废石膏

高强度石膏，亦称α型半水石膏，它是由二水石膏加热脱除四分之三结晶水之后，形成的一类具有胶凝性能的石膏粉体材料，它可以广泛用于建筑、建材、轻工、化工、机械、陶瓷等许多领域。

根据目前的国家行业标准JC-T2038-2010和QB1639-92，高强度石膏是指2h湿抗折强度达到3.5Mpa以上，烘干抗压强度达到25Mpa以上，凝结时间、细度、稠度等技术指标符合标准或使用要求的石膏胶凝材料。

高强度石膏，是一大类各项性能全面优于水泥的革命性新材料，其抗压强度可以比水泥高1倍，抗折强度高出数倍，并且生产过程不产生化学分解，没有气体污染，加工温度仅仅需要一百多度，比水泥节能5倍以上。

国家迫切需要高强度石膏生产新技术

我国天然石膏矿产资源居世界第一位，但石膏在中国并没有得到很好的开发和利用。

多年来，磷石膏一直是我国工业副产石膏中数量最大的工业废弃物，2014年至2016年，中国磷石膏年产量持续稳定在7000~8000万吨。近年来，消烟脱硫石膏的年产量虽然超过了磷石膏，但应用量比磷石膏大得多，磷石膏仍是中国抛渣量和历史堆存量最高的工业副产石膏污染物，在中国乃至世界都高居第一位。严重的污染环境、浪费资源，已经形成一大社会公害，急需大规模、快速治理。

目前，我国各地的磷石膏废渣堆积如山，已经造成严重的社会问题，特别需要化害为利、变废为宝的新技术，特别需要无害化、高升值的新技术。

干法高强度石膏生产新工艺、新装备，就是磷化工行业处理磷石膏迫切需要的新技术。

现有生产技术不能满足行业发展需要

磷石膏并不能采用现有技术大规模、工业化生产高强度石膏，这是因为现有的“汽相法”高强度石膏生产工艺，只能使用块状的天然石膏为原料，而不能使用工业副产石膏。曾有人试图将粉状的工业副产石膏成块后，再采用汽相法生产高强度石膏，无数试验证明：效果很差，难以成功。这是因为成型后的石膏块传热、传质效果与天然石膏截然不同的缘故。

目前，国内高强度石膏的生产技术，仍以上世纪早期前苏联的汽相法生产工艺为主。所谓汽相法生产工艺，类似蒸馒头的做法，它是采用蒸汽直接蒸养天然石膏块状矿石，实现石膏晶形转化的生产工艺形式。

大部分汽相法生产企业，待转晶、干燥完成后，经过二次破碎、磨粉、配粉、包装等工序，检测合格后，作为商品出售，其产品强度较低，且制造过程能耗高；还有相当一部分企业，采用转晶后晾晒，回水，再破碎、磨粉、炒粉、陈化的工序，强度更低，能耗更高。

传统汽相法立式釜生产工艺热损失大，生产周期长，半手工作业、劳动强度大，工艺缺陷突出。虽然历经许多专业人士和企业职工的改进，都不能从根本上解决难题，其诸多先天性的工艺缺陷，主要有以下几个方面：

生产原料只能使用大块天然石膏

汽相法生产原料，只能使用天然、块状石膏，无法利用天然石膏粉渣料和工业副产石膏作生产原料。蒸养块矿有三个方面的问题：

一是，由于矿石块度大，而石膏是热的不良导体，导热系数很低，传热、传质都很慢，转晶和干燥的周期很长，一般需要20~24小时，甚至更长时间，才能完成要求的转化过程，生产效率很低；

二是，汽相法生产无法利用筛下的粉渣料，而机械破碎石膏的粉渣料比例大，优质石膏利用率低，企业为降低原料成本，大都改用人力破碎，劳动强度大；

三是，FGD石膏、磷石膏等工业副产石膏，以及石膏制品等资源回收利用的石膏，都无法用作生产原料。不能满足大量消耗工业副产石膏的客观需要。

生产效率低、能力小

汽相法生产工艺，效率低、规模小，一般5个立式釜只有年产1万吨的规模。

生产成本费用高、效益差

生产能力低，生产环节多，生产成本高，吨能力投资较大，不利于市场竞争。

必须配备蒸汽锅炉，程序复杂

无论立式蒸压釜，还是卧式蒸压釜生产高强度石膏，都要大量消耗蒸汽，必需配备蒸汽锅炉和水处理设备。

干法工艺是生产高强度石膏最理想的新技术

众所周知，高强度石膏的生产工艺有：汽相法、液相法、干法，近来还有人提出了：半干法、盐溶液法等，尽管各种生产工艺都有存在的理由，但综合评价工艺技术的优劣，还是有一些约定俗成的标准和原则，即生产工艺的基本要求，以及与之相关的科学性、合理性、节约性等评价指标。

