석고 플라스터를 안정화, 냉각, 및 제습시키기 위한 공정 및 장치 {Method And Device For Stabilizing, Cooling And Drying Plaster of Paris}
본 발명은 석고 플라스터의 연속적인 컨디셔닝(conditioning)을 위한 방법에 관한 것이다.
석고는 화합물인 황산칼슘 2수화물(CaSO 4 ·2H 2 O)에 대한 기술적, 광물학적인 용어이다. 석고에 열 에너지를 공급함으로써, 석고는 화학식 단위당 그의 화학적으로 결합된 결정수의 1½ 분자를 잃고, 황산칼슘 2수화물은 황산칼슘 반수화물(CaSO 4 ·1/2H 2 O)로 변환된다. 황산칼슘 반수화물의 2개의 기술적 형태가 있고; 실질적인 목적으로 이들 사이에서 알파 변성체 및 베타 변성체로서 흔히 구별이 이루어지지만, 이들은 화학적-광물학적 관점에서 동일하다. 열 에너지가 대기압에서 공급되면, 황산칼슘 반수화물의 베타 변성체가 얻어진다. 베타 변성체는 소석고 및 석고 플라스터 보드의 생산을 위한 결합제로서 큰 중요성을 갖는 석고 플라스터의 주성분이다. 황산칼슘 반수화물의 알파 변성체의 생성은 과포화 수용액으로부터, 즉 산과 염으로 구성된 전해질 용액 내에서 또는 오토클레이브 내의 상승된 온도 및 상승된 증기압에서 발생한다. 이러한 변환은 보통 바람직한 방식으로 형성되는 결정의 형태에 영향을 주는 첨가제를 채용함으로써 수행된다. 본 발명은 황산칼슘 반수화물의 베타 변성체를 우세하게 생성할 목적으로 석고 플라스터를 안정화, 냉각, 및 제습(dehumidifying)시키는 것에 관한 것이다. 결정 형태로 석고 내에 결합된 물의 열 에너지의 공급에 의한 제거를 위한 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 용어는 "하소(calcination)"이다. 열 에너지의 공급에 의존하여, 간접 및 직접 하소 공정으로 구분되는 석고의 하소를 위한 상이한 공정들이 존재한다. 케틀(kettle) 및 회전 튜브 하소기가 석고가 연소 가스와 접촉하지 않는 간접 하소 공정의 부류에 속한다. 하소되는 석고가 연소 가스와 접촉하면, 직접 하소 공정이 연관된다. 직접 공정은 분쇄 하소, 회전 튜브 노 내에서의 하소, 건조 덕트 및 관련 장치 내에서의 하소를 포함한다. 상이한 하소 공정들에 의해 얻어지는 석고 플라스터의 특징은 기술적 공정 조건에 의존하여 상이하다. 따라서, 케틀 또는 회전 튜브 하소기 내에서 하소된 석고 플라스터는 더 높은 상 안정성을 지닌다. 이에 대한 이유는 단위 시간당 더 낮은 열 부하이다. 간접 공정의 경우에, 석고를 하소시키기 위해 요구되는 시간은 수시간까지일 수 있다. 분쇄 하소 공정 시에 또는 건조 덕트 내에서의 하소 중에, 다른 한편으로, 연소 가스와의 접촉 시간은 최대 20 내지 30초이다. 직접 하소 공정이 산업적 규모에서 점점 더 사용되고, 이는 장비가 더 콤팩트하고 결과적으로 더 비용 효과적이며, 열 효율이 더 크기 때문이다. 아울러, 석고 플라스터의 응고 시간이 더 짧고, 이는 석고 플라스터 보드의 산업적 규모 생산을 용이하게 한다. 