磷石膏:是指在磷酸生產中用硫酸處理磷礦時產生的固體廢渣,其主要成分為硫酸鈣。
磷石膏主要成份為：CaSO4•2H2O，此外還含有多種其他雜質。同時，生產過程中，溶液中的HPO4-2根取代石膏晶格中部分SO4-2。磷石膏中還含砷、銅、鋅、鐵、錳、鉛、鎘、汞及放射性元素。均極其微量，且大多數為不溶性固體，其危害性可忽略不計。磷石膏中所含氟化物、游離磷酸、P2O5、磷酸鹽等雜質是導致磷石膏在堆存過程中造成環境污染的主要因素。磷石膏的大量堆存，不公侵占了土地資源，由於風蝕、雨蝕造成了大氣、水系及土壤的污染。
脫硫石膏和硫石膏通常叫化學石膏。
石膏的煅燒主要分為干法和濕法兩大類，生產出的產品為α石膏粉β石膏粉。我們研究的對象主要是建築石膏粉，即β石膏粉。當今石膏煅燒工藝的發展趨勢為：從間歇出料到連續出料；從間接加熱到直接加熱；從慢速脫水到快速脫水。現在石膏生產常用的煅燒方式和設備有如下幾種：1. 間接加熱方式：連續式炒鍋、內加熱管式迴轉窯、沸騰爐；2. 直接加熱方式：氣流式煅燒、沙士基打磨、彼德磨；3. 直熱式迴轉窯；4. 流化床式煅燒爐、5.斯德煅燒爐等。
２． 動態煅燒的方法【斯德爐】 經過大量實驗。由遼寧東大粉體研究、實驗、開發的【斯德石膏專用煅燒設備】開闢了磷石膏生產"建築用半水石膏"的新路。 技術特點：(a) 本技術由於採用了合適的工藝，快速動態煅燒脫水法生產建築石膏粉，產量大，能耗低，不用粉碎，一次完成乾燥、煅燒、粉碎全過程。克服了慢炒工藝的弊端，適合工業化大規模生產。解決了化學石膏工業廢渣，保護環境問題;(b) 產品凝結時間、強度等質量指標均能達到國家標準技術要求，可替代天然石膏製作建築石膏砌塊、石膏板等;(c)工藝過程簡單，連續自動化生產，易於工業化生產;無粉塵洩漏，無污染，環保達標。 (d)利用廢渣生產，成本低; 該工程的建成將會填補我國利用化學石膏生產建築石膏粉的一項空白，解決工業廢渣堆放和污染問題，變廢為寶，經濟和社會效益顯著。本項目的應用，給石膏板廠等石膏制品單位提供了廉價的原料，為它們降低生產成本帶來機遇。
３． 市場上的石膏煅燒設備淺析
國內外石膏煅燒概況：
石膏石或工業副產石膏是以二水硫酸鈣形式存在，其分子式中有兩個結晶水，只有脫去一個半結晶水生成半水硫酸鈣纔有膠凝性質。脫去結晶水的過程即為石膏煅燒。石膏的煅燒主要有干法和濕法兩大類，前者是在乾燥條件下脫水而成，以半水石膏為主的建築石膏；後者是在飽和水蒸氣壓力下“煮成”α-半水石膏，也叫高強石膏。兩種形態的半水石膏各有不同性質和用途，本文涉及的是建築石膏。建築石膏的生產採用干法煅燒石膏工藝，其種類繁多，按加熱方式，分為間接加熱和直接加熱；按煅燒脫水速度，分為慢速煅燒和快速煅燒；按出料方式可分為間歇和連續兩種。國外在二十世紀六十年代之前，以傳統慢燒型的間歇炒鍋和外燒式迴轉窯為主。六十年代後期，對上述設備進行了技術改造，七十年代，將間歇炒鍋發展成為連續炒鍋，八十年代后又發展成了錐形炒鍋；迴轉窯也從外燒式發展成內燒式煅燒；為推動石膏工業的技術進步，提高石膏建材制品生產線的運行速度，又發展了氣流式快速煅燒工藝。總的來講，煅燒工藝 是從間歇出料到連續出料；間接加熱到直接加熱；慢速脫水和快速脫水並舉的趨勢發展。
常用煅燒方式及設備簡述：
1. 間接加熱方式：
1.1連續炒鍋：是帶有橫穿火管的直園形鍋體，由鍋外壁、鍋底及火管將熱量傳遞給鍋內二水石膏，並靠機械攪拌和石膏脫水所產生的水蒸汽及循環熱氣體的攪動，而呈現流態化狀態，在此狀況下二水石膏脫水而成半水石膏，借助溢流原理連續出料。鍋內物料溫度在150℃左右，物料煅燒時間1～1.5小時。屬於低溫慢速煅燒方式。
連續炒鍋煅燒石膏在國內外，都是成熟技術，其能耗在36~37萬仟卡／噸半水石膏。
