ES2325365T3 - Dispositivo de secado y/o coccion de yeso. - Google Patents
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Abstract
Un secador/cocedor (1) de yeso que comprende: - un espacio de cocción (2); - un primer conducto (4) con una entrada conectada a una fuente de gases calientes (3), y una salida que desemboca en el espacio de cocción (2); - un segundo conducto (5) con una entrada conectada a una fuente de yeso (8) y una salida que desemboca en el espacio de cocción, siendo el segundo conducto concéntrico con el primer conducto; - un tornillo de alimentación forzada (6) posicionado al menos parcialmente en el segundo conducto, arrastrando dicho tornillo el yeso hasta el espacio de cocción.
Description
Dispositivo de secado y/o cocción de yeso.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de cocción y, en particular, a un dispositivo de cocción
de sulfato de calcio dihidratado (yeso) a sulfato de calcio
semihidratado (escayola).
El documento
FR-A-2.493.826 describe un
procedimiento de cocción de yeso en el que se calienta un lecho de
yeso por introducción directa de gas caliente y se mantiene a una
temperatura apropiada para la producción de sulfato de calcio
semihidratado, pulverizándose agua en los gases calientes antes de
que entren en contacto con el yeso.
El documento
EP-A-230.793 describe un
procedimiento y un dispositivo de cocción de sulfato de calcio
dihidratado. En este documento, se introduce directamente gas de
combustión por medio de un primer tubo que se extiende hacia la
parte baja de un lecho a cocer. Los gases muy calientes de la
combustión se enfrían antes de entrar en contacto con el material
del lecho a cocer. Para ello, los gases menos calientes del
reciclado, del yeso, o ambos, se introducen en un segundo tubo que
rodea parcialmente al primer tubo, absorbiendo, así, una parte del
calor de los gases calientes por conducción a través de la pared del
primer tubo. El yeso entra de nuevo en contacto con el material del
lecho antes de volver a entrar en contacto con los gases
calientes.
Este dispositivo tiene inconvenientes. El yeso
introducido entre los dos tubos tiene tendencia a cimentarse en los
tubos y a obstruirlos bloqueando así el dispositivo de cocción. Este
problema es particularmente sensible cuando el material a cocer es
yeso sintético, por ejemplo yeso desulfurado.
El dispositivo de cocción descrito en el
documento EP-A-0 284 464 comprende
un primer tubo para la introducción de aire caliente en el material
de un lecho a cocer. Este primer tubo está rodeado por un segundo
tubo. El material de nueva aportación para cocer pasa por el
espacio intermedio entre el primero y el segundo tubo. Entre el
primero y el segundo tubo se sitúan dos deflectores en el paso del
material de nueva aportación.
Este dispositivo tiene inconvenientes. Este
dispositivo impone el secado previo del yeso antes de su
introducción en el dispositivo de cocción a fin de evitar una
obstrucción. Además, este dispositivo necesita yeso natural
machacado que es preciso triturar a la salida del horno, este
dispositivo no es, por tanto, apropiado para yeso desulfurado y,
más generalmente, para yesos de síntesis.
Estos dispositivos tienen, igualmente,
inconvenientes comunes. La deshidratación del yeso es insuficiente
y no homogénea. Además, disminuye el rendimiento térmico de estos
dispositivos. La sobrepresión en el interior de estos dispositivos
necesita, además, medidas de seguridad y materiales complementarios
tales como los alimentadores forzados con elevados costes de
instalación y de mantenimiento. De forma general, los tiempos de
cocción de yeso en estas instalaciones son importantes de ahí los
pequeños caudales con respecto a su tamaño y la pequeña reactividad
del semihidratado obtenido.
La invención tiene así por objeto aportar una
solución a uno o a varios de estos inconvenientes.
La invención se refiere así a un secador/cocedor
de yeso que comprende:
- -
- un espacio de cocción;
- -
- un primer conducto que tiene una entrada conectada a una fuente de gases calientes, y una salida que desemboca en el espacio de cocción;
- -
- un segundo conducto que tiene una entrada conectada a una fuente de yeso y una salida que desemboca en el espacio de cocción, siendo el segundo conducto concéntrico con el primer conducto;
- -
- un tornillo de alimentación forzada posicionado al menos parcialmente en el segundo conducto, arrastrando dicho tornillo el yeso hasta el espacio de cocción.
Según un modo de realización, el segundo
conducto rodea al primer conducto en una parte de su longitud.
Según modo de realización, el segundo conducto
rodea el primer conducto en prácticamente toda su longitud.
Según un modo de realización, el espacio de
cocción corresponde a un recipiente que rodea al menos en parte los
conductos primero y segundo.
Según un modo de realización, el espacio de
cocción coincide, al menos parcialmente, con el interior del segundo
conducto.
Según un modo de realización, el espacio de
cocción se distribuye entre el interior del segundo conducto y el
recipiente.
Según un modo de realización, el espacio de
cocción coincide con el interior del segundo conducto.
Según un modo de realización, el primer conducto
se monta girando con relación al segundo conducto y arrastra el
tornillo de alimentación forzada con el que es solidario.
Según un modo de realización, el paso del
tornillo varía según la longitud del tornillo.
Según un modo de realización, el tornillo tiene
un agitador posicionado en el extremo del tornillo.
