019825 B1 019825 B1 - Евразийская патентная информационная

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
019825
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации и выдачи патента
2014.06.30
(21)
(51) Int. Cl. C04B 11/00 (2006.01)
F27D 19/00 (2006.01)
Номер заявки
201170430
(22)
Дата подачи заявки
2009.09.11
(54)
СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ГИПСА
B1
(72)
Изобретатель:
(74)
Представитель:
(57)
Настоящее изобретение относится к способу получения высокопрочного гипса, изготовленного
из кальцинированного β-полугидратного гипса, включающему добавление гипсового материала,
состоящего в основном из β-полугидратного гипса, в реактор (3) для дополнительной
обработки, дополнительную обработку в реакторе (3) для дополнительной обработки с
образованием высокопрочного гипса, где β-полугидратный гипс непосредственно преобразуется
в α-полугидратный гипс при температуре выше температуры кальцинирования 95°С, удаление
высокопрочного гипса из реактора (3) для дополнительной обработки и охлаждение. Во время
добавления гипсового материала в реактор (3) для дополнительной обработки, температуру
доводят, по меньшей мере, до температуры кальцинирования, преобразование осуществляют в
реакторе (3) для дополнительной обработки при времени выдержки меньшем, чем 30 мин, при
этом извне добавляют пар, и температуру и давление в реакторе (3) для дополнительной обработки
регулируют так, что температура равна по меньшей мере 95°С и присутствует избыточное давление.
Гекке Фолькер, Геле Тобиас (DE)
Медведев В.Н. (RU)
B1
019825
(56) DE-A1-3738301
ЕР-A-0572781
US-A1-2008152559
DE-A1-2049028
US-A-6030636
019825
(31) 08016047.6
(32) 2008.09.11
(33) EP
(43) 2011.10.31
(86) PCT/EP2009/006621
(87) WO 2010/028847 2010.03.18
(71)(73) Заявитель и патентовладелец:
КЛАУДИУС ПЕТЕРС ПРОДЖЕКТС
ГМБХ (DE)
019825
Настоящее изобретение относится к способу получения высокопрочного гипса из обожженного βполугидрата. Он включает в себя введение материала обожженного гипсового материала, состоящего
преимущественно из β-полугидрата, в реактор для дополнительной обработки, дополнительную обработку в реакторе для дополнительной обработки, при этом β-полугидрат преобразуется непосредственно
в α-полугидрат, и выведение высокопрочного гипса, вместе с последующим охлаждением.
Известно, что отделочный гипс может существовать в различных формах, которые отличаются друг
от друга, при этом они известны как α- и β-модификации полугидрата (DE-B-1771625). Ради ясности, эти
модификации отделочного гипса также определяются как α-гипс (высокопрочный гипс) и β-гипс. Оба
типа являются идентичными с точки зрения химических и минералогических свойств их полугидратов.
Они отличаются друг от друга, однако, по структурной и кристаллической форме индивидуальных частиц. В β-гипсе кристаллы полугидрата, образующиеся во время кальцинирования, обычно являются малыми и имеют многочисленные дефекты кристаллической решетки. Это относится в особенности к быстрокальцинируемому гипсу (флэш-кальцинирование), который получают в результате кальцинирования
посредством измельчения, роторной печи, автоклавирования и псевдоожижения. В этом случае в кристаллах обнаруживаются расщепленные пористые структуры, от слабо расщепленных до сильно расщепленных. В противоположность этому α-гипс отличается тем, что кристаллы полугидрата хорошо сформированы и имеют только небольшое количество дефектов решетки. α-кристаллическая форма придает
гипсу высокую стойкость к давлению (отсюда и обозначение "высокопрочный гипс") и, таким образом,
делает его ценным строительным материалом.
