专利摘要
专利摘要
本发明公开了一种工业固废脱硫石膏预处理方法，包括：步骤一、将脱硫石膏、剑麻纤维粉、水溶性壳聚糖粉和木薯淀粉混合后进行挤出造粒，得脱硫石膏颗粒；步骤二、将所述脱硫石膏颗粒进行微波干燥，得脱硫石膏干燥颗粒；步骤三、将所述脱硫石膏干燥颗粒进行粉碎，得预处理后的脱硫石膏。本发明的工业固废脱硫石膏预处理方法具有能耗低，废气少，更环保等优点。
权利要求
1.一种工业固废脱硫石膏预处理方法，其特征在于，包括：
步骤一、将脱硫石膏、经高压二氧化碳处理的酶解剑麻纤维粉、水溶性壳聚糖粉和木薯淀粉按照100∶7∶1.5∶3的质量比混合后进行啮合同向双螺杆挤出造粒，得脱硫石膏颗粒；
步骤二、将所述脱硫石膏颗粒进行微波干燥，得脱硫石膏干燥颗粒；
步骤三、将所述脱硫石膏干燥颗粒进行粉碎，向粉碎后的脱硫石膏中喷淋聚乙二醇混合液，流化床干燥，得预处理后的脱硫石膏；其中，所述聚乙二醇混合液的制备方法为：将6重量份的白油和0.8重量份的白油乳化剂搅拌乳化后，加入30重量份的聚乙二醇-400，混合，即得；
其中，所述经高压二氧化碳处理的酶解剑麻纤维粉由如下步骤制得：
S1、将剑麻纤维剪成6mm长的剑麻纤维段，加入1wt.％的氢氧化钠溶液，浸泡30min，过滤，取筛上物并水洗至中性，得纯化剑麻纤维；
S2、将纯化剑麻纤维加入50℃的3wt.％的纤维素酶溶液中，保温酶解15分钟，加热至95℃保温5min，离心，取沉淀，得酶解剑麻纤维；其中，纯化剑麻纤维与纤维素酶溶液得质量比为1:5，纤维素酶的酶活性为10000U/g；
S3、将酶解剑麻纤维加入无水乙醇溶液中，分散后，通入高压二氧化碳，于1.5MPa下反应4h，泄压，离心，取沉淀，95℃下干燥，即得。
2.根据权利要求1所述的工业固废脱硫石膏预处理方法，其特征在于，步骤三中，所述粉碎后的脱硫石膏与聚乙二醇混合液的质量比为1000∶7。
3.根据权利要求1所述的工业固废脱硫石膏预处理方法，其特征在于，步骤一中，所述挤出造粒的一区工作温度为60-80℃、长度为300-400mm，二区工作温度为100-120℃、长度为400-500mm，三区工作温度为130-140℃、长度为500-600mm，四区工作温度为140-150℃、长度为500-600mm，五区工作温度为150-160℃、长度为550-650mm。
4.根据权利要求1所述的工业固废脱硫石膏预处理方法，其特征在于，步骤二中，所述微波干燥采用隧道式微波干燥设备进行，其微波频率为2.45GHz，输出功率为130-140KW，物料厚度为8-12cm，干燥时间为20-25min。
说明书
技术领域
本发明涉及脱硫石膏预处理领域。更具体地说，本发明涉及一种工业固废脱硫石膏预处理方法。
背景技术
工业固废脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径约40μm～60μm，颗粒呈短柱状，径长比在1.5～2.5之间，颜色呈灰、黄，Ca(SO4)2·H2O含量较高，一般都在90％以上，含游离水一般在10％～15％，其中还含飞灰、有机碳、CaSO3及由Na、K、Mg的硫酸盐或氯化物组成的可溶性盐等杂质。脱硫石膏作为一种工业副产石膏，其和天然石膏经过煅烧后得到的熟石膏粉和石膏制品在水化动力学、凝结特征、物理性能上无显著差别，可替代天然石膏作建材使用。现有的对脱硫石膏的预处理方法主要是通过高温煅烧，脱结晶水，但高温煅烧的方法存在耗较高、不环保的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的工业固废脱硫石膏预处理方法，与现有的采用高温煅烧的预处理方法相比，本发明的预处理方法的能耗低，废气少，更环保。
为了实现根据本发明目的，提供了一种工业固废脱硫石膏预处理方法，包括：
步骤一、将脱硫石膏、剑麻纤维粉、水溶性壳聚糖粉和木薯淀粉混合后进行挤出造粒，得脱硫石膏颗粒；
步骤二、将所述脱硫石膏颗粒进行微波干燥，得脱硫石膏干燥颗粒；