Según un modo de realización, el tornillo de
alimentación forzada se guía girando mediante al menos dos brazos
de centrado solidarios con el agitador.
Según un modo de realización, el agitador está
equipado con un deflector frente a la salida del primer
conducto.
Según un modo de realización, el agitador tiene
un eje posicionado en su extremo.
Según un modo de realización, el agitador se
guía girando por cojinetes solidarios con el recipiente.
Según un modo de realización, los conductos son
verticales.
Según un modo de realización, la entrada del
segundo conducto tiene una forma cónica que corresponde, al menos
parcialmente, al tornillo de alimentación forzada.
Según un modo de realización, el segundo
conducto tiene la forma y textura apropiadas para una
trituración.
Según un modo de realización, el tornillo de
alimentación forzada tiene la forma y textura apropiadas para una
trituración.
La invención tiene, todavía, por objeto un
procedimiento de cocción de yeso, que comprende las etapas de:
- (i)
- suministro de gases calientes a la entrada de un primer conducto;
- (ii)
- suministro de yeso a la entrada de un segundo conducto concéntrico con el primer conducto;
- (iii)
- arrastre de yeso al segundo conducto mediante un tornillo de alimentación forzada;
- (iv)
- intercambio térmico indirecto entre el yeso y los gases calientes; y
- (v)
- cocción de yeso a escayola.
Según un modo de realización, el yeso es yeso
desulfurado y/o yeso natural.
Según un modo de realización, las etapas (iii)
de arrastre de yeso y (iv) de intercambio térmico indirecto
comprenden el secado del yeso.
Según un modo de realización, las etapas (iii)
de arrastre de yeso y (iv) de intercambio térmico indirecto
comprenden el secado y, al menos parcialmente, la cocción (v) del
yeso a escayola.
Según un modo de realización, la cocción (v)
comprende poner el yeso en contacto con gases calientes, siendo la
cocción de tipo flash.
Según un modo de realización, el tiempo entre
poner el yeso en contacto y su cocción total es inferior a 10
segundos.
Según un modo de realización, la cocción (v)
comprende poner el yeso en contacto con los gases calientes,
realizándose la cocción en un lecho fluidizado.
Según un modo de realización, la etapa de
cocción comprende un transporte de yeso desde la salida del segundo
conducto por arrastre con gases calientes.
Según un modo de realización, el tiempo de
residencia de yeso y/o escayola en el segundo conducto está
comprendido entre 30 segundos y 5 minutos.
Según un modo de realización, la etapa de
intercambio térmico indirecto entre el yeso y los gases calientes
comprende la etapa de cocción.
Según un modo de realización, las etapas (iii)
de arrastre de yeso y (iv) de intercambio térmico indirecto
comprenden el secado y, al menos parcialmente, la cocción (v) del
yeso a escayola, completándose la cocción (v) al poner el yeso en
contacto con los gases calientes, siendo la cocción completada de
tipo flash, estando comprendido el tiempo de las etapas (iii) y
(iv) entre 30 segundos y 5 minutos, estando comprendido el tiempo
de la cocción por contacto con los gases calientes entre 1 y 10
segundos.
Según otro modo de realización, estando
comprendido el tiempo de las etapas (iii) y (iv) entre 1 y 2
minutos, estando comprendido el tiempo de la cocción por contacto
con los gases calientes entre 2 y 5 segundos.
Según un modo de realización, el procedimiento
según la invención comprende además una etapa (iiib) de trituración
de yeso durante la etapa de arrastre (iii).
Según un modo de realización, el procedimiento
se realiza en el secador/cocedor según la invención.
La invención tiene, todavía, por objeto la
escayola que puede obtenerse por el procedimiento según la
invención. Esta escayola tiene, además, características específicas
que se describirán a continuación.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán de la lectura de la siguiente descripción de los modos
de realización de la invención dados como ejemplo y en referencia a
los dibujos que se muestran:
- la figura 1: una vista en sección transversal
de una instalación de secado y de cocción según un primer modo de
realización de la invención;
- la figura 2: una representación esquemática de
un ejemplo de un tornillo utilizable en la instalación de la
figura 1.
La invención propone posicionar un tornillo de
alimentación forzada en un conducto de alimentación de yeso. Este
conducto es concéntrico con otro conducto que sirve de cámara de
combustión del quemador y del conducto de introducción de los gases
calientes. El conducto de gas caliente puede ser, por consiguiente,
el conducto interno o el conducto exterior; la siguiente
descripción se da para el caso en el que el conducto de gas caliente
sea el conducto interno pero la invención se aplica mutatis
mutandis al caso en el que el conducto de gas caliente sea el
conducto exterior.
Los gases de combustión calientan el yeso del
conducto exterior para secarlo y, en su caso, deshidratarlo (es
decir, cocerlo) parcial o totalmente.
Los gases de combustión entran a continuación en
contacto con el material para realizar total o parcialmente la
cocción.
La figura 1 representa una vista, en sección
transversal, de un secador/cocedor 1 según un primer modo de
realización de la invención. Este secador/cocedor tiene un
recipiente 2a previsto para contener sulfato de calcio dihidratado
para cocer (o para continuar cociendo).
