ES2660181T3

ES2660181T3 - Método para modificar estuco beta por medio de ácido dietilentriaminopentaacético

Info

Publication number: ES2660181T3
Application number: ES13715530.5T
Authority: ES
Inventors: Dennis M. Lettkeman; Raymond A. Ii Kaligian; Michael L. Cloud; John W. Wilson
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2018-03-21
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: AU2013240076B2; EP2831010A1; RU2014141945A; WO2013148484A1; RU2599398C2; KR102065511B1; KR20140140592A; US8343273B1; MY169865A; MX2014011257A; PE20142142A1; CN104254502A; JP2015512857A; CA2869782C; MX345753B; AU2013240076A1; EP2831010B1; CL2014002622A1; CO7111269A2; IN2014DN08615A

Abstract

Método para preparar un estuco beta modificado a partir de yeso de roca natural calcinado que comprende: preparar una solución de ácido dietilentriaminopentaacético líquido en agua; aplicar la solución en dicho estuco beta mientras está caliente del calcinador, formando un estuco mojado; y dejar que el estuco mojado se seque y regenere, formando el estuco beta modificado.

Description

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DESCRIPCIÓN

Método para modificar estuco beta por medio de ácido dietilentriaminopentaacético CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención se refiere a un método para recubrir estuco de un ácido dietilentriaminopentaacético («DTPA»). Más en concreto, se proporciona un estuco beta modificado al pulverizar una solución acuosa de DTPA en estuco beta y dejar que seque, proporcionando de este modo un material de estuco beta modificado.

ANTECEDENTES

[0002] El yeso también se conoce como sulfato de calcio dihidratado, alabastro o yeso natural. El yeso calcinado se obtiene al retirar parte del agua asociada al cristal de yeso. Sinónimos de yeso calcinado son yeso de París, estuco, sulfato de calcio semihidratado y sulfato de calcio hemihidratado. Los términos empleados más comúnmente son yeso calcinado, estuco y hemihidrato, y se emplean indistintamente en la presente solicitud. Cuando se extrae el yeso, la roca natural se encuentra en forma dihidratada, presentando aproximadamente dos moléculas de agua asociadas a cada molécula de sulfato de calcio. Para producir la forma de estuco, el yeso puede calcinarse para eliminar parte del agua de hidratación representada por la siguiente ecuación:

CaSO4^2H2O^CaSO4^1/2H2O + 3/2H2O

[0003] El sulfato de calcio hemihidratado se obtiene mediante calcinación para retirar las moléculas de agua asociadas. El hemihidrato se produce en al menos dos formas cristalinas. El yeso calcinado alfa se elabora mediante un proceso de lechada o un proceso de roca aglomerada por el que el sulfato de calcio dihidratado se calcina bajo presión. El yeso calcinado alfa forma unos cristales menos aciculares que el yeso calcinado beta, lo que permite que los cristales estén firmemente empaquetados entre sí, formando un yeso más denso y sólido. La morfología cristalina del hemihidrato alfa permite que el agua fluya fácilmente entre los cristales, con lo que requieren menos agua para formar una lechada fluida. Unos cristales más alargados e irregulares son característicos del hemihidrato beta, que se obtiene mediante la calcinación de yeso a presión atmosférica. Esta estructura cristalina da lugar a un producto menos denso dado que los cristales están empaquetados más libremente. La forma beta también necesita más agua para hacer fluido el yeso calcinado. Si la calcinación del dihidratado se lleva a cabo a presión ambiente, se obtiene la forma beta y el coste es relativamente bajo en comparación con el yeso calcinado alfa.

[0004] También resulta útil el yeso sintético, que es un subproducto de los procesos de desulfuración de los gases de combustión de las centrales eléctricas. Los gases de combustión que incluyen dióxido de azufre se someten a depuración húmeda con cal o caliza. El calcio de la cal se combina con el dióxido de azufre para formar sulfito cálcico.

CaCO3 + SO2 ^ CaSO3 + CO2

A través de oxidación forzada, el sulfito cálcico se convierte en sulfato de calcio.

CaSO3 + 2H2O + /O2 ^ CaSO4-2H2O

El yeso sintético se convierte en un hemihidrato por calcinación del modo descrito anteriormente.

[0005] Se puede elaborar un número de productos de yeso al mezclar el sulfato de calcio hemihidratado con agua y moldear el producto de lechada resultante hasta lograr la forma deseada. El producto de lechada se deja fraguar al permitir que el sulfato de calcio hemihidratado reaccione con suficiente agua para convertir el hemihidrato en una matriz de cristales dihidratados entrelazados. A medida que se forma la matriz, el producto de lechada se vuelve firme y obtiene la forma deseada. A continuación, el exceso de agua debe retirarse del producto mediante el secado.

[0006] Los aceleradores de fraguado y los retardadores de fraguado (conocidos en su conjunto como «modificadores de fraguado») se usan en composiciones de productos de yeso para permitir el control del tiempo de fraguado. Si el tiempo de fraguado es muy largo, los contratistas ocupan tiempo esperando que la composición fragüe antes de pasar a la siguiente etapa del proyecto. Cuando el yeso fragua muy rápido, la composición se endurece antes de que esté acabada correctamente. En dichos casos, la superficie puede que no sea tan lisa como se desea o que el producto no se haya «trabajado» lo suficiente como para producir un buen acabado.

