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硫酸钙晶须生产设备

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硫酸钙晶须设备研制进展

硫酸钙晶须设备研制进展

发布日期:2017-09-19 作者:智佳 点击:

硫酸钙晶须因具有纤维状结构而不同于颗粒型石膏,所以硫酸钙晶须在生产时,如何在脱水、干燥、煅烧过程中保护其形貌成为了工业化生产研究的另一个课题。早期实验室研究和小规模中试,多采用箱式炉,力求最大限度的保护硫酸钙晶须的形貌。箱式炉是采用壁式电阻丝加热,在内置轨道内上放置托盘进行煅烧,该种方法,适应小规模实验,操作方便,对晶须的破坏度小。但是由于箱式炉的结构决定了其炉温均匀性差,气流循环不充分,通过静止箱式炉煅烧的晶须会因托盘位置的不同,出现煅烧不均匀,成品质量有较大差异,对后续的使用和保存都有很大的影响。随着硫酸钙晶须生产规模的扩大,振动流化床、回转炉成为晶须工业化生产早期使用的主要设备。通过使用表明:振动流化床对硫酸钙晶须形貌的破坏度约在30%左右,且造粒效果明显,影响后续使用;回转炉则因具有投资少,处理量大等优点是现在工业粉体材料干燥煅烧的常用设备,但在回转炉转动过程中滚筒带动晶须翻转时粉体间的相互碰撞,造成晶须折断粉化,对晶须形貌造成了极大的损伤,导致力学性能显著下降,造粒效应比振动流化床更突出。所以,振动流化床和回转炉在硫酸钙晶须干燥和煅烧过程中的使用将逐步被淘汰。静态履带式微波干燥是最近几年兴起的一种干燥方法,设备简单、投资成本较低,曾一度被认为是解决硫酸钙晶须脱水的理想方法。然而,通过大量试验表明微波干燥硫酸钙晶须存在如下问题:(1)硫酸钙晶须脱水不均匀;现阶段微波工业干燥炉,对晶须的干燥时可接受的铺装厚度约在1cm左右,如有铺装不均匀其干燥含水率也随之不均。(2)微波对硫酸钙晶须有损伤,导致晶须强度和模量下降;在一定功率条件下,微波处理的样品,表面出现崩裂和断层现象如图5所示。这是由于在微波磁力作用下,微波本身的选择加热特性,硫酸钙晶须内部的水分吸收热量温度高于表层温度,形成温度梯度。同时,由于水分扩散的压力梯度与温度梯度相一致,使得水分能快速扩散到表面挥发掉。由于水本身是一种强极性分子,在微波干燥的过程中首先受热汽化产生大量水蒸气,水蒸气受热膨胀扩散导致的表面粗糙爆裂。硫酸钙晶须作为不同于硫酸钙颗粒的价值就在于其单晶结构纤维具有高的强度和模量,微波辐射对晶须质量引起的破坏是下游应用所不允许的。

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图5 微波干燥样品的SEM检测结果

 

鉴于硫酸钙晶须有别于其它粉体材料的特性,为适应晶须的产业化,急需要研制一套能满足其独特的生产工艺要求的工业化生产装备。四川康升晶须科技有限公司科研团队,经过近十年的攻关,应用热工学、环境科学、现代机械设计原理、工业自动控制技术、计算机控制技术综合研究,成功开发出硫酸钙晶须专用静态履带式脱水、干燥、煅烧设备。具有工艺流程完善、布局合理、自动化程度高,处理量大,热能回收高效利用,生产用水循环套用,无“废气、废水、废渣”排放特点、晶须成品形貌的完好度达98%以上,质量及设备的各项性能参数均处于国内领先水平。成套设备是根据硫酸钙晶须特性及生产工艺特点,在长期的实际使用中不断改进创新和优化得到的,主要技术优势:(1)有效克服了硫酸钙晶须悬浮液经脱水机进行固液分离时硫酸钙晶须在滤布上水化凝固,最终导致脱水无法正常作业的难题。(2)解决了硫酸钙晶须干燥煅烧过程中,由于堆密度低,热导率太低,导致成品结晶水、附着水含水率的一致性差,不稳定,高能耗问题。(3)采用全静态专利工艺技术,98%以上晶须形貌保存完好,解决了当前其他动态生产方式无法克服的晶须折断粉化导致力学性能显著下降的问题。(4)采用最新控制技术,实现了生产过程的自动控制,触摸屏人机界面及DCS系统网络监控,整个工艺流程的状况,实时掌控。该干燥煅烧生产设备是一个系统工程,流程中的每一个细节处理不当都可能影响生产线的正常运行,甚至造成项目的失败, 本套设备是经过长期生产实践和技术沉淀的结晶。由公司团队参与承建的某公司年产10000吨硫酸钙晶须项目一期工程于2014年全面建成,至今运行良好、形成了年产10000吨产能的稳定的生产能力,这是国内第一个正真意义上的工业化高品质硫酸钙晶须产业化项目,国内外同行给予了高度评价。是一套结构可靠、环保、节能,经济,适用的优质装备。


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