소석고 및 석고 플라스터 보드의 생산을 위해 필요한 상은 150℃ 내지 170℃의 공정 온도에서 기술적으로 생성되는 황산칼슘 반수화물(CaSO 4 ·½H 2 O)이다. 공정 온도가 180℃ 내지 대략 300℃의 범위 내일 때, 가용성 황산칼슘 무수물(무수물 Ⅲ)이 형성된다. 가용성 무수물은 결정 형태로 결합된 물이 없다. 그러나, 물 또는 심지어 수증기의 존재 시에, 가용성 무수물은 황산칼슘 반수화물로 변환된다. 이는 황산칼슘 반수화물의 kg당 210 kJ 내지 225 kJ의 열 에너지가 방출되는 가역적 발열 변환이다. 공정 온도가 300℃를 초과하면, 낮은 용해도의 황산칼슘 무수물이 형성된다. 이러한 상은 석고 플라스터에서 바람직하지 않다. 석고 플라스터의 보통의 사용 중에, 낮은 용해도의 무수물은 응고 과정에 참여하지 않는다. 그러나, 열 에너지가 낮은 용해도의 무수물로의 변환을 위해 요구되었고, 이러한 에너지는 생산되는 석고 플라스터에 대해 유익을 갖지 않는다. 기본적으로, 석고 플라스터 내의 낮은 용해도의 무수물의 존재는 비경제적인 하소 공정을 시사한다. 기술적으로 하소된 석고 플라스터는 순수한 상의 생성물이 거의 아니고; 대신에, 그의 조성은 4개의 황산칼슘 상으로 구성된다. 바람직한 상은 황산칼슘 반수화물(CaSO 4 ·½H 2 O)의 상이다. 더 큰 석고 플라스터 입자의 코어는 충분한 양의 열 에너지를 받지 않은 황산칼슘 2수화물(석고)(CaSO 4 ·2H 2 O)의 잔류물을 함유할 수 있다. 다른 한편으로, 상대적으로 작은 석고 플라스터 입자는 이미 가용성 황산칼슘 무수물(CaSO 4 )의 상을 보일 수 있다. 석고 플라스터 내의 황산칼슘 2수화물 및 가용성 황산칼슘 무수물의 존재는 석고 플라스터의 응고 시간 및 그의 물 요구량에 영향을 준다. 그러한 상들을 제거하거나, 그들을 적어도 가능한 한 낮은 비율로 안정된 방식으로 감소시키는 것이 목표이다. 컨디셔닝 이전에 하소된 석고 플라스터 중 가장 많은 질량을 제공하는 1차 반수화물 내의 결함의 제거가 석고 플라스터의 물 요구량에 대해 가용성 황산칼슘 반수화물의 분해만큼 중요하다. 결정내 결함, 표면 결함, 및 결정간 응력이 반수화물 결정들 사이에서 그리고 반수화물 결정과 다른 3개의 황산칼슘 상 사이에서 발생한다. 과거에, 가용성 황산칼슘 무수물을 황산칼슘 반수화물로 변환시키기 위한 상당한 노력이 이루어졌다. EP 1 547 984 A1호에서, 석고 플라스터가 가용성 황산칼슘 무수물을 황산칼슘 반수화물로 변환하기 위해 회전 장치 내에서 습윤되는 방법이 설명되어 있다. 이러한 목적으로, 물 또는 증기가 공급된다. 석고 플라스터와 접촉하는 모든 외부 장비 표면이 100℃를 초과하여 가열된다. 석고 플라스터의 냉각은 제공되지 않는다. WO 2008 074137 A1호에서, 석고 플라스터를 컨디셔닝하기 위한 증기의 공급이 또한 설명되어 있다. 고정 장치 내에 존재하는 석고 플라스터는 증기와 접촉한다. 장치 내의 증기 압력은 대기압보다 높게 설정된다. 석고 플라스터의 냉각 및 제습은 제공되지 않는다. 