[0007] Las mezclas secas de sulfato de calcio hemihidratado con aditivos se mezclan de antemano y se producen para la comodidad de contratistas y terceros que puede que no tengan conocimiento de que se necesitan aditivos o de la cantidad de aditivos que sería útil. Las mezclas secas están concebidas para mezclarse con agua para producir una composición de alta calidad y fácil de usar. Un ejemplo de una mezcla de

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fraguado es aquella que produce una lechada para solado cuando se combina con agua, como el material para solado de yeso LEVELrOcK®.

[0008] Los aceleradores de fraguado se emplean para adelantar el fraguado de la lechada. Los retardadores se añaden a las mezclas de fraguado para aumentar el tiempo de trabajo de la lechada. El tiempo de trabajo, también conocido como tiempo abierto, es el tiempo en que la lechada es flexible y puede moldearse hasta obtener una configuración deseada. En la lechada para solado, un tiempo de trabajo objetivo es aquel que es lo suficientemente largo como para permitir que el técnico nivele el suelo de forma adecuada. Sin un retardador de fraguado, una lechada de sulfato de calcio hemihidratado (estuco) presenta un tiempo de trabajo que a menudo resulta insuficiente para que los acabadores profesionales produzcan un suelo satisfactorio. Los retardadores de fraguado extienden el tiempo de trabajo, en función de la composición que se esté usando, y de dónde y cómo se aplique la lechada, de forma que el acabador tenga tiempo para trabajar la lechada y crear un suelo de alta calidad.

[0009] De forma convencional, los retardadores proteínicos, como un retardador SUMA, y los retardadores no proteínicos, como crémor tártaro (bitartrato potásico), citrato de sodio y ácido dietilentriaminopentaacético, se utilizan en composiciones de fraguado para solado y otras a base de yeso para proporcionar control del fraguado. El retardador SUMA, disponible en el mercado como un aditivo en polvo seco, presenta desventajas asociadas a su uso, pero no hay disponible ningún reemplazo adecuado. Por ejemplo, SUMA tiene un olor fuerte y desagradable. Es proteínico y procede del pelo y pezuñas de diversos animales, como por ejemplo caballos. SUMA también tiene características de envejecimiento no deseables. Desde hace mucho tiempo, existe la necesidad en la industria de un reemplazo adecuado para este retardador de fraguado seco.

[0010] Los DTPA también se conocen como buenos retardadores de fraguado, pero se ha demostrado que las formas en polvo seco no son eficaces. Por ejemplo, la patente de los EE. UU. 4,661,161 de Jacacki («Jacacki») muestra la adición de una forma líquida de ácido dietilentriaminopentaacético («DTPA»). Existe la necesidad de un componente seco o en polvo útil en mezclas de fraguado que utilice un DTPA como retardador de fraguado que podría ser un reemplazo adecuado para retardadores de fraguado proteínicos, como SUMA. También existe la necesidad relacionada de mejorar la eficacia del DTPA líquido como retardador de fraguado adecuado.

[0011] También existe la necesidad de una mezcla de fraguado que presente una buena resistencia a la compresión. Por ejemplo, los productos de yeso deben ser capaces de sujetar elementos de fijación que penetren en el producto o de resistir las presiones a las que está sometido un suelo.

[0012] Asimismo, existe la necesidad de una mezcla de fraguado que requiera menos agua para formar una lechada fluida. El agua no siempre está disponible de forma conveniente en un lugar de obra. El uso de cantidades reducidas de agua también reduce el tiempo de secado del producto. En los casos en que el producto se seque en un horno, la cantidad de combustible necesario para secar el producto puede reducirse, con lo cual se ahorran costes de combustible.

SUMARIO

[0013] La invención proporciona un método para preparar un estuco beta modificado a partir de yeso de roca natural calcinado que comprende preparar una solución de ácido dietilentriaminopentaacético líquido en agua, aplicar la solución en dicho estuco beta mientras está caliente del calcinador, formando un estuco mojado, y dejar que el estuco mojado se seque y se regenere, formando el estuco beta modificado.

[0014] Se realizan mejoras con respecto a los retardadores de fraguado convencionales y métodos conocidos de uso de DTPA líquido por medio de la presente invención, por la que el estuco beta (también conocido como yeso calcinado beta o sulfato de calcio hemihidratado beta) se pulveriza con una solución de un DTPA y se deja secar, dando lugar a un estuco beta modificado. Las lechadas y los productos que utilizan el presente estuco beta modificado presentan unas propiedades ventajosas de resistencia, densidad y demanda de agua con respecto a lechadas y productos que emplean materiales de base de estuco convencionales. Asimismo, el tiempo de fraguado de una lechada elaborada con el estuco beta modificado por medio de la presente memoria es más predecible y más controlable. De forma sorprendente, se ha encontrado que el DTPA líquido es un reemplazo adecuado para los retardadores de fraguado convencionales, especialmente los retardadores de fraguado proteínicos como SUMA. El estuco beta modificado, elaborado de acuerdo con el presente método, proporciona unas buenas características de envejecimiento, que llevan a una vida útil de almacenamiento del producto mayor. El olor fétido de un retardador de fraguado proteínico convencional puede reducirse o eliminarse al reducir o eliminar el uso del retardador de fraguado proteínico convencional. Asimismo, puede lograrse un fraguado más uniforme de lechadas elaboradas con el estuco beta modificado por medio de la presente memoria. Otra ventaja adicional, asociada con un fraguado uniforme, especialmente de una lechada de material para solada, es la reducción del desgaste por fricción de la superficie.

