JPH01500991A - 半水和石膏の高効率焼成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 半水和石膏の高効率焼成 技術分野 本発明は不溶性硬石膏を生成することなく、石膏を焼成処理する石膏焼成法及び 装置に関する。本発明による焼成処理を行う際に使用される熱の大部分は全長に わたり一定で強い熱を発生する加熱素子から得られる。焼成物質の通常の沸騰作 用は焼成処理がまの中心に発生され、熱及び焼成物質を充分に撹拌し焼成処理が まの壁部からの熱伝導を上げることにより高められる。

背景技術 これまで石膏焼成法の効率をより高めることが望まれていた。効率を高めるため 、これまで提案された大半の方法は使用エネルギの利用効率を高めることに向け られていた。例えばジョージ等による米国特許第４．１７６、１５７号に開示の 方法によれば、高温燃焼ガスが直接石膏物質内に導入され、石膏物質自体も外部 から加熱された壁体と間接的に接触せしめられて加熱される。

一方米国特許第３．２３６．５０９号には２種類の焼成処理がまが開示されてお り、第１の焼成処理がまの場合、焼成処理がまの外周部が公知の加熱チャンバに より囲繞され、熱は焼成処理がまの壁部及びチャンバを貫通する煙突管を介し焼 成対象混合物に伝導される。このとき焼成処理がまの伝導速度は幾分押さえられ ているので、放出煙突管ガスに相当の熱が奪われる。第２の焼成処理がまの場合 、燃焼ガスは焼成処理がまのチャンバ内に直接導入され、焼成処理対象の混合物 内に直接放出される。しかしながら、この場合も煙突管ガスが高温で大気中に放 出されるので依然として相当の量の熱が無駄にされている。このいずれの焼成処 理がまの場合にも、焼成処理した石膏は焼成処理がまの底部から直立するパイプ を通過して混合物の表面とバイブ出口部とに落差があることにより上方に移動さ れ放出される。この米国特許に開示される電気加熱素子の出力電力はスチーム流 を維持し、焼成処理した材料をパイプを介して放出し続けるべく直立バイブ内で 約８００ワツトにされる。この加熱素子に関しては詳述されておらず、ワット密 度も明解ではないが、当該加熱素子にはその表面積当たりの必要出力熱が小さい ことが望まれる。

更に英国特許第９４１．３３＋号によれば、焼成対象材料を焼成処理するに際し 上下位置関係をもって配置され加熱される一連のローラが採用され、処理対象材 料が一連のローラの内の最初のローラ上に落下され、次々後続のローラへ落下さ れて最後に所望の温度に加熱される。このローラは電気的にあるいは水、スチー ム、オイル等の流体をローラ内に循環させることにより加熱可能である。この電 気又は熱水あるいはスチームによるローラの単位面積当たりの出力熱は小さい。

このように従来例大半においてその目的は、焼成対象物質内に高温の燃焼生成ガ スをより均一に分布させて、ガスに含まれる熱をより多（焼成対象物質に吸収さ せ排気管から使用したガスを排気することに向けられていたが、依然として熱の 利用効率を更に高め焼成対象物質を構成する固形分、スチーム及び空気に熱を実 際より多く吸収させる焼成法の出現が望まれていた。

発明の開示 本発明の主目的は石膏を高エネルギ効率で連続的に焼成処理する石膏焼成法を提 供することにある。

本発明の関連した目的は焼成処理速度を高め、必要とする熱を減少可能な連続石 膏焼成法を提供することにある。

本発明の他の目的は焼成処理がまに投入された石膏のような焼成対象混合物内に 局部的な強い熱によって強い沸騰作用を生じるように焼成処理がまの壁部から焼 成対象混合物への熱伝達が高め得る連続焼成法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は焼成処理した半水和物には、局部的に強加熱されるにも 拘わらず実質的に不溶性硬石膏が、あるいはまた焼成処理速度が早いにも拘わら ず実質的に二水和物を含まない連続焼成法を提供することにある。