高强度石膏是二水石膏部分脱水生成的半水石膏，脱水、除杂就是生产工艺的最基本要求，是生产作业的正向能量。但是，传统汽相法、液相法，以及新提出的半干法、盐溶液法等，都是反其道而行之，在生产过程中，一次性或不断地向原料中大量加入水、蒸汽、化工原料或其它杂质(或称为介质、媒晶剂、晶种等等)，在浪费大量时间和资源之后，最终，还要把加入的介质和添加物清除出去，浪费了材料、能源，加大了生产成本，因此说，上述工艺的逆向因素太多，客观上存在不科学的成分。

目前，汽相法、液相法、半干法、盐溶液法等各工艺，最成熟的也没有超过3万吨/年的生产能力和装备，难以满足大工业生产的需要。

有没有不需要加入水、蒸汽、化工原料或其它杂质，就可以生产高强度石膏的工艺技术呢？有没有可以大规模生产高强度石膏的新技术呢？干法高强度石膏生产的新工艺完全可以实现这一目标。

干法生产工艺可以使用各种石膏为原料，依靠石膏自身的水分(包括结晶水和附着水)，实现自蒸养，完成转晶。它与汽相法、液相法最大的不同是不需要外加蒸汽和水分，因此，排除水分的能耗最低、效率高，生产成本低，被视为高强度石膏生产的理想境界。

干法生产工艺使用天然石膏粉渣料或工业副产石膏为原料，定量装入密闭的蒸压釜容器后，在釜体的运动中，蒸压釜依靠外加的热量和科学的正规循环作业制度，即可将石膏自身携带的大部分水分转化为饱和蒸汽，实现石膏自身晶型的转化，生成α型半水高强度石膏。

由于石膏入釜的粒径较小，经过短时间的蒸养，即可快速完成晶体转化过程，而不需要很长的时间，转晶完成后，水蒸汽按照设计路线排入其它容器，以回收热量和水分，重复利用。釜内石膏再采用多种措施快速干燥，然后出料、冷却，磨粉，再经均化、陈化处理后，经检验合格，即可包装销售。

干法高强度石膏生产技术，主要技术优势有以下8个方面：

(1)工艺简单，转晶、干燥一次性完成，磨粉后即为产品。

(2)原料来源广泛，可以使用磷石膏，也可以使用脱硫石膏等其它工业副产石膏，也可以使用陶瓷废模、或其它石膏，当然也可以使用天然石膏。

(3)不外加蒸汽、不外加水分，可以不添加任何化学转晶剂、活性剂、分散剂、晶种等化工材料，就能生产α50以下的高强度石膏，生产成本低，有害成分少。

(4)生产效率高，生产周期短，一般仅需要4~6小时，而传统工艺却要20~24小时，效率提高6~4倍。

(5)热利用率高，能耗低于建筑石膏，可以不用锅炉，投资节省。

(6)质量易控，产品可以千变万化，市场适应能力强，用途广泛。

(7)机械化作业，自动化程度高、用工量少。

(8)环保性能好，工厂无废渣、废水外排，全厂洁净化生产。

干法工艺过程十分简单、紧凑，生产各环节全部为机械化、自动化作业，劳动强度低、用工量少，产品稳定、可靠；但产品质量可以自由的控制在α30~α50之间；较好的原料，也可以达到α60以上，完全满足a型高强石膏标准JC/T2038-2010，和陶瓷模用石膏标准QB1639-92的技术要求。

特别值得称道的是：在干法生产高强度石膏的过程中，可以根据不同厂家的具体要求，在生产过程中自由的调整石膏制品的技术指标，而不需要再经过后续调配过程，也不需要化学添加剂，是目前生产高强度石膏投资最省、成本最低、质量最容易控制的新工艺。

应该说明的是，工业副产石膏大都存在杂质超标的问题，为此，工业副产石膏原料应该先行无害化处理，使之达到洁净化产品生产的要求，目前洁净化处理工业副产石膏的技术已经成熟，可以规模化实施工业生产，干法生产高强度石膏技术与原料的洁净化处理技术相结合，就可以彻底解决工业副产石膏污染的社会难题，真正实现化害为利、变废为宝的愿望。

现在标准配置的干法高强度石膏生产线，已经系列化完成了GG/K型(天然石膏矿石)/F型(工业副产石膏)10万吨/年、20万吨/年、30万吨/年六种规格的成套设备；年产50万吨以上更大规模的成套装备已经完成设计，将陆续投放市场。

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