CN105916827A - 处理石膏煅烧产物的方法 - Google Patents

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Abstract

调节灰泥的方法包括以下步骤：添加一定量的灰泥颗粒至反应器中，所述灰泥颗粒包含半水合硫酸钙和/或硫酸钙无水石膏，以及二水合硫酸钙；以及在至少100℃的温度和至少70％的湿度下调节所述灰泥颗粒。在调节所述灰泥颗粒的步骤中，在该反应器中的灰泥颗粒的堆积密度至少是1g/cm3。

Description

处理石膏煅烧产物的方法
本发明涉及调节石膏煅烧产物的方法，且尤其涉及提高所述煅烧产物的半水化物含量的方法。
石膏(二水合硫酸钙)可为天然存在的原料或为烟道气脱硫作用的合成副产物。制备含石膏产物(例如石膏板)通常包括以下步骤：
·在超过约150℃的温度将二水合硫酸钙(CaSO4.2H2O)进行锻烧处理以分离化学结合的结晶水，并提供主要含有半水合硫酸钙(CaSO4.1/2H2O)的煅烧产物(也称作灰泥)；
·将所述灰泥与水混合以提供浆料并将该浆料浇铸成预先确定的形状；
·使所述灰泥凝固以提供固体产物。在这一阶段，所述半水合硫酸钙重新水合以提供二水合晶体。
通常，通过锻烧形成的灰泥除了半水合硫酸钙以外还包含其他相。具体地，所述灰泥可包含硫酸钙无水石膏(anhydrite)(CaSO4)。这个形式的硫酸钙不具有化学结合的水分子，且由于其对凝固时间和/或该灰泥浆料的水需求的不良影响，因此其是不希望的。.
因此，希望降低灰泥中硫酸钙无水石膏的水平。
因此，在绝大多数情况下，本发明可提供一种调节性处理以增加煅烧灰泥产物中半水合物相的比例。更具体地，该调节性处理包括在低于煅烧温度的温度的潮湿环境中热处理煅烧产物。
已经发现，这种调节性处理可帮助降低灰泥的水需求。此外，已经发现，该处理可导致灰泥降低的比表面积，这可有助于降低该灰泥浆料的总的凝固时间，同时保持在水合过程的早期阶段该浆料的流动性。
还发现，在调节性处理过程中，灰泥中二水合物颗粒的存在可有助于降低无水石膏颗粒的水平。这被认为是由于化学结合的水分子从该二水合物颗粒中释放，然后这些水分子能够促进无水石膏颗粒转化为半水合物颗粒。在该调节性处理过程中，灰泥中二水合物颗粒的存在相比其他方法(例如将蒸汽引入灰泥中)被认为促进湿度更好地分布。
具体地，已经发现，在调节性处理过程中，通过维持灰泥颗粒的高堆积密度可促进无水石膏相到半水合物的转化。该高程度的压实被认为有助于促进颗粒间水分子的交换。
因此，在第一方面，本发明可提供调节灰泥的方法，其包括以下步骤：
·向反应器中加入一定量的灰泥颗粒，所述灰泥颗粒包含半水合硫酸钙和/或硫酸钙无水石膏，以及二水合硫酸钙；和
·在最低100℃的温度和最低70％的湿度下调节所述灰泥颗粒，
其中在调节所述灰泥颗粒的步骤中，在该反应器中的灰泥颗粒的堆积密度至少为1g/cm3。
优选地，在该反应器中的灰泥颗粒的堆积密度至少为1.5g/cm3，更优选为至少2g/cm3。
通过将颗粒静置保持于反应器中实现该灰泥颗粒的高堆积密度。此前调节灰泥的方法(例如描述于例如US2012/0060723和US2011/0150750中)需要在处理气体中将灰泥带走(entrain)，例如液化。因此，该灰泥的堆积密度比本发明的低得多，例如大约0.7-0.9g/cm3。
通常，所述调节时间至少是30分钟，优选至少1小时。
通常，处理温度至少是130℃。通常，在处理灰泥颗粒的步骤的过程中反应器内的压力低于2巴。
通常，加入到反应器中的灰泥颗粒包含硫酸钙无水石膏。通常，这是硫酸钙无水石膏III的形式，其为硫酸钙无水石膏的可溶形式。硫酸钙无水石膏III可以最高70wt％的量存在。但是，所述硫酸钙无水石膏III的量优选低于15wt％。通常，所述硫酸钙无水石膏的量大于10wt％。
通常，加入到反应器中的灰泥颗粒包括二水合硫酸钙，其量大于3wt％，优选大于5wt％。通常，二水合硫酸钙的量低于20wt％，优选低于10wt％。
存在于灰泥中的二水合硫酸钙颗粒可以是由于石膏材料的不充分锻烧(例如，经过较少的锻烧次数或较低的温度)而形成。在本发明方法的另一实例中，可将二水合硫酸钙单独加至该煅烧的灰泥中。
通常，以填充至少80％、优选85％反应器内部容积的量将灰泥加入到该反应器中。也就是说，该反应器中的灰泥的总体积(bulk volume)(包括相邻灰泥颗粒之间的间隙)为该容器内部容器的至少80％且优选至少85％。
本发明现将通过举例的方式进行描述。
实施例1-5
将石膏(二水合硫酸钙)在锻烧釜中以190℃的温度煅烧大约1小时。煅烧后，将额外的石膏(二水合硫酸钙)加至该煅烧产物中以提供石膏富集的煅烧产物。然后将该混合物转移到蒸汽压力容器中。将该蒸汽压力容器密封并在130℃的烘箱中放置4小时以调节该灰泥。这个处理之后，将经调节的灰泥立即置于金属桶中并使其冷却。
