專利名稱：煅(焙)燒石膏新工藝及其耐熱煅(焙)燒容器的制作方法
技術領域：
本發明煅(焙)燒石膏新工藝及其耐熱煅(焙)燒容器涉及的是在隧道窯和輪窯用耐熱容器生產高溫煅(焙)燒石膏的生產方法及其采用的耐熱煅(焙)燒容器結構。
高溫煅(焙)燒石膏(溫度750～1200℃，高溫持續時間0.5小時以上)，可替代二水石膏或硬石膏，摻入水泥中做調凝劑；同時具有原狀石膏所沒有的功能，即具有大幅度提高水泥早期強度和后期強度的功能。其提高水泥強度幅度達15～30％，有利于提高水泥的實物質量，有利于多摻工業廢渣，經濟效益和社會效益顯著。
但現在高溫煅(焙)燒石膏(可用二水石膏或硬石膏)工藝均采用立窯煅燒。該工藝存在下述不足之處(1)工藝參數難以控制，實驗證明該產品必須在750～1200℃溫度范圍，保證0.5小時以上高溫持續時間，方才同時具有調凝和水泥增強的基本特征。第一要素是溫度范圍，超出該溫度范圍，不是因溫度低結晶水不能脫盡，產品活性低；便是因溫度高造成SO3從石膏中分解出來，形成廢品。第二個要素是產品煅(焙)燒時需保證有0.5小時以上高溫持續時間，不達到該高溫持續時間，產品質量也達不到要求。采用立窯煅燒石膏生產工藝，難以對溫度和高溫持續時間進行有效控制，因此難以保證產品質量。(2)由于采取石膏與原煤混裝，燒成后成品與未燃盡煤混在一起，因而產品不純，其夾帶未燃煤摻入水泥中，對水泥強度有不良影響。(3)單產能耗高立窯不完全燃燒嚴重，而且其高溫煙氣無法利用，煤耗高，成本亦高。(4)無法采用機械化、自動化生產方式，工人操作條件差，體力勞動強度大；無法連續無間斷作業，由于采用一窯一窯地間歇式生產方式，生產效率極低。因此，很難形成規模經濟，目前產品批量小，推廣利用范圍小。本發明的目的是針對目前高溫煅(焙)燒石膏生產工藝存在不足之處，提供一種煅(焙)燒石膏新工藝及其耐熱容器，該生產工藝采用耐熱容器盛裝塊粒狀石膏，將其送入隧道窯或輪窯內，經預熱、高溫煅燒、冷卻至室溫，出窯產品即為高溫煅(焙)燒石膏，應用本發明煅燒石膏新工藝及其耐熱煅燒容器煅燒石膏，能充分保證燒石膏成品質量優良，能耗低，可實現機械化、自動化大批量生產煅燒石膏的目的。
煅(焙)燒石膏新工藝是采取以下方案實現的將適宜塊狀二水石膏或硬石膏放入耐熱煅(焙)燒容器之中，送入隧道窯或者輪窯內，進行預熱，經預熱后進行煅(焙)燒，煅(焙)燒溫度控制在750～1200℃，高溫持續時間為0.5小時以上，進行冷卻，出窯產品即為高溫煅(焙)燒石膏制品。
在隧道窯煅(焙)燒石膏時，燃料可以從投煤孔或燃燒室的燒嘴進入煅(焙)燒帶直接煅(焙)燒制品，也可以在燃燒室燃燒將高溫煙氣引入煅(焙)燒帶加熱制品，都滿足工藝要求。
用耐熱煅燒容器在隧道窯煅燒石膏新工藝。隧道窯是一個貫通的隧道，按長度方向分為預熱帶、煅(焙)燒帶和冷卻帶。隧道內鋪設軌道，窯車通過推車機推動沿軌道運動。將二水石膏或硬石膏破碎至適宜塊度，裝入耐熱煅燒容器中，獎其堆碼在窯車上。堆碼容器時必須保持其前后、左右的間隙，以保證通風和熱交換。窯車從窯的進口端依次進入，與窯內氣流相對運動，經預熱帶、煅(焙)燒帶加熱至最高溫度，溫度控制在750～1200℃，在此溫度范圍內，選擇任何一個溫度點，在此溫度點持續0.5小時以上。此后，再將窯車推入冷卻帶，在窯內冷卻至接近室溫，出窯成品即成燒石膏成品。預熱、煅燒、冷卻全過程在常壓氧化氣氛下進行，可采用煙囪或機械排風，也可不采用推進方式而采用牽引等方式使窯車在窯內運動。
