稳定熟石膏的方法和设备的制作方法

专利名称：稳定熟石膏的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及煅烧石膏粉(gypsum plaster)的后处理，所述处理也称作强制老化或稳定化。
背景技术：
石膏是分子式为CaSO4·2H2O的二水合硫酸钙(DH)。天然石膏的大量沉积物形成石膏岩和石膏粒。合成石膏源于磷酸生产，并越来越多地源于烟气脱硫(FGD)。
熟石膏，在本文中以及作为一般公认的术语指的是分子式为CaSO4·xH2O的部分脱水石膏，其中x＝0至0.5，当与适量水混合时，其能够发生重结晶形成固体结构。
煅烧是指热处理DH以去除一部分结合水。
半水化合物(HH)或半水合物(SH)是分子式为CaSO4·1/2H2O的亚稳水合物。
无水石膏III(AIII)是脱水的HH，其具有可逆地吸收水或甚至蒸汽的潜能。可逆的水的吸收释放出相当多的反应热。
无水石膏II(AII)是完全脱水产物。它是在较高温度下形成的，并且在灰泥熟石膏中不受欢迎，并且因此，在工业熟石膏的煅烧中，尽可能避免产生AII的条件。
HH和AIII是第一步煅烧的产物。首先形成AIII还是HH依赖于煅烧温度和在煅烧气氛中的蒸汽压力。
通常在干燥条件下煅烧熟石膏，是的指在热空气中或在间接加热煅烧容器中煅烧。在这些条件下，原始的DH颗粒的大小和形状基本上保持相同。因此形成的熟石膏是多孔的。通常称为塑模灰泥或熟石膏。公认的技术术语是β-半水合物(β-HH)。
由于熟石膏能构造不同于含水泥浆的全新晶体结构，可将熟石膏用作粘合剂。这是由于，首先，HH和DH的溶解度差别非常大(大约8g/l对2.7g/l)。因此，相对于DH，HH产生极大的过饱和。这种过饱和导致晶种的形成，并开始迅速重结晶。
通常，盐的溶解度随温度的升高而增加。硫酸钙的行为相当不规则，随温度的升高其溶解度下降。HH和DH的溶解度曲线在大约100℃彼此相交。在85℃与100℃之间的温度范围内，溶解度的差异非常小，以至于实质上根本不能开始凝固。在75℃反应速率仍然非常低。
由于粗糙的热处理，β-HH的物理微观结构受到应力并且非常不稳定。因此，有人观察到，与液态水接触时，β-HH将部分地分解成为非常小的颗粒。然而，通过吸收湿气，应力降低，并且分解现象消失。同时，在水中溶解速度降低。这一现象称为“老化”。这个术语非常容易令人误解，因为其主要是受环境条件(湿度，温度)的影响而不是受时间的影响。
由于老化，随着时间的推移β-HH的流变学和凝固动力学特性会发生明显变化。如上所述，流变学特性的变化是由于β-HH被逐步分解成非常细微的颗粒而引起的。动力学特性的变化与煅烧产品中晶体缺陷(高活性点)的“恢复”有关。
特性的变化主要取决于熟石膏的来源、粒度测定和煅烧条件。普遍公认的意见为吸水是老化的主要原因。AIII可以吸收大量湿气而变成HH。然后，令人惊讶地，水的吸收继续进行直到大约8％的结合水，这显著高于HH的理论值，但不形成DH。
当储存条件以及在煅烧和应用之间的耽搁有较大变化时，在建筑用熟石膏/刷墙粉中老化是个问题。在石膏板生产中，老化也是问题，虽然程度较小。
已经基本达到最终老化的状态的熟石膏，主要具有两个优点a)恒定性和可靠性；b)粒度测定的控制和，由此的流变学的控制。
这具有如下影响，例如，但不局限于·在产品质量上整体变化较少；·在石膏板制造中需要干燥除去的水较少；·在建筑用熟石膏/刷墙粉中缓凝较少；·在石膏纤维板中超细粉末较少，因此更易于脱水。
熟石膏的强制老化早已属于公知技术。基本观点非常简单一次性提供所需的全部水或甚至更多的水来给石膏止“渴”。这个过程在现有技术中称为“稳定化”。
应注意到本发明中使用的强制老化或稳定化不是“干燥化”，“干燥化”主要是指在潮解物质存在下的煅烧(见如US-P-1370581)。