[0015] Preferiblemente, el sulfato de calcio dihidratado se calcina a presión atmosférica para elaborar un estuco beta (también conocido como sulfato de calcio hemihidratado beta). Se prepara una solución de ácido dietilentriaminopentaacético («DTPA») líquido en agua. Esta solución se aplica preferiblemente al estuco beta

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caliente a medida que sale del calcinador a razón de 1,5 libras a 3,6 libras de DTPA por tonelada de estuco beta (aproximadamente de 0,75 kg a aproximadamente 1,81 kg de DTPA por tonelada métrica de estuco beta). El estuco beta tratado de esta forma se moja y a continuación se deja secar y regenerar, formando el estuco beta modificado.

[0016] El estuco beta modificado en el presente documento presenta varias ventajas, como se ha descrito anteriormente, y puede usarse junto con inhibidores de fraguado convencionales y modificadores de reología, así como otros aditivos que se encuentran comúnmente en mezclas secas a base de estuco, como antiespumantes, dispersantes y otros. Cuando se usa para elaborar dichos productos, el estuco beta modificado se mueve por transportadores y silos sin que haya una preocupación sustancial por la rehidratación y/o aglomeración. Si el equipo se moja, se inician las reacciones de hidratación cuando los estucos convencionales entran en contacto más tarde con la humedad. La adición del inhibidor de fraguado de DTPA permite que el estuco se seque sin fraguado. Adicionalmente, el estuco beta modificado puede empaquetarse más rápidamente con una menor formación de aglomeración en el material empaquetado.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0017] Al menos una de estas y otras ventajas se proporcionan por medio de la presente invención que describe un método para preparar un estuco beta modificado. El estuco beta modificado es lo bastante potente como para proporcionar un tiempo de fraguado más controlable y predecible con respecto a sulfatos de calcio hemihidratados alfa y beta o combinaciones que modo que el material resultante pueda usarse como un material de base de estuco nuevo y mejorado o como un aditivo premezcla para mezclas secas o lechadas de diversos productos o sistemas.

[0018] El ácido dietilentriaminopentaacético («DTPA») DTPA líquido, como el DTPA inhibidor de la hidratación NOgO™ (United States Gypsum Company, Chicago, IL) o el dTpA VERSENEX 80® (UNIVAR, Oklahoma City, OK), se ha demostrado de forma inesperada que mejora varias características de composiciones de fraguado a base de yeso. Cuando se mezcla con agua y se aplica a un material de estuco beta caliente recién calcinado en el presente método, el DTPA líquido permanece en el estuco beta modificado secado después de que el agua se evapore. Modificar el estuco beta de esta forma proporciona un material de base de estuco beta que demuestra unas densidades en mojado y en seco mejoradas, así como unas resistencias a la compresión a la hora y de composición seca de productos elaborados por medio de métodos por otra parte convencionales con lechadas del estuco beta modificado. Asimismo, se redujo considerablemente la demanda de agua de una lechada elaborada con el estuco beta modificado por medio de la presente memoria. Todas estas mejoras son inesperadas, puesto que anteriormente se conocía el DTPA únicamente como un aditivo de retardador de fraguado cuando se añadía como líquido al agua de mezcla de lechada. Se ha descubierto ahora que al aplicar DTPA líquido al estuco beta y dejarlo secar, el estuco beta modificado resultante puede reemplazar el material de estuco de base convencional y puede que no se necesiten otros retardadores de fraguado en la lechada. Aunque no son necesarios otros retardadores, los retardadores de fraguado convencionales pueden añadirse opcionalmente a la lechada. Estas ventajas se suman a la mejora del control del tiempo de fraguado y la predictibilidad que se han descrito anteriormente.

[0019] El sulfato de calcio hemihidratado («estuco»), en forma beta, se obtiene como material de partida para el presente proceso. El estuco beta se obtiene mediante la extracción de roca de yeso natural, o sulfato de calcio dihidratado (también conocido como yeso o yeso natural), que a continuación se calcina en una caldera abierta o cualquier proceso de calcinación a presión atmosférica.

[0020] A continuación se describirá un proceso de ejemplo para fabricar estuco de caldera, aunque en la técnica se conocen métodos de calcinación distintos de la caldera. Por ejemplo, también se logra la calcinación en un calcinador de tipo flash o una caldera resistente al calor. Se extrae yeso de roca natural (sulfato de calcio dihidratado), dando lugar a una colección de rocas de yeso cuyo tamaño oscila de fragmentos de aproximadamente 2'' (5 cm aproximadamente) de diámetro a polvo. Se procesa el fragmento de roca, por ejemplo, a través de un molino de rodillos RAYMOND/ molino Williams o equivalente, para continuar procesando la roca hasta obtener yeso natural. El yeso natural, que por lo general es lo bastante fino de modo que el 90100 % pasa por un tamiz de malla del 100 %, se transporta hasta una caldera de yeso convencional de 10 pies (aproximadamente 3,08 metros). El yeso natural se cuece por calor desde por debajo del lugar en que se encuentra el hogar por lo general aproximadamente a 2000 0F (aproximadamente 1090°C), lo que calienta el yeso y elimina aproximadamente % del agua combinada químicamente, formando un hemihidrato beta. Estuco, moldeado, estuco de caldera y yeso para moldear son todos nombres comunes para el material resultante.