Обычно высокопрочный гипс получают из сырого гипса (дигидратов). Известны различные способы для достижения этой цели. Первый способ работает с водными суспензиями гипса, которые обрабатываются в автоклаве при температурах от 105 до 165°С и при избыточном давлении, достигающем 1-6
бар. Имеется также способ без приложения давления, в котором суспензия гипса в серной кислоте преобразуется с помощью других кислот при температурах ниже 105°С. Кроме того, имеются также способы, известные как квази-сухие способы (DE-A-3819652, DE-A-3819653, ЕР-А-0572781), в которых дегидратированный гипс, имеющий относительно низкую остаточную влажность, меньше чем 20%, преобразуется в автоклавах при температурах в пределах между 105 и 165°С и при избыточном давлении от 1 до
6 бар. То общее, что имеют эти способы, заключается в том, что сырой материал (дигидрат) преобразуется непосредственно в высокопрочный гипс (α-полугидрат), иногда также требуются агрегаты, такие, например, как 5% фракция β-полугидрат. То общее, что еще имеют эти способы, заключается в том, что
они являются сложными и требуют высоких затрат как с точки зрения энергии, так и с точки зрения используемых материалов (кислот).
Кроме того, известен способ, в котором β-гипс подвергается искусственному старению в рамках
дополнительной обработки для увеличения стойкости к механическому давлению (DE-B-1771625). Способ предусматривает сначала кальцинирование с получением обычного отделочного гипса (β-гипса), а αполугидрат частично генерируется из β-полугидрата в следующем далее процессе. Для достижения этого
в течение дополнительной обработки добавляют воду, в частности, в количестве, достаточном для понижения температуры суспензии до диапазона ниже температуры кальцинирования. При этом запускается
регидратирование β-полугидрата в дигидрат. Впоследствии охлажденный гипс нагревается опять до температуры выше температуры кальцинирования, так что из дигидрата, регидратируемого с помощью охлаждения, снова образуется полугидрат, в частности, в α-модификации. Одним из недостатков этого
способа является то, что доля α-модификации, которая достигается, не является особенно высокой, и по
этой причине он имеет только низкую эффективность, и, кроме того, продукт по-прежнему имеет относительно высокие значения по БЭТ, которые значительно выше значений для обычного высокопрочного
гипса.
Известен способ селективного получения β- или α-гипса (DE-A-3738301), в котором на дигидрат
воздействуют в печи для кальцинирования горячим псевдоожиженным газом. Образуется ли β-гипс или
α-гипс, контролируется посредством регулировки температуры и давления. Для получения α-гипса требуются температуры в печи для кальцинирования выше 250°С при давлении от 2 до 6 бар. Как следствие,
способ напоминает известное использование автоклавов и разделяет его недостатки. Также чистота с
точки зрения доли α-модификации является неудовлетворительной.
Известна многоступенчатая установка для кальцинирования из US-A-2008152559. Множество реакторов соединяются последовательно для обжига гипсового материала в загрузках с образованием ангидрита. Горячий пар может подаваться для целей нагрева. Реакторы могут снабжаться встроенными установками для измельчения ангидрита до однородных частиц размера настолько малого, насколько это
возможно. Установка конструируется для температур выше 550°С и давлений 70 бар. Ангидритовый
("высокообжиговый") α-гипс, генерируемый таким образом, не имеет преимущественных свойств αполугидратного гипса.
Наконец, известен способ получения α-гипса, в котором β-гипс преобразуется непосредственно в αгипс (DE-A-2049028). Для этой цели брикеты, состоящие из β-гипса, смешанного с водой, преобразуются
-1-
019825
в автоклаве в α-гипс в течение нескольких часов, при этом предусматривается добавление агрегатов.
Задача, на которой основывается настоящее изобретение, представляет собой переход от последнего рассмотренного способа, известного из литературы, к указанию улучшенного способа и соответствующей установки, которые сделают возможным более эффективное получение высокопрочного гипса.
Решение в соответствии с настоящим изобретением лежит в признаках независимых пунктов формулы изобретения.
Преимущественные развития изобретения представляют собой предмет зависимых пунктов формулы изобретения.
В способе получения высокопрочного гипса, включающем подачу гипсового материала, состоящего
преимущественно из β-полугидратного гипса, в реактор для дополнительной обработки, дополнительную обработку в реакторе для дополнительной обработки с образованием высокопрочного гипса, βполугидратный гипс преобразуется непосредственно в α-полугидратный гипс при температуре выше
температуры кальцинирования 95°С, и выведение высокопрочного гипса, имеются условия в соответствии с настоящим изобретением регулировки температуры, по меньшей мере, при температуре кальцинирования во время введения гипсового материала в реактор для дополнительной обработки, преобразования в реакторе для дополнительной обработки со временем выдержки самое большее 30 мин, при этом
подается пар, и регулировки температуры и давления в реакторе для дополнительной обработки таким
путем, что температура доводится по меньшей мере до 95°С и преобладает повышенное давление.