本発明の別の目的はこのような石膏焼成法を実施する石膏焼成装置を提供するこ とにある。

本発明の方法には、焼成処理がまに石膏を導入する工程と、焼成処理がまを加熱 し焼成処理がまからの熱の伝導により焼成対象物質の石膏の固形分及びガスを沸 騰する工程と、焼成対象物質中に浸漬された加熱素子の表面積平方インチに対し 、分向たり少な（とも約Ｉ　Ｂｔｕ、好ましくは約１〜約２．９Ｂｔｕの熱を発 生する加熱素子と焼成対象物質とを接触させることにより焼成対象物質の沸騰作 用を高めて焼成処理がまから焼成対象物質への熱の伝導を高める工程が包有され る。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による焼成処理がまの断面図、第２図は第１図の線２−２に沿っ た部分断面図、第３図は第１図の焼成処理がまの平面図、第４図は第２図の線４ −４に沿った断面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図を参照するに、焼成処理がま１０は円筒壁１２と凸状の底壁１４とカバ一 部材１６とを有し、カバ一部材１６にはスチーム管１８と撹拌シャフト２０とゲ ート部材２１と石膏供給口２２とが挿通されている。焼成処理がま１０の内部に は第３図に示されるようなマンホール２３を開けて接近できる。焼成処理がま１ ０は燃焼室２４内に支承され、燃焼室２４に付設されるバーナ２６を介し焼成処 理がまｌＯ及びその収容物に周知の如く熱が付与される。即ちバーナ２６の燃料 燃焼により生じたガスは焼成処理がまｌＯに対し循環され、煙突のような立て管 ２８から放出される。

一方撹拌シャフト２０には掃き部材３０及びドラグ部材３２カ装着されており、 ドラグ部材３２にはドラグチェーン３３が付設される。且つバフル部材３４は未 処理の石膏が出口部３６から放出されることを阻止すると共に、処理された焼成 石膏を放出導管３８を経てホットビット４０（図面には一部のみ示される）に案 内するよう機能する。流動空気がパイプ４１からバフル部材３４と円筒壁１２と の間に送られる。一方ホットビット４０には清掃口４２に連結され、清掃口４２ は焼成処理中にはプラグ部材４４により閉鎖するように設けられている。焼成処 理がま１０は例えば米国特許第３．２３６．５０９号に示されるように横煙突管 を具備するような場合これに応じて設計変更可能である。この煙突管から得られ る熱は約０．２〜約０．３Ｂｔｕ　（Ｂｒｉｔｉｓｈ　丁ｈｅｒｍａｌ　Ｕｎｉ ｔ：単位分・平方インチ当たりの英国の熱単位）の範囲にされ得る。

加熱ロッド４６Ａ、　４６Ｂ　（第３図併照）はプレート４９に対し支承部材４ ８を溶接し、プレート４９を円筒壁１２に溶接し、加熱ロッド４６Ａ、　４６Ｂ をクランプ５０に挿入して、垂直状態でＵ字状に焼成処理がまｌＯ内に設置され る。クランプ５０自体は支承部材４８から延びるブラケット５２の先端部におい て支承部材４８の両側に配設されている。加熱ロッド４６の両脚部には終端ピン ５４が具備され、終端ビン５４自体は分岐接続箱５５の高圧電源線と接続される 。加熱ロッド４６の最大ワット密度は１平方インチ当り約１７ワツト以と、好ま しくは約３０〜約５０ワツト、より好ましくは約３５〜約４０ワツトである。