1.2內加熱管式迴轉窯：迴轉窯內設有許多內管，管內通熱蒸汽或導熱油，物料在窯內間接受熱，料在窯內停留時間較長，屬低溫煅燒（由於天然石膏也含有2%～3%的表面水，設備用久了就會有石膏粉粘接管壁的現象，從而導致導熱性能下降很大且不宜於清理和維護），產品質量均衡穩定。日本的部分公司採用此法煅燒天然和工業副產石膏。我國山東從國外引進了一套蒸汽煅燒設備，這種方法對於有蒸汽氣源的地方較合適。據日本資料介紹，煅燒1噸二水石膏需耗0.94噸蒸汽，折算后每噸建築石膏，熱耗約為56萬千卡左右，能耗偏高。
2. 直接加熱方式：或稱氣流煅燒
氣流煅燒即熱氣體與粉料直接接觸，二水石膏迅速脫水而成半水石膏。這種方式熱利用合理，設備緊湊，使用簡單，功效高，適用天然石膏和工業副產石膏。德國沙司基打（Salzgitter）及美國BMH公司都有這種設備，前者叫沙司基打磨，後者稱Delta磨。俗稱“氣流煅燒磨”，這種“磨”採用高速旋轉的錘子將物料拋起並擊碎、擊細，同時與氣流相匯，完成乾燥、煅燒的過程。上述兩個設備中錘體的安裝方式，錘頭的數量，分級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：已在德國，美國，挪威，荷蘭，印度，韓國等國建立了不同規模的生產線，已有從2t/hr ~
30t/hr不同規模的系列產品，可用氣體、液體（油）做燃料，從資料介紹，當煅燒品位95％的天然石膏，每噸產品熱耗為：24萬千卡/噸，電耗：30KWｈ/噸。為就地消化本企業煙氣脫硫裝置排放出來的脫硫石膏，北京國華杰地公司從德國沙士基打公司配套引進了一套6t/hr煅燒脫硫石膏的設備，該套設備由帶兩個高速旋轉轉子的煅燒爐、旋風分離器和強制式陳化等主要設備組成。現己運轉2～3年，燃料為重油，屬生產初期尚未達到設計能力，產品可滿足同樣是引進德國砌塊生產線的需求。該煅燒設備外形體積較小，噪聲低，構造簡單緊湊，產品質量較均衡。該磨在充分消化吸收后，在國內應有較好的發展前景。
2.2Delta磨：該磨是衝擊磨，水平方向有兩個室，一個錘磨轉子室，一個是分級器室。料 入錘磨室，高速旋轉的錘子將料打散並“擊細”，同時與熱氣流相匯，進行乾燥和煅燒，熱煙氣將磨細了的料帶入系統內的分級器，旋轉葉片將較大的顆粒甩回錘磨室繼續粉磨，合格細料經高溫收塵器收入料倉。據資料介紹，這種磨在煅燒80％天然石膏，游離水3％時的熱耗為22.0萬千卡/噸成品，若用於10％游離水的脫硫石膏（90％以上）則熱耗大約為28～30萬千卡/噸成品。據BMH公司介紹此磨設計合理，功效高，設備運行率高故障少。產品的細度可調節，設備緊湊佔地少，熱效率高，能耗低，煅燒的建築石膏均勻一致，特別適用於煅燒工業副產石膏。
2.3斯德動態煅燒爐：是國內自行研發的氣流煅燒裝置。外形為立式圓柱體，底部帶有打散器的立軸與電機相聯，產生旋轉運動，一個側面的中下部進料，另一側面下部通入熱風，頂部出料至捕集器進行氣固分離后機械輸送至儲料倉。基本原理是：物料和熱氣體快速混合，在爐體軸向產生旋轉運動，使物料與熱載體急速換熱，達到二水石膏脫水的目的，這種方式也可稱旋流式煅燒。特點是：佔地面積小、連續作業、自動化程度高、系統為微負壓操作，無任何粉塵洩露、熱交換速度快、從進料到出料僅需几秒鐘，先磨后燒加上獨特的煅燒工藝解決了過燒和生燒的問題。該技術是東北大學在多種乾燥與煅燒設備的基礎上，開發的石膏煅燒方式。已建立小型工業化實驗裝置，不僅對天然石膏，並對脫硫石膏、磷石膏進行了煅燒試驗，取得了一定的技術參數；並在試驗研究的基礎上設計了兩種工藝路線：一種為“一步法”即將乾燥與煅燒合為一步，在同一個設備內完成；另一種為兩步法，乾燥和煅燒分別在兩個設備內完成。目前，多套套年產3萬噸至10萬噸的一步法煅燒脫硫石膏的裝置已經在國內多家投入使用。國內 的一套二步法脫硫煅燒設備在湖北陽邏電廠建成投產。生產每噸建築石膏，熱耗約為20萬千卡左右，能耗較低。
