磷石膏:是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙。
磷石膏主要成份为：CaSO4•2H2O，此外还含有多种其他杂质。同时，生产过程中，溶液中的HPO4-2根取代石膏晶格中部分SO4-2。磷石膏中还含砷、铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞及放射性元素。均极其微量，且大多数为不溶性固体，其危害性可忽略不计。磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、P2O5、磷酸盐等杂质是导致磷石膏在堆存过程中造成环境污染的主要因素。磷石膏的大量堆存，不公侵占了土地资源，由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。
脱硫石膏和硫石膏通常叫化学石膏。
石膏的煅烧主要分为干法和湿法两大类，生产出的产品为α石膏粉β石膏粉。我们研究的对象主要是建筑石膏粉，即β石膏粉。当今石膏煅烧工艺的发展趋势为：从间歇出料到连续出料；从间接加热到直接加热；从慢速脱水到快速脱水。现在石膏生产常用的煅烧方式和设备有如下几种：1. 间接加热方式：连续式炒锅、内加热管式回转窑、沸腾炉；2. 直接加热方式：气流式煅烧、沙士基打磨、彼德磨；3. 直热式回转窑；4. 流化床式煅烧炉、5.斯德煅烧炉等。
２． 动态煅烧的方法【斯德炉】 经过大量实验。由辽宁东大粉体研究、实验、开发的【斯德石膏专用煅烧设备】开辟了磷石膏生产"建筑用半水石膏"的新路。 技术特点：(a) 本技术由于采用了合适的工艺，快速动态煅烧脱水法生产建筑石膏粉，产量大，能耗低，不用粉碎，一次完成干燥、煅烧、粉碎全过程。克服了慢炒工艺的弊端，适合工业化大规模生产。解决了化学石膏工业废渣，保护环境问题;(b) 产品凝结时间、强度等质量指标均能达到国家标准技术要求，可替代天然石膏制作建筑石膏砌块、石膏板等;(c)工艺过程简单，连续自动化生产，易于工业化生产;无粉尘泄漏，无污染，环保达标。 (d)利用废渣生产，成本低; 该工程的建成将会填补我国利用化学石膏生产建筑石膏粉的一项空白，解决工业废渣堆放和污染问题，变废为宝，经济和社会效益显著。本项目的应用，给石膏板厂等石膏制品单位提供了廉价的原料，为它们降低生产成本带来机遇。
３． 市场上的石膏煅烧设备浅析
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。
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，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（由于天然石膏也含有2%～3%的表面水，设备用久了就会有石膏粉粘接管壁的现象，从而导致导热性能下降很大且不宜于清理和维护），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。
2. 直接加热方式：或称气流煅烧
气流煅烧即热气体与粉料直接接触，二水石膏迅速脱水而成半水石膏。这种方式热利用合理，设备紧凑，使用简单，功效高，适用天然石膏和工业副产石膏。德国沙司基打（Salzgitter）及美国BMH公司都有这种设备，前者叫沙司基打磨，后者称Delta磨。俗称“气流煅烧磨”，这种“磨”采用高速旋转的锤子将物料抛起并击碎、击细，同时与气流相汇，完成干燥、煅烧的过程。上述两个设备中锤体的安装方式，锤头的数量，分级器放置的方向等有所不同，但其工作原理是相同的。
2.1沙司基打磨：已在德国，美国，挪威，荷兰，印度，韩国等国建立了不同规模的生产线，已有从2t/hr ~
30t/hr不同规模的系列产品，可用气体、液体（油）做燃料，从资料介绍，当煅烧品位95％的天然石膏，每吨产品热耗为：24万千卡/吨，电耗：30KWｈ/吨。为就地消化本企业烟气脱硫装置排放出来的脱硫石膏，北京国华杰地公司从德国沙士基打公司配套引进了一套6t/hr煅烧脱硫石膏的设备，该套设备由带两个高速旋转转子的煅烧炉、旋风分离器和强制式陈化等主要设备组成。现己运转2～3年，燃料为重油，属生产初期尚未达到设计能力，产品可满足同样是引进德国砌块生产线的需求。该煅烧设备外形体积较小，噪声低，构造简单紧凑，产品质量较均衡。该磨在充分消化吸收后，在国内应有较好的发展前景。
2.2Delta磨：该磨是冲击磨，水平方向有两个室，一个锤磨转子室，一个是分级器室。料 入锤磨室，高速旋转的锤子将料打散并“击细”，同时与热气流相汇，进行干燥和煅烧，热烟气将磨细了的料带入系统内的分级器，旋转叶片将较大的颗粒甩回锤磨室继续粉磨，合格细料经高温收尘器收入料仓。据资料介绍，这种磨在煅烧80％天然石膏，游离水3％时的热耗为22.0万千卡/吨成品，若用于10％游离水的脱硫石膏（90％以上）则热耗大约为28～30万千卡/吨成品。据BMH公司介绍此磨设计合理，功效高，设备运行率高故障少。产品的细度可调节，设备紧凑占地少，热效率高，能耗低，煅烧的建筑石膏均匀一致，特别适用于煅烧工业副产石膏。