表1显示了在蒸汽压力容器中调节前后的石膏富集的煅烧产物的无水石膏和二水合物的含量、需水量和比表面积。各实施例是由不同等级的石膏制备的，各石膏等级的d50值如下表所示。
该比表面积通过BET测定。
表1
如表1所示，该调节性处理降低灰泥中的无水石膏和二水合物的水平，且还降低需水量和比表面积。
实施例6和7，以及比较实施例1
将石膏(二水合硫酸钙)在锻烧釜中以190℃的温度煅烧大约1小时，以提供煅烧产物。煅烧后，将额外的石膏(二水合硫酸钙)以对应于5wt％煅烧产物的量加至该煅烧产物中，以提供石膏富集的煅烧产物。然后将该混合物转移到蒸汽压力容器中。将该蒸汽压力容器密封并在烘箱中放置2小时以调节该灰泥。这个处理之后，将经调节的灰泥立即置于金属桶中并使其冷却。
表2显示了作为烘箱温度的函数的经调节的灰泥的无水石膏和二水合物的含量、需水量和比表面积。也给出了针对直接煅烧产物(即，无石膏富集)的相应的参数，以供参考。
该比表面积通过BET测定。
表2
实施例 调节温度 AIII(％) 石膏(％) 需水量(％) BET(m2/g)
比较实施例1 不适用 8.3 4.4 80 12.1
实施例6 120℃ 2.2 4.4 72 10.1
实施例7 130℃ 0.8 4 65 9.6
实施例8-10和比较实施例1
将石膏(二水合硫酸钙)在锻烧釜中以190℃的温度煅烧大约1小时，以提供煅烧产物。煅烧后，将额外的石膏(二水合硫酸钙)以对应于8wt％直接煅烧产物的量加至该煅烧产物中，以提供石膏富集的煅烧产物。然后将该混合物转移到蒸汽压力容器中。将该蒸汽压力容器密封并在130℃烘箱中放置以调节该灰泥。这个处理之后，将经调节的灰泥立即置于金属桶中并使其冷却。
表3显示了作为调节时间的函数的经调节的灰泥的无水石膏和二水合物的含量、需水量和比表面积。也给出了针对直接煅烧产物(即，无石膏富集)的相应的参数，以供参考。
表3
实施例 调节时间 AIII(％) 石膏(％) 需水量(％) BET(m2/g)
比较实施例1 不适用 8.3 4.4 80 12.1
实施例8 1h 0 3.9 65 7.4
实施例9 2h 0 3.5 62 6.4
实施例10 4h 0 3.2 63 6.5
实施例11-13和比较实施例1
将石膏(二水合硫酸钙)在锻烧釜中以190℃的温度煅烧大约1小时，以提供煅烧产物。煅烧后，将额外的石膏(二水合硫酸钙)加至该煅烧产物中以提供石膏富集的煅烧产物。然后将该混合物转移到蒸汽压力容器中。将该蒸汽压力容器密封并在130℃烘箱中放置2小时以调节该灰泥。这个处理之后，将经调节的灰泥立即置于金属桶中并使其冷却。
表4显示了作为石膏富集水平的函数的无水石膏和二水合物的含量、需水量和经调节的灰泥的比表面积。也给出了针对直接煅烧产物(即，无石膏富集)的相应的参数，以供参考。
表4
实施例14-16和比较实施例1
将石膏(二水合硫酸钙)在锻烧釜中以190℃的温度煅烧大约1小时，以提供煅烧产物。煅烧后，将额外的石膏(二水合硫酸钙)加至该煅烧产物中以提供石膏富集的煅烧产物。然后将该混合物转移到蒸汽压力容器中。将该蒸汽压力容器密封并在130℃烘箱中放置4小时以调节该灰泥。这个处理之后，将经调节的灰泥立即置于金属桶中并使其冷却。
表5显示了作为用石膏富集的煅烧产物填充蒸汽压力容器的程度的函数的经调节的灰泥的无水石膏和二水合物的含量、需水量和比表面积。也给出了针对直接煅烧产物(即，无石膏富集)的相应的参数，以供参考。
表5
实施例 填充程度 AIII(％) 石膏(％) 需水量(％) BET(m2/g)
比较实施例1 不适用 8.3 4.4 80 12.1
实施例14 70％ 1.8 4.4 75 8.7
实施例15 77％ 0.6 3.5 76 8.8
实施例16 90％ 0 3.2 63 6.5
实施例17和18，和比较实施例1
将石膏(二水合硫酸钙)在锻烧釜中以190℃的温度煅烧大约1小时，以提供煅烧产物。煅烧后，将额外的石膏(二水合硫酸钙)加至该煅烧产物中以提供石膏富集的煅烧产物。然后将该混合物转移到蒸汽压力容器中。将该蒸汽压力容器密封并在130℃烘箱中放置1小时以调节该灰泥。这个处理之后，将经调节的灰泥立即置于金属桶中并使其冷却。
表6显示了作为该蒸汽容器内的压力的函数的经调节的灰泥的无水石膏和二水合物的含量、需水量和比表面积。也给出了针对直接煅烧产物(即，无石膏富集)的相应的参数，以供参考。
表6
实施例 蒸汽容器内的压力 AIII(％) 石膏(％) 需水量(％) BET(m2/g)
比较实施例1 不适用 8.3 4.4 80 12.1
实施例17 1.5巴 0 3.9 65 7.4
实施例18 大气压 1.1 4.3 63 10.6