[0021] Se prepara una solución del ácido dietilentriaminopentaacético («DTPA») líquido para su uso. Se realizaron pruebas con el objetivo de encontrar un reemplazo adecuado para los aditivos conocidos de control de fraguado secos y en polvo, como los retardadores de fraguado proteínicos. Puesto que el DTPA líquido se ha usado anteriormente como aditivo para mezclar agua de una lechada, el DTPA en polvo seco se sometió a prueba como un posible sustituto adecuado para el aditivo proteínico. No obstante, se encontró que las formas en polvo de DTPA no eran sustitutas eficaces de SUMA o de otros retardadores de fraguado en polvo. En el

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presente método, el DTPA líquido se añade al agua con el propósito de elaborar una solución de un volumen mayor para su aplicación en yeso calcinado beta antes de que se elabore una lechada. El agua es un volumizador, el cual ayuda en la aplicación de una pequeña cantidad de DTPA a una gran cantidad de estuco beta. El agua se evapora, y se contempla que el DTPA pueda aplicarse directamente. Se proporciona el estuco beta modificado (yeso hemihidratado o calcinado) como transportador del retardador de fraguado de DTPA seco y se contempla que el estuco beta modificado se combine con un material de estuco de base convencional antes de que el estuco se mezcle con agua y otros aditivos conocidos en la técnica para elaborar una lechada y dar forma a productos a partir de esta.

[0022] La solución acuosa de DTPA se aplica al estuco beta caliente conforme sale del calcinador, o poco después, por medio de cualquier aparato adecuado. Por «caliente» se hace referencia a que el estuco beta está al menos a aproximadamente 120 0F (aproximadamente 49 0C) cuando la solución se aplica sobre este. Preferiblemente, la temperatura del estuco calcinado es de aproximadamente 240 0F a aproximadamente 340 0F (de aproximadamente 115 °C a aproximadamente 171 °C) durante la aplicación de la solución. En algunas plantas de estuco, existen infraestructuras para pulverizar el estuco con la solución de DTPA para dispersarlo uniformemente sobre el yeso calcinado. Un ejemplo de dicho aparato es un sistema de tratamiento posterior de estuco («PST», por sus siglas en inglés), una cámara de tratamiento de estuco de lecho fluidizado («FST», por sus siglas en inglés) que se concibió originalmente para enfriar el estuco conforme sale del calcinador y que se ha determinado que proporciona un método único para aplicar uniformemente la solución acuosa al material de estuco beta. Aunque lo que sigue es una descripción del tratamiento de estuco en términos del sistema de PST o FST, no se pretende que sea limitadora y los expertos en la materia determinarán fácilmente otros modos de tratar el estuco con el DTPA líquido.

[0023] Desde la caldera, el material de yeso calcinado fluye a través de un tubo hasta la próxima etapa de procesamiento. Ello se llama «desbordamiento» y la temperatura del desbordamiento puede oscilar de aproximadamente 285 a aproximadamente 340 0F (de aproximadamente 140 a aproximadamente 171 °C). Por consiguiente, esta es la temperatura del estuco cuando entra en los aparatos de tratamiento posterior de estuco PST/FST u otros. Alternativamente, el material podría almacenarse en una zona de almacenamiento caliente, como un foso caliente o un silo, antes de entrar en la siguiente etapa de tratamiento. En el presente método, el aparato de tratamiento de estuco de lecho fluidizado («FST») se modifica opcionalmente para proporcionar el tratamiento posterior de estuco. Un gran recipiente de tratamiento recibe estuco directamente de la caldera calcinadora o de la zona de almacenamiento caliente que puede emplearse. El recipiente de tratamiento es cilíndrico o de cualquier otra forma que propicie el tratamiento del estuco, especialmente estuco recién calcinado o caliente. Opcionalmente, se recibe el estuco en una parte superior del recipiente de tratamiento en el que se agita por medio de un agitador y se deja que atraviese el recipiente, preferiblemente descendiendo al fondo del recipiente de tratamiento. A lo largo del recorrido existe al menos un aparato pulverizador en al menos un lado del recipiente.

[0024] Este conjunto procesador incluye una cámara de aire que está presurizada para crear un diferencial de entre aproximadamente 2 psi a aproximadamente 10 psi a lo largo del lecho fluidizado. Opcionalmente, el recipiente de tratamiento incluye un lecho fluidizado en una parte inferior del recipiente de tratamiento para que la cámara de aire se presurice. Como resultado de la presión, el material de estuco beta se ralentiza conforme atraviesa o desciende por el pulverizador, con lo que estuco beta tiene más oportunidad de recubrirse lo suficiente con la composición de agua que se está pulverizando. Ventajosamente, no es necesario voltear el estuco beta conforme se mueve a través del aparato procesador. Este aparato se denomina el procesador o cámara de PST/FST. El estuco caliente y pretratado se introduce en el aparato en una parte superior o alta y desciende hasta una parte inferior o baja. La velocidad de descenso se reduce por medio de un lecho fluidizado incluido en la parte inferior de la cámara.