상 안정화의 공정은 불연속적이다. WO 2009 135688 A1호에 따르면, 반응 용기 내에서 급속 하소에 의해 얻어진 석고는 고온 다습한 기체를 공급함으로써 후하소되고, 반응 용기 내에서의 체류 기간은 이전의 급속 하소 중의 기간보다 훨씬 더 길다. 이러한 공정에서, 석고 플라스터의 냉각 및 제습은 역시 제공되지 않는다. 전술한 공정에서, 물 또는 증기가 가용성 황산칼슘 무수물을 분해하기 위해 관련 반응 챔버 내로 도입된다. 동일한 절차가 또한 WO 2009 135688 A1호에서 사용된다. 그러나, 이러한 경우에, 증기는 과열된 형태의 다습한 기체 내에 존재한다. 하소 공정의 공정 조건, 석고의 순도 및 표면 습도, 및 연소 가스의 증기 함량에 의존하여, 다습한 기체의 증기 함량은 30 (체적)% 미만이다. 전술한 공정들은 본 발명에 따른 처리 후에 석고 플라스터를 제습시키기 위한 수단을 제공하지 않는다. EP 1 547 984 A1호에 따른 경우에서와 같이, 열 에너지가 석고 플라스터의 건조를 위해 공급되더라도, 과열된 증기의 잔류물이 공기와 같은 운반 매체가 이러한 증기 잔류물을 흡수할 수 없으면, 석고 플라스터 내에 잔류한다. 그러한 석고 플라스터가 온도가 수증기 이슬점보다 낮은 다음의 이송 장치 내의 표면과 접촉하면, 응축이 반드시 발생한다. 석고 플라스터 입자가 이러한 접촉 표면에서 응축물 내에 결합되어, 침착물의 형성을 일으킬 위험이 있다. 위에서 상술한 공정들 중 하나에 따라 얻어지는 석고 플라스터가 특히 석고 플라스터 보드의 생산을 위해 사용된다. 석고 플라스터 보드는 석고에 기초한 가장 널리 사용되는 건축 요소이다. 석고 코어가 판지의 2개의 층들 사이에 매립되고, 석고 코어는 2개의 판지 층들에 의해 완전히 봉입된다. 석고 코어의 생산 중에, 석고 플라스터 내의 여러 상들이 여러 물 요구량 및 변화되는 응고 거동을 일으킨다. 석고 플라스터의 주요 성분 및 물에 추가하여, 복수의 첨가제가 석고 플라스터의 원하는 응고를 달성하기 위해 혼합기 내로 도입된다. 확산제, 가속화제, 및 지연제와 같은 첨가제가 원하는 응고 거동을 일으킨다. 석고 플라스터 특징의 안정성이 클수록, 물 및 첨가제 요구량은 더 낮다. 상이 안정된 석고 플라스터에 의한 비용의 현저한 절감에 대한 잠재성이 여기에 있다. 석고 플라스터의 응고는 석고 플라스터 및 물의 현탁액의 온도가 35℃이며 40℃보다 높지 않으면, 최적이다. 이러한 이유로, 석고 플라스터는 최적의 현탁 온도를 달성하기 위해 대략 80℃로 냉각되어야 한다. 석고 산업은 석고 플라스터에 대해 직접 및 간접 냉각 시스템을 사용한다. 직접 냉각 시스템은 건조 덕트 내의 냉각 공기 및 유체화된 베드 냉각기와의 직접 접촉에 기초한다. 그러나, 회전 튜브 냉각기가 사용되는 간접 냉각 시스템이 가장 널리 사용된다. 석고 플라스터를 냉각시키는 것 이외에, 회전 튜브 냉각기는 또한 가용성 황산칼슘 무수물의 소정의 환원을 제공하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 황산칼슘 2수화물의 환원은 실질적으로 발생하지 않고, 이는 가용성 황산칼슘 무수물의 황산칼슘 반수화물로의 변환 중에 방출되는 발열 에너지가 냉각 공기에 의해 흡수되기 때문이다.