En la parte superior del reactor se posiciona un
quemador 3, estando situada la salida del quemador 3 en un primer
conducto 4 de transferencia de gases calientes. El primer conducto 4
desemboca aproximadamente en el fondo del recipiente 2a. Un segundo
conducto 5 rodea el primer conducto 4. Un tornillo de alimentación
forzada 6 está posicionado entre los dos conductos 4 y 5. Este
tornillo 6 es arrastrado girando por un motor 7 utilizando una
transmisión adecuada. La forma y las dimensiones de este tornillo se
ajustan y calculan de forma precisa para asegurar un buen flujo de
yeso y un rendimiento térmico elevado. Una entrada de sulfato de
calcio dihidratado 8 desemboca en el espacio entre los conductos 4
y 5. El secador/cocedor se alimenta, así, mediante una fuente de
sulfato de calcio dihidratado. Para asegurar la estanqueidad del
recipiente con el exterior se posicionan los dispositivos
adecuados.
Pueden utilizarse quemadores adecuados, por
ejemplo de llama más o menos larga, tales como los descritos en el
estado de la técnica. El quemador genera gases calientes utilizados
a la vez para secar el yeso (evaporación de la humedad o agua libre
contenida en el yeso) y para transformar el sulfato de calcio
dihidratado del yeso secado en sulfato de calcio semihidratado o
escayola, es decir, para cocerlo.
Los gases calientes atraviesan un conducto 4,
posicionado de forma preferentemente vertical en el reactor. El
conducto 4 se extiende desde el quemador hasta prácticamente la
parte baja del recipiente. Los gases calientes que atraviesan el
conducto se introducen, así, aproximadamente a nivel del fondo del
recipiente 2a. Naturalmente, pueden introducirse los gases
calientes por todo el lugar apropiado del reactor para cocer el
sulfato de calcio dihidratado. Igualmente, puede preverse utilizar
un conducto inclinado con relación a la vertical del
secador/cocedor.
El conducto exterior 5 rodea el conducto
interior 4, estando posicionados estos conductos de forma
preferentemente vertical en el recipiente. Este conducto exterior
5, así como el tornillo de alimentación forzada 6, permiten guiar
el yeso desde la entrada 8 hasta el recipiente.
El yeso que atraviesa el conducto 5 absorbe el
calor de los gases que atraviesan el conducto 4. Los intercambios
térmicos entre el gas del conducto interior 4 y el yeso del conducto
exterior 5 permiten asegurar la evaporación de la humedad libre del
yeso antes de que entre en contacto directo con los gases de
combustión. El dispositivo concéntrico del conducto exterior 5 y
del conducto interior 4 permite efectuar un intercambio de calor
eficaz entre el yeso y los gases calientes. Los fenómenos de
convección, de radiación y, sobre todo, de conducción, permiten
este intercambio de calor. El tornillo de alimentación forzada
asegura este papel en parte por el hecho de que preferentemente
está soldado sobre el conducto 4, formando así su eje y, también,
por el dimensionado de las palas que aseguran una superficie de
contacto importante con el yeso.
La humedad se evacua por medio del conducto de
evacuación 13, posicionado, preferentemente, en la parte superior
del recipiente, estando habilitado un espacio con este fin entre la
parte superior del conducto 5 en la base de la entrada 8 y el
conducto de evacuación 13. También es posible prever un conducto 13a
(no representado) situado al nivel de este espacio habilitado,
pudiendo este conducto 13a, si es preciso, evacuar todo o parte del
vapor de agua o, por el contrario, servir para una inyección
suplementaria de vapor de agua (o de cualquier gas si es
necesario).
Estos intercambios térmicos permiten no
solamente secar el yeso sino, en su caso, comenzar la reacción de
transformación del compuesto de calcio dihidratado en semihidratado.
Así, el secador/cocedor presenta un espacio de cocción 2 de yeso
que es susceptible de comenzar en el propio interior del conducto
exterior 5, para extenderse a continuación al recipiente 2a y, en
su caso, en las canalizaciones de salida del reactor.
El tornillo de alimentación forzada 6 se
posiciona entre los conductos 4 y 5. Este tornillo es arrastrado
girando por el motor 7, preferentemente por medio del conducto 4 con
el que es solidario. El tornillo permite alimentar el yeso en el
conducto exterior 5. Este tornillo se extiende desde una entrada de
guiado del yeso 16 del conducto exterior 5 con forma cónica, en el
que el tornillo puede amoldarse a la forma. El tornillo permite,
igualmente, evitar la obstrucción del conducto 5 por el yeso por
efecto del arrastre o por raspadura de las palas del tornillo en el
interior del conducto exterior 5. El tornillo homogeneiza,
igualmente, el material de nueva aportación por agitación de éste.
Así, se reduce la diferencia de temperatura entre el material de
nueva aportación en las proximidades del conducto interior 4 y el
material de nueva aportación en las proximidades del conducto
exterior 5, lo que mejora todavía más la evaporación de la humedad
libre. Ello es ventajoso cuando el material comprende yeso
desulfurado, presentando este producto una proporción de humedad
libre particularmente importante. La velocidad de rotación del
tornillo se ajusta en función del caudal elegido. El vapor de agua
producido se evacua por la parte alta del sistema. El
secador/cocedor según la invención evita la obstrucción del yeso en
particular del yeso desulfurado húmedo en el curso de las
manipulaciones. Por otro lado, se prevé, preferentemente, un juego
entre el tornillo 6 y el conducto 5.