[0025] En el presente método, el aparato de PST/FST se modifica para que pulverice una combinación de agua y un tratamiento químico. El componente químico, tal y como se describe en cualquier parte de esta solicitud, es DTPA líquido. El material de estuco beta (hemihidrato beta) se introduce en el procesador de PST/FST a razón de, por ejemplo, aproximadamente 8 a aproximadamente 11 t/h (de aproximadamente 7260 a aproximadamente 9980 kg/h), pero el método no está limitado a esta velocidad de flujo. La temperatura del material, ya sea al entrar directamente como desbordamiento desde la caldera o desde el almacenamiento, oscila de aproximadamente 285 a aproximadamente 340 0F (de aproximadamente 140 a aproximadamente 171 0C), la misma que la temperatura de salida del calcinador.

[0026] Tal y como se ha descrito anteriormente, el presente aparato de PST/FST incluye el agitador. Opcionalmente, el agitador tiene forma de rastrillo, aunque pueden conocerse y apreciarse otras formas. Con una rotación opcional a aproximadamente 10-200 rpm, el agitador reduce la canalización del lecho fluidizado profundo, conocida como agujeros de gusano, de modo que las partículas continúan rebotando hasta que se tratan con agua o el agua y una mezcla química. La velocidad del agitador no es significativa, y se contemplan otras velocidades de agitación.

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[0027] Al salir del aparato de tratamiento PST/FST, la temperatura del material es de aproximadamente 180 a aproximadamente 300 0F (de aproximadamente 82 a aproximadamente 148 0C), en función del nivel de agua y de la composición química pulverizada y la temperatura del material al entrar. Es deseable que el material de salida se siga moviendo a una temperatura controlada (de aproximadamente 160 a aproximadamente 300 0F o aproximadamente 71 a aproximadamente 148 0C) hasta que la regeneración del estuco beta mojado esté completa. Si el estuco beta mojado no se sigue moviendo existe la posibilidad de que el estuco se aglomere y/o rehidrate, lo cual no es deseable.

[0028] Puede ser preferible triturar el estuco beta tratado hasta un tamaño más fino en función de las características y/o ventajas necesarias. El método preferido es por lo general un molino de impacto de desinfección. El tamaño del molino depende de las velocidades de flujo del material y de la cantidad de trituración que se desee.

[0029] Como se ha descrito anteriormente, la presente solución de DTPA se reemplaza adecuadamente por agua para su uso en el aparato de PST/FST utilizado en el presente método. Conforme el material de estuco beta cae y/o está suspendido en el interior de la carcasa del aparato procesador, se trata con una solución de agua y DTPA inhibidor de la hidratación NOGO™ (United States Gypsum Company, Chicago, IL) que se mide a través de medios convencionales. En los ejemplos se usó un flujómetro de masas MICROMOTION, pero se espera que otros flujómetros también funcionen. De manera opcional, cuando se usa DTPA líquido, como NOGO™, se mide directamente en el agua en lugar de directamente en el conjunto procesador debido a los bajos volúmenes o cantidades que se miden. También se contemplan aparatos de pulverización alternativos. Las cantidades y tasas de DTPA aplicadas durante el presente método se muestran más adelante en la Tabla 1. Por lo general, el DTPA se aplica a razón de 0,25 - 0,67 lbs. /min (aproximadamente 113,40 - 303,91 g/min). Ello se traduce en aproximadamente 1,5 a aproximadamente 3,6 lbs. de DTPA líquido por tonelada de estuco beta (de aproximadamente 0,62 kg/tonelada métrica a aproximadamente 1,45 kg/tonelada métrica).

[0030] El presente método dispone que se moje el estuco beta con la solución anteriormente descrita de agua y DTPA inhibidor de la hidratación NOGO™, formando un estuco beta mojado. Resulta más ventajoso pulverizar la solución de agente retardador en el hemihidrato calcinado beta mientras aún esté caliente del proceso de calcinación. Si el hemihidrato beta se pulveriza con grandes cantidades de agua a temperaturas por debajo de 212 0F (100 0C), las reacciones de hidratación se inician y el hemidrato vuelve a la forma dihidratada. El estuco beta mojado se forma a razón de aproximadamente 1,5 libras a aproximadamente 3,6 libras de DTPA por tonelada de estuco beta (de aproximadamente 0,62 kg a aproximadamente 1,45 kg de DTPA por tonelada métrica de estuco beta).

[0031] El gran volumen de líquido facilita la pulverización del DTPA en un gran volumen del yeso calcinado. La proporción exacta de agua a DTPA no es importante puesto que parte del exceso de agua se evapora cuando entra en contacto con el yeso calcinado caliente. No obstante, si se libera demasiada agua del aparato de pulverización puede dar lugar a una aglomeración inaceptable del estuco. No es deseable que las aglomeraciones crezcan/se agreguen/se coagulen por encima del tamaño de malla 38. Puesto que el agua favorece la aglomeración, no se aplican más de aproximadamente 4 galones (aproximadamente 15 l) de agua por minuto. La cantidad de agua pulverizada en el estuco beta durante el presente método oscila de aproximadamente 1 a aproximadamente 4 gal/minuto (de aproximadamente 3,78 a aproximadamente 15 l/min). Ello se corresponde con un 3-10 % en peso de DTPA en función del peso del estuco beta que pasa por el aparato de tratamiento a razón de aproximadamente 10 t/h (aproximadamente 9,072 kg/h), que es el rendimiento medio de una caldera de calcinación continua de 10 pies (aproximadamente 3,08 m) de diámetro, que oscila de aproximadamente 9 a aproximadamente 11 t/h (de aproximadamente 8,164 a aproximadamente 9,980 kg/h). El porcentaje de agua en peso de DTPA en función del peso del estuco beta que pasa por el aparato de tratamiento no cambiaría si el peso cambia.