본 발명에 따른 공정의 목적은 에너지가 절약되고, 비용 효과적이며, 기술적으로 신뢰할 수 있는 방식으로 실행될 수 있는, 상이 안정되고, 제습, 및 냉각된 석고 플라스터의 생산을 위한 공정 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 상류에 연결된 하소 설비로부터 석고 플라스터 냉각기로 입자 형태의 석고 플라스터를 통과시킴으로써 석고 플라스터를 연속적으로 컨디셔닝하기 위한 공정에서 달성되고, 초기에, 이러한 냉각기 내에서, 가용성 황산칼슘 무수물이 황산칼슘 반수화물로 그리고 황산칼슘 2수화물이 황산칼슘 반수화물로 변환되고, 결정 결함이 제거되고, 이후에 석고 플라스터는 주변 공기와 접촉하고 그에 의해 제습되어 동시에 간접 냉각된다. 본 발명은 물 또는 수증기가 안정화의 목적으로 공급될 필요가 없이 석고 플라스터를 안정화, 냉각, 및 제습시키기 위한 연속 공정을 제공한다. 아울러, 추가의 열 에너지가 석고 플라스터를 제습시키기 위해 요구되지 않는다. 하소 설비로부터 공급된 석고 플라스터가 처음 황산칼슘 2수화물로부터 황산칼슘 반수화물로의 환원이 발생하는 석고 플라스터 냉각기의 제1 구역 내에 체류하는 사실의 결과로서, 가용성 황산칼슘 무수물로부터 황산칼슘 반수화물로의 변환 중에 방출되는 발열 에너지가 흡수되고, 외부로부터의 열 에너지의 공급이 종래 기술에 따른 석고 플라스터를 생산하기 위한 설비와 대조적으로, 이러한 공정에 대해 요구되지 않는다. 본 발명의 유리한 추가의 개선은 종속항, 설명, 및 도면으로부터 나온다. 바람직하게는, 석고 플라스터가 0.7 내지 0.9 kg/dm 3 의 밀도로 석고 플라스터 냉각기 내로 도입되는 것이 제공된다. 유리하게는, 석고 플라스터가 하소 시스템으로부터 혼입된 공정 가스와 함께 반응 용기 내로 도입되는 것이 제공된다. 공정 가스는 바람직하게는 0.65 내지 0.7 kg/m 3 의 밀도를 갖는다. 바람직하게는, 공정 가스는 표준 조건 하에서의 공정 가스의 체적에 기초하여, 0.25 내지 0.40 kg/m 3 의 수증기 함량으로 도입된다. 여기서, 석고 플라스터는 먼저 회전 튜브 냉각기 내에 배열된 안정화 구역을 통해 도입된다. 유리하게는, 석고 플라스터가 안정화 구역 내에서 10 내지 15분 동안 체류하는 것이 제공된다. 안정화 구역은 석고 플라스터 내에서의 상 교환을 통해 그 안에서 방출된 수증기가 주변 공기의 공급에 의해 석고 플라스터의 유동 방향으로 안정화 구역의 하류에 배열된 냉각 구역 내로 토출되는 방식으로 구성된다. 바람직하게는, 주변 공기는 만족스러운 물 흡수 및 만족스러운 열 전달을 보장하기 위해 수증기를 흡수하도록 석고 플라스터 위에서 석고 플라스터의 유동 방향에 대해 향류로 통과된다. 주변 공기가 0.1 m/s 미만의 유속으로 냉각 구역 내로 통과되는 것이 특히 유리하다고 입증되었다. 바람직하게는, 공급되는 주변 공기는 석고 플라스터와의 접촉을 통해 80℃를 초과하는 온도로 가열된다. 다시 유리하게는, 주변 공기는 안정화 구역과 냉각 구역 사이의 접합부에서, 석고 플라스터의 유동 방향으로, 즉 180°로 방향 전환되고, 그 다음 다시 석고 플라스터 냉각기의 외부로 통과된다. 유동 방향을 역전시킴으로써, 주변 공기가 안정화 구역으로부터 수증기를 취출하는 것이 방지되고, 이는 석고 플라스터의 상들의 상 안정화를 위해 요구된다. 냉각 구역 내에서, 석고 플라스터는 냉각 튜브 내에서 안내되는 주변 공기에 의해 간접으로 추가로 냉각된다. 이러한 간접 냉각을 위해 사용되는 주변 공기는 이러한 공정 중에 100℃까지의 온도로 가열된다. 