一种磷石膏免烧改性生产线的制作方法

本实用新型涉及磷石膏免烧改性生产线，属于石膏处理技术及生产设备领域。

背景技术：

磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，现有的磷石膏处理设备处理能力差，使得磷石膏的性能较差、强度低，利用率低，我国磷石膏年产生量约7500万吨左右，综合利用率不足40%。磷石膏产生量大，综合利用成本较高，大量磷石膏长期堆存，不仅占用土地，而且存在较大环境安全隐患。特别是长江沿线，磷化工企业较多，磷石膏大量堆存，给长江经济带生态保护带来很大压力。

磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、p2o5、磷酸盐等杂质是导致磷石膏在堆存过程中造成环境污染的主要因素。磷石膏的大量堆存，不仅侵占了土地资源，而且由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。长时间接触磷石膏，可能导致人的死亡或病变：（1）磷石膏里的氟化氢是的大气污染物之一，易溶于水，它的水溶液称氢氟酸，无色且有强烈的腐蚀性和毒性（2）过量的氟对人体有危害，氟化钠对人的致死量为6~12克，饮用水含2.4~5毫克/升则可出现氟骨症，空气中氟化物含量超过1mg/m³时，会对人的眼睛、皮肤和呼吸器官产生直接危害；（3）过量的氟对植物的影响比二氧化硫大10~100倍，当大气中氟化物含量达45—90mg/m³时，植物的叶组织就会坏死：（4）牲畜饮用含氟高的水和饲料，会引起慢性中毒。

目前，磷石膏处理设备有磷石膏研磨机、磷石膏水洗设备及磷石膏煅烧设备等，其中磷石膏研磨机可以有效改善磷石膏的形貌、粒径和颗粒级配，降低水膏比和硬化体孔隙，使硬化体结构致密，但是会产生粉尘污染，使用过程中需要投入大量防尘处理物力和人力；磷石膏水洗设备以水洗方式除去磷石膏中的可溶磷、可溶氟和可以漂浮在水面的有机物。但是会消耗大量的水资源，同时污水产生二次污染，经济性和环保性低；磷石膏煅烧设备通过高温条件下煅烧以消除磷石膏内有机物、共晶磷和放射性物质的影响，但是此设备使用成本高，处理耗能较高、环境风险大、经济性差。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种磷石膏免烧改性生产线，可以克服现有技术的不足。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种磷石膏免烧改性生产线，包括由搅拌桶和搅拌器组成的搅拌机，所述搅拌桶前端设有进料口，后端底部设有带闸阀的出料口，所述搅拌机为多级设置，其包括逐级相连接的一级搅拌机、二级搅拌机、陈化箱和三级搅拌机；

所述一级搅拌机前端进料口与定量给料机及加水系统连接；顶部设有用于添加渗透剂的一级加料系统；

所述一级搅拌机出料口与二级搅拌机前端进料口连接，在二级搅拌机顶部设有用于添加封闭药剂的二级加料系统；

所述陈化箱为至少两个设置，所述二级搅拌机出料口通过分料器与每个陈化箱的进料口相连接；所述陈化箱外设有温控系统；每个陈化箱的出料口分别通过运转皮带机连接到三级搅拌机前端进料口；

所述三级搅拌机顶部设有用于添加固化剂的三级加料系统；底部设有一个以上气嘴，其通过供气管路及控制气阀与支撑剂气罐连接；

并且，上述设备均与控制其相互协作的plc控制系统连接。

前述一级加料系统包括一级料管，一级料管出料端设有一个以上喷嘴，进料端连接到渗透剂箱，并且在一级料管上设有一级加料泵、一级电磁阀及一级流量计；所述二级加料系统包括二级料管，二级料管出料端设有一个以上喷嘴，进料端连接到封闭药剂箱，并且在二级料管上设有二级加料泵、二级电磁阀及二级流量计；所述三级加料系统包括三级料管，三级料管出料端设有一个以上喷嘴，进料端连接到固化剂箱并且在三级料管上设有三级加料泵、三级电磁阀及三级流量计。

前述陈化箱为一体式结构，其通过隔板分割成至少两个陈化腔，每个陈化腔顶部设有与分料器对应出料口连接的进料口，底部均设有出料口，并且每个出料口下方设有运转皮带机。

前述运转皮带机的数量和陈化腔出料口相对应，并且其中一条为终转皮带机，其出料口连接到三级搅拌机进料口，其余为中间皮带机，每条间皮带机的出料口均通过终转皮带机连接到三级搅拌机进料口。