Al nivel del extremo del conducto interior 4,
los gases de combustión entran en contacto con el material. Debido
a los intercambios térmicos ya mencionados, la temperatura de los
gases de combustión se reduce cuando alcanzan el extremo del
conducto 4 y entran en contacto con el material. Así, se puede cocer
(o terminar la cocción) el material que sale del conducto exterior
5 con una temperatura del gas adecuada, por ejemplo, comprendida
entre 300 y 600ºC. Así, se evita la formación de derivados no
deseados en el momento de la cocción, tales como la anhidrita
II.
Las dimensiones características del cocedor
según la invención son, por ejemplo (para una capacidad de 5
tm/h):
- -
- Altura del reactor: 2.500 mm
- -
- Diámetro del reactor: 2.100 mm
- -
- Diámetro de la base inferior del tubo exterior: 700 mm
- -
- Diámetro de la base superior del tubo exterior: 1.710 mm
- -
- Diámetro del tubo interior: 500 mm
Estas dimensiones son también compatibles con un
transporte en contenedor marítimo, lo que facilita el transporte de
la unidad, principalmente a grandes distancias.
Según una variante de secador/cocedor, se puede
prever que el conducto 5 rodea el conducto 4 en una parte de su
longitud o en su totalidad.
El tornillo de alimentación forzada tiene, por
ejemplo, una longitud comprendida entre el 70% y el 90% de la
altura total del reactor. El tornillo tiene una o varias palas que
se extienden radialmente en hélice. En el ejemplo de la figura, el
tornillo comprende una única pala en la que la longitud es
prácticamente igual a la longitud del conducto interior 4. Cuando
el conducto 4 comienza a un nivel superior (principalmente cuando
la parte superior del conducto sirve de cámara de combustión), la
longitud del tornillo puede no ser más que, parcialmente, la de
dicho conducto 4 (por ejemplo un 80%). Preferentemente, el tornillo
6 tiene una longitud prácticamente igual a la del conducto exterior
5. Esta pala se realiza, preferentemente, de metal (por ejemplo
inoxidable) o con un material con una buena conductividad
térmica.
Ventajosamente, el tornillo de alimentación
forzada es solidario del conducto interior 4 de los gases de
combustión. Puede utilizarse, por ejemplo, el conducto 4 como árbol
de transmisión del tornillo de alimentación forzada 6. El tornillo
de alimentación forzada 6 puede tener, igualmente, un
agitador/centrador 11. Este agitador se fija, por ejemplo, al
extremo inferior del conducto 4 cuando el tornillo es solidario de
éste (pero podría ser solidario del conducto 5, o independiente de
los dos conductos, etc.). Este agitador/centrador ejerce el papel
de centrador del tornillo en el conducto 5.
En esta variante, el conducto 4 se monta,
entonces, girando con relación al recipiente 2a. Esta variante
permite, así, obtener un tornillo de alimentación forzada de
fabricación simplificada. La conducción térmica entre los gases
calientes y el yeso en el conducto exterior 5 se mejora, igualmente,
mediante el tornillo.
La figura 2 da un ejemplo de realización del
tornillo de alimentación forzada 6. Un perfil, por ejemplo de
sección cruciforme 15, está presente para transmitir el par del
conducto 4 al agitador/centrador 11. Este puede comprender, en su
caso, varias palas que mueven, en caso de necesidad, un lecho
eventualmente presente o un depósito de material situado en el
fondo del reactor. El agitador permite, en función del tipo de
cocción realizado en el secador/cocedor, homogeneizar el material
del lecho y distribuir el material que proviene del conducto 5 por
el lecho, o evacuar eventuales depósitos reenviándolos en un flujo
de gas de combustión. Este agitador permite también facilitar el
vaciado del reactor en caso de necesidad (representado por 17 en la
figura 1).
Todavía, puede preverse que el tornillo de
alimentación forzada 6 tenga dos (o más) palas en hélices
imbri-
cadas.
cadas.
Todavía, puede preverse que la pala o las palas
tengan un paso hacia la salida de los conductos que sea más
reducido que hacia la entrada de la alimentación, como se representa
en el ejemplo de la figura 2. Un paso variable permite obtener,
fácilmente, un efecto de tapón en el extremo del tornillo, no
pudiendo los gases calientes volver a subir a través del material
en el interior del conducto 5.
También se puede prever un tornillo cónico en
prácticamente toda su longitud, en cuyo caso no se requiere una
variación del paso. También es posible tener un tornillo con un paso
constante, hasta, llegado el caso, que incluso aumente.
El agitador/centrador 11 puede presentar un
deflector 12 (representado en la figura 1) para mejorar la
hidráulica de los gases. Ese deflector se coloca en frente de la
salida del conducto 4 de los gases calientes.
Según una variante, los gases eventualmente
cargados evacuados por la salida 13 se reciclan a continuación.
Así, pueden pasar en un separador ciclónico o en un filtro 14, que
separa el polvo de los gases evacuados. Igualmente, puede preverse
reciclar los gases evacuados por la salida 9. Los gases residuales
se arrastran, a continuación, hacia la cámara de combustión del
quemador aumentando así el rendimiento térmico del
secador/cocedor.