본 발명에 따른 공정의 특정 장점은 냉각기 토출 공기로서 냉각 튜브 내에서 가열되는 주변 공기가 미리 가열된 연소 공기로서 하소 설비의 적어도 하나의 버너로 다시 통과될 수 있어서, 연료 에너지를 절약하는 것이다. 본 발명에 따르면, 석고 플라스터의 상 안정화, 제습, 및 냉각은 따라서 2개의 구역 내에서 발생하고; 먼저, 가용성 황산칼슘 무수물이 수증기를 흡수하고 발열 변환 에너지를 발산함으로써 안정화 구역 내에서 황산칼슘 반수화물로 변환되고; 방출된 발열 에너지를 이용함으로써, 황산칼슘 2수화물이 황산칼슘 반수화물로 변환되고, 1차 황산칼슘 반수화물 내의 결함이 제거된다. 이후에, 이러한 방식으로 상 안정화된 석고 플라스터는 냉각 구역 내에서, 주변 공기와의 직접 접촉 시에 제습되고, 주변 공기와의 간접 접촉 시에 냉각된다. 본 발명에 따르면, 석고 입자들 사이에 존재하는, 상류에 연결된 하소 시스템의 공정 가스로부터의 수증기가 가용성 황산칼슘 무수물의 황산칼슘 반수화물로의 변환을 활성화한다. 이후에, 황산칼슘 반수화물로의 변환 중에 방출된, 황산칼슘 2수화물에 결정형으로 결합된 물로부터의 수증기가 가용성 황산칼슘 무수물로부터 황산칼슘 반수화물로의 변환을 지속한다. 석고 플라스터의 안정화는 따라서 장치의 제1 구역 내에서 발생한다. 냉각 및 제습은 제2 구역 내에서 발생한다. 본 발명은 또한 공정을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 장치는 회전 튜브 냉각기로서 구성되고 분리된 안정화 구역 및 분리된 냉각 구역을 포함하는 석고 플라스터 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 유리하게는, 원주부 시일, 특히 적어도 제한판(10)이 안정화 구역과 냉각 구역 사이에 제공된다. 일례로서, 석고 플라스터 입구 슈트(chute)로부터 안정화 구역의 출구로의 석고 플라스터 유동의 작동 중단을 회피하는 여러 수직 제한판이 통합된다. 바람직하게는, 냉각 튜브가 석고 플라스터와 냉각 공기로서 공급되는 주변 공기 사이에서의 간접 열 교환을 위해 냉각 구역 내에 제공된다. 제습 튜브가 냉각 구역, 특히 그의 중심 축 내에 제공되는 것이 유리한 것으로 또한 입증되었다. 유리하게는, 시일을 구비한 입구 슈트는 안정화 구역 내로 석고 플라스터를 도입하기 위해 회전 튜브 냉각기의 전방판 내에 중심에 제공된다. 마무리된 석고 플라스터의 단순 소기(evacuation)는 석고 플라스터를 소기하기 위해 석고 플라스터 토출 하우징 및 셀룰라 휠 슬루스(cellular wheel sluice)를 냉각 구역에 접합시킴으로써 가능해진다. 여기서, 회전 튜브 냉각기의 베어링이 레이스웨이(raceway)와, 하나는 고정 베어링의 형태를 갖고 다른 하나는 열 팽창을 보상하기 위한 부유 가동 베어링인, 롤러 베어링들을 구비하여 구성된다. 회전 튜브 냉각기의 구동부는, 예컨대, 체인 구동부 또는 기어 구동부의 형태를 갖는다. 바람직하게는, 회전 튜브 냉각기는 분당 3 내지 8회전의 속도로 회전한다. 본 발명에 따른 회전 튜브 냉각기의 구성에 따르면, 단열이 안정화 구역 또는 냉각 구역에 대해 필요치 않다. 본 발명은 이제 하나의 예시적인 실시예를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 주변 작동 유닛을 구비한 안정화 구역 및 냉각 구역으로 구성된 본 발명에 따른 석고 플라스터 냉각기를 도시한다.
도 2는 시간의 함수로서 안정화 구역을 갖는 석고 냉각기의 시작 상태에서의 석고 플라스터의 무수물 Ⅲ의 함량을 도시한다.
도 3은 시간의 함수로서 안정화 구역을 갖는 석고 냉각기의 시작 상태에서의 결정수의 함량을 도시한다.