步骤三、将所述脱硫石膏干燥颗粒进行粉碎，得预处理后的脱硫石膏。
优选的是，所述的工业固废脱硫石膏预处理方法，步骤三中，还包括，向粉碎后的脱硫石膏中喷淋聚乙二醇混合液，流化床干燥；其中，所述粉碎后的脱硫石膏与聚乙二醇混合液的质量比为1000∶7，所述聚乙二醇混合液的制备方法为：将6重量份的白油和0.8重量份的白油乳化剂搅拌乳化后，加入30重量份的聚乙二醇-400，混合，即得。
优选的是，所述的工业固废脱硫石膏预处理方法，所述剑麻纤维粉由如下步骤制得：
S1、将剑麻纤维剪成6mm长的剑麻纤维段，加入1wt.％的氢氧化钠溶液，浸泡30min，过滤，取筛上物并水洗至中性，得纯化剑麻纤维；
S2、将纯化剑麻纤维加入50℃的3wt.％的纤维素酶溶液中，保温酶解15分钟，加热至95℃保温5min，离心，取沉淀，得酶解剑麻纤维；其中，纯化剑麻纤维与纤维素酶溶液得质量比为1:5，纤维素酶的酶活性为10000U/g；
S3、将酶解剑麻纤维加入无水乙醇溶液中，分散后，通入高压二氧化碳，于1.5MPa下反应4h，泄压，离心，取沉淀，95℃下干燥，即得。
优选的是，所述的工业固废脱硫石膏预处理方法，步骤一中，脱硫石膏、剑麻纤维粉、水溶性壳聚糖粉和木薯淀粉的质量比为100∶7∶1.5∶3。
优选的是，所述的工业固废脱硫石膏预处理方法，步骤一中，所述挤出造粒采用啮合同向双螺杆挤出造粒机进行，其一区工作温度为60-80℃、长度为300-400mm，二区工作温度为100-120℃、长度为400-500mm，三区工作温度为130-140℃、长度为500-600mm，四区工作温度为140-150℃、长度为500-600mm，五区工作温度为150-160℃、长度为550-650mm。
优选的是，所述的工业固废脱硫石膏预处理方法，步骤二中，所述微波干燥采用隧道式微波干燥设备进行，其微波频率为2.45GHz，输出功率为130-140KW，物料厚度为8-12cm，干燥时间为20-25min。
本发明提供的工业固废脱硫石膏预处理方法可达到以下有益效果：
第一、将脱硫石膏、剑麻纤维粉、水溶性壳聚糖粉和木薯淀粉混合，剑麻纤维粉、水溶性壳聚糖粉和木薯淀粉可在挤出造粒过程中相互交联，形成网络骨架结构并包覆脱硫石膏粉末，以得到成型的多孔脱硫石膏颗粒，配合后续微波干燥，可快速有效的脱除脱硫石膏中的游离水和结晶水，使脱硫石膏转化为熟石膏，且获得的脱硫石膏干燥颗粒结构疏松，易于粉碎；剑麻纤维粉和水溶性壳聚糖粉的加入还有利于提高预处理后的脱硫石膏的力学性能。
第二、向粉碎后的脱硫石膏中喷淋由白油和聚乙二醇-400制成的聚乙二醇混合溶液，干燥后，可在脱硫石膏的表面形成聚乙二醇-白油膜，以阻碍预处理后的脱硫石膏对空气中水分的吸收，避免预处理后的脱硫石膏受潮变质，有利于提高预处理后的脱硫石膏的储藏性能。
第三、将纯化剑麻纤维加入纤维素酶进行酶解后，加入无水乙醇溶液并在高压二氧化碳环境中反应，轻度酶解可使纤维束的表面出现溶解，纤维结构更加松散，以利于无水乙醇和高压二氧化碳气体浸入纤维束内部，在二氧化碳气体释放后，可在纤维束内部留下大量空隙，提高纤维的比表面积，并使得纤维束表面更加粗糙，有利于剑麻纤维与水溶性壳聚糖粉和木薯淀粉的黏合，提高挤压造粒过程颗粒的成型率。
第四、与现有的采用高温煅烧的预处理方法相比，本发明的预处理方法的能耗低，废气少，更环保。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的工业固废脱硫石膏预处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，本发明中的原料和设备均可市售取得，部分设备及原料规格型号如下：
剑麻纤维，购自广西剑麻集团有限公司；
白油乳化剂，购自上海倍科化工有限公司；
啮合同向双螺杆挤出造粒机，SHJ-65型，购自南京聚力化工机械有限公司；
隧道式微波干燥设备，LW-150HMV-14X型，购自山东立威微波设备有限公司。
实施例1
