并举的趋势发展。因国情不同，各国对石膏煅烧设备的选择不尽相同：美国二十世纪九十年代之前主要以炒锅为主，为满足纸面石膏板市场持续快速发展的需要，采取了加速生产线速度的措施，到90年代中期，已将近50%的生产线改成了以彼特磨、Delta磨为主的快速煅烧设备；英国以炒锅及改进炒锅为主，如连续炒锅、埋入式炒锅、锥形炒锅等，德国为炒锅，回转窑，煅烧一体的彼特磨等。日本有炒锅、回转窑及蒸汽间接回转窑等。澳大利亚多用外国引进的煅烧设备，近两年发展了沸腾煅烧。从总体水平看，国外的煅烧设备生产规模大、机械化和自动化程度高，能耗较低，煅烧产品质量稳定。国内现有内、外资大型石膏制品企业，多使用引进的大型连续炒锅、彼特磨、气流式煅烧磨和蒸汽间接回转窑等设备。而地方企业多使用内、外烧的回转窑，间歇或连续炒锅，沸腾炉等，且规模较小，配套设施不健全，产品质量不够稳定，能耗偏高。国内对规模化，现代化煅烧设备的开发还刚起步，目前，年产10万吨以上的沸腾炉、直热式回转窑已有几条投入了生产，生产工艺参数尚有待于优化；国内研发的快速煅烧设备已经完成工业化试验，规模生产正在筹备中。 

　　二、常用煅烧方式及设备简述： 

　　1. 间接加热方式：  

　　1.1连续炒锅：是带有横穿火管的直园形锅体，由锅外壁、锅底及火管将热量传递给锅内二水石膏，并靠机械搅拌和石膏脱水所产生的水蒸汽及循环热气体的搅动，而呈现流态化状态，在此状况下二水石膏脱水而成半水石膏，借助溢流原理连续出料。锅内物料温度在150℃左右，物料煅烧时间1～1.5小时。属于低温慢速煅烧方式。连续炒锅煅烧石膏在国内外，都是 成熟技术，生产稳定，易操作，产品质量均衡有保证。适合煅烧粉状石膏，若用于工业付产石膏，需增设一套气流干燥装置，以除去10％以上的游离水。炒锅可用固体、液体、气体燃料。烧煤连续炒锅热耗在27~30万仟卡／吨半水石膏左右，若煅烧含10%左右的工业付产石膏，其能耗在36~37万仟卡／吨半水石膏。 

　　1.2内加热管式回转窑：回转窑内设有许多内管，管内通热蒸汽或导热油，物料在窑内间接受热，料在窑内停留时间较长，属低温煅烧，产品质量均衡稳定。日本的部分公司采用此法煅烧天然和工业副产石膏。我国山东从国外引进了一套蒸汽煅烧设备，这种方法对于有蒸汽气源的地方较合适。据日本资料介绍，煅烧1吨二水石膏需耗0.94吨蒸汽，折算后每吨建筑石膏，热耗约为56万千卡左右，能耗偏高。 

　　1.3沸腾炉：立式直筒状容器，在底部装有一个气体分布板，工作时使气流从底部均匀进入床层，床层内装有大量的加热管，管内介质为饱和蒸汽或导热油，石膏颗粒进入炉膛后，遇热呈流态状，同时热量通过管壁传递给管外处于流态化的石膏粉，使之沸腾脱水分解。这一煅烧工艺是国内二十世纪八十年代为配合纸面石膏板生产自行研发制造的。该设备采用低温煅烧，石膏不易过烧，只要料流稳定，出料温度控制适宜，成品大部分均为半水石膏。近年来山东地区应用较多，产品多供纸面石膏板生产线和其它制品。沸腾炉设备小巧，生产能力大，结构简单，设备紧凑，占地少，能耗较低。如产量12t/hr沸腾炉，热耗约为22万千卡/吨成品，本身的热效率在95％以上，使用蒸汽时热效率57～67％，导热油67～76％，此炉操作方便，基建投资省，运行费用低，如10t/hr一套沸腾炉投资约180～200万元，20t/hr一套沸腾炉投资约为300万元。目前国内的沸腾炉主要应用于煅烧天然石膏，因炉内没有强制性的搅拌装置，有限的气流无法将成团的湿料吹散，料中游离水不能过高，一般控制在5％以内。对于煅烧游离水10%左右的工业付产石膏，需要加一套气流烘干装置，这样增加了设备投资，也增大了热耗，但总热耗估算在28～29万千卡/吨成品之内，还是偏低的。 

  1.4 补偿式气流石膏煅烧炉：是国内自行研发的气流煅烧装置。外形为立式圆柱体，底部带有打散器的立轴与电机相联，产生旋转运动，一个侧面的中下部进料，另一侧面下部通入热风，顶部出料至捕集器进行气固分离后机械输送至补偿煅烧炉完成低温煅烧。

基本原理是：物料和热气体快速混合，在炉体轴向产生旋转运动，使物料与热载体急速换热，达到二水石膏脱水的温度后，将其送入补偿式静态煅烧炉避免产生过多的无水Ⅲ型石膏。

该设备特点是：连续作业，热交换速度快，从进料到出料仅需几秒钟。该技术是在消化吸收“沙司基打磨”、“彼特磨“等进口设备的优点基础上改进而成。