[0032] Aunque demasiada agua favorece la aglomeración, y la aglomeración no es deseable, una amplia variación en la cantidad de agua usada es aceptable puesto que el exceso de agua se evapora por medio del estuco caliente. Es importante equilibrar la cantidad de agua para obtener la temperatura del punto de rocío, pero limitar la aglomeración del material. Un estuco de alta temperatura que salga de la caldera, o de otro calcinador, exige que se pulverice más agua, como el estuco con una superficie mayor, para lograr una temperatura del punto de rocío del material pulverizado. Pulverizar la solución acuosa de DTPA en las partículas de yeso puede provocar que algunas se junten. Si se forman aglomeraciones de un tamaño inaceptable para lograr el punto de rocío, estas se eliminan opcionalmente mediante trituración.

[0033] El DTPA se aplica al hemihidrato beta de cualquier forma conveniente. Un ejemplo de un método de pulverización de la solución de DTPA en el hemihidrato beta es mover el hemihidrato beta en una correa móvil bajo uno o varios cabezales de pulverización fijos. De forma alternativa, el hemihidrato beta podría moverse de la misma forma, pero los cabezales de pulverización podrían ser móviles, moviéndose, por ejemplo, por todo el ancho de la correa. Otro ejemplo de una forma de pulverización del hemihidrato beta es fluidizar las partículas de hemihidrato en el aire y moverlas por uno o más pulverizadores. Ello se describe en el presente aparato de

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PST/FST. Otros métodos para distribuir la solución de agente retardador de fraguado de DTPA por el hemihidrato beta son conocidos por los expertos en la materia.

[0034] Después de que al estuco beta (hemihidrato beta) se le haya suministrado la solución de DTPA y agua, este se seca. El agua que sigue en contacto con el hemihidrato beta conforme se enfría es absorbida por el hemihidrato beta y se convierte en yeso dihidratado. Por tanto, resulta ventajoso secar el estuco beta tratado en un horno para mantenerlo a temperaturas por encima de aproximadamente 150 0F (aproximadamente 65 0C) mientras se seca.

[0035] Cuando se seca el estuco beta (o hemihidrato beta) tratado (o modificado), se tritura opcionalmente para lograr un tamaño de partícula más uniforme que es apropiado para el uso final deseado. Ello resulta por lo general innecesario si el hemihidrato procede de una fuente de yeso sintético, en lugar de roca natural. El yeso sintético se forma en pequeñas partículas que presentan una distribución del tamaño de partícula estrecha en comparación con el yeso triturado a partir de roca natural. Estas propiedades se mantienen en gran medida durante el proceso de calcinación. Cuando se tritura yeso de roca natural, se obtiene una distribución del tamaño de partícula ancha. El yeso de desbordamiento de caldera a partir de fuentes de roca natural, antes de ser tratado, presentará una distribución del tamaño de partícula que oscila de aproximadamente 2 a aproximadamente 420 pm.

[0036] El estuco beta modificado en la presente memoria proporciona un material de estuco de base mejorado para su combinación con aditivos secos como antiespumantes, dispersantes y otros componentes conocidos en la técnica u otras mezclas secas de composiciones a base de hemihidratos, como compuestos de unión de tipo fraguado para mejorar el tiempo de trabajo de la composición. Se demostró que otra ventaja adicional del estuco beta modificado producido por medio del presente método, el aumento del uso del DTPA inhibidor de la hidratación NOGO™ en el agua del sistema de tratamiento PST/FST, reducía la aceleración del tiempo de fraguado de la mezcla a máquina frente a la baja energía del mezclado a mano. El estuco sin tratar demuestra una mezcla a máquina que es aproximadamente / de la de la mezcla a mano. El uso de agua únicamente reduce la aceleración bajo mezcla a máquina a un 36 % de la mezcla a mano. Mientras que una ligera adición de aproximadamente 0,1 lb/min (aproximadamente 45 g/min) de DTPA inhibidor de la hidratación NOGO™ al agua de tratamiento mantuvo el nivel de aceleración del 36 %, los niveles aumentados de aproximadamente 0,25 lbs. (aproximadamente 113 g), aproximadamente 0,5 lbs. (aproximadamente 227 g) y aproximadamente 0,67 lbs. (aproximadamente 304 g) por minuto redujeron el impacto de una aceleración de energía mayor en aproximadamente un 33 %, aproximadamente un 28 % y aproximadamente un 0,22 % respectivamente.

[0037] Esta mejora inesperada en la reducción de la aceleración bajo mezclado a máquina por medio del uso de este sistema de tratamiento del estuco será apreciado por aquellos familiarizados con aplicaciones industriales en las que el mezclado a máquina es la norma. Ello incluye aplicaciones de solado de yeso, cementos para pozos petroleros, yesos endurecidos, aplicaciones estatuarias y sanitarias así como otras.

[0038] La reducción de la aceleración bajo un mezclado de energía mayor también permite que el estuco tenga unos tiempos de trabajo más largos, lo que impide que el material fragüe en el equipo, que haya unos tiempos de colada más largos con menos vaciados y que el equipo dure más. En sistemas como los de solada de yeso, en los que se usan sales de la Rochelle como el inhibidor de fraguado preferido para proporcionar un fraguado uniforme del suelo y una resistencia a la aceleración del mezclado a máquina o de arenas aceleradoras, el uso del presente sistema de tratamiento resultaría de utilidad a la hora de reducir la aceleración sin el impacto negativo de las resistencias reducidas debido a la presencia de las sales.