도 1에 도시된 석고 플라스터 냉각기는 무엇보다도 그가 안정화 구역(2) 및 냉각 구역(3)으로 구성되는 사실을 특징으로 한다. 실제로 일반적으로 사용되는 간접 냉각식 수평 회전 튜브 냉각기가 안정화 구역(2)을 통합함으로써 본 발명에 따라 변형되었다. 이러한 안정화 구역(2)은 도입된 하소된 석고 플라스터(A)가 작동 중단 시에 안정화 구역(2)의 출구로 유동하는 것을 방지하기 위해 그의 내부에 제한판(10)을 갖는다. 바로 하소된 석고 플라스터(A)는 유체화된 상태에 있다는 것이 공지되어 있다. 이러한 유체화된 상태에서, 석고 플라스터는 안정화 구역(2) 내에 이미 존재하는 석고 플라스터 상에서 부유한다. 제한판은 이러한 작동 중단을 방지하고, 도입된 하소된 석고 플라스터(A)는 안정화 구역(2) 내에 이미 존재하는 석고 플라스터와 혼합된다. 관련된 양호한 유동 특성을 갖는 석고 플라스터의 유체화된 상태는 또한 안정화 구역(2)으로의 입구에서의 석고 플라스터 입구 슈트(1)가 충분한 이유이다. 공급 스크루는 요구되지 않는다. 도입된 하소된 석고 플라스터(A)는 상 조성에 의존하여, 2.55 내지 2.65 kg/dm 3 의 밀도를 갖는다. 그러나, 하소된 석고 플라스터(A)의 체적 밀도는 단지 0.7 내지 0.9 kg/dm 3 이다. 석고 플라스터 입자는 0.65 내지 0.7 kg/m 3 의 낮은 밀도를 갖는 공정 가스에 의해 둘러싸인다. 공정 가스는 상류에 설치된 하소 시스템으로부터 기원한다. 공정 가스의 수증기 함량은 표준 조건 하의 공정 가스의 체적에 기초하여, 0.25와 0.4 kg/m 3 사이이다. 수증기의 이러한 낮은 질량은 상 안정화의 공정을 개시하기에 충분하다. 외부로부터의 물 또는 수증기의 추가의 공급은 요구되지 않는다. 가용성 황산칼슘 무수물은 존재하는 수증기와 반응하여, 황산칼슘 반수화물로 변환된다. 이러한 공정 중에, 황산칼슘 반수화물의 210 내지 225 kJ/kg의 발열 에너지가 방출된다. 특허 출원 EP 1 547 984 B1호에서 제안된 바와 같이, 안정화 구역(2)의 자켓 표면을 외부에서 가열하는 것은 필요치 않다. 자켓 표면의 단열도 생략될 수 있다. 자켓의 내부 표면의 온도가 이슬점 아래로 떨어지는 것이 가능하고, 이는 석고 플라스터 입자를 둘러싸는 공정 가스가 70℃를 초과하는 높은 이슬점 온도를 갖기 때문이다. 이슬점 아래로의 이러한 감소는 가용성 황산칼슘 무수물의 황산칼슘 반수화물로의 변환이 가속되므로 유리하다. 회전하는 안정화 구역(2) 내에서 이동하는 석고 플라스터가 침착을 방지하므로, 자켓의 내부 표면 상에 형성되는 응축물 내에서의 석고 플라스터 입자의 침착의 위험이 없다. 황산칼슘 2수화물로부터 황산칼슘 반수화물로의 변환으로부터의 열은 황산칼슘 반수화물의 570 내지 580 kJ/kg에 달한다. 가용성 황산칼슘 무수물로부터 1kg의 황산칼슘 반수화물로의 발열 변환 에너지는 황산칼슘 2수화물(석고)을 0.35 내지 0.4 kg의 황산칼슘 반수화물로 변환하는 능력을 갖는다. 이러한 공정 중에, 황산칼슘 2수화물 내에 결정형으로 결합된 물의 1½부가 방출된다. 결정형으로 결합된 이러한 물의 ½부만이 가용성 황산칼슘 무수물의 추가의 변환을 위해 사용된다. 