[发明专利]形成基于石膏的产品的方法

说明书

本发明涉及形成基于石膏的产品的方法。

石膏作为硫酸钙二水合物形式的原料天然地存在。包含石膏的产品，例如石膏灰泥板(糊墙纸板，plasterboard)，是通过如下制备的：形成经煅烧的或经脱水的石膏即硫酸钙半水合物与水的混合物，以形成能凝结的浆料，所述能凝结的浆料然后被浇铸成预定的形状。所述半水合物与水反应并变得再水合成二水合物晶体，所述二水合物晶体然后固化或干燥至固体状态。

已知石膏的半水合物形式取决于煅烧过程，且分类为两种基本形式：α-半水合物和β-半水合物。β-半水合物典型地通过如下形成：将石膏在大气条件下加热，以驱除任何水分和化学结合的水以形成经干燥的晶体，所述经干燥的晶体可然后被研磨成细的粉末。由于经研磨的晶体在形成浆料时的迅速再水合，在石膏墙板或石膏灰泥板的制造中，β-半水合物长期以来是受偏爱的半水合物。然而，得自β-半水合物的石膏产品典型地是软的且β-水合物需要大体积的水以产生所需的浆料流动性。

α-半水合物通过如下形成：将石膏在压力下加热以类似地除去与其结合的水。然而，发现与得自β-半水合物的石膏相比得自α-半水合物的石膏产品更硬且包括更高的强度和密度。

必须在石膏浆料中使用显著量的水以确保浆料的合适的流动性。不幸地，该水的大部分必须最终通过加热驱除，由于在加热过程中使用的燃料的高的成本，这是昂贵的。加热步骤也是耗时的。已知α-半水合物具有比β-半水合物显著低的水需求量，意味着如果α-半水合物可在制造墙板时使用，其将显著减少水需求量且因此减少制造墙板所需的费用和时间。这是与α-半水合物有关的进一步优点。

然而，在石膏墙板的生产中，α-半水合物未在商业上普遍使用，这主要是由于其与β-半水合物相比更低的水合速率，这将因此要求板沿着生产线更慢的通过。

WO2007/084346公开了α-型石膏的生产方法。将石膏浆料递送到高压釜中，在高压釜中，将石膏浆料在3-4巴的压力下典型地加热至约280°F(约137℃)的温度并转化成α-半水合物。所述浆料经由压力降低阀离开高压釜并递送到闪蒸罐，在闪蒸罐中，将其冷却并收集过量的蒸汽。

US2008/0069762公开了用于制造α-灰泥(stucco)和β-灰泥的共混物的方法。所述方法包括其中将石膏浆料在反应器中保持在例如149℃的温度和例如3.4-4.8巴的压力的浆料煅烧步骤。经部分煅烧的石膏产品作为包括硫酸钙二水合物和α-硫酸钙半水合物的浆料从反应器排出并进料到储槽，其充当收集器(holding tank)并允许在浆料的压力下降至大气压力时释放蒸汽。浆料然后从储槽排出并进料至脱水单元，所述脱水单元除去水以产生经脱水的含固体物的产物和被除去的水物流。经脱水的产物具有2-6重量％自由水水分含量。将经脱水的产物进料到处于使经脱水的产物中的石膏的大部分或全部转化成β硫酸钙半水合物的条件的板灰泥罐式煅烧炉。

根据从第一方面看的本发明，提供形成基于石膏的产品的方法，所述方法包括如下步骤：

将水和石膏的混合物在容器内在升高的温度和压力的条件下煅烧以在其中产生α-半水合物浆料；

将所述α-半水合物浆料从所述容器传到混合器用于与另外的水混合以产生能凝结的浆料，所述能凝结的浆料被安排凝结以形成所述基于石膏的产品。

有利地，所述方法消除与能凝结的浆料的常规形成有关的对于半水合物的干燥的需要，并因此减少所述方法的能量需求量。而且，与β-半水合物相比与实现α-半水合物能凝结的浆料的期望的流动性有关的减少的水量提供进一步的能源节省，因为在石膏产品的干燥期间必须除去的水更少。

优选地，所述煅烧步骤包括用水和石膏充分地填充所述容器，以便所述容器基本上无自由空间，使得防止在石膏的煅烧期间产生的水蒸发。

优选地，所述升高的温度包括在110℃-170℃、优选120℃-150℃、更优选130℃-140℃范围内的温度。

典型地，根据操作温度调节压力，使得操作压力对应于在所述操作温度下的蒸汽的蒸气压。优选地，所述升高的压力包括在2-8巴、更优选3-5巴范围内的压力。

所述方法优选地进一步包括在所述煅烧步骤之后冷却所述α-半水合物浆料的步骤。典型地，冷却所述α-半水合物浆料的步骤在使所述α-半水合物浆料仍保持在约2-8巴的升高的压力的同时发生。典型地，冷却所述α-半水合物浆料的步骤使用热交换器实施。优选地，将所述α-半水合物冷却至低于100℃，例如90℃的温度。