[0039] Asimismo, se espera que el aumento de la cantidad del inhibidor de fraguado en el agua procesadora dé lugar a una menor aglomeración del estuco tratado en el sistema y los silos conforme se transporta y se seca. Se espera que ello mejore la uniformidad del material resultante en uso.

[0040] Los siguientes Ejemplos demuestran aspectos del presente sistema de tratamiento de estuco.

Tabla 1

Tipo de estuco: Nivel de tratamiento del agua Nivel de tratamiento con NOGO (#/min) Consistencia normal (cc) Set de Vicat mezcla a mano (min) Set de Vicat mezcla Hobart (min) Densidad mojada (#/ft3) Resistencia a compr. 1 h (psi) Densidad seca (#/ft3) Resistencia a compr. seca (psi)

Desbordamiento sin PST/FST sin NOGO™ *: 0 gal/min 0 81,00 25,50 12,00 96,54 616,5 63,07 1742

PST/FST solo agua*: 2,0 gal/min 0 69,33 10,83 6,83 98,32 964 67,41 2481,8

PST/FST agua y NOGO™: 2,0 gal/min 0,1 61,00 19,00 12,00 102,63 1217 74,68 2933

PST/FST agua y NOGO™: 2,0 gal/min 0,25 61,42 20,57 13,78 102,74 1226 74,98 3021,57

PST/FST agua y NOGO™: 2,0 gal/min 0,5 60,00 42 30 105,76 1500 77,7 3650

PST/FST agua y NOGO™: 2,0 gal/min 0,67 60 79 61 106,86 1375 79,59 3325

* Ejemplo comparativo

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25

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35

[0041] Para las muestras mostradas en la Tabla 1, la tasa de desbordamiento de la caldera fue constante a aproximadamente 10 toneladas por hora, y la temperatura de desbordamiento fue de aproximadamente 315 0F. Tras salir del aparato PST/FST, las temperaturas del estuco tratado fueron de aproximadamente 198 - 210 0F (92 - 99 °C).

[0042] Mientras que se esperaba que el tratamiento con PST/FST del estuco solo con agua redujera la demanda de agua declarada como la consistencia normal del estuco, no se esperaba que la adición de DTPA líquido NOGO™ al agua para su tratamiento a diversos niveles reduciría la demanda de agua puesto que el DTPA NOGO™ se utiliza convencionalmente como inhibidor/retardador de fraguado en sistemas de lechada de yeso. De forma sorprendente, el (DTPA) inhibidor de la hidratación NOGO™ en el presente tratamiento de estuco redujo sustancialmente la demanda de agua (véase la consistencia mostrada en la Tabla 1) dentro del intervalo útil de aproximadamente 0,1 a 0,67 libras por minuto (de aproximadamente 0,75 a aproximadamente 5,1 g/segundo).

[0043] Las demandas de agua inesperadamente inferiores a consecuencia del uso del presente tratamiento de estuco permitirían el reemplazo del hemihidrato alfa más costoso por hemihidrato beta. Asimismo, las formulaciones conocidas para lechadas de yeso de fraguado podrían mejorarse al reducir la cantidad de dispersante de policarboxilato necesario. Estos dispersantes son costosos, y conforme aumentan los niveles de policarboxilato por encima de una concentración determinada, la resistencia del producto final tiende a reducirse. Ello puede evitarse utilizando estuco preparado de acuerdo con el presente método y sistema de tratamiento como material de base para lechadas de fraguado.

[0044] Todavía otra ventaja del presente sistema de tratamiento del estuco es que el tiempo de fraguado de la lechada resultante es más controlable y predecible con respecto a los resultados logrados añadiendo retardadores de fraguado convencionales al agua de lechada, no directamente en el estuco durante el tratamiento posterior del estuco.

[0045] Con respecto a las densidades y la resistencia a la compresión, se encontró que el aumento del suministro de DTPA inhibidor de la hidratación NOGO™ al agua de tratamiento PST/FST reducen de forma inesperada la tensión superficial de la lechada a unos grados mayores de forma que las densidades de lechada (mojadas y secas) fueron mayores con cada suministro mayor. Asimismo, las resistencias a la compresión a la hora y en seco fueron sorprendentemente mayores en cada tasa de suministro mayor, hasta la tasa de aproximadamente 0,5 lbs./min (aproximadamente 3,8 g/s). Se determinó una caída en la resistencia a la compresión al nivel de aproximadamente 0,67 lb/min (aproximadamente 5,1 g/s) que indica que la tasa de 0,5 lb/min (3,8 g/s) está próxima a su punto óptimo. El nivel de aproximadamente 0,67 lb/min (aproximadamente 5,1 g/s) sí que continuó mostrando unas resistencias a la compresión mayores que los niveles inferiores a aproximadamente 0,5 lb/min (aproximadamente 3,8 g/s). Se cree que ello es resultado de la reducción de la tensión superficial, la cual se midió en las densidades mojadas y secas que aumentaron así como la reflexión en las resistencias a la compresión mayores tanto en el punto de 1 hora como cuando se dejaron secar las muestras en un peso constante en un horno de aire forzado a 110 0F (43 0C).

