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硫酸钙晶须生产设备

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康升公司专利设备

康升公司专利设备

发布日期:2017-10-01 作者:DAL 点击:

硫酸钙晶须是一种新型功能性材料,国内对其关注和研究比较晚,生产技术直接来源于实验室,设备工业化程度低,技术经济指标落后,前期投产的硫酸钙晶须项目均选用通用型设备:如压滤机、离心脱水机、振动流化床、箱式炉、回转炉等。随着生产规模的扩大和应用行业对晶须品质要求的不断提高。生产设备的问题突显出来,主要表现在晶须形貌差、含水率不均匀、生产效率低、能耗高、经济性差,并存在环保压力,制约晶须行业的发展,因此,市场急需一套根据硫酸钙晶须特性及工艺研制的专用设备。

我公司从2008年开始进入这一领域,针对现有技术的不足提出了高标准、专一化的设备研制要求,经过多年的摸索,不断优化改进。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、计算机控制技术等专业技术,研究成功了满足用户需求的高品质硫配钙晶须的专用生产设备。该专有设备设计先进、工艺合理、操作安全、自动化程度高,劳动生产率高,产品质量稳定,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,绿色环保。晶须成品质量及设备的各项性能参数均处于国内领先水平。

1. 硫酸钙晶须脱水设备研制

硫酸钙晶须有很多独特的性能,比如水凝性,容易折断粉化,这些特性在工业化生产硫酸钙晶须的过程中,给设备研制造成很大的困难。

(1)水凝性对设备的影响

硫酸钙(石膏)晶须生长机理:溶解—结晶—脱水—干燥煅烧,其反应原理如下:



CaS04.2H20(颗粒状石膏粉 1507708443244393.png溶解 1507708452150194.pngCa2++ S042-+ 2H 20



溶液温度≥128℃结晶生成晶须1507708463579564.pngCaS04.0.5H20 (纤维状)


脱水后的晶须升温≥163℃ CaS04.0.5H20 (纤维状)1507708475897434.png0.5H21507708731762106.png(水蒸气)+ CaS04(纤维状晶须成品)

硫酸钙晶须的化学结构决定了其高亲水性,由上式可知当温度≥128℃失去1.5H2O,温度≥163℃失去2H2O。而失去结晶水的CaS04或CaSO4·0.5H2O在温度低于97.3℃温度条件下遇水后又成为CaSO4·2H2O 并快速凝结成有一定强度块状物,这就是硫酸钙的水凝特性。据此特性使硫酸钙广泛应用于石膏绷带、制作石膏模型、工艺品、制作建筑材料,用作水泥调速剂以控制其硬化速度。但是这一特性,给硫酸钙晶须脱水设备研制造成极大的困扰。脱水机是靠滤布网格渗透进行物料分离,128℃硫酸钙晶须浆液从反应釜进入脱水机,在常压下,瞬间降温成100℃浆液,立即面临低于97.3℃的转变温度,脱水滤饼由于厚度较大降温较慢通过保温等方式,快速进入下道工序基本不会因降温而水凝,但滤布卸料以后瞬间表面就低于97.3℃的转变温度,硫酸钙晶须迅速在滤布网格内水凝结块导致阻死过滤布网孔,使滤饼水份增加或根本不能正常连续生产。采用高压水冲洗方式基本没有再生效果,因此目前生产企业中主要采用保温和频繁更换滤袋布来没解决这一难题。如采用板框式压滤机脱水,使用一次就更换滤袋,然后将滤袋集中酸液浸泡清洗;如采用离心式脱水机,将整个脱水机置于大于97.3℃以上的高温环境下进行生产。而带式脱水机由于滤布拆装都相当困难,并且没有可行的方法对滤布进行保温处理,因此硫酸钙晶须行业之前没有采用真空带式脱水机脱水的案例。

