纸面石膏板生产工艺技术.-熟石膏处理和冷却

第九章
熟石膏煅烧后的处理
1. 介绍
抹灰石膏是在建筑石膏的制造过程中研磨，以改变半水合物灰泥的和易性，并提供现场抹灰工人所需的性能。

在石膏板的制造过程中，有证据表明，煅烧后的研磨可以带来更大的分散性和提高成品板的硬度。

在许多地方，人们发现在使用前冷却石膏是有益的，既可以减少与热石膏储存有关的问题，也可以最大限度地提高板芯强度。

2. 建筑石膏在煅烧后的研磨
在我国倾向于在建筑的砌体上使用底层抹灰，并在顶部使用面层抹灰。

类似地，石膏板有使用面层抹灰的趋势。

纵观世界上的其他国家,湿抹灰是一个单一的抹灰工艺要求，所需的特征是通过使用一系
列的添加剂在配制的产品，和石膏板进行直接的面层抹灰后而会粘牢。

在欧洲大陆，许多建筑石膏是在旋转窑中生产的，而旋转窑是用直径约50毫米的石膏石提供的。

一旦煅烧，使用锤磨或类似设备将其磨成所需的粒度分布(PSD)。

可以使用管磨机研磨煅烧后熟石膏，因为这些磨机可以产生所需的粒度分布和颗粒形状，使我们的建筑石膏具有最佳的性能特点。

2.1管磨机
粉碎过程中使用了许多不同类型的机器(通过粉碎和磨削来减小
尺寸)，管磨机属于“滚磨机”的范畴。

滚筒式磨机的显著特点是使用可占容器或壳体体积一半的松散棒或球。

当壳体旋转时，壳体的摩擦力使松动的杆或球(研磨介质)在壳体的上升侧被提起。

当杆状体或球状体达到一定的临界高度时，它们呈瀑布状，沿被提升的其它介质的自
由表面向下滑落。

粉碎发生在杆或球之间的推挤在提升过程，在滚动的行动和冲击过程中下降。

滚筒式磨机是一种带棒的磨机，被称为“棒状磨机”，特别适用于将颗粒尺寸从25毫米减少到0.5毫米以下。

棒磨机包括一个外壳,通常圆柱形、旋转与轴水平和1½之间的长度和直径的2倍。

杆的长度比壳体的内部长度略短，这防止了杆在宽度上的定位。

在整个设备和里面的杆件成一定的角度，因此在壳体的进料端分离杆件的距离为进料颗粒的尺寸，在出料端分离杆件的距离为产品的尺寸。

因此，棒就形成了一个大圆锥体，它的作用就像一个筛子，允
许更小的颗粒通过棒，直到它们在受到棒的作用时，到达小于其特定尺寸的空间。

滚筒式磨机是一种带球的磨机，称为“球磨机”或“管式磨机”。

球磨机的长径比不超过1.5，管磨的长径比超过这个数字。

球可以有多种尺寸，也可以是单一尺寸，它们可以由不同的材料制成。

在一定的速度和载荷条件下，球在壳体一侧向上运动时出现联锁现象，且相对静止。

球在升到顶部后，球从最上自由落下，或以自由落体的形式滑下，落在坡脚上。

球的碰撞、滑动和冲击，主要是在球的向下运动过程中，使球的中间物质发生粉碎，形成最终的颗粒形状。

球磨机(管式磨机)比其他滚磨机的主要优点是它能(在足够的时
间内)生产几乎任何细度的材料。

但是需要注意的是，在研磨过程中产生的能量往往会产生热量，从而使我们的产品煅烧并释放水分。

球磨机对水分特别敏感，通常在处理含水量超过1%的材料时不会结块。

球磨机或管机的实际粉碎机理可分为两个阶段。

在第一个阶段，大的粒子被碰撞打破，在第二个阶段，小的粒子进一步减少了压缩所带来的两个球旋转接触的挤压作用。

它可以计算出击碎的活动,如果粒度大于0.035倍球直径，30毫米直径球用于我们的大多数管磨机，会击碎粒子直径小于1毫米的物料(我们的熟石膏是要这更好的)。

最大的磨削速率是在磨管机中实现的，其中装球量约为磨管机内部体积的50%。

将装球量降低到40%可使研磨率降低25%。

最佳的旋转速度是，当球在磨中最高的材料上运行时，球被抛到材料的顶端，在那里最大的颗粒往往会聚集。

这个最佳速度被发现在临界速度的50%到75%之间(临界速度是离心力作用于壳体上的最小速度，即离心力刚好与介质重量平衡的速度)。

为了获得最大的新表面积量，球磨机的最佳填充似乎比完全填充球与球之间的空隙要多一些
所以等软材料的石膏和石膏产品,最优的灌装机是在1½倍球之
间的必要填补这些间隙。