En función del tipo de régimen de cocción
escogido, las partículas de compuesto semihidratado (escayola)
pueden recogerse por la parte inferior del cocedor (en el caso de
un vaciado por el conducto 17), en los gases que salen por el
conducto 13, o por una salida 9 lateral al nivel de la parte
superior de un lecho fluidizado 10 eventualmente formado. La
cocción se describirá más en detalle a continuación.
En general, pueden distinguirse tres modos de
cocción, siendo la cocción descrita más en detalle a
continua-
ción.
ción.
Según el primer modo de funcionamiento, el yeso
se cuece íntegramente por contacto directo con los gases de
combustión, teniendo lugar sólo el secado a nivel del contacto
indirecto con los gases calientes a nivel del espacio entre los
conductos 4 y 5. El espacio de cocción 2 del yeso se extiende
entonces desde la salida del espacio situado entre los conductos 4
y 5 y comprende el recipiente 2a (aquí coincidente con el reactor).
Preferentemente, a la salida del conducto 5 se produce una cocción
denominada "flash". También se puede producir una cocción
clásica en un lecho, como en la técnica anterior citada
anteriormente. En función de las temperaturas de los gases a la
salida, la cocción puede eventualmente terminar después de la salida
del recipiente 2a, principalmente en los conductos hasta el filtro,
mientras la temperatura sea suficientemente alta. Eventualmente,
puede producirse lo que se llama una poscocción (interacción entre
los gases calientes y húmedos y el material en el curso del
enfriamiento). También se ha comprobado, de manera general, que
cuanto más corto es el tiempo de cocción, más reactivos eran el
sulfato de calcio semihidratado o la escayola obtenidos. En la
práctica se ha comprobado que la reactividad del semihidratado
obtenido aumentaba con su velocidad de la cocción. Por
consiguiente, es particularmente ventajoso realizar la cocción
inmediatamente después del secado en forma de cocción flash.
Según un segundo modo de funcionamiento, la
cocción se efectúa en parte ya en el conducto 5, y la cocción
prosigue en el recipiente 2a. La zona de cocción 2 comprende
entonces una parte del espacio situado entre los conductos 4 y 5 y
el recipiente 2a. Igual que para el primer modo de funcionamiento,
la cocción puede, eventualmente, terminar después de la salida del
recipiente 2a e, incluso, también se prefiere una cocción
flash.
En general, la cocción se realiza según el
segundo modo. La cocción a la salida del conducto 5 está
comprendida, en general, entre el 20 y el 70%, preferentemente
entre el 30 y el 60%, ventajosamente alrededor del 50%.
Este segundo modo de funcionamiento se obtiene,
por ejemplo, con los siguientes tiempos de transferencia del
material: un ciclo de transferencia o de secado en el conducto
exterior 5 comprendido entre 30 segundos y 5 minutos,
preferentemente entre 1 y 2 minutos; un ciclo de cocción por
contacto del material y de los gases de combustión comprendido
entre 1 y 10 segundos, preferentemente entre 2 y 5 segundos.
\newpage
Este segundo modo de funcionamiento se obtiene,
por ejemplo, utilizando el cocedor descrito más arriba, con un
tornillo que gira a una velocidad comprendida entre 2 y 12
giros/minuto, un yeso de síntesis de una granulometría de 50 \mum
tal como yeso desulfurado, y una potencia calorífica de 1,5 a 2,0
MW.
Según un tercer modo de funcionamiento del
secador/cocedor, el espacio de cocción coincide con el espacio
situado entre los conductos 4 y 5 (es decir, el interior del
conducto exterior 5). En este caso, se cuece el yeso íntegramente
antes de su salida del conducto exterior 5. En este caso, no se
requiere ningún recipiente 2a y éste puede omitirse.
La distinción entre los tres modos de
funcionamiento se produce por varios factores, ligados al propio
dispositivo, en las condiciones de operación (potencia térmica y
caudal) y otras características del yeso.
Cuando se trata de yeso sintético, éste tiene
una granulometría muy fina (algunas decenas de micrómetros de
diámetro medio). En general, será posible secar y, parcialmente,
deshidratar en el espacio entre los 2 tubos (segundo modo de
funcionamiento). La proporción de deshidratación es variable en
función del caudal de yeso y de la potencia del quemador. A la
salida del conducto, el complemento de cocción se hace
preferentemente de manera "flash" en algunos segundos (2 a 10
segundos, por ejemplo). El material se arrastra entonces con el
flujo de los gases de combustión hasta el filtro, en donde se
recupera.
Cuando se trata de yeso natural triturado, éste
tiene una granulometría relativamente fina (hasta algunas centenas
de micrómetros de diámetro medio). En general, será posible secar al
nivel del tornillo de alimentación forzada, no presentando este
tipo de yeso (natural) una humedad elevada. La proporción de cocción
a la salida del tornillo es también variable. En el caso de una
proporción pequeña, se escogerán las condiciones hidráulicas de los
gases (véase más adelante) de manera que se forme un lecho
fluidizado 10, haciéndose la evacuación de la escayola por la
salida superior 9. En el caso de una proporción elevada, se
escogerán las condiciones hidráulicas de los gases (véase más
adelante) de manera que sólo se forme un lecho fluidizado 10 hasta
una altura muy pequeña, haciéndose la evacuación de la escayola por
una salida inferior que casi coincide con la salida de vaciado 17.