前述温控系统包括包裹在陈化箱外的加热层，其内设有加热介质，在所述加热层上设有第一循环口和第二循环口，二者通过循环水管与循环泵连接，在第一循环口处的连接水管上设有过滤器，在第二循环口处的连接水管上设有热交换器。

前述加热介质为水。

在前述成化箱内设有与plc控制系统连接的温度传感器。

前述加水系统包括与外接水源连接的进水管，进水管的出水端设有固连在一级搅拌机进料口内的喷嘴，在进水管设有水流控制电磁阀及流量计；还包括补水管，所述补水管的出水端连接到陈化箱外的加热层。

与现有技术比较，本实用新型公开了一种磷石膏免烧改性生产线，其包括搅拌机，所述搅拌机的搅拌桶前端设有进料口，后端底部设有带闸阀的出料口，所述搅拌机为多级设置，其包括逐级相连接的一级搅拌机、二级搅拌机、陈化箱和三级搅拌机；所述一级搅拌机进料口与定量给料机及加水系统连接，在一级搅拌机顶部设有用于添加渗透剂的一级加料系统；所述一级搅拌机出料口与二级搅拌机进料口连接，在二级搅拌机顶部设有用于添加封闭药剂的二级加料系统；所述二级搅拌机出料口通过分料器与陈化箱的进料口相连接；所述陈化箱为至少两个设置，所述陈化箱外设有温控系统；每个陈化箱的出料口分别通过运转皮带机连接到三级搅拌机进料口；所述三级搅拌机顶部设有用于添加固化剂的三级加料系统，底部设有一个以上气嘴，其通过供气管路及控制气阀与支撑剂气罐连接；并且，上述设备均与控制其相互协作的plc控制系统连接。使用过程中，其可以可实现磷石膏的可持续化智能生产，具体地，首先由plc控制系统控制在一级搅拌机内自动定量加入磷石膏原渣，并通过一级加料系统按混合比例加入渗透剂，持续搅拌一定时间；再进入二级搅拌机内，通过二级加料系统按混合比例加入封闭药剂，持续搅拌保证混合均匀并形成磷石膏封闭晶体；再通过分料器使其按批次进入不同的陈化箱内，在设定温度和时间内陈化；最后按陈化时间逐批次进入三级搅拌机，依次加入支撑剂和固化剂，完成磷石膏原渣的免烧改性处理。首先加入渗透剂、封闭药剂可以使磷石膏原渣通过渗透剂均化处理后，加入封闭药剂形成磷石膏封闭晶体，可以将磷石膏原渣中的有害物质永久封闭，彻底解决磷石膏有害物质的渗透、外泄；再通过温控系统进行陈化箱内的温度控制，使磷石膏封闭晶体在对应温度和时间内陈化，确保封闭晶体的完全形成和稳定；再加入支撑剂，所述支撑剂可选择性与封闭晶体形成结合体，确保形成的封闭晶体的完整型和具有一定的强度，实现有害物质被固定在晶格内稳定密闭，解决磷石膏返潮返酸的状况，同时解决磷石膏产品的二次污染问题，最后加入固化剂，改善磷石膏封闭晶体的粘接固化性能，实现磷石膏的新型建材产品的成品指标。

所述陈化箱为一体式结构，其更加便于进行温度调控；并且由于陈化时间较长，将陈化箱通过隔板分割成至少两个陈化腔，每个陈化腔顶部设有与分料器对应出料口连接的进料口，底部均设有出料口，并且每个出料口下方设有运转皮带机，便于分批次成化处理，便于可持续化生产。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型成本低廉，处理耗能低，节能环保，其可实现磷石膏的可持续化智能生产，处理量大，生产效率高，整个生产过程中可以在密封环境下进行，不会产生粉尘污染及其他二次污染问题，具有良好的经济实用性。