显然地，US-P-1,713,879首次公开了稳定化处理方法。它公开了水和/或蒸汽与煅烧的熟石膏混合。目的是为了降低在凝固期间所需的水和温度的上升。数字是在5-6分钟期间内，1吨石膏用12-15磅水/分钟(相当于5-9％的总水量)。该熟石膏优选为“单沸点熟石膏”(即主要是HH，无AIII)。这是间歇式操作。其中没有提到温度或所使用装置的详细特征。另一个变通方案是通过载体如硅藻土的方式引入水。这个过程称为(强制)老化，并不是稳定化。
为了使熟石膏具有较低的粘性和较少的水需求量，DE-A-553519公开了一种用水和/或蒸汽处理煅烧的熟石膏的方法。水的吸收量是0.5到7％。它使用AIII的反应热来升高温度。最终温度在80-130℃之间，并且不应超过140℃。该专利没有公开对固化时间的限定，而是给出用旋转炉的废气处理熟石膏半小时的实例。排出的熟石膏的温度为95℃。但是没有提到干燥。其中提到处理可以在旋转装置中进行，这允许蒸汽与产物紧密接触。
US-P-1999158提到并明显依赖于US-P-1370581(干燥化)。应用的领域是刷墙粉。其宣称的改进在于超细研磨以增加可塑性并减少因长期储存而导致的凝固时间的变化。可塑性定义为US稠度为65-75。研磨熟石膏的细度描述为大部分小于10μm。(应注意的是在此首次使用了术语“稳定化的石膏”)。
US-P-2177668涉及强制老化，在此主要是指，通过用大量具有环境RH(60％RH)并且温度略低于DH的理论稳定温度42℃的空气，对煅烧的熟石膏进行处理使AIII向HH回复。
US-P-3415910公开了用水来冷却热石膏，同时保持足够高的温度以避免DH的形成(在82到100℃之间)，并随后加热至102℃以上(干燥至157℃)。最高水分量为3％。持续干燥直至达到HH结合水的理论值。优选(并专门描述的方法)是使用一个釜作为煅烧炉，并将所述釜用于随后的处理和干燥步骤。由此制得并要求保护的熟石膏的特点是(i)在20℃的密度＝2.60g/ml(在1.6g/ml以下的部分＜10％，且在2.68g/ml以上的部分＜10％)，且(ii)堆积次序指数(stackingorder index)在8以上。该专利描述了分解对水需求量和流变特性的作用。
GB-A-1233436与US-P-3415910非常相似。然而公开了一些细微的差异和额外的信息，表明该方法有了进一步的发展。例如最大水分升至3.5％，现在可接受的煅烧温度为160℃。在实验室的处理温度可以低至室温。在工业应用中的优选处理温度在82-93℃之间。优选干燥温度在115℃以上。图表显示出自由水分及固化时间对US稠度的影响，表明3分钟内3％是操作的下限。
US-P-3527447是对US-P-3415910的改进。它公开了在低于大气压的压力下在单独的装置中进行的干燥步骤。为了维持所需温度范围，提出通过微波的方式来输入额外的能量。
在US-P-4117070(和相关的US-P-4153373和FR-A-2383893)中，作为石膏板生产过程的一部分，提供了一种无需干燥的连续的稳定化方法。在一个具体的实施方案中，将50到75％的板线给料用1到8％的自由水凝固处理大约1分钟，并且将该给料再与给料的剩余部分结合并混合，给料的剩余部分另外凝固3分钟。在再结合之后总水分为3-4％。还公开了使用流化和搅拌容器作为加湿容器。
EP-A-0008947涉及长时间储存湿熟石膏的不方便之处。它引入了“凝固突变”的概念，其指的是凝固期间升温的最大值。高的“凝固突变”对于产生足够的力学抗性是重要的，并且其在随后的稳定化步骤中大付降低。对于这个缺点的补救措施是研磨所处理的(干燥或未干燥)熟石膏至原始细度的3到4倍(在Blaine中测定)。
GB-A-2053178公开了在“Entoleter”磨粉机等中同时进行研磨和润湿。固化发生在粉碎之后。EP-A-0008947的凝固突变也通过这个步骤来实现。
这些专利在强制老化(即冷却/加湿)和稳定化(即冷却/加湿和固化，以及任选干燥)之间有所不同。它们要求保护获得老化或稳定化的熟石膏的不同方法，并指明了适用于石膏板生产的合适的粒度测定方法。
