Treatment of by-produced gypsum

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、副生石膏（Ａｎｆａｌ
ｌｇｉｂｓ）、特にＲＥＡ−石膏を処理して高い強度で高活性の変性可能な石膏結合剤とする方法に関する。

【０００２】

【従来技術】天然石膏を処理する為の石膏工業の燃焼装置がこの種の石膏の脱水の為に優先的に用いるられることは公知である。

【０００３】文献には何度も、とりわけＲＥＡ−石膏を脱水処理の前に天然石膏に似た生成物に転化しなければならず、即ち、費用のかゝる乾燥およびロール圧縮での緊密化が必要であることが指摘されている。 更に公知の方法では一般に脱水処理した生成物を冷却する装置が必ず準備される。

【０００４】公知の方法で脱水された副生石膏は慣用の石膏結合剤に比較して違った加工特性、例えばチクソトロピーまたは副生性を有しているという欠点があるので、費用の掛かる後処理、例えばエージング、粉砕または添加物の添加によって平均化をしようとされる。

【０００５】ダスト問題および微細粒子な石膏の脱水の際の品質問題を解決する為に、ＤＤ−ＷＰ２６３０４８
によれば、４０３〜４５３Ｋでの間接的に加熱された管状乾燥器が準備される。 しかしながらこの場合には、生成物が個々の粒子の脱水度に無関係に約５０分の滞留時間に曝される。

【０００６】更に、ドイツ特許第３，７２１，４２１号明細書から、流動床が砂または、粉末石膏に対して不活性の良好な熱移行値の別の粒子状物質より成る、流動床乾燥器が公知である。 この場合、流動床に均一に分布導入される石膏粒子が砂の流動床および流動ガスから熱を吸収すると報告されている。

【０００７】熱移行の為の伝達物質としての砂流動床は、該流動床が同時に流動物質である方法に比較して工業的に費用が掛かる。 ドイツ特許出願公告第２，６２
２，９９４号明細書から公知の別の流動床方法は、約３
７８Ｋに予備加熱された空気および熱交換器を用いて、
流動床との接触にて副生石膏の脱水処理を可能とする、
流動底部による流動床を実現した。 副生石膏を充填する以前に乾燥して粉末にしなければならないという欠点がある。 次いで、４４５〜４６５Ｋの温度に加熱された物質を技術的に費用を掛けて再び熱交換器によって流動床で冷却する必要がある。

【０００８】流動床装置の多面的な工業的解決法およびペースト状物および微細粒子生成物の乾燥法または−装置が例えば米国特許第４，５８１，８３０号明細書から公知である。 複雑な方法段階、即ち乾燥、崩壊および脱水あるいはか焼を指摘することが一般に欠けている。 近年に工業的に提起された仕上げ法あるいは装置も方法段階、即ち色々な幾何学的構造の種々の装置での乾燥、崩壊および脱水またはか焼を実行している。

【０００９】これら全ての公知の方法の突出した特徴は、必要とされる脱水度を達成する為に３９３〜４７３
Ｋの範囲内にある物質温度を実現しなければならない点である。 ダストの副生分離は別として、必ず沢山の装置が使用される。 沢山の装置および高温はエネルギーの面でそれ自体欠点である。

【００１０】更にドイツ特許第２，７２７，５４４号明細書には、装置における課題を解決するが３９３〜４３
３Ｋの転移温度を必要とする、石膏水和物から石膏半水和物への乾燥およびか焼を行う流動床法が開示されている。

【００１１】既に述べた公知の方法に比較しての改善は、高熱−または熱力学的装置からの浄化した廃ガスを利用することにある。

【００１２】高い物質温度および長い滞留時間において、不利なことに結晶子の崩壊をもたらし、その際に崩壊した結晶子が多量の水を要求しそしてそれと共に強度が低下する。 品質を改善する為には脱水処理を、費用の掛かる人工的なエージング工程を後に連結するかまたは、崩壊時間、強度および結晶化に影響を及ぼす物質を添加する必要がある。

【００１３】

【本発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、種々の方法段階の経過を複雑に且つ重ね合わせて形成しそして迅速な脱水処理を、ＲＥＡ−石膏の結晶構造が保持されたままであるようにエネルギー的に有利な熱管理下に実施する、副生石膏、特にＲＥＡ−石膏を処理して高い強度で高活性の変性可能な石膏結合剤とする方法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従って、 − ＜２００μm の粒度範囲の副生石膏を − 初めに≦３６３Ｋの物質温度で２．５〜８Ｋｐａの減圧域において脱水処理に委ね、 − この脱水処理を、脱水処理生成物を基準として50%
〜100 % の無水物III の重量割合の時に終了することによって解決される。