Claims (15)

1.调节灰泥的方法，其包括以下步骤：
·向反应器中加入一定量的灰泥颗粒，所述灰泥颗粒包含半水合硫酸钙和/或硫酸钙无水石膏，以及二水合硫酸钙；和
·在最低100℃的温度和最低70％的湿度下调节所述灰泥颗粒，
其中在调节所述灰泥颗粒的步骤中，在该反应器中的灰泥颗粒的堆积密度至少为1g/cm3。
2.根据权利要求1的方法，其中在该反应器中的灰泥颗粒的堆积密度至少为1.5g/cm3。
3.根据权利要求1或权利要求2的方法，其中该灰泥颗粒的调节时间至少是30分钟，优选至少1小时。
4.根据前述任一项权利要求的方法，其中调节温度至少是130℃。
5.根据前述任一项权利要求的方法，其中在调节该灰泥颗粒的步骤中反应器内部的压力低于2巴。
6.根据前述任一项权利要求的方法，其中加入到该反应器中的灰泥颗粒包含硫酸钙无水石膏。
7.根据权利要求6的方法，其中加入到该反应器中的灰泥颗粒包含硫酸钙无水石膏III。
8.根据权利要求7的方法，其中加入到该反应器中的灰泥颗粒包含最多70wt％量的硫酸钙无水石膏III。
9.根据权利要求8的方法，其中加入到该反应器中的灰泥颗粒包含介于10-15wt％的量的硫酸钙无水石膏III。
10.根据前述任一项权利要求的方法，其中加入到该反应器中的灰泥颗粒包含3-20wt％量的二水合硫酸钙。
11.根据权利要求10的方法，其中加入到该反应器中的灰泥颗粒包含5-10wt％量的二水合硫酸钙。
12.根据前述任一项权利要求的方法，还包括在煅烧容器中煅烧石膏材料以提供加入到反应器中的灰泥颗粒的步骤。
13.根据权利要求12的方法，其中存在于该灰泥颗粒中的二水合硫酸钙包含由石膏材料的不充分锻烧形成的残余二水合硫酸钙。
14.根据权利要求1-12中任一项的方法，其中所述二水合硫酸钙和所述半水合硫酸钙提供自单独的来源。
15.根据前述任一项权利要求的方法，其中所述灰泥颗粒以使得该灰泥颗粒的总体积占该反应器内部容积的至少80％的量加至该反应器中。
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