每个稳定化方法都包括加湿和固化步骤。加湿是最难处理的部分，但是固化也存在问题。两个主要部分涉及到(1)不希望的再水合产生DH，DH在熟石膏浆中起到晶种的作用，以及(2)在设备中集结或结垢。
如果液态水和石膏在热力学条件下接触一段时间，使反应在低温下进行，则形成DH。显然粘合剂(如石膏)的加湿会不可避免地导致结块的形成，并与加湿的产品和/或加湿的液体接触的每个表面都具有成为潜在地变硬物质的外壳的趋势。装置的加湿部分的问题更为突出，因为加湿包括产生灰尘的混合并且包括水的存在，而水会导致凝结。
现有技术对上述问题的解决是不令人满意的。在US-P-3415910中，在使用釜时需要对全部设备进行冷却和再加热，因而既浪费时间又浪费能量。作为润湿设备，US-P-4153373描述了一种用于石膏板生产的熟石膏处理过程中的流化和搅拌容器。这里微量DH的形成没有害处，因为该熟石膏无论如何都要在石膏板线中被加速。GB-A-2053178将石膏板生产过程中的润湿和研磨结合在一个步骤中。这里结垢是通过剪切力来避免的，但是DH问题仍不能解决。
发明简介本发明目的在于解决这些问题并提供一种稳定β-半水合熟石膏(β-HH)的方法和实施该方法的设备。本发明人发现结垢和DH问题可以通过保持从加湿直到干燥的条件以使HH的水合作用不再发生而得到解决。在本发明中，在处理空间中控制湿-热条件，并控制与产品接触部分的温度。
可以采用额外的机械手段防止产品在有关设备部分的积聚。
因此，本发明提供一种如权利要求书中所述的方法和设备。
附图简述参照附图揭示本发明的实施方案，其中-

图1是本发明整个方法的一般流程图；-图2a和2b显示加湿装置的优选实施方案；-图3显示结合加湿/固化装置的优选实施方案；-图4显示结合加湿/固化/干燥装置的优选实施方案。
具体实施例方式
如上所述，本发明提供一种通过加湿和固化，并任选通过干燥来稳定煅烧的β-半水合熟石膏的方法，其包括如下步骤a)提供加热的HH-熟石膏，优选其温度高于100℃；b)将热的熟石膏送入器壁被加热至至少100℃的加湿装置中；c)向所述加湿装置中注入水和/或蒸汽，将未加湿的熟石膏表面暴露在射入的水和/或蒸汽中；d)将加湿装置中气氛的露点水平维持在75到99℃的范围内；将加湿的混合物送入固化装置；e)将固化装置中气氛保持在高于75℃，优选在75到99℃之间，至少3分钟，优选4到15分钟；f)将经加湿和固化的混合物送入干燥装置；并g)干燥所述经加湿和固化的混合物。
任选所述方法还包括下面的步骤i)研磨干燥后的产品；和/或j)冷却干燥后的产品，其中冷却可以在研磨步骤之前或之后进行。
在上述方法中，优选提供一种结合水和/或蒸汽量的测定，以便在加湿混合物中获得基于HH重量3-12％的自由水分。
在上述方法中，可以采取以下方式来控制加湿和/或固化的气氛(1)控制经过加湿和/或固化装置的外来空气流，和/或(2)控制对加湿和/或固化装置器壁的加热。
上述方法可以以间歇或连续的方式进行，优选为后者。在这种情况下，某些所述步骤(和相关的装置)可以置于单个装置的不同区中。在一个优选的实施方案中，将加湿和固化结合在相同的设备中。
因此，步骤d)、e)和f)优选合并成一个单一步骤“加湿和固化”。同样，步骤h)和i)优选合并。
图1，是如何进行处理的一般流程图，描述了每个单独的步骤和在本发明的优选实施方案中几个步骤的可能结合。
至于步骤a)和b)，应注意的是本方法不得不在高温下运行以避免再水合。在石膏工厂中实施的稳定化步骤中，从煅烧装置中出来的石膏通常在155到180℃温度之间。在输送的第一步骤中，其通常被冷却到120到140℃。在温度较高的情况下，需要冷却石膏。由于石膏必须加湿，冷却可以通过直接注入水来进行，水可以通过蒸发和热交换来冷却。如果冷却是在与加湿相同的装置中进行，另一个优点是产生足够的蒸汽在加湿装置的气氛中产生高湿度，将露点升高至所需的75-99℃温度。