加熱ロンド４６は断面が円形あるいは楕円状になるように形成でき、楕円状では その長軸の長さが約０．４〜約０．６インチ（約１．０２〜約１．５２Ｃ１ｌ） にされる。また加熱ロンド４６は円筒壁１２の全内周壁部から離間され且つ円筒 壁１２に沿って個別あるいはグループ毎に所定の位置に配置される。加熱ロッド ４６がグループ毎に配置される場合、グループ間の中心間の離間距離は約３〜４ インチ（約７，６２〜約１０．１６Ｃ１１）にすることが好ましい。加熱ロッド ４６と掃き部材３０との最小間隙は約１．５インチ、円筒壁１２と加熱ロンド４ ６との距離は約１．５〜約６　インチ（約３．８１〜約１５．２４Ｃ１１）であ る。掃き部材３０が存在しない場合には、加熱ロッド４６は更に内側へ移動可能 である。加熱ロンド４６はインコロイ（Ｉｎｃｏｌｏｙ）　８００外装と、外装 に囲繞されるニクロム０１ｉｃｈｒｏ＋ｍｅ）　８００ワイヤとワイヤ及び外装 間に配設される酸化マグネシウム製の絶縁体とで構成されている。

この場合また掃き部材３０の外周部及び焼成処理がま１０の円筒壁１２に対し端 部が固定された一以上の横断バ一部材の外周部に電気加熱テープを巻装してもよ い。

燃料の燃焼により加熱される焼成処理がまｌＯ内の加熱ロッドを利用することに より、電気費が高く電気を唯一の加熱源として使用出来ない場合も好ましい。本 発明の石膏焼成法によれば、全入力熱の約５％〜約１５％は電気加熱素子から供 給される。後述の実験例から明らかなように、加熱ロッド４６からの一定した強 い熱により焼成物質に与えられる強い沸騰作用によって、焼成処理がま１０の壁 部及び横煙突管からの熱伝達作用が高められる。従って、同レベルの熱が燃料ガ スの燃焼のみから供給される場合より総合燃焼利用効率が大になる。

処理物質の流動化は掃き部材３０を必要最小限撹拌動作させて行われる。焼成処 理対象物質に浸漬された加熱ロッド４６に対し掃き部材３０を連続的に接近・離 間させることにより生じる流体力学的ポンプ作用によって、処理物質は焼成処理 がま１０の最高温部分、底部（約６　Ｂｔｕ台の熱を発生する場合が多い）を経 て流動される。加熱ロッド４６の周囲におけるポンプ作用は従来の焼成処理がま の底壁に重力を与えて沈下する除虫じる焼成処理対象物質の不規則のパンピング 及びスパッタリング作用と好対照であろう。

熱の一部が加熱ロッド４６のような電気加熱素子から与えられる場合従来の石膏 の焼成処理による場合に比べ効果的に利用されていることが、以下の表ｉｌｌ及 び■に示される実験例の結果から理解されよう。

大ＰＪ 焼成処理がま１０と同様な小形（直径１８インチ（約４５．７２（Ｊ）％高さ１ ４インチ（約３５．５６Ｃ１１乃でガス加熱の処理がまを用い、そのカバ一部材 から２個の加熱コイル（ワット密度：２４ワット／平方インチ、定格型カニ６７ ５ワット）を垂下させた。ガス点火し加熱して１．３６時間後、細かに粉砕した 供給等級サウザード・ランドプラスタ（Ｓｏｕｔｈａｒｄ　Ｌａｎｄｐｌａｓｅ ｅｒ）を１．２３時間、連続的に焼成処理し、その際制御はガスの点火のみによ った。次に加熱コイルを付勢しガスと加熱コイルの両方から熱を供給して焼成処 理を１．５６時間連続して行なった。制御及びテスト期間中焼成処理した製品の ４０個の小さなサンプルを得た。ガス点火の割合及びコイルへの入力電力は一定 に維持し、溢れ温度は送り速度及び溢れ速度を調整することにより２９０〜３１ ５°Ｆ（約１４４．５〜約２９７．１°Ｃ）に維持した。溢れ速度は流動化空気 圧を制御して調整した。制御期間の内の４０分のサンプリング時間中に送り速度 ないしは空気圧の調整を８回行ったが、所定範囲内に焼成温度を維持するに際し てテスト製品のサンプリング中の調整は僅か５回だけしか必要ないことが判明し た。