Сначала будут определяться некоторые термины. Температура кальцинирования представляет собой температуру, начиная с которой дигидрат в гипсе преобразуется в полугидрат. Она составляет примерно 95°С в случае обычного кальций-сульфатного гипса. Составной термин "преимущественно", как
подразумевается, обозначает минимальную долю 50%, предпочтительно 90% и еще более предпочтительно 95%, при этом даже 100% или техническая чистота также включается.
Сущность настоящего изобретения заключается в идее достижения непосредственного преобразования β-полугидрата в α-полугидрат посредством заявленных стадий, без использования в этом случае
обходного пути посредством регидратирования до дигидрата.
Настоящее изобретение использует тот факт, что регидратирование до дигидрата надежно предотвращается посредством установки температуры во время введения обожженного β-гипса в реактор для
дополнительной обработки до значения температуры выше температуры кальцинирования. Настоящее
изобретение распознает, однако, что это дает возможность преобразования горячего β-полугидратного
гипса (то есть, так сказать, имеющего, по меньшей мере, температуру кальцинирования) непосредственно в высокопрочный гипс в горячей и влажной атмосфере при условиях повышенного давления, при
этом извне добавляется пар. Влажность, вводимая таким образом, удовлетворяет потребность в воде для
β-гипса, так что при взаимодействии при высокой температуре и повышенном давлении, кристаллические дефекты залечиваются до тех пор, пока, в конечном счете, после времени выдержки самое большее
30 мин, из β-кристаллической структуры не получается α-кристаллическая структура, преимущественная
с точки зрения ее механических свойств. Это дает высокопрочный гипс с соотношением вода/гипс, которая заметно ниже, чем для β-гипса, и как следствие приводит к значительному увеличению механической стойкости. Производство устраняет необходимость в требующем большого времени и большого
потребления энергии использовании автоклавов, которые требуют времен выдержки в несколько часов и
по этой причине являются не только сложными, но также и неспособными практически работать непрерывно. Настоящее изобретение со своим способом и со своим коротким временем выдержки не только
делает возможным значительное уменьшение используемого времени и энергии, но также делает возможным получение непосредственного преобразования, преимущественного с точки зрения его свойств,
β-гипса в α-гипс при коротких временах выдержки, даже во время непрерывной работы.
Другое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что не требуется агрегатных материалов, и по этой причине настоящее изобретение может осуществляться без необходимости в агрегатных материалах.
Кроме того, способ отличается тем, что он является устойчивым с точки зрения начального материала. В частности, вместо природного гипса может использоваться синтетический гипс, имеющийся в
больших количествах, в частности, от установок десульфуризации топочного газа, или еще фосфорный
гипс, такой как получают при производстве фосфорной кислоты. Именно благодаря последним рассмотренным типам, которые имеются в больших количествах, и их утилизация при этом не требует неприемлемых затрат, способ по настоящему изобретению дает новые возможности получения из них высокопрочного гипса в качестве ценного строительного материала.
Предпочтительно высокое давление, при котором имеет место дополнительная обработка в реакторе для дополнительной обработки, находится при абсолютном давлении по меньшей мере 1,5 бар, предпочтительно находится в пределах между 1,6 и 2 бар. Этот диапазон давлений, как показано, является
особенно выгодным для непосредственного преобразования β-полугидрата в α-полугидрат и требует
только небольших расходов с точки зрения стойкости компонентов к давлению по сравнению с обычными автоклавными способами, которые работают при давлениях до 6 бар. Следовательно, имеются усло-2-
019825
вия, при которых исходные материалы, которые должны дополнительно перерабатываться, вводятся в
реактор для дополнительной обработки и выводятся из него посредством пневматических затворов
для более эффективной непрерывной работы.
Температура в реакторе для дополнительной обработки предпочтительно находится ниже 150°С.
Показанный диапазон температуры находится в пределах между 120 и 140°С.
Способ в соответствии с настоящим изобретением является стойким с точки зрения качества подающегося β-гипса. Таким образом, он не должен быть полностью кальцинированным, но может даже
быть только предварительно кальцинированным, как происходит, в частности, при флэшкальцинировании.
