建筑石膏粉原料质量提升工艺技术研究
1、原料磷石膏对建筑石膏粉制品的影响
建筑石膏粉生产工艺：对水洗加工后的磷石膏进行烘干，烘干后的磷石膏附着水质量分数低于5%，经煅烧、粉磨及冷却后，将物料通过空气输送斜槽和提升机送入成品仓，是石膏建材的优质原料。原料磷石膏品质对建筑石膏粉制品的影响较大。一是杂质含量较高，造成建筑石膏粉强度降低；二是未经水洗的磷石膏水含量不均衡，影响建筑石膏粉内无水硫酸钙、半水硫酸钙及二水硫酸钙的比例，造成建筑石膏粉初凝时间和终凝时间不达标；三是可溶性盐中Na+、K+质量分数高于0.05%，容易在建筑石膏粉制品表面析出结晶，出现“长毛”现象。
2 、改进前建筑石膏粉原料磷石膏加工工艺
改进前建筑石膏粉原料磷石膏主要有两种加工工艺。一种是通过将磷石膏在临时堆场露天堆存一段时间，经过日晒雨淋，降低磷石膏中总磷、游离水及钠盐、钾盐等含量，再通过汽运等方式运送至建筑石膏粉车间原料库房，经煅烧、粉磨冷却成产品。另外一种是将磷石膏与工艺水及石灰混合制浆后，经过带式过滤机水洗，再通过堆存方式降低磷石膏中的水含量，再经一定时间晒干后，再进行煅烧、粉磨成产品。
2.1 磷石膏露天堆存加工工艺存在的问题
改进前，磷石膏经露天堆存处理后制建筑石膏粉生产原料，工艺简单、粗放，存在较大短板。（1） 通过汽运方式将原料磷石膏送至建筑石膏粉车间，运输过程中如出现磷石膏散落现象容易造成环保事故。（2） 磷石膏在磷石膏堆场通过日晒雨淋进行陈化，表层经过雨水洗刷质量较好，底部堆积的磷石膏雨水无法渗透，各类杂质含量较高，磷石膏品质波动较大（见表1），造成建筑石膏粉中无水硫酸钙、半水硫酸钙及二水硫酸钙的指标波动大，影响建筑石膏粉的初凝和终凝时间。（3） 因磷石膏需要露天堆存较长时间（一般需堆存半年或1年以上） 才用于建筑石膏粉生产，加大了磷石膏堆场作业面，从而造成磷石膏堆存和取渣作业困难。
表1 磷石膏经露天堆存30 d处理后的指标对比
2.2 带式过滤机水洗加工工艺存在的问题
采用带式过滤机水洗磷石膏加工工艺，产品水含量高，易增加建筑石膏粉煅烧工段的煤耗，造成生产成本上升；且原料石灰添加量过大，影响建筑石膏粉制品的抗压强度，进一步影响建筑石膏粉在下游水泥行业、抹灰行业等建材企业应用，导致产品推广受限，造成磷石膏产消不平衡，磷石膏库存上涨较快，给公司带来很大安全环保风险隐患。公司原采用带式过滤机水洗工艺产生的含磷废水多，须另增设废水处理设施，并严重影响了公司水平衡。
3、 建筑石膏粉原料质量提升工艺路线及措施
3.1 采用立式压滤机水洗加工工艺
把磷石膏和水按比例混合制成w（固） 40%～45%的料浆，经过制浆槽及缓冲槽长时间的停留、搅拌后，用立式压滤机压滤、水洗，将水洗磷石膏输送至建筑石膏粉原料库房（见图1）。
图1 立式压滤机水洗工艺流程
立式压滤机水洗工艺原理主要是通过洗涤、挤压、吹风等过程将磷石膏中的游离磷酸、游离氟硅酸、可溶性盐、有机物含量降到最低（见图2）。
图2 立式压滤机的工作程序
立式压滤机进料过滤、一次洗涤、一次挤压、一次风干、二次洗涤、二次挤压、二次风干、卸饼8个程序全部采用PLC全自动控制连续工作，无须人为控制。而且立式压滤机程序可以选择，洗涤次数可以调整。操作环境较好、生产工艺简单，滤饼含水量低。
3.2 管理优化
公司结合水平衡改造，提升了立式压滤机用水品质。一是将脱盐水站阴床产生的碱性水替代工艺水作制浆水；二是将低磷偏中性的废水通过添加少量石灰乳调节pH值后替代工艺水，降低了工艺水和石灰消耗；三是将含磷废水梯级利用，实现废水零排放，节约了污水处理成本。
3.3 其他改进措施
通过新增缓冲槽，延长停留时间，使磷石膏中游离磷酸、游离水、游离氟、可溶性盐、有机物等杂质全部溶解在水里，经过立式压滤机挤压后除去，降低磷石膏杂质含量。
4 、建筑石膏粉原料加工工艺改进后取得的效果
4.1 水洗石膏产品质量提升
采用立式压滤机水洗工艺生产的水洗石膏，w（H2O） 为12%～14%，w（游离P2O5） 为0.04%～0.05%，w（游离氟） 为0.06%～0.07%，均低于带式压滤机加工工艺（见表2），且白度增加效果明显，说明立式压滤机水洗工艺可以更有效脱除磷石膏中水溶磷、水溶氟、可溶盐类及有机物等杂质。
表2 历年采用带式压滤机与立式压滤机所得水洗石膏指标对比
4.2 提升了建筑石膏粉的质量
通过采取立式压滤机加工工艺，水洗石膏产品中钠、钾离子质量分数均低于0.02%，将其用于生产建筑石膏粉，提升建筑石膏粉制品的品质，杜绝了建筑石膏粉制品“长毛”现象。表3为立式压滤机和带式压滤机加工工艺生产的水洗磷石膏生产建筑石膏粉指标对比。
表3 历年采用带式压滤机与立式压滤机所得水洗石膏制建筑石膏粉指标对比
由表3可以看出，原料采用立式压滤机水洗加工工艺处理后制备的建筑石膏粉中无水相石膏与半水相石膏的占比更高，二水相石膏占比下降，有效提升了产品的抗折强度（强度平均值为3.0 MPa），达到优等品指标，同时延长初凝时间，缩短了终凝时间，更加满足市场要求。
4.3 公司磷石膏综合利用取得明显成效
公司自2019年水洗石膏项目建成投产后开始大量生产建筑石膏粉，为下游建材行业提供了优质原料，客户需求量大幅度提升。公司磷石膏综合利用率逐步实现100%，2020年磷石膏综合利用率达113.6%，成为全国磷化工企业磷石膏消纳的一个亮点。
5、结束语
近年来，随着石膏制品业的发展，各种不同用途的石膏粉相继得到推广，特别是在建材行业，随着高层建筑不断增多和国家墙改工作不断推进，建筑石膏粉已成为建材市场的紧俏产品。公司磷石膏制建筑石膏粉原料质量提升，生产出的建筑石膏粉广泛用于生产抹灰石膏、石膏砌块、石膏条板等建筑材料，逐步增大了建筑石膏粉市场销售份额。公司在可持续发展上取得一定成效，已经建成了80万t/a水洗石膏生产线和20万t/a建筑石膏粉生产线，将磷石膏用于生产建筑石膏粉、水泥缓凝剂及纸面石膏板等建材。
来源：石膏建材网
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