スタッコの制御サンプルにもテストサンプルにもＸ線回折及びＤＴＡ−ＴＧＡテ ストを行い測定してが不溶性硬石膏や未焼成石膏は含まれていなかった。

表■ 間 パラメータ　気障　１艷」μ　凹− コイルへの入力ｔカ　フィルｌ！！１つのＫｖ　０．４９５号ンプリングＭＭの ｍよる入力Ｉ　Ｂｔｕ　２０６６０　２０６６０号ン１リング期門中のコイルに よる人力ｉ　Ｂｔｕ　２２５２号ン１りング期１４１の平均１１ｔｉ度　ｆ７Ｆ ／ｌ’ｌｒ　４３．４　６６．７丑■習間　７１１．。Ｂｔｕ　１．４２８．１ １０　１．。３ｏ、５□４ランドプラスタｌト サンプリングＥ！間中の平均溢れｉｆ　’Ｐ　３０４　３０８鏡威（Δｆｌ）２ ｆｆ！ａ！！　１）ン当たりのＢｔｕ　４１６６５６　４１６４５９号ン１りフ グ１間中の１ｔＩｌ＊　％　２９．２　４０．４☆　ＩＢｔｕ　１１．０５　ｘ 　１０”　Ｊ（ジュール）ＩＢｔｕ　＝　２．３　ｘ　１０”　Ｊ／Ｋｇ１ｆン Ｆ／Ｄｒ　＝　０．４５　Ｋｇ／Ｈｒ０Ｃ＝　０．５６（０Ｆ　−３２） ☆☆　ΔＨ，ｇｆＴ（’Ｋ）　＝　Ｌ　＋　０．８２Ｔ　−０，００６Ｔ’ここ に、■。　＝　２０６４０１０す 下表Ｈの標準温度上昇設定テストの結果に示すように実験例１のテスト期間中の スタッフの反応性が増加した理由として、スタッコの表面積が増加したことによ ると考えられる。

表■ υＪづ　肢　杉」鞄す７１　ｔｉ／Ｈ＊Ｋｍｔｒｘｌｙｙプレイン（Ｂｌａｉｎ ｅ）　ｃ＋ｓ”１ｇ　３７ｇ３．００　３４４５．Ｇ。

水／スタッコ比　０．８５　０．８５ ＪＩＩの２５’Ｊｆｆｉｆ　’Ｆ　８４．７０　８４．５０量大上昇速度　’Ｆ 　４．８０　４．３２ＢＰ、設置時間　星小　２８．ｒＪＱ　３１．５１）Ｈｆ ｔ昇　’Ｆ　３０−４０　２９．７０害則？ｓ＝害、見例−失 米国特許第３．２３６．５０９号に開示されるように横煙突管を介し燃焼室から の熱ガスが流動される点を除いて焼成処理がまＩＱと同様な容量の大きな工業生 産寸法の焼成処理かまで石膏を連続的に焼成処理した。加熱ロッド４６Ａ、　４ ６Ｂは８本及び１６本のグループで全部で２４本を取り付けた。制御を行うため 、燃料ガスの燃焼による熱のみを約６．５時間の間利用した。制御期間のパラメ ータ及び本発明の実験例２〜４に関するデータを下表ｍに示しである。実験例と 同様に、制御期間のスタッフ及びこれら実験例のスタッコのいずれにも、不溶性 硬石膏あるいは二水和物は含まれなかった。

