硬石膏超細增白工業化生產研究

劉少林，朱 玲，李祥飛

（安徽省皖北煤電集團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，其主要化學成分為CaSO4，屬斜方晶系。較為純凈的硬石膏呈透明、無色或白色， 通常因含有一定的雜質而呈半透明、暗灰色，有時還微帶紅色或藍色。硬石膏中的礦物雜質主要為方解石、白云石等碳酸鹽類礦物，有時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、纖維狀結構，呈塊狀、似層狀、似水平狀、斑晶狀和角礫狀構造。硬石膏雖具有潛在的水化活性，但通常表現為難溶于水、水化速度較慢、凝結能力差或幾乎不凝結，不具有早期強度，因而多年來主要應用于水泥行業做水泥調凝劑和礦化劑，目前約90%的硬石膏應用于此。生產工藝簡單、技術含量低，形成的產品雖然環保節能，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技術將其應用于涂料、造紙、橡膠等行業具有非常重要的現實意義[2-3]。

超細硬石膏粉經適當煅燒后，白度增高，并成為一個充滿孔隙的結構，光散射系數有了很大的提高，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，同時對紙張的光澤度無不利的影響，且煅燒超細硬石膏粉同比其他填料硬度較低，磨耗值小，對于高速、多彩印刷是非常有利的[4-5]。

為提高硬石膏的綜合利用價值，對硬石膏粉體進行超細煅燒增白工業化生產研究，對比煅燒高嶺土、重質碳酸鈣等功能性填料產品，可生產出細度2μm≥80%，白度≥90的硬石膏超細粉體[6]。

2 原材料與試驗方法

2.1 原材料

硬石膏，安徽含山恒泰非金屬材料公司生產，其化學成分和物理性能見表1。

表1 硬石膏化學成分和物理性能(%)

從表1可以看出，該硬石膏的純度較高，按理論值計算，硫酸鈣的質量分數為90.68%，品位優良。通過對硬石膏原料的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 工業化生產

2.2.1 原材料制備

人工揀選100t優質硬石膏礦石備用。

2.2.2 工藝路線

硬石膏原礦→顎破→粉磨→325目生粉→濕法超細磨→90級漿料→干燥打散→90級干粉→煅燒→90級煅燒粉→窯尾解聚打散→5 000目以上煅燒石膏粉成品。

3 結果分析與討論

3.1 硬石膏超細

3.1.1 粉碎(研磨至325目)

該過程主要設備是5R雷蒙機，共計開機時間27h，總共生產325目生粉105t，產能合計3.9t/h，雷蒙機及325目硬石膏指標見表2。

表2 粉碎硬石膏雷蒙機參數指標

3.1.2 配料(研磨至90級)

配料工段采用預分散方式，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%，預分散時分散助劑用量為4.4‰。

3.1.3 濕法超細研磨

本工段主要設備是研磨機，開機時間72h，消耗分散劑305kg；共計研磨90級石膏84.6t(折算成干粉)，其單臺研磨機產量1.18t/h(折算成干粉)，詳見表3。

表3 濕法超細研磨硬石膏產品的技術參數指標

3.1.4 窯前干燥

90級硬石膏漿料干燥參數指標見表4。

表4 石膏漿料干燥參數指標

3.1.5 窯前打散

硬石膏粉經過干燥后存在假性顆粒，經過窯前打散機均勻打散，使物料粉碎還原。窯前打散總計開機時間為63h，共計打散90級超細硬石膏粉體75.85t，其生石膏打散的技術參數指標見表5。

表5 石膏打散參數指標

3.2 硬石膏煅燒

3.2.1 產品煅燒

本次窯爐共煅燒62h(不包括降溫時間)，其具體的技術參數指標見表6。

表6 硬石膏煅燒參數指標

3.2.2 窯尾打散

硬石膏煅燒后，由于其粒徑較小，在煅燒過程中，因高溫產生團聚性或結塊物料，其硬度較大，必須經過窯尾打散機打散解聚，使其產品粒度指標符合要求。

窯尾打散機開機時間共計52h，其煅燒超細硬石膏產品的具體打散工藝技術參數見表7。

表7 煅燒超細石膏打散參數指標

4 結論

(1) 試驗成果表明，煅燒超細90級硬石膏產品在工藝技術方法上是可行的，無水硬石膏經超細、煅燒后，其產品的白度可達到93%，產品細度≤2μm的含量可達到82%～85%的粒度范圍。

(2) 工業化大規模生產硬石膏超細粉的重點環節為：①研磨工段：硬石膏研磨較為困難，其產品細度≤2μm的含量通常只能控制在85%～88%(如果要提高細度，只能再降低產能或者串磨)范圍內，濕法超細研磨時的漿料固含量也偏低，只有約47%，分散劑用量也較高，從而導致其產能較低。②窯前打散：由于硬石膏水化后粘結性能變大，在窯前打散比較困難，導致電流波動加大，影響產能，只有約1.20t/h。

(3) 研究成果表明，控制好煅燒時供料的連續、穩定是獲得穩定和較為理想白度(約93)的重要影響因素，在今后的實際生產過程中應當予以足夠重視。