煅燒用燃料從煅燒帶的投煤孔、噴嘴在窯內燃燒加熱制品，或燃燒室燃燒用高溫煙氣加熱制品。廢氣從預熱帶經排煙道排出。冷卻制品用空氣由冷卻帶末端的冷風口進入窯內，冷卻制品后變熱的熱空氣，進入煅燒帶作助燃用。
在各帶均設熱電偶(重點是煅燒帶)對溫度進行監測；用加煤量的多少來調節煅燒溫度的高低。用推進窯車的時間間隔長短來保證和調節制品在煅燒帶的高溫持續時間。可通過熱電偶、調節器(或微機)對上述參數和過程進行監控，實現生產自動化。
用耐熱煅(焙)燒容器在輪窯煅(焙)燒石膏新工藝。輪窯是一個連續的環形窯道。在環形窯道的中間有一匯集排出煙氣的總煙道，以排煙氣。制品在窯道內進行煅燒。
窯道內沒有橫隔墻，在窯道外側隔一定距離設一窯門，作裝出窯用，兩窯門之間的對應地段，稱為一個窯室，或叫一個“門”。輪窯的規格以若干門表示。
窯道頂部有投煤孔(火眼)，一般每排4個左右，每個窯室5排左右。
輪窯點火以后即可連續不斷地進行裝、燒、出作業，直至停窯檢修時才停止生產。
將原狀石膏破碎至適宜塊度，裝入一個個耐熱煅燒容器備用。將已出清制品的窯室用紙檔把窯道橫向隔斷。用人工或機械叉車將一個個耐熱容器碼在該窯室里，堆碼容器時必須保持前后、左右間隔，以便通風、燃燒和熱交換。
制品在輪窯內不移動而煅燒帶則沿著環形窯道移動。在煅燒帶煤從投煤孔投入窯內，散落在堆垛上或空隙間燃燒加熱制品。
空氣由冷卻帶的窯門進入，向煅(焙)燒帶方向流動，將制品冷卻而自身被加熱，加熱后的熱空氣進入煅(焙)燒帶助燃，而煅(焙)燒帶的煙氣向預熱帶移動，預熱制品，煙氣則逐漸降溫，最后經排煙孔、煙道、煙囪或風機排出。
開啟預熱帶錐形閘，可以控制煙氣向前運動。火焰每向前移動一個窯室即應提起預熱帶始端紙擋前一個窯室(即方才碼入用耐熱容器盛裝的原狀石膏制品的窯室)的錐形閘，將紙擋燒掉，同時將靠近煅燒帶的一個錐形閘閘嚴。這樣，各帶即可前進一個窯室，方才碼窯的窯室就進入了預熱帶。每隔一段時間照此辦理，方才碼窯的窯室依次由預熱帶→煅燒帶→冷卻帶→出窯。出窯的成品即成燒石膏成品。出窯可采取人工或機械叉車將容器移出窯室。
控制煅燒帶的投煤量，我們可以將煅燒溫度控制在750～1200℃范圍內任何一個溫度點；控制預熱帶始端紙擋前一個窯室的錐形閘提起和將靠近煅燒帶的錐形閘閘嚴，這樣一個作業的向前推進的時間長短，控制制品在上述溫度點，高溫持續時間0.5小時以上的適宜時間，在此范圍內可長可短。在輪窯上設若干熱電偶監測各帶溫度。
耐熱煅(焙)燒容器。煅(焙)燒容器頂部敞開(如加蓋須得在蓋上設有透氣孔或透氣槽)，在容器外側部可設有吊耳或設有鉸鏈、門栓，在容器底部或上部沿口設突起部，容器側壁設有通氣孔或通氣槽。該容器主要由耐熱溫度≥750℃的耐熱金屬構成，也可由耐熱金屬做骨架，用定形或無定形非金屬耐火材料復合而成。1)該容器可制成頂部敞開之匣缽，并在匣缽外部兩側和其后部附有吊耳，便于起吊搬運和傾倒成品；同時在其底部或上部沿口做出數個突出部(可利用加強肋兼有此功能，但注意排位不致擋住風道；也可做成撐腳、隔塊等形式)，使容器碼壘后，上下之間有足夠空間，便于熱氣流與制品接觸和結晶水逸出。工藝方案中我們已指出，碼壘容器時必須保證其前后、左右留有間隙；容器制出突出部后，我們又可以保證碼壘容器時上下留有足夠間隙。為加強熱氣流與制品的熱交換和結晶水逸出，可在容器側壁設有通氣孔或通氣槽等，其大小以石膏塊不致漏出為度，孔(槽道)的數量和排布以不影響機械強度為度。2)該容器可用耐熱金屬棒以適度間隔(以不致漏出石膏塊為度)圍護組合而成(可采用二次澆鑄圍護組合，可用耐熱金屬條、桿等將其連接組合)。該容器有底部而不設頂蓋。其上部或下部應有突出部，在容器需要碼壘時，容器上下可留出間隙。其外部兩側和后部可以附有吊耳，便于起吊搬運容器和傾倒制品。