一种工业固废脱硫石膏预处理方法，包括以下步骤：
1、将100kg脱硫石膏，7kg剑麻纤维粉、1.5kg水溶性壳聚糖粉和3kg木薯淀粉置于搅拌机中混合均匀，加水调节物料的含水量为20％，得混合料；其中，所述剑麻纤维粉是将剑麻纤维剪成6mm长得剑麻纤维段后，采用万能粉碎直接粉碎制得；
2、将上述混合料置于啮合同向双螺杆挤出造粒机中，设置一区工作温度为70℃、长度为350mm，二区工作温度为110℃、长度为450mm，三区工作温度为135℃、长度为550mm，四区工作温度为145℃、长度为550mm，五区工作温度为155℃、长度为600mm，进行挤出造粒，挤出模头的孔径为3mm，切刀转速为1200r/min，得脱硫石膏颗粒；
3、将上述脱硫石膏颗粒置于隧道式微波干燥设备中，设置微波频率为2.45GHz，输出功率为135KW，物料厚度为10cm，干燥时间为23min，进行微波干燥，得脱硫石膏干燥颗粒；
4、将上述脱硫石膏干燥颗粒置于粉碎机中粉碎，过100目筛，得预处理后的脱硫石膏。
实施例2
一种工业固废脱硫石膏预处理方法，同实施例1，不同之处在于，步骤4中，将上述脱硫石膏干燥颗粒置于粉碎机中粉碎，并向粉碎后的脱硫石膏中喷淋聚乙二醇混合液，流化床干燥，过100目筛，得预处理后的脱硫石膏，其中，所述粉碎后的脱硫石膏与聚乙二醇混合液的质量比为1000∶7，所述聚乙二醇混合液的制备方法为：将6重量份的白油和0.8重量份的白油乳化剂搅拌乳化后，加入30重量份的聚乙二醇-400，混合，即得。
实施例3
一种工业固废脱硫石膏预处理方法，同实施例1，不同之处在于，步骤1中，所述剑麻纤维粉由如下步骤制得：
S1、将剑麻纤维剪成6mm长的剑麻纤维段，加入1wt.％的氢氧化钠溶液，浸泡30min，过滤，取筛上物并水洗至中性，得纯化剑麻纤维；
S2、将纯化剑麻纤维加入50℃的3wt.％的纤维素酶溶液中，保温酶解15分钟，加热至95℃保温5min，离心，取沉淀，得酶解剑麻纤维；其中，纯化剑麻纤维与纤维素酶溶液得质量比为1:5，纤维素酶的酶活性为10000U/g；
S3、将酶解剑麻纤维加入无水乙醇溶液中，分散后，通入高压二氧化碳，于1.5MPa下反应4h，泄压，离心，取沉淀，95℃下干燥，即得。
对比例1
一种工业固废脱硫石膏预处理方法，同实施例1，不同之处在于，步骤1中，将将100kg脱硫石膏，9kg剑麻纤维粉、1.5kg水溶性壳聚糖粉和3kg木薯淀粉置于搅拌机中混合均匀，加水调节物料得含水量为20％，得混合料。
对比例2
一种工业固废脱硫石膏预处理方法，同实施例1，不同之处在于，步骤1中，将将100kg脱硫石膏，5kg剑麻纤维粉、1.5kg水溶性壳聚糖粉和3kg木薯淀粉置于搅拌机中混合均匀，加水调节物料得含水量为20％，得混合料。
对比例3
一种工业固废脱硫石膏预处理方法，同实施例1，不同之处在于，步骤3中，将上述脱硫石膏颗粒置于隧道式红外干燥设备中，设置物料厚度为10cm，干燥温度为180℃，干燥时间为23min，得脱硫石膏干燥颗粒。
对比例4
一种工业固废脱硫石膏预处理方法，同实施例2，不同之处在于，步骤4中，将上述脱硫石膏干燥颗粒置于粉碎机中粉碎，并向粉碎后的脱硫石膏中喷淋聚乙二醇-400，流化床干燥，得预处理后的脱硫石膏，其中，所述粉碎后的脱硫石膏与聚乙二醇-400的质量比为1000∶7。
对比例5
一种工业固废脱硫石膏预处理方法，同实施例2，不同之处在于，步骤4中，所述聚乙二醇混合液的制备方法为：将8重量份的白油和1重量份的白油乳化剂搅拌乳化后，加入30重量份的聚乙二醇-400，混合，即得。
对比例6
一种工业固废脱硫石膏预处理方法，同实施例3，不同之处在于，步骤1中，所述剑麻纤维粉由如下步骤制得：
S1、将剑麻纤维剪成6mm长的剑麻纤维段，加入1wt.％的氢氧化钠溶液，浸泡30min，过滤，取筛上物并水洗至中性，得纯化剑麻纤维；