Следовательно, предусматривается дополнительная обработка со временем дополнительной обработки по меньшей мере 10 мин, более предпочтительно по меньшей мере 15 мин. В результате, даже
только частично кальцинированный гипс может надежно перерабатываться в желаемый высокопрочный
гипс.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления предусматривается механическое перемешивание исходных материалов в реакторе для дополнительной обработки, например, с
помощью гомогенизации. Это, как понимается, обозначает обработку исходных материалов с помощью
турбомиксеров. При этом достигается эффективное перемешивание кристаллов так, что числа Блейна
для поверхности могут понижаться желаемым образом. В дополнение к этому, дополнительное перемешивание может иметь место в способе уже после реактора для дополнительной обработки. В частности,
это может иметь место перед охлаждением высокопрочного гипса, но даже и после него, по потребности.
Особенно хорошие результаты достигаются с помощью гомогенизации в самом реакторе для дополнительной обработки, конкретно также, в частности, когда в качестве сырого материала используют синтетические гипсы.
Кроме того, во время дополнительной обработки полное перемешивание может быть улучшено посредством введения газа для псевдоожижения в реактор для дополнительной обработки. Следовательно,
может предотвращаться образование осадка или образование застойных зон в реакторе для дополнительной обработки, и получается более интенсивное полное перемешивание и более однородное распределение температуры в реакторе для дополнительной обработки. Это приводит к повышению качества продукта. Газ для псевдоожижения предпочтительно является горячим.
Для этой цели может использоваться отработанный газ системы так, как происходит, в частности,
когда начальный материал обжигается до β-полугидратного гипса.
Преимущественно способу в соответствии с настоящим изобретением предшествует предварительная обработка, при которой дигидратный гипс используется в качестве начального материала и кальцинируется с образованием гипсового материала, содержащего преимущественно β-полугидрат. Отработанный газ системы, который имеется в этом случае, может вводиться в реактор для дополнительной
обработки, в частности, в качестве газа для псевдоожижения или в качестве горячего пара. Это особенно
применимо, когда используемая печь представляет собой мельницу для обжига. Этот отработанный газ
является очень влажным (содержание влажности примерно 35%) и горячим (температура по меньшей
мере 150°С). Если требуется, однако, может также дополнительно подаваться вода или пар. В этом случае для образования пара может предусматриваться теплообменник, через который направляется отработанный газ системы и, таким образом, генерируется пар для реактора для дополнительной обработки.
Показанные параметры для способа представляют собой температуру в реакторе 3 для дополнительной обработки в пределах между 120 и 140°С и давление от 1,65 до 1,85 бар. Предварительную обработку осуществляют до достижения после времени выдержки в пределах между 10 и 30 мин, удельной
поверхности (БЭТ) самое большее 4 м2/г и/или соотношения вода/гипс заметно более низкого чем 0,6,
предпочтительно более низкого чем 0,5.
Наконец, можно также отметить, что значительная выгода способа заключается в том, что он может
осуществляться при сухих условиях, за исключением введения пара в реактор для дополнительной обработки. Этот аспект делает возможным получение хорошей энергетической эффективности и вместе с
введением пара во время дополнительной обработки высокого качества продукта.
Кроме того, настоящее изобретение распространяется на установку для осуществления способа,
описанного выше. Установка содержит печь для кальцинирования дигидратного гипса в качестве начального материала и отдельный реактор для дополнительной обработки, находящийся ниже по потоку в
направлении по ходу процесса, указанная печь и указанный реактор для дополнительной обработки соединяются средствами транспортировки для кальцинированного β-гипса, в соответствии с настоящим
изобретением средства транспортировки конструируются с термической точки зрения таким образом,
что в реактор для дополнительной обработки вводится кальцинированный β-гипс, имеющий температуру
по меньшей мере 95°С, реактор для дополнительной обработки имеет по меньшей мере одно дополнительное соединение для введения тепла и влажности извне, и предусматривается устройство контроля,
которое взаимодействует с контуром пара таким образом, чтобы устанавливать время выдержки в реакторе для дополнительной обработки самое большее 30 мин при температуре выше 95°С и при высоком
-3-
019825
давлении.
Соответствующий модифицированный реактор подобным же образом является предметом настоящего изобретения.