本發明煅燒石膏新工藝及其耐熱煅(焙)燒容器有以下優點(1)由于隧道窯或者輪窯煅燒石膏均在一個貫通的窯道內，都分別有預熱帶、煅燒帶和冷卻帶。制品在預熱帶逐步溫升至高溫(750～1200℃)；在煅燒帶可以有效控制煅燒溫度和高溫持續時間；在冷卻帶逐步冷卻至室溫。冷空氣進入冷卻帶在冷卻制品的過程中，自身逐步被加溫；進入煅燒帶可以助燃，參與燃燒形成高溫煙氣；熱煙氣進入預熱帶預熱制品，漸次被冷卻至接近室溫，再通過煙道排入大氣。整個熱工系統熱能利用十分合理、十分充分。
(2)煅燒過程在常壓氧化條件下進行，燃料燃燒充分，基本不存在機械與化學不完全燃燒。因此和前一特點結合在一起，燃料消耗僅為立窯煅燒三分之一左右。沒有未燃煤混雜在制品中，產品相對純潔，質量高。(3)從工藝方案中可知，本工藝條件可以保證在要求的溫度范圍(750～1200℃)內任意控制一個溫度點煅燒石膏；工藝條件也可以控制煅燒石膏的高溫持續時間在保證0.5小時以上時長與短任意選擇。這就為優化工藝參數，保證優質、低耗、高產提供了充分的手段。
(4)耐熱煅燒容器是采用隧道窯或輪窯煅燒石膏的必要條件，因為石膏是塊狀散料，沒有容器便當無法生產，耐熱金屬容器及耐熱金屬復合容器所采用耐受溫度大于750℃金屬材料易于取得。采用耐熱金屬容器與耐熱非金屬容器相比，熱容量小，容易加熱也容易冷卻，有利于熱回收，有利于降低生產能耗；耐熱金屬容器強度高，牢度大，可長期重復利用。耐熱金屬復合容器，不具備前者優點，卻具有牢固優點。本發明提出耐熱容器的結構形式，其突出部(撐腳、隔塊和兼有做間隔功能的加強肋)設計有利于通風，熱交換，結晶水的逸出；其吊耳的設計有利于起吊搬運容器、有利于傾倒制品；通風孔(通風槽等)的設計有利于熱交換和結晶水逸出。總之，它既是一個可長期重復利用的、具有良好熱工性能的煅燒器具，又為大規模地機械化生產創造了良好條件。
(5)無論在隧道窯還是在輪窯中都能實現大批量連續生產，除了檢修時間外，可全年無間斷生產。這對大量生產推廣煅燒石膏這種具有優良性能的產品有特別積極的意義；形成規模經濟的本身，對企業生產效率的提高，成本的降低，利潤的增加也有莫大的好處。
以下將結合附圖對本發明進一步說明。
圖1是煅(焙)燒石膏新工藝及其耐熱煅(焙)燒容器采用的隧道窯示意圖。
圖2是煅(焙)燒石膏新工藝及其耐熱煅(焙)燒容器采用的隧道窯剖示圖。
圖3是煅(焙)燒石膏新工藝及其耐熱煅(焙)燒容器采用的輪窯示意圖(操作圖)。
圖4是煅(焙)燒石膏新工藝及其耐熱煅(焙)燒容器采用的輪窯剖示圖。
圖5是本發明耐熱煅燒容器實施例1。
圖6是本發明耐熱煅燒容器實施例2。
參照附圖1和附圖2，本發明煅(焙)燒石膏新工藝中采用的隧道窯1是一個貫通的隧道，按長度方向分為預熱帶2、煅(焙)燒帶3，冷卻帶4。石膏原料采用二水石膏或硬石膏，石膏原料經破碎至適宜塊度后，由裝料設備裝入耐熱煅燒容器5中，借助有吊軌的電動葫蘆，利用容器5外部兩側吊耳7，將裝滿石膏塊的容器5，一個個堆碼在窯車6上。堆碼容器必須保持前后、左右留有適當的間隙。隧道窯1內鋪設軌道，若干個窯車6依次由推車機推動在軌道上運動，從隧道窯1的進口端進入與窯內氣體相對運動，經預熱帶2預熱至接近煅燒溫度，再進入煅燒帶3加熱到最高溫度(750～1200℃)，并保持0.5小時以上高溫持續時間。