辱蜀　Ｈｒｓ　６．５　３．３　４．２５　７．１１ス電　５ＣＦＩ＋“　８８ ８１　７ｇ７５　６８３５　９１３８１スによる熱入力　Ｂｔｕ／ｎｒ　９，１ ７４，０７３　ｇ、１３４．８７５　７，０６０，５５５　９，４３９．５５４ ０７Ｆ４６による熱入力　Ｂｔｕ／Ｄｒ　５１１，９５０　１，０４４，３７Ｊ ｔ　１，０４４，３７８Ｂｔｕ／分／平方インチ　−１，１２，３２，３ｆ、Ｂ ＴＵｆｉｔ　Ｂｔｕｘ１０’／）ン　０Ｊ６４６６３　０．７１４０２４　０． ７２３６５５　０．７１６６０５Ｉｔ効率　％　６２．８５　７６．１１　７５ ．１０　７５Ｊ３０１Ｆ頒度、　４６Ａ　’Ｆ　３５５−３６０　４１５−４２ ０　４００−４］５４６Ｂ’Ｆ　３９５−４００　５００−５１０　４８５−４ ９５１ス１を停止した時の煙突管 を度　’Ｆ　６２０　５Ｂ０　５６０　６３０大孔度　’Ｆ　２０２５　＋９６ ０　１８５０　２０４０☆Ｉ　ＣＦＨ＝　７．９　ｘ　１０−’ａ’／ｓＩ　Ｂ ｔｕ／）ｌｒ　＝１．０５　Ｘ　ＩＯ’Ｊ／ＤｒＩ　Ｂｔｕ／ｓｉｎ／平方イン チ　＝　１．３　ｗｉｔｌ”☆問　スタッコ１トン　−２２０Ｑｆンド　−　１ ００ｋｇ表■に示すように、実験例２．３における時間当たりの全入力熱は制御 期間のものより小さかったが、スタッコの生産速度はこれら実験例では想外に大 であった。燃焼生成ガスが遠隔場所からの横煙突管を通って移動するにつれ燃焼 生成ガスの含有熱量が減少するのに比べ、加熱ロッド４６の全長にわたって発生 される熱は高く且つ一定しているので、焼成対象物質に強い沸騰作用が生じ焼成 処理がまの壁部、煙突管及びガス、固形分粒子間の衝突数が増大して、実験例４ での制御期間中の煙突管ガス温度により示されるように焼成対象物質に多くの熱 が吸収され煙突管ガスで失われる熱量が少な（、このためガスのみで多（の熱入 力が得られ、煙突管ガス温度を大きく上昇できる。

Ｆｉｇ、　３ 国際調査報告 −１−−−−＋　−−−−１−−＋−：’　ＣＴ　／　’：　Ｓ　１１７　！　 Ｏ：　９８　ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼成処理がまに石膏を導入する工程と、焼成処理がまを加熱し焼成処理が まからの熱の伝導により焼成対象物質の石膏の固形分及びガスを沸騰する工程と 、焼成対象物質中に浸漬された加熱素子の表面積平方インチに対し、分当たり少 なくとも約１Ｂｔｕの一定値を発生する加熱素子と焼成対象物質とを接触させる ことにより焼成対象物質の沸騰作用を高めて焼成処理がまから焼成対象物質への 熱の伝導を高める工程とを包有してなる、石膏を焼成処理して実質的に総ての石 膏を硫酸カルシウム半水和物に変換する石膏焼成法。
2. （２）加熱素子はその表面積平方インチに対し分当たり約１〜約２．９Ｂｔｕの 熱を発してなる特許請求の範囲第１項記載の石膏焼成法。
3. （３）石膏を導入する開口部と焼成処理した石膏を放出する開口部とを有した円 筒状の焼成処理がまと、焼成処理がまと同軸に配設された撹拌器と、焼成処理が ま内に配設され夫々平方インチ当たり少なくとも約１７ワツトのワツト密度を有 する複数の電気加熱素子とを備えた石膏焼成装置。
4. （４）加熱装置のワツト密度が平方インチ当たり約３０〜約５０ワツトである特 許請求の範囲第３項記載の石膏焼成装置。