En ese caso, no hay cocción flash, siendo el tiempo de residencia
del material en el lecho superior a algunas decenas de segundos. La
posición de la salida depende de la proporción de cocción a la
salida del tornillo.
En el caso del yeso natural, es posible prever
un modo de realización ventajoso. Según este modo de realización,
el dispositivo según la invención asegura una función de trituración
a partir de un yeso natural machacado (con un diámetro de
partículas, típicamente, de 3 mm). Según este modo de realización,
el segundo conducto y/o el tornillo de alimentación forzada es
(son) de forma y textura apropiadas para una trituración. Es
posible, en efecto, escoger superficies abrasivas y ajustar los
juegos entre las piezas de manera que se obtengan condiciones de
desgaste, permitiendo así triturar el yeso natural en partículas que
tengan, por ejemplo, un diámetro entre 50 y 500 \mum. En general,
en el dispositivo, la función trituración está asegurada después de
la función secado.
Las condiciones (hidráulicas de los gases,
térmicas y otras) que predominan en el recipiente 2a son
principalmente función de la dimensión particular del yeso secado y
más o menos deshidratado que sale del conducto 5 y de la velocidad
de los gases (en caja sin carga) en el recipiente. Los ábacos se
conocen por dar, a una temperatura y una proporción de humedad
determinadas, en cualquier régimen de transporte el material que va
a encontrarse.
Hay dos ejemplos. En el primer caso las
partículas se arrastran mediante gases calientes. Se produce el
fenómeno de transporte de los sólidos por los gases. En ese caso,
la escayola se recupera después de separar los gases, por ejemplo,
en el separador ciclónico 14 (se puede utilizar cualquier otro tipo
de separador normalmente utilizado). En un caso así, se puede
ajustar la potencia calorífica del quemador y el caudal de los gases
calientes así producidos para que se produzca una cocción flash
durante poco tiempo. Este modo de realización se prefiere,
principalmente, para obtener una escayola que sirva para la
fabricación de placas de escayola. En el segundo caso las
partículas se sedimentan y forman entonces un lecho fluidizado. En
un caso así, la escayola puede retirarse en el recipiente 2a a un
nivel más o menos elevado por la salida 9 que puede, en condiciones
extremas, hacerse coincidir con la salida de vaciado 17.
En el caso de la cocción flash, el recipiente 2a
sirve principalmente de canalización de guiado del semihidratado
obtenido. El recipiente puede entonces tener cualquier forma
apropiada, y no necesariamente cilíndrica como era el caso de los
cocedores de la técnica anterior. En el caso de la cocción con un
lecho de material, el recipiente 2a cumple con su función
clásica.
El procedimiento según la invención ofrece
todavía varias ventajas con relación a la técnica anterior. Es un
procedimiento continuo y muy estable (la calidad de la escayola
producida es constante). Los equilibrios térmicos e hidráulicos de
los gases se obtienen muy rápidamente (típicamente en menos de 15
minutos), lo que conduce a simplicidad de comportamiento. Por
último, el dispositivo que realiza el procedimiento según la
invención es compacto y simple, lo que presenta reducidos costes en
inversiones.
En la invención es posible obtener
(principalmente con un modo de cocción que realice una cocción
flash) una escayola con las propiedades siguientes.
Esta escayola se adapta, particularmente bien, a
la fabricación de placas de escayola, de baldosas de escayola, de
escayolas denominadas industriales y de enlucidos.
La escayola según la invención tiene
características muy específicas, con relación a las escayolas
conocidas en la técnica anterior. Estas características son las
siguientes:
- (i)
- Escayola muy reactiva, con una velocidad de fraguado muy grande.
- (ii)
- La demanda de agua de esta escayola es pequeña.
- (iii)
- La fluidez de la escayola es excelente.
\vskip1.000000\baselineskip
La velocidad de fraguado se mide de varias
formas.
Según una primera variante, el comienzo del
fraguado Gillmore está comprendido entre 4,5 y 6 min. Para esta
medida se aplica la norma ASTM C266.
Según una segunda variante, el final del
fraguado Vicat está comprendido entre 10 y 12 min. Para esta medida
se aplica la norma ASTM C472.
Según una tercera variante, que es la preferida,
el comienzo de fraguado Couteau es inferior a 6 minutos,
preferentemente inferior a 5 minutos. Para la determinación se
aplica la norma NF B 12-401 o ISO DIN 3050 (Anillo
de Smidth: diámetro interior 60 mm, altura 50 mm). En la medida en
que se trata de una escayola rápida, el proceso se modifica de
acuerdo con las prescripciones para las escayolas rápidas de la
forma siguiente: después de espolvorear la escayola en el agua
durante 15 s, y una espera de 30 s para que el polvo se embeba, se
agita durante 30 s antes de rellenar el anillo de Smidth y se suelta
el anillo a 1 min 15 s para la medida del fraguado Couteau.
La demanda de agua está ligada, principalmente,
a las proporciones de mezcla en saturación. Es superior a 140
partes de escayola para 100 partes de agua. Para la determinación se
aplica la norma NF B 12-401 o ISO DIN 3050. Como
comparación, una escayola clásica tiene una proporción de mezcla en
saturación del orden de 125 partes de escayola para 100 partes de
agua.