至于步骤c)和d)，应注意的是在稳定化过程中，应该存在液态水。当单独注入水时，很清楚水是存在的；当使用蒸汽时，凝结发生在较冷部分。如果局部水的供应高于目前熟石膏的吸收能力，熟石膏颗粒将粘在一起，并将形成或多或少稳定的块状物。如果水附着在设备的一部分上，熟石膏将粘在这部分。因此，优选定量供应水和/或蒸汽以便，即使当与加入的液态水(如果有的话)相结合时，凝结(如果发生的话)将产生所需量的水。
加入水的百分比范围和相应需要的固化时间是公知的。相关的技术显示随着水加入量和固化时间的增加，性能方面会有所改进。在较高数值时变化水平趋于“饱和”。为了避免性质改变，优选在所述“饱和”水平下进行。这达到高于3％的自由水分和多于3分钟的固化时间。在加水量高时，熟石膏的性能更接近于正常的标准熟石膏。因此自由水分的上限优选是12％。
至于步骤e)，应注意的是保持在大约露点很重要，因为这是在温度和蒸发速率之间的平衡温度。另一方面，系统的温度总是向露点快速漂移。如果进入设备的外部空气具有低露点，将不可避免地冷却产品，即使空气远比产品更热。
通过引入空气和/或通过加热器壁，可以控制气氛。这里通过加热器壁来避免凝结。经过器壁的热传递通过补偿蒸发引起的热损失来促进热平衡。这种情况下，产品的温度可以略高于露点。
至于步骤f)，应注意的是固化时间也是重要参数。所需时间依赖于石膏的性质、温度和水分。在这里最少需要3分钟。然而优选较长时间，因为时间越长饱和程度越高。一般固化时间在4分钟至15分钟之间。
至于步骤h)，应注意的是干燥温度首先是不重要的，并且可以升至约160℃(见前面所引用的现有技术的文件)。然而，发现在较低温度下干燥带来更加可再现的结果。优选产品温度低于115℃。具体的干燥方法在低于105℃的温度下进行。发现在这个条件下，干燥在总水量为大约7.0％LOI(烧失量)时停止。这个LOI明显高于6.2％的理论LOI。(所有数值基于100％纯度的石膏)。令人惊讶地，具有所述LOI的熟石膏不再，如所预期的，结合超过化学计量的水成为DH。甚至允许8％的LOI。在这个方面，它们类似具有在苛刻的条件下(60℃和90％RH超过24小时)自然老化的熟石膏。
至于步骤i)，应注意的是所需的研磨细度主要取决于所用粗石膏的性质和稳定化熟石膏的用途。用于成型目的以及石膏板的生产时，最佳的细度是大约d50＝15到22μm。用于过滤过程时，FGD石膏的天然颗粒尺寸分布(PSD)是非常适合的。用于压缩过滤过程时，优选宽的PSD。在任何情况下，通过研磨和/或选择过程而获得的PSD在含水泥浆中都保持不变。也可以获得双峰式分布，特别是使用FGD石膏。
至于步骤j)，应注意的是β-HH经常具有一定百分比的AIII。在与水接触时，AIII再水合成HH。在普通的熟石膏中，AIII在吸收湿气方面起着有效的作用。如果熟石膏储存在袋中，水分从外面扩散。AIII通过吸收这些水分起到缓冲剂的作用，并在一定时间内阻止由所述水分诱发的性质改变。储存在料仓中的热熟石膏，将从器壁开始缓慢冷却下来。这个过程会在靠近壁的地方诱发凝结。然后足够的AIII可以阻止DH的形成。稳定的熟石膏没有AIII。因此，如果在料仓中储存，应该充分冷却以避免凝结。因此，有必要采用确定的冷却步骤。
本发明中稳定的β-HH在分解和凝固动力学方面是稳定的。它基本上不含AIII并且它的结合水高于理论值。任何所需的PSD，根据其具体用途，可以通过研磨筛选和/或混合来获得。
本发明中稳定的β-HH可以在刷墙粉中用作粘合剂和/或填充物，用于根据过滤法的石膏纤维板生产，用于石膏板生产，用于工业熟石膏，用于粘结化合物，用于根据压滤法生产高强度石膏纤维板等。
对于每种应用，在含水熟石膏泥浆中都存在一个最佳的具体PSD，并可以通过适当研磨根据本发明处理的熟石膏来获得所述最佳的PSD。
例如，可以举例-d50为30到100μm在刷墙粉中作为粘合剂和/或填充物。
-d50为20到30μm用于根据过滤法的石膏纤维板生产。
-d50为15到22μm用于石膏板生产。
-d50为10到20μm用于工业石膏和/或粘结化合物。
-第一峰在3到10μm并且第二峰在20到60μm的双峰粒径分布用于根据压滤法的高强度石膏纤维板生产。