Tabla 2

Tipo de estuco: Periodo de la prueba Nivel de tratamiento del agua Adición de NOGO™ (#/min) Consistencia normal (cc) Set de Vicat mezcla a mano (min) Consistencia disperasada total (cc)

NOGO PST/FST ESTUCO: Inicial 21/09/2010 2,0 gal/min 0,25 68 51 80

NOGO PST/FST ESTUCO: 3 semanas 12/10/2010 2,0 gal/min 0,25 68 52 80

NOGO PST/FST ESTUCO: 7 semanas 12/11/2010 2,0 gal/min 0,25 68 48 -

NOGO PST/FST ESTUCO: 11 semanas 15/12/2010 2,0 gal/min 0,25 69 48 -

NOGO PST/FST ESTUCO: 19 semanas 17/02/2010 2,0 gal/min 0,25 68 48 -

NOGO PST/FST ESTUCO: 23 semanas 15/03/2010 2,0 gal/min 0,25 69 49,5 -

NOGO PST/FST ESTUCO: 27 semanas 12/04/2010 2,0 gal/min 0,25 69 48,5 -

NOGO PST/FST ESTUCO: 31 semanas 16/05/2010 2,0 gal/min 0,25 69 48 -

NOGO PST/FST ESTUCO: 35 semanas 14/06/2010 2,0 gal/min 0,25 69 52 81

NOGO PST/FST ESTUCO: 39 semanas 14/07/2010 2,0 gal/min 0,25 69 54 80

NOGO PST/FST ESTUCO: 43 semanas 18/08/2010 2,0 gal/min 0,25 69 48 81

[0046] El estuco se trató de acuerdo con el presente método y se preparó para someterse a prueba con el fin de evaluar cómo envejece el producto. La fuente de yeso para la caldera de calcinación procedía de la roca natural aglomerada de la United States Gypsum Company, obtenida localmente de Southard, Oklahoma. La tasa de desbordamiento de la caldera de calcinación fue de aproximadamente 10 toneladas a

5 la hora con la temperatura de desbordamiento de 315 0F (157 0C). El estuco se trató con PST/FST con agua y DTPA inhibidor de la hidratación NOGO™ en las diversas diluciones tal y como se ha mostrado. Esta tabla muestra que el presente método proporciona un material de base de estuco con una estabilidad única, útil como vehículo de suministro del retardador de fraguado en una lechada de yeso. La consistencia (demanda de agua) y los sets de vicat permanecen estables a lo largo de un periodo de 43 semanas, tal y como se ha

10 mostrado. Aunque se produjo alguna variación en las pruebas de la consistencia dispersada, se mantuvo la mejora de la resistencia a la dispersión bajo alta energía.

[0047] Para los ejemplos presentados en la Tabla 2, se separó un palé de sacos del estuco tratado. No se emplearon aditivos a la hora de empaquetar los sacos. Se abrió un nuevo saco para probar los intervalos enumerados. Se extrajeron muestras de la mitad del saco para realizar una prueba inmediata cada vez.

15 [0048] Aunque se han mostrado y descrito formas de realización concretas del presente método para

preparar un estuco beta modificado, los expertos en la materia apreciarán que pueden realizarse cambios y modificaciones en este sin desviarse de la invención en sus aspectos más amplios y tal y como se expone en las siguientes reivindicaciones.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Método para preparar un estuco beta modificado a partir de yeso de roca natural calcinado que comprende:

preparar una solución de ácido dietilentriaminopentaacético líquido en agua;

aplicar la solución en dicho estuco beta mientras está caliente del calcinador, formando un estuco mojado; y

dejar que el estuco mojado se seque y regenere, formando el estuco beta modificado.
2. Método según la reivindicación 1, en el que la solución se aplica a razón de 1,5 libras a 3,6 libras de DTPA por tonelada de estuco beta (de 0,62 kg a 1,45 kg de DTPA por tonelada métrica de estuco beta).
3. Método según la reivindicación 1 en el que dicha etapa de aplicación comprende además:

recibir estuco beta a una temperatura entre 285 y 340 0F (140 y 171 0C) en un recipiente de tratamiento;

proporcionar un lecho fluidizado en una parte inferior del recipiente de tratamiento de modo que se presurice una cámara de aire del recipiente;

dejar que el estuco beta atraviese el recipiente;

pasar el estuco beta por al menos un pulverizador para una solución de agua y DTPA; pulverizar el estuco beta con la solución para proporcionar el estuco beta modificado; y retirar el estuco beta modificada del recipiente de tratamiento.
4. Método según la reivindicación 3 que comprende además agitar el estuco beta conforme se introduce en el recipiente con un agitador para impedir la canalización del lecho fluidizado.
5. Método según la reivindicación 3 en el que el estuco beta se recibe en el recipiente de tratamiento en una parte superior del recipiente de tratamiento y se deja que atraviese el recipiente descendiendo a una parte inferior del recipiente.
6. Método según la reivindicación 3 en el que el estuco beta descendiente es al menos uno ralentizado y suspendido por medio del lecho fluidizado.
7. Método según la reivindicación 3 en el que la cámara de aire se presuriza para crear una diferencia de 2 psi a 10 psi (13,79 kPa a 68,95 kPa) por todo el lecho fluidizado.
8. Método según la reivindicación 3 en el que la etapa de retirada comprende además retirar el estuco beta modificado a una temperatura entre 160 - 300 0F (71 - 150 °C).
9. Método según la reivindicación 3 que comprende además triturar el estuco beta modificado conforme sale del recipiente de tratamiento.