（2）改性后的磷石膏原渣，有害物质被封闭，改性后的磷石膏原料中磷、氟、重金属可溶性极低，对环境无污染风险。并且处理后的磷石膏的性能好、强度高，利用率高，使得生产新型建材的磷石膏掺量至少可达70%，可实现改性磷石膏的大规模使用；并且掺入磷石膏的新型建材产品强度可根据市场需要达到c10-c30强度，彻底解决磷石膏建材的强度问题；掺入磷石膏的新型建材产品抗水抗霉抗起泡性能良好，并且防火保温，解决磷石膏新型建材的市场接受度。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型公开一种磷石膏免烧改性生产线，包括搅拌机，所述搅拌机为卧式搅拌机，其由搅拌桶和搅拌器构成；所述搅拌桶前端设有进料口，后端底部设有带闸阀的出料口；所述搅拌器包括设置在搅拌桶内的搅拌轴，在搅拌轴上设有搅拌桨，所述搅拌轴与设置在搅拌桶外的搅拌电机连接，搅拌电机启动，通过搅拌轴带动搅拌桨转动实现搅拌功能；所述搅拌机为多级设置，具体包括逐次相连接的一级搅拌机1、二级搅拌机2、陈化箱3和三级搅拌机4；

所述一级搅拌机1进料口与定量给料机5及加水系统30连接；在一级搅拌机1顶部设有一级料管6，一级料管6出料端设有一个以上喷嘴7，进料端连接到渗透剂箱8，并且在一级料管6上设有一级加料泵9、一级电磁阀10及一级流量计11；

所述一级搅拌机1出料口与二级搅拌机2进料口连接，在二级搅拌机顶部设有二级料管12，二级料管12出料端设有一个以上喷嘴7，进料端连接到封闭药剂箱13，并且在二级料管12上设有二级加料泵14、二级电磁阀15及二级流量计16；

所述陈化箱3为至少两个设置，所述二级搅拌机2出料口通过分料器17与每个陈化箱的进料口相连接；所述陈化箱3外设有温控系统18；每个陈化箱的出料口分别通过运转皮带机19连接到三级搅拌机4进料口；

所述三级搅拌4机顶部设有三级料管20，三级料管20出料端设有一个以上喷嘴7，进料端连接到固化剂箱21并且在三级料管20上设有三级加料泵22、三级电磁阀23及三级流量计24；并且在三级搅拌机4底部设有一个以上气嘴25，其通过供气管路及控制气阀27与支撑剂气罐26连接；

并且，上述设备均与控制其相互协作的plc控制系统28连接。

所述陈化箱3为一体式结构，其通过隔板301分割成至少两个陈化腔，每个陈化腔顶部设有与分料器17对应出料口连接的进料口，底部均设有出料口，并且每个出料口下方设有对应的运转皮带机19，具体地，所述运转皮带机19的数量和陈化腔出料口相对应，并且其中一条为终转皮带机1901，其出料口连接到三级搅拌机4进料口，其余为中间皮带机1902，每条间皮带机1902的出料口均通过终转皮带机1901连接到三级搅拌机4进料口，实现单独将每个陈化腔内物料逐批次运转至三级搅拌机4。

所述温控系统18包括包裹在陈化箱3外的加热层1801，其内设有加热介质，所述加热介质为水；在所述加热层1801上设有第一循环口和第二循环口，二者通过循环水管与循环泵1803连接，在第一循环口处的连接水管上设有过滤器1804，在第二循环口处的连接水管上设有热交换器1802。工作时，循环泵1802将加热介质从第一循环口抽出并通过过滤器1804过滤后进入热交换器1802进行换热，热水从第二循环口进入加热层1801对陈化箱3进行加热；在成化箱3内设有温度传感器29，其与plc控制系统28连接，由温度传感器29发送实时温度信息至plc控制系统28，进而调控热交换器1802的换热量。

所述加水系统30包括与外接水源连接的进水管3001，进水管3001的出水端设有固连在一级搅拌机进料口内的喷嘴3002，在进水管3001设有水流控制电磁阀3003及流量计3004；还包括补水管3005，所述补水管3005的出水端连接到陈化箱3外的加热层1801，通过补水管3005可以进行加热层1801内补水和清洗等操作。

所述渗透剂箱8用于存储现有建筑工程用渗透剂，所述渗透剂用于改善磷石膏原渣的渗透性能，所述渗透剂可以为阴离子渗透剂、非离子表面活性剂，或二者混合物；所述阴离子渗透剂可以为烷基磷酸单或者双酯盐；所述非离子表面活性剂可以为脂肪醇聚氧乙烯醚。

所述封闭药剂箱13用于存储封闭药剂，所述封闭药剂为几种物质组成的混合物，具体包括以下份数配比的原料：活性粉煤灰15份、纳米碳酸钙35份、五水偏硅酸钠25份、缓凝剂15份和十二烷基苯磺酸钠10份。