預熱帶2、煅燒帶3、冷卻帶4可安裝若干個熱電偶監測各帶溫度變化；并可設置調節器(或微機)用以控制加煤量的大小，以控制煅燒帶3溫度在允許的范圍內(750～1200℃)，在一個設定的溫度點；并通過控制推車機推動和停推窯車6周期的長短，靈活控制制品在煅燒帶3高溫持續時間的長短(0.5小時以上即可)。當然，不用調節器(或微機)人工控制也完全可以。制品隨窯車6進入冷卻帶4漸漸冷卻到到接近室溫，依次出窯，容器5內燒石膏即為成品。出窯后，借助有吊軌的電動葫蘆，利用容器5兩側吊耳7，將容器5吊起移出，并提升容器5后側吊耳7將物料卸入成品受料斗(坑)，由其下部運輸機械將成品輸入成品庫貯存。若干個窯車6運動是連續的具有一定時間間隔(時間間隔或叫周期)是可以控制的，完全機械化的；物料的裝卸也可實現完全機械。
煅(焙)燒用燃料從煅(焙)燒帶的投煤孔或燒嘴進入窯內燃燒加熱制品，也可以在燃燒室燃燒將高溫煙氣通入煅(焙)燒帶加熱制品。不論是明火對制品加熱還是高溫熱煙氣對制品加熱，只要保證制品在750～1200℃溫度范圍和0.5小時以上高溫持續時間皆能生產合格產品。
現有焙燒磚瓦和陶瓷所用的隧道窯，在窯內，其承載和運輸制品的活動載體、驅動設備均實用于用耐熱金屬容器煅(焙)燒石膏新工藝不需另行開發設計。
參照附圖3和附圖4，本發明煅(焙)燒石膏新工藝中采用的輪窯1′是一個連續和環形窯道15。制品在窯道15內進行煅(焙)燒。
窯道15內沒有橫隔墻，在窯道外側隔一定距離設一窯門(見附圖3,A～N)，作裝出窯用，兩窯門(附圖3,A和B,B和C…)之間對應地段，稱為一個窯室，或叫一個“門”。
窯道15頂部有投煤孔，一般每排4個左右。每個窯室5排左右。
將原狀石膏破碎至適宜塊度，裝入一個個耐熱煅(焙)燒容器5中。將已出清制品的窯室(附圖3,A～N之間)用紙擋把靠B門的窯道15橫向隔斷。用人工或機械叉車將容器5運進該窯室，并將其一個碼壘在該窯室里。堆碼容器5時必須保持其前后、左右間隔，以便通風、燃燒和熱交換。
輪窯1′也有預熱帶2′、煅(焙)燒帶3′和冷卻帶4′，制品在輪窯1′內不移動，而各帶則沿著環形窯道15移動。在煅(焙)燒帶煤從投煤孔12投入窯內，散落在容器5堆垛上或空隙間燃燒加熱制品。
空氣由冷卻帶4′的窯門N進入，向煅(焙)燒帶3′方向流動，將容器5及制品冷卻而自身被加熱，加熱后的熱空氣進入煅(焙)燒帶3′助燃，而煅(焙)燒帶3′的煙氣向預熱帶2′移動，預熱容器5和制品，煙氣則逐漸降溫，最后經排煙孔、煙道14、煙囪或風機排出。
開啟預熱帶2′錐形閘13，可以控制煙氣向前運動。火焰每向前移動一個窯室即為提起預熱帶2′始端紙擋前一個窯室(A門和N門之間，方才碼入容器5處)的錐形閘13，將紙擋燒掉，同時將靠近煅燒帶3′的一個錐形閘13閘嚴。這樣，各帶即可前進一個窯室，方才碼容器5的A-N窯室即進入3預熱帶2′。每隔一段時間照此辦理，方才碼容器5和制品的窯室依次由預熱帶2′→煅(焙)燒帶3′→冷卻帶4′→出窯。出窯的成品即成燒石膏成品。出窯時可采取人工、也可采取機械叉車將容器5移出窯室，借助有吊軌的電動葫蘆，利用容器5外部兩側吊耳7，將容器5移出送至貯存庫附近，提升容器后側吊耳7將物料卸入成品料斗(坑)，由其下部運輸機械將成品輸入貯存庫貯存。整個過程也可以實現機械化。