Настоящее изобретение объясняется ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют преимущественный иллюстративный вариант осуществления и в котором
фиг. 1 показывает иллюстрацию примера варианта осуществления установки для кальцинирования
в форме схемы и
фиг. 2 показывает вид в разрезе реактора для дополнительной обработки установки для кальцинирования.
Настоящее изобретение будет объясняться на основе иллюстративного варианта осуществления установки, в которой кальцинированный отделочный гипс дополнительно перерабатывается в высокопрочный гипс посредством мельницы для обжига.
Сырьевой материал для исходных материалов, которые должны кальцинироваться, вводится в установку для кальцинирования в месте 10 подачи. Сырьевой материал может представлять собой природный сырой гипс, или могут использоваться синтетические гипсы. Сырьевой материал проходит от места
10 подачи через линию 11 на входное соединение мельницы 1 для обжига. Мельница 1 для обжига предпочтительно конструируется как установка для флэш-кальцинирования. Она содержит устройства для
измельчения и кальцинирования сырого материала. Для достижения высокой температуры примерно от
150 до 160°С, необходимой для флэш-кальцинирования, генератор 19 горячего газа соединяется с мельницей 1 для обжига. Время выдержки 10 с обычно является достаточным для флэш-кальцинирования.
Необходимо отметить, что сама по себе может также предусматриваться любая другая процедура кальцинирования сырьевого материала. После кальцинирования гипс покидает мельницу 1 для обжига через
линию 12 выведения. Кальцинированный гипс (отделочный гипс) имеет кристаллическую форму, которая обозначается как β-модификация. Гипс по этой причине является также известным под обозначением
β-полугидратного гипса.
Отделочный гипс вводится через линию 12 в сепаратор 2 газ/гипс. Он отделяет кальцинированный
гипс от отработанного газа системы, который уходит из мельницы 1 для обжига в линию 12. Отработанный газ системы направляется через линию 21 отработанного газа, ступень 22 повышения давления и
линию 23 в вытяжную трубу 29 для отработанного воздуха. Кроме того, линия 23 имеет соединенную с
ней возвратную линию 24, через которую часть горячего отработанного газа системы рециркулируется в
мельницу 1 для обжига. Кроме того, сепаратор 2 имеет в своей нижней части выход для кальцинированного гипса. Последний вводится через линию 13 и входной затвор 31 в реактор 3 для дополнительной
обработки. Линии 12, 13 конструируются как термотрубы для установки температуры гипса по меньшей
мере до 95°С. Установка температуры может осуществляться активно посредством нагрева или пассивно
с помощью выбранной соответствующим образом изоляции. Можно отметить, что температура кальцинированного гипса, когда он выходит из сепаратора 2 и поступает в реактор 3 для дополнительной обработки, понижается только слегка и в основном по-прежнему составляет примерно 150°С. В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, для которого, по необходимости, также должна
заявляться независимая защита, в термотрубы распределяется гипс, и он вводится при любой желаемой
температуре в реактор для дополнительной обработки.
Реактор 3 для дополнительной обработки конструируется как реактор высокого давления. Для этой
цели предусматривается входные затворы 31, через которые кальцинированный гипс, вводимый через
линию 13, проходит в реактор 3 для дополнительной обработки. Для этой цели предусматривается входной затвор 31 с 2 скользящими устройствами, которые приводятся в действие поочередно. В реакторе 3
для дополнительной обработки преобладает избыточное давление примерно 0,5 бар; можно предусмотреть также более низкие или более высокие избыточные давления, в частности, в диапазоне до 1 бар. В
реакторе 3 для дополнительной обработки отделочный гипс, который присутствует, с кристаллами, которые известны как β-модификация, непосредственно перекристаллизуется, под избыточным давлением
и при подаче пара, в кристаллическую форму в соответствии с α-модификацией. То, что является критичным здесь, представляет собой сочетание избыточного давления, температуры, которая находится, по
меньшей мере, выше температуры кальцинирования дигидрата (от 90 до 95°С), и присутствие повышенной влажности, в частности, из-за подачи пара. В соответствии с настоящим изобретением по этой причине имеет место прямая перекристаллизация гипса из β-модификации в α-модификацию. В этом случае
образование кристаллов завершается, дефекты в кристаллах закрываются (заживляются). В этом случае
удельная поверхность согласно БЭТ уменьшается до значений меньше 4 м2/г, соотношение вода/гипс
падает до значений, заметно меньших чем 0,6, например до значения 0,4. Эта перекристаллизация в виде
кристаллов в соответствии с α-модификацией дает значительное увеличение прочности продукта гипса.