(2)晶须品质对设备的要求

      硫酸钙晶须就是一种矿物纤维,如果纤维形貌损坏,就没有后续应用的意义。晶须形貌的完好率是硫酸钙晶须产品质量的最关键的指标。晶须易断碎,易沉积、流动性差,纤维滤饼结合强度高不易分散等一系列特性,给脱水设备研制提出了更多的要求。一切强力的脱水方式和刮板卸料方式,都严重破坏晶须的形貌。前述离心脱水机,通过保温解决了水凝问题,因此在行业内基本都采用该方式脱水,但是由于强力脱水,加上刮板卸料,造成晶须形貌完好率普遍低于60%,目前采用该方式外理的市售硫酸钙晶须的堆积密度都在0.4t/m3以上,而本专利设备生产的硫酸钙晶须的堆积密度仅0.18t/m3,可见脱水工艺对硫酸钙晶须的质量的影响是非常大的。

(3)设备性能对比

  表格.png

(4)专利技术

硫酸钙晶须带式真空脱水设备的研制难度在于如何去除滤布网格上的水凝硫酸钙污垢,由于硫酸钙水化后与滤布结合紧密且在线清洗方式滤带速度快,清洗非常困难,经过长期探索,无数次的失败,最终研制成功本专利的清洗装置,解决了带式真空过滤机滤布采用常规清洗方法不能清洗的难题,实现了利用带式真空过滤机生产硫酸钙晶须的最佳脱水方法,

 

2.干燥煅烧设备研制

(1)行业现状

硫酸钙晶须工业化生产,要综合考虑生产成本、投资,产品质量、工艺稳定性、设备的可靠性等因素,设备选型是关键。带式真空脱水机在很多行业普遍使用,钢带炉在某些行业煅烧工艺上也有使用。因此大多数工程技术人员在选型过程中都清楚真空皮带脱水机和钢带静态干燥煅烧对保证晶须形貌有无可替代的技术优势,但由于硫酸钙晶须独有的特性、如水凝问题,堆密度低等给设备研制造成了不小的难度,一时难以解决,大多数企业只能以牺牲晶须质量为代价,选择其它的生产设备。普遍采用的干燥煅烧方式:一种是箱式炉,一种是回转炉。虽然箱式炉晶须形貌比较高,但是热效率低,产品的含水率不均匀,劳动强度大,因此只能在小规模生产的企业中使用。而回转炉热效率相对较高,投资省,产能大,因此成为行业的首选生产设备。但是回转炉工作过程中晶须在回转筒中相互碰撞、造粒明显、不易分散、晶须形貌差,造成整个晶须行业产品质量不高。

(2)全静态干燥煅烧

硫酸钙晶须堆密度小、易断碎、易沉积、流动性差等特性、在静态下进行干燥煅烧处理最为理想,带式干燥煅烧炉型是最适合的设备。但由于硫酸钙晶须粉体极细(1~5μm)、堆积密度低,热容量小,热导率低,工业化生产设备尺寸非常庞大,结构较复杂。钢带的纠偏一直是整个行业的难题,钢带不同于网带,用传统网带、皮带的纠偏方式,根本不能在大型钢带炉上应用,没有可靠的纠偏系统,设备不能运行,进口钢带炉的纠偏也不是很理想,因此几乎没有可借鉴的现成技术。而晶须堆积密度低、热导率低,在静止状态下处理换热效率极低,能耗非常高。因此在硫酸钙晶须行业之前没有任何一个企业采用钢带式炉用于规模化生产。对此,我们进行了长期攻关,经过近十年的摸索。经历无数的失败,不断改进和优化、获得成功,取得7项相关专利。在国内第一个建成了年产10000吨硫酸钙晶须静态干燥煅烧生产线,并稳定运行三年。生产出高品质硫酸钙晶须的同时,降低了生产运营成本,成为干燥煅烧设备首选。

 (3)设备性能比较

表格2.png

(4)专利技术

本着以晶须质量为中心,以工业化应用为目的设备研制原则,通过对晶须在不同温度下游离水、结晶水析出规律的分析,确定了在不同工况下对供热量、气流循环方式、排湿位置、工序分段、控制条件的设计要求,并创新了钢带检测和纠偏结构,取得专利的生产方法及设备。专利设备热效率较传统钢带炉提高一倍以上,已远远超过回转炉的热效率、是目前最优的硫酸钙晶须高效优质的生产设备。使硫酸钙晶须在整个生产过程形貌得到了最好的保护。

 


出料.jpg







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