【００１５】本発明の意味においては、同時的乾燥、崩壊および脱水のために、生じた水蒸気を石膏粒子の生じた直後に分圧差を確保する為に必ず追い出すという条件を提供することである。 脱水処理は、結晶水が出る際の結晶子の崩壊を避けそして結晶子の本来の大きさおよび形を十分に維持する為に、低い温度で実施するのが有利である。

【００１６】結晶子の大きさおよび形を維持する場合には、脱水反応生成物の半水和物並びに無水物III を反応器から空気力学的に出す際に脱水物の比重差によって分離することが有利な条件であることが判っている。 個々の粒子の熱負荷および滞留時間はこれらの技術的段階を集結する際に最小になる。 結晶水含有塩の場合の脱水工程の導入は温度および圧力に依存しているので、結晶水含有塩の脱水の導入を圧力低下によって達成することができる。

【００１７】ＲＥＡ−石膏を攪拌される流動床に導入しそして円筒状反応空間に接線方向から導入される熱ガス流によって処理する場合に、物質的要求が有利に満足される。 同様に、方法を空気力学的に活発化された流動床を用いる場合も本発明の範囲内にある。 反応容器内の減圧の制御およびガス速度の制御並びに脱水生成物の連続的な空気力学的搬出もこの場合決定的に重要である。

【００１８】反応が進行しあるいは終了する時の減圧が４．５Ｋｐａでそして無水物III の重量割合が７０〜９
０% であるのも本発明の範囲にある。 本発明によれば、
排ガス流の３０% までを熱ガス流に戻す場合に課題が解決される。 しかしながら、供給する熱ガス流に排ガス流成分を加えない場合にも同様に本発明の方法は有利に進行し且つ満足される。

【００１９】本発明によれば、粉砕した天然石膏が２０
０μm で５％の最大分級残留物を有する広い粒子範囲を有し、その際に本発明が無水物III の豊富な結合剤に１
５％までの重量割合でＲＥＡ−石膏をおよび６０％までの重量割合でフライアッシュを並びに２０％までの割合で天然石膏を添加するのが有利である。

【００２０】これらのテーマは選択的にそれ自体個々に行うかまたは色々な重量割合で一緒に行うことができる。 本発明の別の実施形態では、ポゾラン特性を持つ変性物質、例えばフライアッシュ、スラッジ等を用いる場合が有利である。

【００２１】本発明の有利な実施形態においては、排ガス流から分離される生成物は３３３〜３５３Ｋの物質温度でほぼ完全に高反応性無水物III(水和熱＞１８０Ｊ／
ｇ）に凝固する。 脱水前および後のＲＥＡ−石膏のＲＥ
Ｍ−吸収は、粒度および粒子形態に充分に一致している。 ≧１４５ gの散布量の場合には二時間後に８Ｎ／ｍ
ｍ ²の耐圧強度が達成される。 水との高い反応性に起因して硬化時間が短い。 脱水工程の制御は簡単である。 これは、排ガス温度および、攪拌されるまたは空気力学的に生じる流動床として形成されていてもよい流動床の上の圧力によって行う。 低い物質温度が冷却を必要としない。 この脱水生成物は直ちに加工することができる。

【００２２】製造される高活性無水物III 高含有物質は非常に吸湿性でありそして有利なことに、湿った水和物と接触した際にこれが湿気並びに結晶水を奪い取る性質を有している。

【００２３】本発明に従う別の有利な実施形態においては、ＲＥＡ−石膏を添加した際に反応が下記反応式に相応して進行する： ＣａＳＯ ₄ ＋２Ｈ ₂ Ｏ＋３ＣａＳＯ ₄ III ─→ ４Ｃａ
ＳＯ ₄ ＋1/2 Ｈ ₂ Ｏ Ｈ ₂ Ｏ＋２ＣａＳＯ ₄ III ─→ ２ＣａＳＯ ₄ ＋1/2 Ｈ
₂ Ｏ 無水物III の豊富な結合剤に、湿気次第で１５% 重量割合の副生石膏を添加してもよい。

【００２４】分離した脱水生成物にフィルターアッシュを添加する場合には、これが活性で且つ積極的な建材特性の混合物をもたらす。 例えば低い粗密度において高い強度をもたらす。 熱工業的作用度を改善する為には、排ガス流の一部を還流ガスとして熱ガス流に供給してもよい。

【００２５】熱ガス調整も同様に脱水工程の制御に使用できる。 副生石膏より成る脱水生成物の粒度範囲に影響を及ぼす為に、既に上述の通り、意図的に粉砕した天然石膏との混合を脱水の前または後で実施してもよい。

【００２６】本発明によれば、高い強度で高活性の変性可能な石膏結合剤がＲＥＡ−石膏から同じ乾燥、凝集および脱水において製造される。 本発明を実施例によって更に詳細に説明する。