Получается высокопрочный гипс. Как показано, температура в реакторе 3 для дополнительной обработки в пределах между 120 и 140°С и давление от 1,65 до 1,85 бар являются особенно пригодными для использования.
Полученный таким образом гипс с α-модификацией (высокопрочный гипс) покидает реактор 3 для
-4-
019825
дополнительной обработки через выход 33 и выходной затвор 42. Выходной затвор 42 образует часть
системы 4 регулирования количества, которая регулирует количество высокопрочного гипса, которое
должно запираться. Кроме того, могут контролироваться как уровень заполнения реактора 3 для дополнительной обработки, так и время выдержки, а следовательно, и процесс преобразования в реакторе 3
для дополнительной обработки. Для этой цели система 4 регулирования количества имеет датчик 46
уровня заполнения, который располагается в реакторе 3 для дополнительной обработки. Датчик 46 может конструироваться способом, известным сам по себе как радарный альтиметр. Он передает свой сигнал на контроллер 44 количества, на котором параметры, относящиеся к желаемой высоте заполнения и к
желаемому времени выдержки, могут устанавливаться как управляющие воздействия (командные переменные). Контроллер 44 количества в качестве функции величины, измеряемой с помощью датчика 46,
передает сигналы контроля, которые используются через выходную линию 45 для скользящих элементов
выходного затвора 42.
После выходного затвора 42 по-прежнему горячий высокопрочный гипс транспортируется через
линию 15 к входному краю роторного трубчатого охладителя 5. Высокопрочный гипс охлаждается в нем
и, наконец, выводится через линию 16.
Реактор 3 для дополнительной обработки, системы, взаимодействующие с ним, и их функционирование будут объясняться более подробно ниже со ссылками на фиг. 2. Реактор 3 для дополнительной
обработки имеет кроме входа 32 и выхода 33 для гипса, который должен перекристаллизовываться, вход
34 для газа для псевдоожижения, а также вход 35 для технологического газа. Кроме того, внутри реактора для дополнительной обработки располагается нижняя часть 30 для псевдоожижения. Она содержит,
по существу, нижнюю часть с полыми камерами, размещенными под ней для подачи газа для псевдоожижения, который подается через соединение 34. Газ для псевдоожижения может проходить вверх через отверстие в нижней части 35 для псевдоожижения и в то же время может протекать через слой гипса,
лежащий в нижней части 35 для псевдоожижения, который должен перерабатываться и в это же время
псевдоожижать его. Кроме того, предусматривается восходящая труба 36, проходящая снизу вверх в
средней части рабочего пространства реактора 3, для дополнительной обработки. Восходящая труба 36
сформирована с помощью корпуса из металлической трубы. Она располагается выше соединения 35 для
технологического газа, который выходит в сопле 37. Это сопло выровнено коаксиально с центром восходящей трубы 36. То, что достигается таким образом, заключается в том, что поток технологического газа,
подающийся через соединение 35, направляется в восходящую трубу 36. В результате, на нижнем конце
восходящей трубы 36, где технологический газ поступает из сопла 37, статическое давление падает с тем
результатом, что частицы засасываются в нее из ее окружения. Они захватываются вверх посредством
газового потока 36 через восходящую трубу 36, и они распределяются опять на верхнем конце по всему
внутреннему пространству. Как следствие, образуется циркулирующее движение, которое обеспечивает
хорошее полное перемешивание исходных материалов в рабочем пространстве.
Кроме того, может также предусматриваться смесительное устройство 7, которое содержит турбомиксер 70, введенный в боковую стенку реактора 3 для дополнительной обработки. Оно приводится в
действие с помощью устройства 73 контроля так, что имеет место измельчение продолговатых кристаллических структур подаваемого гипса β-модификации. Рабочая поверхность для преобразования кристаллов в α-модификацию, как следствие, увеличивается. Измельчение является особенно преимущественным при обработке синтетических гипсов как начального материала, который имеет свою исходную
конфигурацию и выраженную продолговатую кристаллическую форму. В иллюстрируемом примере варианта осуществления изобретения для ясности иллюстрируется только один турбомиксер 70, но предпочтительно множество турбомиксеров 70 однородно распределяются по окружности; по необходимости, это может также осуществляться в виде нескольких ярусов.