用于实施本发明方法的设备应该可以在所述的湿热条件下操作。作为加湿/固化部分，例如可以使用用于肥料的旋转轴成粒机或类似配有蒸汽夹套的颗粒板粘合搅拌机的设备。也可以使用借助负载蒸汽的空气的器壁加热式空气混合成粒机(air mixgranulator)。对于干燥部分，可以使用几乎所有的用于粉末干燥的干燥机(只要不将潮湿的熟石膏冷却至发生再水合的条件即可)。
图2a和2b(2a沿AA线的侧视图)显示了本发明的一个具体实施方案。加湿装置包括在加热室2中旋转的转鼓1。转鼓支撑在轴承3上，并通过在加热室外的电动机4来驱动，以便转鼓可能与熟石膏接触的全部表面都能受热。进料和提料通过输送螺杆进行。进料螺杆5是计量螺杆。一定量的产品保持在料斗6(装有水平传感器)中以便从外部密封转鼓的内部。出料螺杆7以适合于提取所进入的熟石膏的速度运行。在卸料室18中收集产品，并最终通过圆盘提料器19来出料。加湿通过两相(蒸汽-水)雾化喷嘴11进行。计量通过适当的装置如流量计和控制阀9的结合来完成。转鼓的内部装有(掘起)叶片10，所述叶片可以掘起所述熟石膏，并按图2b的箭头所示连续释放。用水和/或蒸汽喷射瀑布状撒落的熟石膏(plaster cascade)。通过罩12保护喷雾嘴不被熟石膏覆盖，并且由此经过的叶片10不断地对所述罩进行清扫。一个没有在图中显示出来的特征是在罩区域中的叶片被固定在弹簧钢带上。所述罩略微倾斜以便在叶片经过所述罩时叶片被压紧，并在扫过所述罩之后反弹。然后它们撞击一个障碍物。震掉其上可能附聚的熟石膏。从底部外侧通过一排煤气灶14加热转鼓。通过在转鼓上侧测量的温度T2来控制功率，其控制阀13；还可以考虑料斗6中熟石膏的温度T1。排出产品的温度基本上是转鼓中气氛的露点。它是通过温度T3来测定的，温度T3控制经过片状阀15的气流，以保持给定的产品温度。在此提取的空气或多或少是蒸汽饱和的。同样，温度T4控制阀16以便控制在加湿区的空气流和在这个区中相应的气氛。另一个片状阀20让空气从外边稀释湿空气以避免在过滤器中的凝结。鼓风机17提供必要的功率来引入空气。在转鼓1和盖板21之间的控制间隙提供外部空气的入口。加湿装置的必要尺寸影响生产量和加湿过程所需的时间。通常喷射(室22)进行一分钟就足够了；另外建议进行二分钟的均匀化(空间23)。下表显示使用上述时间的加湿转鼓的合理尺寸生产量[t/h]10 20 40直径[m]1.01.31.6长度[m]3.04.05.0由于固化阶段在与加湿相同的湿热条件下运行，显然对于同样的装置，装置越长越有利于操作，以便允许指定的停留时间。
图3a和3b(3a沿AA线的侧视图)显示了本发明的另一个具体实施方案。因此图3所示为图2所示设备的变化方案。相同的附图标记指相同的部分。固化区(空间24)连接着加湿部分，但具有更大的直径。通过拦障(barrier)25将它分开。加湿区的合理尺寸是生产量[t/h]10 20 40直径[m]1.4-1.61.8-2.02.3-2.6长度[m]4.2-3.25.3-4.06.7-5.0固化石膏的干燥可以按照现有技术中的许多公知方法进行。蒸汽干燥器非常适合，但由于其通过旋风分离器和堆袋室转移大量空气，所以需要消耗相当多的能量。
图4显示另一个具体实施方案，其中加湿、固化和干燥步骤是合并的。在转鼓的第一部分中，加湿和固化发生在如图2所示但更长的转鼓中，以便提供固化室。转鼓的第二部分27附在转鼓的延伸部分中，但通过刻痕状壁26隔开，其更多地从外部受热并用热空气通风。热空气的路径由箭头28所示。在部分27中，在不超过110℃、优选低于105℃的产品温度下，干燥水分。
在本发明的另一个具体实施方案中，合并干燥和研磨步骤。使用研磨-干燥设备(如用Impmill或Ultrarotor等)来结合干燥和研磨步骤。当对熟石膏进行细磨时，这种结合是有效的。
另一种优选的结合是研磨和冷却。如果产品根据图4的实施方案离开干燥步骤，则它的温度已经相当低了。可以保留少量百分比的自由水分。强制通过研磨的空气将干燥残余的水分，并同时冷却。