La fluidez es excelente (lo que está también
ligado a la demanda de agua). Se mide por exposición, para una
proporción de mezcla de 0,75, de al menos 205 mm, preferentemente al
menos 240 mm. Estos valores son, de manera sorprendente, bastante
elevados, cuando la escayola se obtiene por una cocción flash. En
efecto, las escayolas de cocción flash según la técnica anterior se
caracterizan por una fluidez muy en la media, lo que necesita
muchos coadyuvantes. Se aplica la norma NF B 12-401
o ISO DIN 3050 (Anillo de Smidth: diámetro interior 60 mm, altura
50 mm). Después de espolvorear la escayola en el agua durante 15 s,
y una espera de 30 s para que el polvo se embeba, se agita durante
30 s antes de rellenar el anillo de Smidth y se levanta el anillo a
1 min 15 s para la medida de la exposición.
La escayola según la invención no se desintegra
en el agua. La superficie BET (Norma NF X 11-621) de
la escayola según la invención es, en general, superior a 8
m^{2}/g. Un valor así no se corresponde con las características
habituales de una escayola que no se desintegra en el agua (por
ejemplo una escayola envejecida tiene, generalmente, una superficie
BET inferior a 4 m^{2}/g y no se desintegra en el agua). Para la
determinación de la desintegración en el agua, puede obtenerse
información en la publicación "Eclatement des grains de plâtre au
contact de l'eau", Jean-Claude Weiler, in
Ciments, Bétons, Plâtres, Chaux, nº 774, 5/88. El poder de
desintegración de la escayola según la invención, recuperando la
definición dada en esta publicación, es típicamente inferior al
5%.
Las características de la escayola según la
invención permiten obtener propiedades interesantes.
El poco tiempo de fraguado permite evitar la
adición de acelerador de fraguado, tal como yeso (que puede ser
yeso residual de cocción o yeso en bruto añadido). Así, la escayola
según la invención está exenta de yeso (típicamente el contenido en
yeso es inferior a 0,4, incluso 0,2% en peso).
La pequeña demanda de agua (proporción de mezcla
en saturación y fluidizada) permite añadir menos agua para la
fabricación de la pasta de escayola para una consistencia
determinada. Esto es ventajoso, ya que es necesario, en una
instalación de placas de escayola, o de baldosas por ejemplo secar
el exceso de agua de la mezcla. Así, se obtienen ganancias en
inversiones y en consumo energético. La pequeña demanda de agua
permite, también, obtener productos finales (escayolas industriales
o placa de escayola) que son muy duras y/o con una resistencia
mecánica
elevada.
elevada.
Se ha realizado el procedimiento según la
invención y se ha obtenido, para los parámetros que se sitúan en
los intervalos especificados, escayolas cuyas características son
las siguientes. El ejemplo 4 es una escayola clásica.
\vskip1.000000\baselineskip
Por supuesto, la presente invención no se limita
a los ejemplos y modos de realización descritos y representados,
sino que es susceptible de numerosas variantes accesibles para el
especialista. Así, aunque se ha descrito anteriormente un conducto
5 de alimentación de sulfato de calcio dihidratado frío rodeando el
conducto de alimentación de los gases calientes 4, en el marco de
la invención se puede, igualmente, prever que el conducto de
alimentación de los gases calientes 4 rodean el conducto 5 de
alimentación de sulfato de calcio dihidratado frío. La invención
encontrará también aplicación, de manera general, a cualquier
producto en polvo que deba secarse y/o cocerse.
Claims (38)
1. Un secador/cocedor (1) de yeso que
comprende:
- -
- un espacio de cocción (2);
- -
- un primer conducto (4) con una entrada conectada a una fuente de gases calientes (3), y una salida que desemboca en el espacio de cocción (2);
- -
- un segundo conducto (5) con una entrada conectada a una fuente de yeso (8) y una salida que desemboca en el espacio de cocción, siendo el segundo conducto concéntrico con el primer conducto;
- -
- un tornillo de alimentación forzada (6) posicionado al menos parcialmente en el segundo conducto, arrastrando dicho tornillo el yeso hasta el espacio de cocción.
2. El secador/cocedor según la reivindicación 1,
caracterizado por que el segundo conducto rodea el primer
conducto en una parte de su longitud.
3. El secador/cocedor según la reivindicación 1,
caracterizado por que el segundo conducto rodea el primer
conducto en prácticamente toda su longitud.
4. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el espacio de
cocción (2) corresponde a un recipiente (2a) que rodea al menos en
parte los conductos primero (4) y segundo (5).
5. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el espacio de
cocción (2) coincide, al menos parcialmente, con el interior del
segundo conducto (5).
6. El secador/cocedor según las reivindicaciones
4 y 5, caracterizado por que el espacio de cocción se
distribuye entre el interior del segundo conducto (5) y el
recipiente (2a).
7. El secador/cocedor según la reivindicación 5,
caracterizado por que el espacio de cocción coincide con el
interior del segundo conducto (5).
8. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el primer
conducto (4) se monta girando con relación al segundo conducto (5)
y arrastra el tornillo de alimentación forzada (6) con el que es
solidario.
9. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el paso
del tornillo varía según la longitud del tornillo.
10. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el
tornillo tiene un agitador (11) posicionado en el extremo del
tornillo.