2.4彼特磨：也是一種氣流快速煅燒設備，是集研磨—乾燥—煅燒為一體的煅燒設備，是德國CLAUDIS
PETERS公司研製的，簡稱彼特斯磨。它是一種環形球磨機，磨機 部為主傳動裝置，帶動下研磨盤旋轉，磨盤上有多個直徑φ600～800mm的空心園球，園球上方是不旋轉的上研磨盤。石膏從上側部進料管送入研磨體的中心部位，（進料粒度 可達60毫米。）在離心力作用下，將物料向外推動，推至球體下部與磨環之間被粉碎和研磨。與此同時500～600℃的熱氣體由磨體下側方通入磨內，使石膏與熱氣流直接接觸而迅速脫水而成建築石膏。這種磨可煅燒天然石膏或天然石膏和工業付產石膏混合的石膏。它的特點是：設備體積小，生產效率高，能耗低，產品質量穩定，適合大型連續生產的石膏制品生產線。是應用成熟的石膏煅燒設備之一。國外己有16～52t/hr的系列產品，根據資料介紹，目前世界上已有近90台在運轉使用。國內BNBM公司已引進二台30t/hr和一台40t/hr。磨機用於紙面石膏板生產線。煅燒天然石膏時能耗在24～27萬仟卡/t產品之間。
特點淺析：
1.
低溫慢速煅燒：指煅燒時物料溫度小於150℃，物料在爐內停留几十分鐘或1小時以上的煅燒方式。如連續炒鍋、流化床式焙燒爐。這種煅燒方式是二水石膏受熱時逐步脫水而成半水石膏，根據二水石膏純度，選定 脫水溫度，自控系統將爐內溫度、水蒸汽分壓、物料停留時間等調整到 穩定狀態，使煅燒產品質量均一而穩定。其煅燒產品中絕大部分為半水、極少量的無水石膏Ⅲ、二水石膏及無水石膏Ⅱ，結晶水含量一般在5.5～6.0％，個別為＞4.0％。煅燒的建築石膏粉貯存在粉料庫中待用，廣氾用於粉狀、板材等制品。國內外的連續炒鍋多年實踐証明，其煅燒產品的物化指標均能達到質量標準要求，是石膏煅燒的可靠設備之一。而流化床式焙燒爐在國內尚無實踐數據，但從澳方資料介紹，它可煅燒出質量良好的建築石膏。
2.
快速煅燒：指煅燒物料溫度大於160℃，物料在爐內停留几秒鐘的煅燒方式。己在國外應用多年，廣氾用於高速的紙面石膏板生產線和石膏砌塊等產品的生產，效果良好。這種煅燒方式是二水石膏遇熱后急速脫水，很快生成半水或無水Ⅲ，由於料溫較高甚至無水Ⅲ的比例較大，而Ⅲ型無水石膏是不穩定相，在含濕空氣中很容易吸潮而成半水相。東北大學的設備做到了溫度可調，改變了此狀況。
3. 關於煅燒工業付產石膏的顆粒級配問題：工業付產石膏以“細粉”狀態存在，如脫硫石膏的顆粒多集中在40~60微米，粒度分布曲線窄而瘦，比表面積小，這種顆粒級配會影響產品質量。解決辦法一是增加“磨細”措施，在煅燒過程中完成脫水和改變顆粒級配二項任務。經過有“擊碎”過程的煅燒產品，其粒度分布曲線大有改變，由窄而瘦變得寬廣了，產品性能得到了改善。因此，在設計煅燒工業付產石膏生產線時要注重“擊碎”過程。
4. 選擇煅燒方式和設備的原則：首先是石膏的種類和性狀：是天然石膏還是工業付產石膏；是顆粒狀還是粉狀；如果是粉狀，宜選用快速煅燒設備；如果是顆粒狀，則宜選用在窯內停留時間較長的設備。終端產品的種類：如果是生產石膏建材制品，如各種石膏板材、砌塊等，宜選用快速煅燒設備。因用快速法生產的建築石膏凝結硬化快，可提高生產效率，加速模具的週轉；如果是生產石膏膠凝材料，如粉刷石膏、石膏粘接劑、石膏接縫材料等，宜選用慢速煅燒設備，因用慢速煅燒的產品凝結硬化較慢，有利於減少外加劑的摻量，降低生產成本；如果兩類產品都生產，則按主導產品選擇。最終，還應權衡比較各類煅燒設備的性價比等綜合技術經濟指標。
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