通过下面的实施例阐明本发明，但不限制其范围。
为了检验本发明方法，建立了连续工作的试验装置。所述试验装置如图2中所示的类型(只是转鼓具有燃气供暖的双层夹套替代在加热空间中旋转)。向试验装置送入FGD源的熟石膏，其已经在间接蒸汽加热的回转煅烧炉中煅烧。在试验装置入口的进料温度平均为120℃。结合加湿、固化和干燥的步骤的生产量是150kg/h。加湿水平设为4％±41％。平均停留时间设为16分钟。在加湿和干燥相结合的模式中，试验装置如图4所示。如果有人认为在干燥过程开始时自由水分低于2％，则可以假定加湿和固化时间加在一起大约为5-10分钟(这大约是在饱和水平)。对产品的控制参数是温度和水分。所述方法可以通过允许以逆流方式通过转鼓的气流和外部加热温度来控制。通过在进料侧的间隙的宽度来调整气流以保持产品温度在所需水平。外加热温度达到185℃。在这些条件下，产品离开转鼓的温度为100±5℃，且LOI为6.5到7.5％。在加湿模式下，密闭内部空间以避免明显的空气交换。排出的产品的水分损失量最多为原始水分的百分之二。外部加热达到125℃。排出产品的温度在85℃±10℃附近。在这种模式下，令人感兴趣的是仅出现DH。少量样品在50℃下在炉中迅速干燥，并测定结合水和进行差热分析(DTA)。
测试下列熟石膏样品，如下表中所列。全部样品由同样的粗石膏源制备，这是德国褐煤火电厂的FGD石膏，并且全部在同一熟石膏厂中煅烧，所述熟石膏厂使用间接蒸汽加热的回转炉。样品1a、1b、2、3和4都是传统型。样品5到9是根据本发明制备的。
表1

为了测定熟石膏的力学稳定性，我们首先定义坍落度(slump)是采用Schmidt环而产生的泥浆块的直径，并且坍落度1是手混熟石膏的坍落度，而坍落度2是用轴式BraunMR400搅拌机在300W下搅拌20秒后的熟石膏的坍落度。水/熟石膏(W/P)比率保持在0.75。
为了评价稳定性，我们将给定PSD的稳定化熟石膏的坍落度定义为参照，对相同PSD的熟石膏的坍落度进行评价。稳定性因素1是手混熟石膏坍落度的比率。稳定性因素2是混合熟石膏的比率。W/P比率全部为0.75。
熟石膏的PSD通过MalvernMastersizer型的激光颗粒测量仪来测定，在乙醇中通过超声处理分散该熟石膏。
为了测定过滤性，我们用100g熟石膏与500g水(包含足够的缓凝剂来防止操作过程中出现的凝固)混合。将悬浮液置于直径为80mm的圆筒中。用1巴的压缩空气推动水经过过滤器。记录释放的水量，将其对时间的平方做图。在这种情况下，获得线性曲线。曲线的斜率显示熟石膏的过滤性。如上，过滤性1涉及用手估计的，而过滤性2涉及混合的悬浮液。数值越高，过滤进行得越快。稳定性因素3定义为两个斜率之间的比率。它显示过滤性是受混合过程影响的大小。
必须注意的是这种方法测定的斜率仅是简单的指示。为了将其转化为释放给定百分比的水所需的过滤时间，必须阅读该图并计算被截数值的平方。
下表显示各种熟石膏样品的性质。
FRHIR0017

样品2相对样品4显示了常规老化的作用。
表中的数值也显示了采用本发明的加速老化方法获得了与常规的长时间老化基本相同的产品。
样品2相对样品5和6清楚地显示了本发明的处理对未研磨材料的坍落度和各种稳定性因素的作用。将样品3相对样品7进行比较，这同样是正确的。甚至在略微低的PSD下，样品7的坍落度数值也高于、大于样品3。坍落度2甚至高于坍落度1。
样品7和样品8的比较显示出具有d50＝12μm的细度的材料的流动性好于较粗糙的材料。与这个现象同样令人惊讶的是样品8的坍落度2的绝对值。同样令人惊讶的是样品9的坍落度1和2的绝对值。用未处理的材料，该值往往小于150mm。样品8的过滤性比具有较粗糙的PSD的样品3更好。
令人惊讶地，样品10(其是50％的样品5和50％的样品8的混合物)的过滤性基本上是样品5和样品8的平均。转换成过滤时间，样品7/样品5的比率是6.3，而样品8/样品10的比率是2.2。