控制煅(焙)燒帶3′的投煤量，我們可以將煅(焙)燒溫度控制在750～1200℃范圍內任何一個溫度點；控制預熱帶2′始端紙擋前一個窯室的錐形閘13提起和將靠近煅(焙)燒帶3′的錐形閘13閘嚴，這樣一個作業向前推進的時間長短，控制制品在上述溫度點，高溫持續時間0.5小時以上，在此范圍可長可短。在輪窯1′上設若干熱電偶監測各帶溫度。
參照附圖5，石膏煅(焙)燒容器5用耐受高溫大于750℃的耐熱金屬材料制成，也可用此耐熱金屬做骨架，輔以定形或無定形非金屬熱火材料制成容器。容器5頂部敞開，在容器5外側可附有吊耳7，便于起吊、碼壘和傾倒成品。在其底部或上部沿口設置數個突起部16，突起部16(可由加強肋兼有此功能，也可在容器下部制作撐腳，或在容器上沿口制作隔塊)使容器碼壘后，在容器上下間有足夠空間，以使窯道氣流順暢流通，保證熱交換和制品結晶水逸出。可在容器側壁制作若干通氣孔8或通氣槽道，其大小以石膏塊不漏出為度，其數量和排布以不影響機械強度為宜。
參照附圖6，耐熱煅(焙)燒容器用耐受高溫大于750℃的耐熱金屬棒10以適度間隔9組合而成。組合方法可將耐熱金屬棒10以適度間隔9用二次澆鑄法組合成各面再拼裝連接而成；也可用耐熱金屬條、桿將耐熱金屬棒10以適度間隔固定組合而成容器5。間隔大小9同樣以不漏出石膏塊為度，容器5頂部敞開，外部兩側及后部也可設吊耳7，便于起吊、碼壘容器5和傾倒成品。容器5需碼壘時也應在底部或上部沿口設突起部(由加強肋兼此功能，或在下部設撐腳11或在上部沿口設隔塊)，使容器5碼壘時保證窯道氣流順暢，保證熱交換和制品結晶水逸出。
權利要求
1.一種煅(焙)燒石膏新工藝，其特征是將適宜塊狀二水石膏或硬石膏放入耐熱煅(焙)容器之中，送入隧道窯或者輪窯內，進行預熱，經預熱后進行煅(焙)燒，煅(焙)燒溫度控制在750～1200℃，高溫持續時間為0.5小時以上，冷卻，出窯產品即為高溫煅(焙)燒石膏制品。
2.根據權利要求1所述的煅(焙)燒石膏新工藝，其特征是在隧道窯煅(焙)燒石膏時，燃料可以從投煤孔或燃燒室的燒嘴進入煅(焙)燒帶直接煅(焙)燒制品，也可以在燃燒室燃燒將高溫煙氣引入煅(焙)燒帶加熱制品，都滿足工藝要求。
3.一種耐熱煅(焙)燒容器，其特征是煅(焙)燒容器頂部敞開或加蓋，在容器外側部可設有吊耳或設有鉸鏈、門栓，在容器底部或上部沿口設突起部，容器側壁設有通氣孔或通氣槽。
4.根據權利要求3所述的耐熱煅(焙)燒容器，其特征是容器突起部可做成隔塊、加強肋、撐腳。
5.根據權利要求3所述的耐熱煅(焙)燒容器，其特征是采用耐受溫度大于750℃的耐熱金屬材料構成或以該金屬材料做骨架，輔以定形或無定形耐火材料復合而成。
6.根據權利要求3所述的耐熱煅(焙)燒容器，其特征是煅(焙)燒容器可加蓋，須得在蓋上設有透氣孔或透氣槽。
全文摘要
本發明煅(焙)燒石膏新工藝及其耐熱煅(焙)燒容器涉及的是在隧道窯和輪窯用耐熱容器生產高溫煅(焙)燒石膏的制作方法及其采用的耐熱容器結構。其特征是將二水石膏或硬石膏的適宜塊狀物料,裝入耐熱容器中,送入窯內,進行預熱,經預熱后進行煅(焙)燒,煅(焙)燒溫度控制在750～1200℃,高溫持續時間0.5小時以上,冷卻,出窯產品即成燒石膏成品。耐熱煅(焙)燒容器主要采用耐熱金屬構成,也可采用耐熱金屬做骨架,非金屬耐火材料復合而成。
文檔編號C04B11/05GK1229769SQ9811119
公開日1999年9月29日 申請日期1998年3月24日 優先權日1998年3月24日
發明者顧欣, 胡汝康, 楊世鐸 申請人:顧欣, 胡汝康, 楊世鐸