2.3斯德动态煅烧炉：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储料仓。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目的，这种方式也可称旋流式煅烧。特点是：占地面积小、连续作业、自动化程度高、系统为微负压操作，无任何粉尘泄露、热交换速度快、从进料到出料仅需几秒钟，先磨后烧加上独特的煅烧工艺解决了过烧和生烧的问题。该技术是东北大学在多种干燥与煅烧设备的基础上，开发的石膏煅烧方式。已建立小型工业化实验装置，不仅对天然石膏，并对脱硫石膏、磷石膏进行了煅烧试验，取得了一定的技术参数；并在试验研究的基础上设计了两种工艺路线：一种为“一步法”即将干燥与煅烧合为一步，在同一个设备内完成；另一种为两步法，干燥和煅烧分别在两个设备内完成。目前，多套套年产3万吨至10万吨的一步法煅烧脱硫石膏的装置已经在国内多家投入使用。国内 的一套二步法脱硫煅烧设备在湖北阳逻电厂建成投产。生产每吨建筑石膏，热耗约为20万千卡左右，能耗较低。
2.4彼特磨：也是一种气流快速煅烧设备，是集研磨—干燥—煅烧为一体的煅烧设备，是德国CLAUDIS
PETERS公司研制的，简称彼特斯磨。它是一种环形球磨机，磨机 部为主传动装置，带动下研磨盘旋转，磨盘上有多个直径φ600～800mm的空心园球，园球上方是不旋转的上研磨盘。石膏从上侧部进料管送入研磨体的中心部位，（进料粒度 可达60毫米。）在离心力作用下，将物料向外推动，推至球体下部与磨环之间被粉碎和研磨。与此同时500～600℃的热气体由磨体下侧方通入磨内，使石膏与热气流直接接触而迅速脱水而成建筑石膏。这种磨可煅烧天然石膏或天然石膏和工业付产石膏混合的石膏。它的特点是：设备体积小，生产效率高，能耗低，产品质量稳定，适合大型连续生产的石膏制品生产线。是应用成熟的石膏煅烧设备之一。国外己有16～52t/hr的系列产品，根据资料介绍，目前世界上已有近90台在运转使用。国内BNBM公司已引进二台30t/hr和一台40t/hr。磨机用于纸面石膏板生产线。煅烧天然石膏时能耗在24～27万仟卡/t产品之间。
特点浅析：
1.
低温慢速煅烧：指煅烧时物料温度小于150℃，物料在炉内停留几十分钟或1小时以上的煅烧方式。如连续炒锅、流化床式焙烧炉。这种煅烧方式是二水石膏受热时逐步脱水而成半水石膏，根据二水石膏纯度，选定 脱水温度，自控系统将炉内温度、水蒸汽分压、物料停留时间等调整到 稳定状态，使煅烧产品质量均一而稳定。其煅烧产品中绝大部分为半水、极少量的无水石膏Ⅲ、二水石膏及无水石膏Ⅱ，结晶水含量一般在5.5～6.0％，个别为＞4.0％。煅烧的建筑石膏粉贮存在粉料库中待用，广泛用于粉状、板材等制品。国内外的连续炒锅多年实践证明，其煅烧产品的物化指标均能达到质量标准要求，是石膏煅烧的可靠设备之一。而流化床式焙烧炉在国内尚无实践数据，但从澳方资料介绍，它可煅烧出质量良好的建筑石膏。
2.
快速煅烧：指煅烧物料温度大于160℃，物料在炉内停留几秒钟的煅烧方式。己在国外应用多年，广泛用于高速的纸面石膏板生产线和石膏砌块等产品的生产，效果良好。这种煅烧方式是二水石膏遇热后急速脱水，很快生成半水或无水Ⅲ，由于料温较高甚至无水Ⅲ的比例较大，而Ⅲ型无水石膏是不稳定相，在含湿空气中很容易吸潮而成半水相。东北大学的设备做到了温度可调，改变了此状况。
3. 关于煅烧工业付产石膏的颗粒级配问题：工业付产石膏以“细粉”状态存在，如脱硫石膏的颗粒多集中在40~60微米，粒度分布曲线窄而瘦，比表面积小，这种颗粒级配会影响产品质量。解决办法一是增加“磨细”措施，在煅烧过程中完成脱水和改变颗粒级配二项任务。经过有“击碎”过程的煅烧产品，其粒度分布曲线大有改变，由窄而瘦变得宽广了，产品性能得到了改善。因此，在设计煅烧工业付产石膏生产线时要注重“击碎”过程。
4. 选择煅烧方式和设备的原则：首先是石膏的种类和性状：是天然石膏还是工业付产石膏；是颗粒状还是粉状；如果是粉状，宜选用快速煅烧设备；如果是颗粒状，则宜选用在窑内停留时间较长的设备。终端产品的种类：如果是生产石膏建材制品，如各种石膏板材、砌块等，宜选用快速煅烧设备。因用快速法生产的建筑石膏凝结硬化快，可提高生产效率，加速模具的周转；如果是生产石膏胶凝材料，如粉刷石膏、石膏粘接剂、石膏接缝材料等，宜选用慢速煅烧设备，因用慢速煅烧的产品凝结硬化较慢，有利于减少外加剂的掺量，降低生产成本；如果两类产品都生产，则按主导产品选择。最终，还应权衡比较各类煅烧设备的性价比等综合技术经济指标。
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