与未经处理的熟石膏标准产品相比，处理过的熟石膏(如样品7-9)在许多应用中具有相当多的优点，在这些应用中往往要求低的水需求量或在给定W/P比率下高的流动性。这种情况适用于石膏板生产或各种类型的预制的(成型的)产品。
对于工业熟石膏，除了低的水需求量之外，恒定性是首要的。根据本发明处理过的不同生产批次的熟石膏经过长期储存仍能保持这种恒定性，因为它们是在饱和水平经受处理的。
在混合经加工过的熟石膏时，经本发明方法处理的熟石膏的抗机械破坏性是常规熟石膏所不可相比的。因此，它们最适合用于需要良好过滤性的应用，如用于石膏纤维板。熟石膏的一个非常容易被人应用，是在由纤维浆和熟石膏制成的纤维增强制品中作为粘合剂，其中相当多的剩余水必须通过抽吸或者通过压缩过滤除去。在混合经加工过的熟石膏时，经本发明方法处理的熟石膏的抗机械破坏性是常规熟石膏所不可相比的。因此，它们最适合用于需要良好过滤性的应用，如用于石膏纤维板。
权利要求
1.稳定煅烧的β-半水合熟石膏的方法，其包括如下步骤a)提供加热的HH-熟石膏，优选其温度高于100℃；b)将热的熟石膏送入器壁被加热至至少100℃的加湿装置中；c)向所述加湿装置中注入水和/或蒸汽，将未加湿的熟石膏表面暴露在射入的水和/或蒸汽中；d)将加湿装置中气氛的露点水平维持在75到99℃的范围内；e)将加湿的混合物送入固化装置；f)将固化装置中气氛保持在高于75℃至少3分钟；g)将经加湿和固化的混合物送入干燥装置；并h)干燥所述经加湿和固化的混合物。
2.如权利要求1的方法，其还包括如下步骤i)研磨干燥后的产品；和/或j)冷却干燥后的产品，其中如果包含冷却步骤，冷却可以在研磨步骤之前或之后进行。
3.如权利要求1或2的方法，其中步骤a)的熟石膏温度为100到135℃。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中加湿装置的器壁被加热到100至150℃温度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中通过一个或多个两相喷嘴注入水和蒸汽。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中将水和/或蒸汽喷射在瀑布状撒落的熟石膏粉末上。
7.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中将水和/或蒸汽喷射在熟石膏粉末的流化床上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中基于半水化合物的重量，自由水分的含量为3到12％，优选3.5到6％。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中步骤d)中的露点为80到95℃。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中在进行固化步骤f)时将加湿装置中气氛的露点水平维持在75到99℃的范围内。
11.如权利要求10的方法，其中步骤f)中的露点为80到95℃。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中固化时间为4到15分钟，优选5到10分钟。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中步骤d)、e)和f)合并成一个单独的步骤。
14.如权利要求2至13中任一项所述的方法，其中步骤h)和i)合并到一个步骤中。
15.如权利要求2至14中任一项所述的方法，其中所述干燥装置是间接加热装置，且产品温度为80到110℃，优选为95到105℃。
16.如权利要求2至14中任一项所述的方法，其中所述干燥装置是空气加热装置，且产品温度为50到95℃，优选为60到80℃。