在许多应用中，磨管机被分为不同的部分，第一部分是大的球，中间部分是逐渐小的，直到最后一部分使用最小的球产生最好的研磨
2.2 影响管式磨工艺的因素
除了上述的理论的注意事项，一些实际的因素影响我们的管磨机的使用
2.2.1 管磨机薄片
所有的管状石膏都含有一定比例的片状物质，称为管磨机薄片。

这些薄片要么是直径约3毫米的压实薄片，其特征是中心较暗，在显微镜下观察时，可以看到中心凹处，颗粒被钢球击中而压实并变平。

这些薄片是在研磨过程中压实而成的。

第二种不同类型的薄片要大得多，形状不规则可达7毫米，它认为这些薄片是由堆积在表面的颗粒层形成的，要么是管状内衬，要么是钢球。

人们发现，这些薄片是由非常细小的颗粒组成的，这些颗粒通常在水中迅速分散，所以一般来说，它们在成品中不会产生任何质量问题。

唯一的例外是，如果薄片是由硬石膏岩或硬石膏颗粒压实的，因为这些颗粒在水中不会分解，并会引起工作性能的投诉。

2.2.2 磨机速度
研磨机的转速对研磨效率有相当大的影响，所以我们将考虑在不同的研磨速度下会发生什么。

研磨速度和负载系数，即相对于研磨机的装载体积，决定了装载的研磨方式。

在低速或高负载情况下，小球会相互滚动。

它们以同心圆的路径上升循环，然后像级联一样下降，因此这种行为称为级联。

装料的球通常是一层一层地移动，每一层都有不同的速度，磨里的材料被压力和摩擦分解。

随着磨机转速的增加，钢球上升到一个更高的极限点，在这个极限点上，钢球从壳体表面被抛出，沿着抛物线轨迹自由下落，落在坡脚处的冲击上。

在这种情况下，研磨是通过冲击破碎完成的，这种类型的作用被称为奔流。

只要管磨机的速度低于临界转速，钢球将继续沿抛物线轨迹下落。

经计算，任意管磨机的临界转速(Nc)与管磨机的内半径(r cm)有关，通过:
N c = 300 / r
完全离心是在110%到115%的临界速度下完成的。

在实践中我们的管磨机速度变化在50%和75%之间的临界转速
和一组结论可能会引起有关石膏的性能，增加管磨机速度约75%至80%的临界速度,之后负载将奔流,磨机变得不那么有效。