【００２７】

【実施例】 実施例１機械的に攪拌される流動床および流動ガスとして接線方向から入る熱ガスを用いる流動床乾燥器において、強制分配装置を介してペースト状のＲＥＡ−石膏を導入する。 ＲＥＡ−石膏の特性値： 分級残留分： Ｒ _0.09 Ｒ _0.063 Ｒ _0.04 ０．６% ６% ４０% 構造的に結合した水 ８〜１０% 結晶水 １９．６% ＳＯ ₃ ４４．３% 熱ガス流は熱キャリヤーであり、同時に反応に役立ち並びに脱水されたＲＥＡ−石膏の空気力学的搬出に役立つ。

【００２８】ダスト分離はサイクロンまたは織物製分離手段で行う。 サイクロンおよび織物製分離手段によりダスト分離を一緒に行うことも可能である。 この方法を実施する為のパラメーターは以下の様に調整する。

【００２９】 反応器へのガス導入温度： ６４３Ｋ 反応器からのガス流出温度： ４３１Ｋ 反応器の後の物質温度： ３３８Ｋ 反応器の後の減圧： ４．５Ｋｐａ 脱水反応生成物は以下の特性値を有している。

【００３０】 結晶水 (Ｍ ₊ %)２．３ 散布量 （ｇ／１００／ml) １４７ 硬化開始 （分） ２ 硬化終了 （分） ４ ２時間後の耐圧強度 （Ｎ／ｍｍ ² ) ８．６ ２時間後の曲げ強度 （Ｎ／ｍｍ ² ) ３．２ ２時間後の粗密度 （ｇ／ｃｍ ³ ) １．６３ 水和熱 （Ｊ／ｇ秤量分）１８３ 実施例２実施例１に記載された方法過程を出発生成物に付いて維持する。 脱水生成物に１５％までの重量割合のＲＥＡ−
石膏を混入する。

【００３１】 実施例３実施例１に記載された方法過程を出発生成物に付いて維持する。 脱水生成物に６０％までの重量割合のフライアッシュを混入する。

【００３２】 実施例４機械的に攪拌される流動床および流動ガスとして接線方向から入る熱ガスを用いる流動床乾燥器において、強制分配装置を介してペースト状のＲＥＡ−石膏および粉砕した天然石膏より成る混合物を導入する。 粉砕された天然石膏の割合は１０% の重量割合である。 ＲＥＡ−石膏の特性値： 分級残留分： Ｒ _0.09 Ｒ _0.063 Ｒ _0.04 ０．６% ６% ４０% 構造的に結合した水 ８〜１０% 結晶水 １９．６% ＳＯ ₃ ４４．３% 天然石膏の特性値： 分級残留分： Ｒ _0.2 Ｒ _0.09 Ｒ _0.04 ５% １５% ２２% 構造的に結合した水 ０．８% 結晶水 １８．５% ＳＯ ₃ ４３．２% 乾燥および脱水を実施例１に記載したのと同様の条件のもとで行う。 この方法を実施する為のパラメーターを以下の様に調整する。

【００３３】 反応器へのガス導入温度： ６５３Ｋ 反応器からのガス流出温度： ４３９Ｋ 反応器の後の物質温度： ３５１Ｋ 反応器の後の減圧： ４．５Ｋｐａ 脱水反応生成物は以下の特性値を有している。

【００３４】 結晶水 (Ｍ- %)２．８ 散布量 （ｇ／１００ｍｌ) １４０ 硬化開始 （分） ２ 硬化終了 （分） ４ ２時間後の耐圧強度 （Ｎ／ｍｍ ² ) ７．１ ２時間後の曲げ強度 （Ｎ／ｍｍ ² ) ３．１ ２時間後の粗密度 （ｇ／ｃｍ ³ ) １．６１ 水和熱 （Ｊ／ｇ秤量分）１８６

【００３５】

【発明の効果】本発明によって、迅速な脱水処理を、副生石膏、特にＲＥＡ−石膏の結晶構造が保持されたままであるようにエネルギー的に有利な熱的管理下に実施する、副生石膏、特にＲＥＡ−石膏から高い強度の高活性変性石膏結合剤が製造される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギユンター・フイーチユ ドイツ連邦共和国、デッサウ、ハールマイ ヤー・ストラーセ、24 (72)発明者 ヘルムート・マイヤー ドイツ連邦共和国、シエナイヒエ、リンデ ンストラーセ、10 (72)発明者 デトレーフ・クンツエ ドイツ連邦共和国、ザンデルスドルフ、ス トラーセ・デル・フロイントシヤフト、５ (72)発明者 ハンス−ユルゲン・ハルトマン ドイツ連邦共和国、デッサウ、アルトウー ル・ケッスラー・ストラーセ、６ (72)発明者 ウオルフガング・シユネレ ドイツ連邦共和国、デッサウ、ヘルマン− ヘラー− ストラーセ、11