이러한 결정수는 석고 플라스터 내의 황산칼슘 2수화물의 부분이 완전히 소진될 때까지 방출된다. 외부로부터 공급되는 다량의 물, 수증기, 또는 수증기 함유 공정 가스가 필요치 않다. 안정화 구역(2) 내에서의 하소된 석고 플라스터(A)의 체류 시간은 10 내지 15분이다. 석고 플라스터의 상들은 단지 대략 1시간의 작동 시간 후에 대체로 안정화된다 (도 1과 2 비교). 석고 플라스터 냉각기는 체인 구동부(9) 또는 기어 구동부(9)에 의해 구동된다. 레이스웨이(8)가 롤러 베어링들 상에 안착되고, 베어링들 중 하나는 고정 베어링으로서 구성된다. 부유식 가동 베어링이 열 팽창에 기인하는 길이의 임의의 변화를 보상한다. 석고 플라스터 냉각기의 회전 속도는 분당 3 내지 8회전이다. 안정화 구역(2) 및 냉각 구역(3) 내에 존재하는 석고 플라스터는 이러한 공정 중에 완화하게 이동된다. 이러한 이동에 기인하는 석고 플라스터 입자들 사이의 마찰은 석고 플라스터의 물 요구량에 대해 긍정적인 효과를 갖는다. 석고 플라스터 입자의 표면은 거칠고, 하소 후에 갈라진다. 이는 특히 직접 하소 시스템 내에서 하소되는 석고 플라스터에 해당한다. 입자 표면을 처리하지 않으면, 석고 플라스터를 사용하여 현탁액을 생성하기 위한 물 요구량이 더 높다. 안정화 구역(2)을 갖는 회전 석고 플라스터 냉각기 내에서의 석고 플라스터의 이동 및 마찰의 결과로서, 입자 표면은 매끄러워진다. 이러한 공정 중에, 미세 석고 플라스터 입자들이 분리되어, 석고 플라스터의 입자 분포에 대해 긍정적인 효과를 갖는다. 이러한 미세 입자들은 더 큰 석고 플라스터 입자들 사이의 공간을 점유하여, 간극을 충전하기 위한 물 요구량을 감소시킨다. 높은 열 부하의 결과로서, 특히 직접 하소 공정에서, 석고 플라스터 입자는 응력을 받고, 결정간 결함을 보인다. 이러한 석고 플라스터 입자들이 물과 접촉하면, 증가된 입상체 분해가 발생하고, 이는 증가된 물 요구량으로 이어진다. 이러한 간섭 및 결함은 가용성 황산칼슘 무수물 및 1차 황산칼슘 반수화물 모두에 영향을 준다. 안정화 구역(2) 내에서의 가용성 황산칼슘 무수물로부터 황산칼슘 반수화물로의 변환 이외에, 하소 중에 형성된 1차 반수화물의 주로 결정간 응력 및 표면 결함이 제거된다. 양 변환 공정은 결정간 응력의 제거와 함께 입상물 분해를 최소화한다. 위에서 언급된 바와 같이, 안정화 구역(2) 내의 수증기 함량은 가용성 황산칼슘 무수물로부터 황산칼슘 반수화물로의 변환으로부터의 발열을 사용함으로써 황산칼슘 2수화물로부터 황산칼슘 반수화물로의 상 교환에 의해 증가된다. 가용성 황산칼슘 무수물로부터 황산칼슘 반수화물로의 변환에 대해 요구되지 않는 수증기의 부분이 제거되어야 한다. 이러한 과잉의 수증기가 냉각 구역(3)에 도달하면, 응축이 이슬점 아래로의 온도 감소의 결과로서 냉각 튜브 상에서 발생한다. 물과 접촉하는 미세 입상 고체는 접촉 표면 상에서 침착물을 형성하는 경향이 있음이 일반적으로 공지되어 있다. 미세 석고 플라스터 입자가 표면 수분 내로 통합되어 냉각 튜브를 코팅한다. 결과적으로, 냉각 튜브를 통한 열의 통과가 영향을 받는다. 석고 플라스터를 제습시키기 위한 가장 양호한 운반체는 대기 주변 공기이다. 