11. El secador/cocedor según la reivindicación
10, caracterizado por que el tornillo de alimentación forzada
es guiado girando por al menos dos brazos de centrado solidarios
con el agitador 11.
12. El secador/cocedor según las
reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que el agitador
11 está equipado con un deflector (12) frente a la salida del
primer conducto (4).
13. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que el agitador
11 tiene un eje posicionado en su extremo.
14. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que el agitador
11 es guiado girando mediante cojinetes solidarios con el
recipiente (2a).
15. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los
conductos (4, 5) son verticales.
16. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la
entrada del segundo conducto tiene una forma cónica que corresponde
al menos parcialmente al tornillo de alimentación forzada.
17. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el
segundo conducto (5) tiene la forma y textura apropiadas para una
trituración.
18. El secador/cocedor según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el
tornillo de alimentación forzada (6) tiene la forma y textura
apropiadas de una trituración.
19. Un procedimiento de cocción de yeso, que
comprende las etapas de:
- (i)
- suministro de gases calientes a la entrada de un primer conducto;
- (ii)
- suministro de yeso a la entrada de un segundo conducto concéntrico con el primer conducto;
- (iii)
- arrastre de yeso al segundo conducto mediante un tornillo de alimentación forzada;
- (iv)
- intercambio térmico indirecto entre el yeso y los gases calientes; y
- (v)
- cocción de yeso a escayola.
20. El procedimiento según la reivindicación 19,
caracterizado por que el yeso es yeso desulfurado o yeso
natural.
21. El procedimiento según la reivindicación 19
ó 20, caracterizado por que las etapas (iii) de arrastre del
yeso y (iv) de intercambio térmico indirecto comprenden el secado
del yeso.
22. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 21, caracterizado por que las etapas
(iii) de arrastre del yeso y (iv) de intercambio térmico indirecto
comprenden el secado y, al menos parcialmente, la cocción (v) de
yeso a escayola.
23. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 22, caracterizado por que la cocción
(v) comprende poner el yeso en contacto con los gases calientes,
siendo la cocción del tipo flash.
24. El procedimiento según la reivindicación 23,
caracterizado por que el tiempo entre poner el yeso en
contacto y su cocción total es inferior a 10 segundos.
25. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 22, caracterizado por que la cocción
(v) comprende poner el yeso en contacto con los gases calientes,
haciéndose la cocción en un lecho fluidizado.
26. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 25, caracterizado por que la etapa de
cocción comprende el transporte de yeso desde la salida del segundo
conducto por arrastre con gases calientes.
27. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 26, caracterizado por que el tiempo de
estancia del yeso y/o la escayola en el segundo conducto está
comprendido entre 30 segundos y 5 minutos.
28. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 22, caracterizado por que la etapa de
intercambio térmico indirecto entre el yeso y los gases calientes
comprende la etapa de cocción.
29. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 22, caracterizado por que las etapas
(iii) de arrastre de yeso y (iv) de intercambio térmico indirecto
comprenden el secado y, al menos parcialmente, la cocción (v) de
yeso a escayola, siendo la cocción (v) completada al poner el yeso
en contacto con los gases calientes, siendo la cocción completada
de tipo flash, estando comprendido el tiempo de las etapas (iii) y
(iv) entre 30 segundos y 5 minutos, estando comprendido el tiempo de
cocción por contacto con los gases calientes entre 1 y 10
segundos.
30. El procedimiento según la reivindicación 29,
estando comprendido el tiempo de las etapas (iii) y (iv) entre 1 y
2 minutos, estando comprendido el tiempo de cocción por contacto con
los gases calientes entre 2 y 5 segundos.
31. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 30, caracterizado por que comprende,
además, una etapa (iiib) de trituración de yeso durante la etapa de
arrastre (iii).
32. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 31, realizado en el secador/cocedor según una
de las reivindicaciones 1 a 18.
33. Una escayola que puede obtenerse por el
procedimiento de una de las reivindicaciones 19 a 32.
34. La escayola según la reivindicación 33,
cuyas características son las siguientes:
- (i)
- reactividad;
- (a)
- fraguado inicial Couteau menor de 6 minutos, preferiblemente menor de 5 minutos; y/o
- (b)
- fraguado Gillmore comprendido entre 4,5 y 6 minutos, y/o
- (c)
- fraguado final Vicat comprendido entre 10 y 12 minutos; y
- (ii)
- proporción de mezcla en saturación de al menos 140 partes de escayola por 100 partes de agua; y
- (iii)
- fluidez como la determinada por un valor de desarrollo superior a 205, preferentemente superior a 240 mm.
35. La escayola según la reivindicación 34,
cuyas características son las siguientes:
- (i)
- reactividad: fraguado inicial Couteau menor de 5 minutos; y
- (ii)
- proporción de mezcla en saturación de al menos 140 partes de escayola por 100 partes de agua; y
- (iii)
- fluidez como la determinada por un valor de desarrollo superior a 240 mm.
36. La escayola según la reivindicación 34 ó 35,
en la que la superficie BET es de al menos 8 m^{2}/g.
37. La escayola según una de las
reivindicaciones 34 a 36, que no se desintegra en el agua.
38. La escayola según una de las
reivindicaciones 34 a 37, exenta de yeso y/o coadyuvante
clorado.
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