有如下结论:
∙对于给定的球径和球磨时间，比表面积会随着球磨速度的增加而增加。

∙对于给定的球径和球磨时间，随着球磨速度的增加，对水的需求也会增加。

∙对于给定的球径和球磨时间，随着球磨速度的增加，管状薄片的数量会增加。

在球径、球装载和石膏装载的设定条件下，每一个管磨机都有一个最佳速度，在最短的时间内达到相关要求的性能。

水需求的增加是因为在球磨的原始材料中粒子比较小，虽然原始粒子及其合成的重量较小的粒子将是相同的,粒子的表面积会比原来
的更大的粒子。

每个颗粒都必须被一层水包围才能产生浆液，所以比表面积大的石膏需要更多的水。

2.2.3球的大小和装载量
在磨机恒定条件和恒速的情况下，可通过改变球的尺寸和载荷系数来影响球磨过程。

实验表明，在使用BG通常使用的尺寸的钢球时，保持球荷载体积恒定:
∙对于给定的球磨速度和球磨时间，比表面随着球径的减小而增大。

∙对于给定的球磨速度和生产一个固定的比表面积，用水量随着球径的减小而减少。

在这种情况下，需水量的减少可能是粒径分布的函数，粒径分布又决定了石膏颗粒之间的空隙。

众所周知，孔隙空间越小，对水的需求量就越小，通过减小球的尺寸得到的磨粒越细，孔隙空间就越小，对水的需求量就越低。

∙对于给定的磨速和生产一个固定的比表面，管状薄片的数量随着球的尺寸减小而减少。

因此，球的尺寸越小，研磨就越细，顺便提一下，在其他因素保持不变的情况下，磨机内衬的磨损就会减少。

球的尺寸可以减小多少是有限制的，这取决于管壁内穿孔端板上孔的大小。

这些孔的作用是防止球漏入管柱输送系统，同时允许管状石膏快速通过穿孔，防止在管磨机上堆积。

载荷系数的定义是球装载量相对于磨机的体积，可以简单地通过将球移出或加入磨机来改变。

据计算，球磨的最大效果将在负载系数约为55%的情况下得到，但由于我们是为了产品质量而不是效率进
行磨削，因此负载系数大大低于这个数字。

上述考虑和结论是指具有光滑衬里的磨机，它们被认为具有高的磨机产能。

还有其他几种类型的衬里型材可供选择，它们的使用会影
响磨粉机的性能，可能还会影响磨粉石膏的性能。

2.2.4管磨机对老化石膏的影响
实验表明，新煅烧的石膏比几天前的石膏需要更长的时间到达特定的比表面积。

这被认为是由于新煅烧的石膏通常含有可溶性硬石膏，而老石膏中含有少量的游离水作为研磨剂。

管状磨机研磨老化的石膏的一个次要影响是，由于存在少量的游离水分，在磨机或球装料上没有材料堆积。

2.2.5热/冷球磨
一般情况下，在工厂运行条件下，由于磨机操作温度的原因，管磨机磨好的石膏的凝固时间将等于或长于原料的凝固时间。

由于我们的大多数生产工厂都是连续运转的，因此由于磨机内部摩擦产生的热量以及热石膏通过磨机的通道，在管壁中遇到的温度会升高。

这就产生了煅烧好的石膏中部分残留生石膏的效果，由于生石膏起到了促进剂的作用，生石膏水平的降低就产生了延长凝结时间的效果。

当管壁间歇运行并能在两次运行之间冷却时，管磨机研磨石膏的凝结时间比进料时间短。

这是因为管磨机在研磨过程中会暴露石膏的新鲜表面，而且由于磨机是冷的，石膏不会被煅烧，因此会起到促凝作用。

在我们的一些球磨作业中，冷却系统是绝对必要的，其中之一就是制造石膏板工厂促凝剂。

在这些操作中，我们将磨碎的石膏和另一种物质(通常是nansa南砂)研磨在一起，在石膏颗粒上形成表面涂层。

为了防止石膏煅烧，重要的是在两次生产之间允许管磨机进行冷却。

发现惰性体和钢球的混合物是生产这种促凝剂的最佳研磨介质。

对这种混合研磨介质进行球磨后的检验表明，球团体与磨内钢球几乎完全分离，在磨的进给端和出给端均有球团存在。

这似乎是一种机理，研磨石膏颗粒与（nansa南莎）混合体会产生有效的表面涂层。

2.2.6供料速度控制
磨机是根据溢流原理工作的，也就是说，在一端进料会导致另一端的物料溢出。

因此，通过改变石膏的进给速度，我们可以控制成品的细度。

为了确保产品的一致性，我们必须准确地控制给磨机的进给，这是通过使用各种类型的控制设备来实现的。

这些包括:
∙电子检测控制
∙计量螺杆
∙变速旋转阀
必须特别注意进料控制设备，以确保进料的一致性和产品的一致性。

3. 石膏板厂煅烧后的石膏处理
在石膏板厂里，目前在很多地方都在普遍使用。

所使用的研磨机的类型因地而异，通常取决于现有设备的可用性。

在有的工厂，使用球磨机和锤磨，也有使用精磨机的。

先进的在测试使用克里斯蒂和诺里斯锤磨机。

这些试验表明，在这些工厂中煅烧后研磨有以下几个优点:-
∙提高强度(约10%)
∙减少用水量，从而减少膏比(约0.8%)
∙提高干燥机入口水化(2.3%)
∙减少蒸发负荷(减少5kg/100m2)
这些好处可以转化为生产率的提高或石膏板重量的减少
使用锤磨机并不是用于这些目的的理想设备，其他带有内置分类器的磨机(例如精磨机)可能能够更好地控制粒度分布，这似乎是该系统最大限度地获益的关键
4. 熟石膏的冷却
在这一过程中，石膏的冷却有两个原因，一是为了使其能够储存在筒仓中而不遭受二次煅烧;二是为了降低石膏板生产时浆体的温度。

