劉少林，朱 玲，李祥飛

（安徽省皖北煤電集團(tuán)恒泰非金屬材料公司，安徽 馬鞍山 238171）

1 引言

硬石膏是一種硫酸鹽礦物，其主要化學(xué)成分為CaSO4，屬斜方晶系。較為純凈的硬石膏呈透明、無(wú)色或白色， 通常因含有一定的雜質(zhì)而呈半透明、暗灰色，有時(shí)還微帶紅色或藍(lán)色。硬石膏中的礦物雜質(zhì)主要為方解石、白云石等碳酸鹽類礦物，有時(shí)還含有少量的二水石膏、水云母、蒙脫石和天青石等，通常為鱗片狀、粒狀、柱狀、纖維狀結(jié)構(gòu)，呈塊狀、似層狀、似水平狀、斑晶狀和角礫狀構(gòu)造。硬石膏雖具有潛在的水化活性，但通常表現(xiàn)為難溶于水、水化速度較慢、凝結(jié)能力差或幾乎不凝結(jié)，不具有早期強(qiáng)度，因而多年來(lái)主要應(yīng)用于水泥行業(yè)做水泥調(diào)凝劑和礦化劑，目前約90%的硬石膏應(yīng)用于此。生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)含量低，形成的產(chǎn)品雖然環(huán)保節(jié)能，但附加值低、推廣難度大[1]。因此，著力于研究硬石膏的增白超細(xì)技術(shù)將其應(yīng)用于涂料、造紙、橡膠等行業(yè)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[2-3]。

超細(xì)硬石膏粉經(jīng)適當(dāng)煅燒后，白度增高，并成為一個(gè)充滿孔隙的結(jié)構(gòu)，光散射系數(shù)有了很大的提高，這一特性可賦予紙張較高的不透明度，可代替昂貴的鈦白粉用于輕量涂布和未漂漿原紙的涂布。因其可明顯提高涂層的油墨吸收性，同時(shí)對(duì)紙張的光澤度無(wú)不利的影響，且煅燒超細(xì)硬石膏粉同比其他填料硬度較低，磨耗值小，對(duì)于高速、多彩印刷是非常有利的[4-5]。

為提高硬石膏的綜合利用價(jià)值，對(duì)硬石膏粉體進(jìn)行超細(xì)煅燒增白工業(yè)化生產(chǎn)研究，對(duì)比煅燒高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣等功能性填料產(chǎn)品，可生產(chǎn)出細(xì)度2μm≥80%，白度≥90的硬石膏超細(xì)粉體[6]。

2 原材料與試驗(yàn)方法

2.1 原材料

硬石膏，安徽含山恒泰非金屬材料公司生產(chǎn)，其化學(xué)成分和物理性能見(jiàn)表1。

表1 硬石膏化學(xué)成分和物理性能(%)

從表1可以看出，該硬石膏的純度較高，按理論值計(jì)算，硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.68%，品位優(yōu)良。通過(guò)對(duì)硬石膏原料的X-射線衍射分析，硬石膏中含有少量的碳酸鈣、碳酸鎂等。

2.2 工業(yè)化生產(chǎn)

2.2.1 原材料制備

人工揀選100t優(yōu)質(zhì)硬石膏礦石備用。

2.2.2 工藝路線

硬石膏原礦→顎破→粉磨→325目生粉→濕法超細(xì)磨→90級(jí)漿料→干燥打散→90級(jí)干粉→煅燒→90級(jí)煅燒粉→窯尾解聚打散→5 000目以上煅燒石膏粉成品。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 硬石膏超細(xì)

3.1.1 粉碎(研磨至325目)

該過(guò)程主要設(shè)備是5R雷蒙機(jī)，共計(jì)開(kāi)機(jī)時(shí)間27h，總共生產(chǎn)325目生粉105t，產(chǎn)能合計(jì)3.9t/h，雷蒙機(jī)及325目硬石膏指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 粉碎硬石膏雷蒙機(jī)參數(shù)指標(biāo)

3.1.2 配料(研磨至90級(jí))

配料工段采用預(yù)分散方式，制取硬石膏粉體懸浮液，其固含量(粉料重量/懸浮液總重量)為47%±2%，預(yù)分散時(shí)分散助劑用量為4.4‰。

3.1.3 濕法超細(xì)研磨

本工段主要設(shè)備是研磨機(jī)，開(kāi)機(jī)時(shí)間72h，消耗分散劑305kg；共計(jì)研磨90級(jí)石膏84.6t(折算成干粉)，其單臺(tái)研磨機(jī)產(chǎn)量1.18t/h(折算成干粉)，詳見(jiàn)表3。

表3 濕法超細(xì)研磨硬石膏產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

3.1.4 窯前干燥

90級(jí)硬石膏漿料干燥參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 石膏漿料干燥參數(shù)指標(biāo)

3.1.5 窯前打散

硬石膏粉經(jīng)過(guò)干燥后存在假性顆粒，經(jīng)過(guò)窯前打散機(jī)均勻打散，使物料粉碎還原。窯前打散總計(jì)開(kāi)機(jī)時(shí)間為63h，共計(jì)打散90級(jí)超細(xì)硬石膏粉體75.85t，其生石膏打散的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表5。

表5 石膏打散參數(shù)指標(biāo)

3.2 硬石膏煅燒

3.2.1 產(chǎn)品煅燒

本次窯爐共煅燒62h(不包括降溫時(shí)間)，其具體的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表6。

表6 硬石膏煅燒參數(shù)指標(biāo)

3.2.2 窯尾打散

硬石膏煅燒后，由于其粒徑較小，在煅燒過(guò)程中，因高溫產(chǎn)生團(tuán)聚性或結(jié)塊物料，其硬度較大，必須經(jīng)過(guò)窯尾打散機(jī)打散解聚，使其產(chǎn)品粒度指標(biāo)符合要求。

窯尾打散機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間共計(jì)52h，其煅燒超細(xì)硬石膏產(chǎn)品的具體打散工藝技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表7。

表7 煅燒超細(xì)石膏打散參數(shù)指標(biāo)

4 結(jié)論

(1) 試驗(yàn)成果表明，煅燒超細(xì)90級(jí)硬石膏產(chǎn)品在工藝技術(shù)方法上是可行的，無(wú)水硬石膏經(jīng)超細(xì)、煅燒后，其產(chǎn)品的白度可達(dá)到93%，產(chǎn)品細(xì)度≤2μm的含量可達(dá)到82%～85%的粒度范圍。

(2) 工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)硬石膏超細(xì)粉的重點(diǎn)環(huán)節(jié)為：①研磨工段：硬石膏研磨較為困難，其產(chǎn)品細(xì)度≤2μm的含量通常只能控制在85%～88%(如果要提高細(xì)度，只能再降低產(chǎn)能或者串磨)范圍內(nèi)，濕法超細(xì)研磨時(shí)的漿料固含量也偏低，只有約47%，分散劑用量也較高，從而導(dǎo)致其產(chǎn)能較低。②窯前打散：由于硬石膏水化后粘結(jié)性能變大，在窯前打散比較困難，導(dǎo)致電流波動(dòng)加大，影響產(chǎn)能，只有約1.20t/h。

(3) 研究成果表明，控制好煅燒時(shí)供料的連續(xù)、穩(wěn)定是獲得穩(wěn)定和較為理想白度(約93)的重要影響因素，在今后的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)予以足夠重視。