17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中由此获得的熟石膏不含无水石膏III，且基本上不含二水合物。
18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中由此获得的石膏的LOI为6.2到8％，优选为6.2到7.3％，以100％的纯度计算。
19.如权利要求1至18中任一项所述的方法，其中由此获得的石膏的d50为30到100μm，或20到30μm，或15到22μm，或10到20μm，或者所述石膏具有双峰式粒径分布，其中一个峰在3至10μm之间，且另一峰在20至60μm之间。
20.如权利要求1至19中任一项所述的方法，其中所述熟石膏源于FGD石膏或任何化学副产物石膏。
21.用于加湿β-半水合熟石膏的设备，其包括内部具有掘起叶片的旋转转鼓，其中与产品接触的器壁被外部加热至100℃以上。
22.如权利要求21的设备，其有效体积大于每小时进料体积的1/20。
23.如权利要求21或22的设备，其安装有一个或多个用于水和蒸汽的两相雾化的喷嘴。
24.如权利要求21至23中任一项所述的设备，其中安装有一个或多个喷嘴，所述喷嘴上固定有一罩，所述掘起叶片在旋转时清扫所述罩。
25.如权利要求21至24中任一项所述的设备，其中所述掘起叶片悬挂在带状弹簧上。
26.如权利要求24和25的设备，其中所述罩是倾斜的，以便弹簧悬挂的掘起叶片在旋转时压紧该罩，并在释放时撞击障碍物。
27.用于加湿和固化β-半水合熟石膏的设备，其包括与如权利要求21至26中任一项所述的加湿装置相连的固化室，并且所述固化室与所述加湿装置在同一轴上旋转。
28.用于加湿、固化和干燥β-半水合熟石膏的设备，其包括与如权利要求27所述的加湿和固化装置相连的干燥室，并且所述干燥室与所述加湿和固化装置在同一轴上旋转。
29.如权利要求28的设备，其中所述干燥室通过空气导管与外部加热空间相连。
30.如权利要求28或29的设备，其中所述干燥室通过外部加热将器壁温度升至高于125℃。
31.如权利要求29或30的设备，在进入内部之前从外部通入内部的空气的温度被加热至高于外部空间的温度。
32.通过如权利要求1至20中任一项所述的方法获得的d50为30到100μm的熟石膏在刷墙粉中用作粘合剂和/或填充物的用途。
33.通过如权利要求1至20中任一项所述的方法获得的d50为20-30μm的熟石膏用于根据过滤法生产石膏纤维板的用途。
34.通过如权利要求1至20中任一项所述的方法获得的d50为15-22μm的熟石膏用于生产石膏板的用途。
35.通过如权利要求1至20中任一项所述的方法获得的d50为10-20μm的熟石膏用作工业熟石膏和/或粘结化合物的用途。
36.通过如权利要求1至20中任一项所述的方法获得的具有双峰式粒径分布的熟石膏，其中一个峰在3至10μm之间，且另一峰在20至60μm之间，用于根据压滤法生产高强度石膏纤维板的用途。
全文摘要
本发明提供了一种稳定熟石膏的方法以及实施所述方法中的加湿部分的设备。所述方法包括以下步骤a)提供加热的HH－熟石膏，优选其温度高于100℃；b)将热的熟石膏送入器壁被加热至至少100℃的加湿装置中；c)向所述加湿装置中注入水和/或蒸汽，将未加湿的熟石膏表面暴露在射入的水和/或蒸汽中；d)将加湿装置中气氛的露点水平维持在75到99℃的范围内；e)将加湿的混合物送入固化装置；f)将固化装置中气氛保持在高于75℃至少3分钟；g)将经加湿和固化的混合物送入干燥装置；和h)干燥所述经加湿和固化的混合物。本发明还提供了一种用于加湿β－半水合熟石膏的设备，其包括在内部具有掘起叶片的转鼓，其与产品接触的全部器壁被外部加热至高于100℃。本发明最后还提供了通过本发明方法获得的熟石膏的具体用途。
文档编号C04B11/036GK1654399SQ20041009540
公开日2005年8月17日 申请日期2004年12月17日 优先权日2003年12月19日
发明者约尔格·博尔德 申请人:拉法热石膏制品公司