4.1 石膏的冷却为储存准备
如果热石膏被储存(特别是在密封的筒仓中)时间很长，就会有余
热导致进一步煅烧的趋势。

这就产生了两个主要问题;首先，煅烧过
的石膏不像未煅烧过的灰泥那样具有活性;其次，二次煅烧释放的水
在冷的表面(如筒仓壁)容易凝结，使与之接触的石膏会凝结和硬化。

解决这个问题的一个部分方法是对筒仓进行通风，但即使这样做了，也发现一些石膏老化得很快。

例如，在一家工厂，在煅烧天然石膏时，可以在周末将石膏储存在200吨的筒仓中，重新开机时不会
遇到太多困难。

然而，当使用脱硫石膏时，石膏不能储存超过几个小时，否则生产线就会出现间歇性的“吹气”问题。

然而，石膏可以储存在大的筒仓，只要它是第一次冷却。

工业上采用各种直接和间接冷却灰泥的方法。

4.1.1间接石膏冷却
在有的工厂中，选择的间接石膏冷却方法是旋转壳管换热器。

Rotating shell and tube stucco cooler
通过这些冷却器，环境空气通过管道内部以与石膏相反的方向流动。

Tube bundle
当冷却器旋转时(通常为5-6 rpm)，壳体内的管束搅动热石膏，热量通过管道从石膏传递到冷却气流中。

目前使用冷却器在这领域的最大容量80 tph 能力,测量大约3米直径8米的长度和生成热空气在大约70到80°C为干燥DSG使用或煅烧炉的燃烧空气。

另一种冷却少量(小于10 tph)热石膏的系统是螺旋输送机。

螺旋输送机
这包括一个空心螺旋输送机的一个双槽旋转。

冷却介质(通常是水)通过泵送入螺杆的内部通道，在通过输送机输送时从石膏中去除热量。

4.1.2直接石膏冷却
在有的工厂，石膏通过克劳迪亚斯·彼得斯流化床冷却器直接由空气冷却。

在这样的系统中，热石膏在多孔床上方的圆柱形容器中不断搅拌，周围的空气通过圆柱形容器被吹成流态并冷却石膏。

加热后的空气先经过袋式除尘器，然后用作煅烧炉的助燃空气。

克劳迪亚斯·彼得斯磨石膏冷却
在这之前，很少有使用这种直接冷却系统的经验，有人担心潮湿的环境空气可能会导致石膏“老化”到无法接受的程度，从而降低板材
工厂的反应性。

4.2石膏的冷却为了控制石膏浆的温度
石膏板生产工厂石膏浆的凝结时间很大程度上依赖于温度,最短在30 - 38°C左右。

然而，随着温度的升高，半水合物在水中的溶解度降低:-
浆体温度与板芯抗压强度的关系已有研究;即石膏板厂浆体温度降低，芯体强度增大。

经验法则是,10°C减少石膏浆温度增加将带来一个8%到14%的板芯强度。

由浆料温度降低引起的其他影响包括：
•加速剂需求增加
•增塑剂需求增加
•表面活性剂需求增加
尽管额外成本的增加使用这些添加剂,但是减少石膏浆温度
10°C ，会产生板重量减轻和最终生产线速度增加而产生巨大的成本降低。

人们认为，浆体温度较低时强度的增加是由于更多的较小石膏晶体的生长，而不是由于更大程度的再水化。

虽然石膏冷却是降低浆料温度的一种手段，但其最重要的作用是改善石膏的贮存特性
在那些浆体温度控制的工厂中，最常用的方法是冷却搅拌器的水，而不是石膏。

在这些情况下，在石膏板厂是在搅拌机之前，水冷却使用大型冷却系统。