所述固化剂箱21用于存储现有工程建筑用固化剂。

所述支撑剂气罐26用于存储支撑剂，所述支撑剂为气相二氧化钛、气相三氧化二铝的一种或两种混合物。

基于上述磷石膏免烧改性生产线的具体工艺过程如下：

第一步、通过plc控制系统28控制定量给料机5，将不需要焙烧的磷石膏原渣定量送入一级搅拌机1内，并且由水流控制电磁阀3003及流量计3004实现定量向一级搅拌机1内喷水，通过搅拌器进行持续搅拌，使磷石膏原渣的含水量水分控制在50-70%；

第二步、通过plc控制系统28控制一级电磁阀11闭合，启动一级加料泵6实现将渗透剂喷入一级搅拌机1内进行磷石膏原渣均化处理，同时通过流量计14提供流量信号给plc控制系统，当达到设定量之后，电磁阀13及加料泵12断电，实现定量加入渗透剂。

所述磷石膏原渣与渗透剂的混合比例为1:0.01~0.05，可根据plc控制系统进行二者混合比例调节。

所述磷石膏原渣的初步均化的搅拌速度为20~50圈/分，搅拌时间15-30分钟，可根据plc控制系统控制搅拌电机实现，保证搅拌均匀；

磷石膏原渣渗透均化处理完成后，打开一级搅拌机出料口的闸阀，通过送料机构将其送入二级搅拌机2内。

第三步、通过plc控制系统28控制二级搅拌机2进行持续搅拌，同时控制二级电磁阀16闭合，启动二级加料泵14实现将封闭药剂喷入二级搅拌机2内，并通过二级流量计15实现定量加入封闭药剂，持续搅拌证混合均匀，并使磷石膏原渣形成磷石膏封闭晶体；

所述均化处理的磷石膏原渣与封闭药剂的混合比例为1:0.05~0.15。所述均化处理的磷石膏原渣持续搅拌过程中，逐步加入封闭药剂搅拌，并且搅拌5分钟-10分钟，实现均匀混合，雾状封闭药剂均匀分布过程中，与磷石膏中的有害物质（酸碱、重金属，氟化物）接触并永久封闭，彻底解决磷石膏有害物质的渗透和外泄。

在连续生产过程中，通过分料器17将不同批次的磷石膏封闭晶体按顺序排放在不同的陈化箱内的陈化腔内。

第四步、使磷石膏封闭晶在一定温度下成化处理至少1小时；通过温控系统的循环泵1803将加热介质循环抽出、过滤后进入热交换器1802进行换热，换热后是加热介质进入加热层1801，实现对陈化箱3内温度调控，使其内部温度达到20摄氏度-80摄氏度。

在连续生产过程中，根据成化时间的先后顺序，使陈化完成的磷石膏封闭晶体逐批通过运转皮带机19送至三级搅拌机4内。

第五步、通过plc控制系统28控制气阀27打开，将所述支撑剂气罐26内的支撑剂从气嘴25中喷入三级搅拌机4，并且使磷石膏原渣与支撑剂的混合比例为1:0.05，并进行持续搅拌保证混合均匀，并固化至少1小时；

所述支撑剂用于选择性与封闭晶体形成结合体，确保形成的封闭晶体的完整型和具有一定的强度，实现有害物质被固定在晶格内稳定密闭，解决磷石膏返潮返酸的状况，同时解决磷石膏产品的二次污染问题。

再由plc控制系统28控制控制三级电磁阀24闭合，启动三级加料泵20实现将固化剂喷入三级搅拌机4内，并通过三级流量计23实现定量加入固化药剂，所述磷石膏原渣与固化剂的混合比例为1：0:005-0.02，持续搅拌证混合均匀，使磷石膏封闭晶体固化处理1-2小时，确保磷石膏原渣中有害物质的永久固定。

所述固化剂用于改善磷石膏封闭晶体的粘接固化性能，提高磷石膏的利用率，解决磷石膏建材的发霉、返酸、起泡、脱落等问题。

通过上述生产线可实现磷石膏的可持续化智能生产，处理量大，生产效率高。

基于上述磷石膏进行免烧改性处理方法制得的无害材料进行有害物质检测结果如下：

氟化物0.138mg/l；

磷酸根离子0.534mg/l(总磷为0.178mg/l)；

硫化物小于0.01mg/l；

硫酸根离子400-600mg/l。

从所述的有害物质检测结果得知，磷石膏原渣改性后，有害物质被封闭，改性后的磷石膏原料中磷、氟、重金属可溶性极低，对环境无污染风险。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。