[发明专利]超低稠度α-和β-混合灰泥的生产工艺

说明书

发明领域

本发明涉及一种改进的生产煅烧石膏的方法，该方法可获得超低稠度 的α-和β-混合灰泥。本发明尤其提供一种工艺，包括在第一反应器中生产α- 半水合硫酸钙的浆体煅烧步骤，接着在第二反应器中生产β-半水合硫酸钙的 煅烧步骤，如流化床煅烧步骤。

背景技术

石膏二水合硫酸钙CaSO₄·2H₂O有多种来源。建筑石膏粉(Land plaster) 是天然石膏的术语，指含有50％以上二水合硫酸钙CaSO₄·2H₂O(按重量计) 的任意混合物。

一般来说，通过形成煅烧石膏相(即半水合硫酸钙和/或可溶性硬石膏 硫酸钙)和水的混合物，视需要还可选择地有其它成分的混合物来制备含 石膏产品。通常将混合物铸成预先确定的形状或铸在基层表面。煅烧石膏 与水反应形成结晶水合石膏的基质，即二水合硫酸钙。正是煅烧石膏的理 想的水合作用使得能够形成硬化石膏的联锁基质，从而使含石膏产品的石 膏结构具有强度。

灰泥在化学上被定义为半水合硫酸钙，是用于制造建筑石膏和石膏墙 板的知名建筑材料。通常，通过粉碎石膏岩，然后常压下加热石膏以煅烧(脱 水)二水合硫酸钙形成半水合硫酸钙来制造灰泥。除了天然石膏岩，还可使 用烟气脱硫石膏或由化学过程得到的石膏。传统上，石膏煅烧是在含不同 阶段石膏混合物的大型大气压力釜中进行。

在此将Rowland等的美国专利No.5,927,968全部引入作为参考，该专利 揭露了其在不耐火的大气釜中连续煅烧石膏的方法和装置。但Rowland等 的美国专利No.5,927,968还揭露了用于煅烧灰泥的各种釜。其中一种具有 加厚的圆拱形底部，燃气火焰直接与釜底相对，同时燃烧器的火焰被封闭 在合适的耐火结构中。通常有一个填装煅烧物质的热鞣池。该釜必须能承 受2000～2400°F(1093～1314℃)范围的温度。Rowland等的美国专利No. 5,927,968提出Blair的美国专利No.3,236,509代表了这种类型的构造。

在此将Blair的美国专利No.3,236,509引入作为参考，该专利揭露了连 续流化床煅烧釜，在其中将干燥的矿物石膏粉加入一隐蔽但通气且轻度真 空的煅烧管道。待管道中实现稳态运行后，从釜中液化、沸腾物质的顶部 加入实质连续的冷石膏液流，该冷石膏被预先干燥并研磨成细小分散状态， 且具有广泛分布的破碎粒径。在这种情况下，对投入已沸腾物质中的冷、 干矿物产生的热冲击使研磨的石膏岩碎片彻底粉碎，由此产生的灰泥(β半 水合物)高度裂开和破碎，粒径也广泛分布。这导致灰泥在水中分散非常迅 速，并需要大量定量水与灰泥混合，以便在常规使用稠度下进行石膏再水 合。

所述“分散稠度”，本领域又称为“稠度”或“需水量”，是灰泥的 一个重要性质。较低稠度的灰泥一般产生较大强度的铸件。

灰泥(石膏灰泥)的标准稠度是本领域的一个术语，可根据ASTM程 序C472或其实质上的等同体确定。它的定义为每100g灰泥对应的水的克 数。

在此将Zaskalicky的美国专利No.4,533,528全部引入作为参考，该专 利揭露了向连续釜中直接填充湿的化学石膏块，以生产较低稠度的β半水 合物。正如Zaskalicky解释的一样，也用来说明本发明，“分散稠度”可 以定义为当以灰泥重量计算的标准量在实验室混合器中以高剪切强度机械 搅拌标准时间进行分散时，提供标准粘度或流动性所需水的体积。该标准 时间等于石膏板成型线上的混合时间即7秒，或工业石膏成型铸造混合器 中的混合时间即60秒。

例如，在此全部引入作为参考的O′Neill的美国专利No.4,201,595中所解 释的那样，经连续煅烧制得的煅烧石膏具有约100～150cc的分散稠度。以 生产石膏板为目的的“分散稠度”可定义为当100g灰泥在实验室以高剪切 强度机械搅拌7秒时，提供标准粘度或流动性所需水的体积。7秒相当于板 成型线上的混合时间。当分散稠度以某一具体数据表示时，应注意的是， 任何具体数值从一个过程到下个过程都是可变的，这取决于特定的灰泥和 生产率。

低稠度灰泥在自动化石膏板生产中尤其有利，其中大部分加工时间和 加工能源都用于从湿板中移除过剩水。石膏板生产中需要大量过剩水以适 当地液化煅烧石膏，并获得具有适当流动性的石膏浆。