УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА α-ГИПСА

Известны установки по производству гипса [1, 2, 3] из природного гипсового камня или фосфогипса [4, 5, 6, 7, 8]. Все эти установки включают в себя обязательные агрегаты:
- измельчение сырья;
- транспортеры сыпучих тел;
- сушильные барабаны;
- сырьевые и продуктовые бункеры;
- дозаторы и затворы сыпучих тел;
- основный агрегат - гипсоварочный котел, в котором проходит основная реакция дегидрирования сернокислого кальция.
4
2
4
2
2
CaSO·2HO→CaSO·0.5НО 1.5НО
- другие машины и аппараты.
Такое количество агрегатов делает установку сложной, громоздкой и дорогой. Кроме того, большое количество агрегатов и их размеры порождают большие теплопотери.
Например: вес установки [2] составляет 70 тонн при производительности 7.5 т/гипса в час.
4
2
Известны, также, установки, в которых гипсоварочный котел и большое количество других агрегатов заменены мельницей, обеспечивающей кроме своего прямого назначения еще нагрев и дегидратацию гипсового камня. Но, т.к., дегидратация в мельнице не достаточна, то используется еще реактор с взвешенным слоем части гипсовой пыли, производящий полную дегидратацию при температуре около 500°С, с последующим смешением с остальной частью гипса, и, таким образом при смешении, образуя CaSO·0.5HO.
Такая установка несколько проще, дешевле и менее металлоемка. Однако требует аппарата с псевдоожиженным слоем, и, следовательно, его значительное гидравлическое сопротивление (как следствие наличия воздуходувки), а также то, что в этот аппарат попадает поток дымовых газов, содержащих сажу, загрязняющую гипс.
4
2
Предлагаемая установка избавлена от многих вышеперечисленных недостатков, что позволило значительно упростить технологический процесс, снизить вес оборудования, теплопотери и энергоемкость процесса и получить чистый, не загрязненный сажей гипс. Возможность проведения процесса под давлением водяного пара дегидратации CaSO·2HO, что позволяет получить более прочный α-гипс.
Суть предлагаемой установки заключается в том, что вместо гипсоварочного котла мы используем спиральный реактор [9]. Это позволило совместить с процессом дегидратации процессы нагрева, сушки, фильтрации, охлаждения и транспортирования сырья и продукта, проведения процесса дегидратации под давлением водяного пара. Последнее дает возможность выведения гидратной воды в жидком виде, исключая процесс испарения (водяной пар из реактора не выводится). Это уменьшает затраты тепла на величину скрытой теплоты парообразования около 500 ккал на кг.
По данным, полученным на пилотных установках в спиральных транспортерах-реакторах сохраняется весьма высокий коэффициент теплопередачи через стенку реактора, и благодаря этому допустима высокая теплонапряженность, что обеспечивает компактность и небольшой вес реактора.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой установки для производства α-гипса с использованием в качестве реактора - дегидратора, нагревателя, осушителя и охладителя спиральных транспортеров:
1. Сырье, например, гипсовый камень;
2. Дозатор сырья;
3. Дробилка сырья;
4. Ленточный транспортер;
5. Магнитная ловушка;
6. Мельница;
7. Шлюзовый питатель;
8. Спиральный реактор, представляющий собой спиральный транспортер (труба с вращающейся в ней спиралью) с устройствами для нагрева сырья и производства его дегидратации либо электронагревом, либо огневым нагревом, либо любым другим образом;
9. Спираль - движетель сыпучего продукта;
10. Мотор-редуктор - привод спирали;
11. Спиральный транспортер дегидрата-гипса;
12. Вода;
13. Бак-отстойник
14. Пылевой фильтр сброса воздуха;
15. Спиральный транспортер-осушитель гипса;
16. Гипс - готовый продукт
17. Сжатый воздух;
18. Воздуходувка;
19. Упаковочная машина;
20. Слив кристаллогидратной воды;
21. Бункер товарного α-гипса;
22. Реверсивный транспортер;
23. Реверсивный мотор-редуктор;
24. Силос хранения товарного α-гипса.
Гипсовый камень 1 (или другое сырье) поступает в дозатор 2, подающий сырье в дробилку 3 (например, щековую). Включения металла убираются магнитной ловушкой 4 на ленточном транспортере 5, а измельченный материал сваливается в приемный бункер мельницы мелкого помола 6 (например, молотковой, хотя нам представляется предпочтительнее роторный или дисковый диспергатор).
4
2
Мелкопомолотый гипсовый порошок из мельницы 6, через шлюзовый питатель 7 сваливается в сырьевой приемник спирального реактора 8, где, продвигаясь вдоль трубы реактора за счет вращения спирали 9, нагревается до температуры 120 - 150°С и дегидратируется до CaSO·0.5HO под давлением водяного пара.
Образующаяся вода 12 с некоторым количеством гипсового порошка из реактора 8 поступает в бак-отстойник 13, где гипс осаждается, а вода направляется на слив 20. Осажденный дегидрат захватывается спиралью 9 транспортера 11 и продвигается до узла сочленения реактора 8 и транспортера 11, по пути освобождаясь от капельной влаги.
Гипс из узла сочленения реактора 8 и транспортера 11 через шлюзовый затвор 7 поступает в спиральный транспортер-осушитель 15, где дегидрат подсушивается и направляется либо в упаковочную машину 19, либо в силос 24 для хранения товарного α-гипса с помощью реверсивного транспортера 22.
Для интенсификации процессов нагрева, дегидрирования, охлаждения и осушки в реактор подается воздух 17 из воздуходувки 18.
Нагрев реактора 8 возможен любым доступным способом.
Приводы спиралей 9 осуществляются мотор-редукторами 10.
В качестве фильтра для отделения парогазового потока от порошка гипса используется рукавный фильтр 14 с обратной продувкой воздухом 20, например, эффективный фильтр по патенту РФ № 2010120320 от 21.05.2010[10].
Реакторная группа, состоящая в основном из спиральных транспортеров и фильтра 8, 14, 15, была предложна нами для целого ряда процессов, показала стабильную, эффективную безотказную работу на пилотных установках.
Предложенная установка может быть использована и для получения β-гипса. При этом отпадает необходимость в баке-отстойнике 13 и транспортере 11.
Используемая литература:
http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=5373
1.
http://www.tobis.ru/products/gips
2.
http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=6049&cat_id=5&pageid=3
3.
http://www.diplomnic.ru/rabota/18964.html
4.
http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=4046
5.
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C3%E8%EF%F1
6.
http://stroy-server.ru/notes/gipsovve-vyazhushchie-veshchestva
7.
http://www.newchemistry.ru/printletter.php ?n_id=4046
8.
9. Патент РФ на Полезную Модель № 102615 «Устройство для термического отжига технического углерода»;
10. Заявка о выдаче патента РФ на изобретение № 2010120320 «Рукавный фильтр для очистки газа от пыли с короткоимпульсной продувкой».