S2、将纯化剑麻纤维加入50℃的3wt.％的纤维素酶溶液中，保温酶解15分钟，加热至95℃保温5min，离心，取沉淀，95℃下干燥，即得；其中，纯化剑麻纤维与纤维素酶溶液得质量比为1:5，纤维素酶的酶活性为10000U/g。
试验例1
取实施例1、实施例3、对比例1、对比例2和对比例6制备的脱硫石膏颗粒，测定颗粒成型率，具体测定方法为：待啮合同向双螺杆挤出造粒机运行稳定后，直接从出料口收集至少10kg脱硫石膏颗粒，过5目筛，测定筛上物和筛下物的质量，颗粒成型率＝筛上物质量/(筛上物质量+筛下物质量)*100％，试验结果见表1。
表1
试验结果表明，实施例1、对比例1和对比例6的颗粒成型率无显著差异，实施例3的颗粒成型率较实施例1显著增加，对比例2的颗粒成型率较实施例1显著降低，说明将酶解剑麻纤维采用无水乙醇和高压二氧化碳进一步处理，有利于剑麻纤维与水溶性壳聚糖粉和木薯淀粉的黏合，提高挤压造粒过程颗粒的成型率；剑麻纤维粉的含量会影响颗粒成型率，但与颗粒成型率并非呈正相关。
试验例2
取实施例1-3、对比例1、对比例3-6制备的预处理后的脱硫石膏，将其置于25℃，空气湿度为85％的环境中存放30天，采用GB/T 9776-2008《建筑石膏》对预处理后的脱硫石膏存放前后的β-半水硫酸钙含量和强度进行检测，试验结果见表2。
表2
注：“-”，表示样品结块，未进行测定。
试验结果表明，实施例1-3制备的预处理后的脱硫石膏存放前后均符合GB/T9776-2008《建筑石膏》的规定，但实施例1制备的预处理后的脱硫石膏的等级由存放前的3.0降低存放后的2.0，实施例2和实施例3制备的预处理后的脱硫石膏的等级存放前后均为3.0，但是实施例3的强度降幅明显高于实施例2，说明实施例2中，向粉碎后的脱硫石膏中喷淋本发明制备的聚乙二醇混合液有利于提高预处理后的脱硫石膏的储藏性能；与实施例1相比，对比例1制备的预处理后的脱硫石膏的强度明显低于实施例1，说明添加过量的剑麻纤维粉对预处理后的脱硫石膏的强度有不利影响；与实施例1相比，对比例3制备的预处理后的脱硫石膏的β-半水硫酸钙和强度均显著降低，且不符合GB/T 9776-2008《建筑石膏国家标准》的规定，说明挤出造粒后的干燥方式对预处理后的脱硫石膏的影响显著；与实施例2相比，对比例4制备的预处理后的脱硫石膏在存放前与实施例2制备的预处理后的脱硫石膏的β-半水硫酸钙和强度相当，但存放后，β-半水硫酸钙和强度急剧降低，这是因为添加单一的聚乙二醇-400制得膜吸湿性强，会加速预处理后的脱硫石膏的受潮变质；与实施例2相比，对比例5制备的预处理后的脱硫石膏在存放前后与实施例2制备的预处理后的脱硫石膏的β-半水硫酸钙相当，但强度较实施例2的强度低，说明添加过量的白油对预处理后的脱硫石膏的强度有不利影响；与实施例3相比，对比例6制备的预处理后的脱硫石膏存放前后较实施例3的强度均明显降低，说明剑麻纤维的结构对预处理后的脱硫石膏的强度影响显著。
试验例3
以实施例1-3制得的预处理后的脱硫石膏为原料(85wt％)，再加入羟丙基甲基纤维素(3wt％)、重钙(5wt％)、玻化微珠(3wt％)、珍珠岩(3.9wt％)和缓凝剂(0.1wt％)，搅拌混匀后制得轻质抹灰石膏。采用GB/T 28627-2012《抹灰石膏》对上述制得的抹灰石膏进行检测，试验结果见表3。
表3
试验结果表明，以实施例1-3制备的预处理后的脱硫石膏为原料制备的轻质抹灰石膏的凝结时间和强度均符合GB/T 28627-2012《抹灰石膏》的规定，这说明采用本发明的预处理方法处理脱硫石膏可应用于实际生产，且与现有的采用高温煅烧的预处理方法相比，本发明的预处理方法的能耗低，废气少，更环保，应用前景广阔。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
工业固废脱硫石膏预处理方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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