제습 공기(D)는 석고 플라스터 토출 하우징(5) 내로 그리고 그로부터 냉각 하우징(3) 내로 통과한다. 제습 공기(D)는 석고 플라스터에 대한 향류로 80℃까지 가열된다. 냉각 구역(3) 내에서의 유량은 0.1 m/s 미만이다. 공기의 이러한 가열된 스트림은 석고 플라스터로부터 소량의 수증기라도 흡수하는 능력을 갖는다. 안정화 구역(2)의 출구에서, 제습 공기(D)의 유동 방향은 180° 회전된다. 이는 수증기가 상 안정화를 위해 안정화 구역에서 요구되므로, 제습 공기(D)가 안정화 구역(2)으로부터 수증기를 혼입하지 않도록 보장한다. 중심 제습 튜브(7)를 통해, 수증기를 함유하는 제습 공기(F)가 외부 먼지 필터(12)로 통과한다. 송풍기(13)가 먼지 제거 공기(F)를 석고 플라스터 냉각기 및 먼지 필터(12)를 통해 이송한다. 셀룰라 휠 슬루스(14)를 거쳐, 제습 공기(F) 내에 함유된 석고 먼지가 석고 플라스터 냉각기로 복귀된다. 대기 주변 공기는 또한 석고 플라스터의 냉각을 위해 사용된다. 이러한 냉각 공기(C)는 냉각 구역(3) 내에 존재하는 복수의 냉각 튜브(11) 내로 흡입된다. 간접 열 교환 및 향류에서, 석고 플라스터는 그의 열을 냉각 공기(C)로 방출한다. 이러한 공정 중에, 냉각 공기(C)는 100℃까지 가열된다. 가열된 냉각 공기(C)는 냉각 튜브(11)로부터 냉각 공기 매니폴드 하우징(4) 내로 통과하고, 여기서 송풍기(15)를 사용하여 흡인된다. 가열된 냉각기 배출 공기(E)는 먼지가 없고, 결과적으로 미리 가열된 연소 공기로서 하소 설비 내의 버너로 복귀될 수 있다. 상 안정화되고, 냉각되어, 제습된 석고 플라스터(B)는 (도시되지 않은) 승강 스쿠프(scoop)에 의해 냉각 구역(3)으로부터 연속적으로 토출된다. 석고 플라스터는 그 다음 출구로부터 석고 플라스터 토출 하우징(5) 및 외부 셀룰라 휠 슬루스(6)를 통해 취해질 수 있다. 본 발명에 따른 연속 공정 및/또는 본 발명에 따른 장치는 상 안정화되고, 냉각되어, 제습된 석고 플라스터의 생산이 고품질의 석고 플라스터를 공급하는 에너지를 절약하고 작동이 안전한 방식으로 발생하도록 보장한다. 안정화 구역(2) 내에서, 석고 플라스터의 황산칼슘 무수물 함량은, 연속 작동 시에, 석고 플라스터가 무수물 Ⅲ의 비율을 10 중량% 미만으로 감소시키기 위해 15분 미만 동안 안정화 구역(2) 내에 체류해야 하는 방식으로, 석고 냉각기의 시동 상태에서, 단지 1½ 시간 후에 10 중량% 미만(도 2)의 비율로 감소된다. 대응하여, 황산칼슘 반수화물에 결합된, 중량%로 표시된 결정수의 함량이 병행하여 증가한다 (도 3).
1 : 석고 플라스터 입구 슈트
2 : 안정화 구역
3 : 냉각 구역
4 : 냉각 공기 매니폴드 하우징
5 : 석고 플라스터 토출 하우징
6 : 셀룰라 휠 슬루스
7 : 제습 튜브
8 : 레이스웨이
9 : 체인 구동부 또는 기어 구동부
10 : 제한판
11 : 냉각 튜브
12 : 먼지 필터
13 : 송풍기
14 : 셀룰라 휠 슬루스
15 : 송풍기
A : 회전 튜브 냉각기로의 입구에서의 하소된 석고 플라스터
B : 회전 튜브 냉각기의 출구에서의 석고 플라스터(상 안정화되고, 냉각되어, 제습됨)
C : 냉각 공기
D : 제습 공기
E : 냉각기 배출 공기
F : 제습 배출 공기 |