Газ, необходимый для псевдоожижения с помощью нижних частей 35 для псевдоожижения, может
преимущественно получаться из отработанного газа системы из мельницы 1 для обжига, который вводится в линию 23 из сепаратора 2. Он может удаляться оттуда через отводную линию 91 и после увеличения давления может подаваться с помощью газового насоса 92 через линию 94 к соединению 34 как газ
для псевдоожижения. Таким образом, с помощью подачи горячего и влажного отработанного газа системы не только достигается псевдоожижение исходных материалов в реакторе 3 для дополнительной обработки, но в это же время обеспечивается и увеличение давления и температуры.
Предусматривается контур 6 контроля для регулирования давления в реакторе 3 для дополнительной
обработки. Указанный контур контроля содержит узел 62 контроля, к которому передается сигнал, измеренный с помощью датчика 66 давления. Узел 62 контроля определяет выходной сигнал, который передают
к регулировочному клапану 61 для регулировки отработанного воздуха, направляемого из реактора 3, для
дополнительной обработки через линию 60. Отработанный воздух, выводимый через линию 60, передается
в сепаратор 63 пыли. Отработанный воздух, освобожденный от пыли, выдувается через дымовую трубу 69.
Собранная пыль вводится через сотовый барабанный шлюз 64 и линию 69 в выходную линию 15. Узел 62
регулировки давления конструируется для цели регулировки давления в реакторе 3 для дополнительной
обработки, когда приводится в действие клапан 61 для регулировки давления.
-5-
019825
Для подачи пара предусматривается теплообменник 81, который располагается между линией 23 и
вытяжной трубой 29 для отработанного воздуха, для отработанного газа системы. Подаваемая вода нагревается в теплообменнике 81 посредством этого отработанного газа системы и вводится через линию
82 в контур 8 пара. Контур 8 пара содержит узел 85 контроля, который отслеживает смесительный клапан 83 для определения количества и, посредством подмешивания воздуха из окружающей среды, также
и температуры подающегося пара. Газовая смесь, подобранная таким образом, подается через линию 84 в
соединение 35 для технологического газа.
Как следствие, с помощью индивидуальных систем могут проверяться давление, влажность и температура в реакторе 3 для дополнительной обработки. Как следствие, может осуществляться преобразование отделочного гипса в высокопрочный гипс в реакторе 3 для дополнительной обработки, должны
подаваться только вода и отработанный газ системы из предыдущих стадий способа, в частности из
мельницы 1 для обжига; независимого нагрева реактора 3 для дополнительной обработки не требуется.
Установка 7 измельчения, расположенная в реакторе 3 для дополнительной обработки, с турбомиксером 70, может дополняться или заменяться дополнительным измельчением. Для этой цели после выходного затвора 42 предусматривается узел 7' измельчения, который может располагаться до или после
роторного трубчатого охладителя 5.
Как следствие, эта установка делает возможным осуществление способа в соответствии с настоящим изобретением, в частности при непрерывной работе, а также (в частности, когда предусматриваются
два реактора 3 для дополнительной обработки) при загрузочной работе. Таким образом, подаваемый отделочный гипс, который генерируется посредством мельницы 1 для обжига, например посредством
флэш-кальцинирования, может перекристаллизовываться непосредственно в высокопрочный гипс, при
этом β-модификация кристаллов полугидрата преобразуется непосредственно в α-модификацию кристаллов полугидрата, в частности в это время не имеет места регидратирования до дигидрата. Как следствие, соотношение вода/гипс может быть понижено от начальных значений, более высоких чем 1, до
значений, заметно более низких чем 0,6, и удельная поверхность согласно БЭТ может быть понижена от
начальных значений 10 м2/г до значений, более низких чем 3 м2/г.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения высокопрочного гипса, включающий этапы, на которых
получают β-полугидрат посредством кальцинирования дигидратного гипса в качестве исходного
материала,
подают гипсовый материал, состоящий преимущественно из β-полугидратного гипса, в реактор (3)
для дополнительной обработки,
проводят дополнительную обработку в реакторе (3) для дополнительной обработки с образованием
высокопрочного гипса, β-полугидратный гипс преобразуется непосредственно в α-полугидратный гипс
при температуре выше температуры кальцинирования 95°С,
выводят высокопрочный гипс из реактора (3) для дополнительной обработки и
охлаждают,
отличающийся тем, что
устанавливают температуру во время подачи гипсового материала в реактор (3) для дополнительной обработки, по меньшей мере, до температуры кальцинирования,
преобразуют в реакторе (3) для дополнительной обработки со временем выдержки меньше чем 30
мин с подачей извне пара и
регулируют температуру и давление в реакторе (3) для дополнительной обработки таким образом,
что температура составляет по меньшей мере 95°С и преобладает повышенное давление, причем преобразование осуществляется в реакторе (3) для дополнительной обработки при непрерывной работе.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устанавливают избыточное давление до абсолютного давления по меньшей мере 1,5 бар, предпочтительно по меньшей мере 1,6 бар и еще более предпочтительно
меньше чем 2 бар.
3. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что гипс вводится в реактор (3)
для дополнительной обработки посредством одного пневматического затвора (31) и выводится посредством второго пневматического затвора (42).
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что время выдержки для дополнительной обработки составляет по меньшей мере 10 мин, предпочтительно по меньшей мере 15 мин.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в реакторе (3) для дополнительной обработки осуществляют механическое перемешивание гипса.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что механическое перемешивание включает гомогенизацию
предпочтительно с помощью миксеров (70), расположенных в реакторе (3) для дополнительной обработки.
7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что осуществляют подачу горячего газа для псевдоожижения в реактор (3) для дополнительной обработки.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячий отработанный газ системы от кальцинирования
-6-
019825
подается в реактор (3) для дополнительной обработки.
9. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что пар для подачи в реактор (3)
нагревают с помощью теплообменника (81), нагреваемого с помощью отработанных газов системы.
10. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что во время предварительной
обработки достигается удельная поверхность (БЭТ) самое большее 4 м2/г и/или соотношение вода/гипс,
более низкое чем 0,6, предпочтительно более низкое чем 0,5.
11. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что способ осуществляют при
сухих условиях, за исключением подачи пара в реактор (3) для дополнительной обработки.
12. Установка для кальцинирования для получения высокопрочного гипса, содержащая печь (1) для
кальцинирования дигидратного гипса в качестве исходного материала и отдельный реактор (3) для дополнительной обработки, находящийся ниже по потоку в направлении по ходу процесса, причем оба
устройства (1) и (3) соединены с помощью средств (12, 13) транспортировки для обожженного βполугидратного гипса, отличающаяся тем, что средства транспортировки выполнены с возможностью
подачи β-полугидратного гипса в реактор (3) для дополнительной обработки при температуре по меньшей мере 95°С, реактор (3) для дополнительной обработки имеет по меньшей мере одно дополнительное
соединение (34, 35) для подачи влаги и тепла извне, и предусмотрены устройства (62, 85) контроля, которые взаимодействуют с контуром (8) пара таким образом, чтобы устанавливать время выдержки в реакторе (3) для дополнительной обработки самое большее 30 мин при избыточном давлении и при температуре выше 95°С.
13. Установка для кальцинирования по п.12, отличающаяся тем, что предусмотрены первый и второй пневматические затворы (31, 42) для подачи и выведения при непрерывной поточной работе на реакторе для дополнительной обработки.
14. Модифицированный реактор для установок для кальцинирования для получения высокопрочного гипса из предварительно кальцинированного β-полугидратного гипса, причем реактор содержит
рабочую камеру,
вход (32) в рабочую камеру для подачи кальцинированного β-полугидрата,
выход (33) из рабочей камеры для высокопрочного гипса,
отличающийся тем, что
предусмотрены впуски (34, 35) в рабочую камеру для подачи влажного и горячего газа, причем
впуск (35) обеспечен в сопле (37), и дополнительно устройство (62, 85) контроля, причем это устройство
контроля выполнено с возможностью поддержания в модифицированном реакторе (3) избыточного давления и температуры выше температуры кальцинирования, и
предусмотрена восходящая труба (36), проходящая снизу вверх в середине рабочего пространства,
причем центр восходящей трубы (36) выровнен коаксиально с соплом (37), в котором имеется соединение (35) для технологического газа.
Фиг. 1
-7-
019825
Фиг. 2
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-8-