KR100931974B1

KR100931974B1 - 석고를 건조 및/또는 하소하는 장치

Info

Publication number: KR100931974B1
Application number: KR1020047014030A
Authority: KR
Inventors: 파리노에르샤를즈
Original assignee: 라파르쥐 쁠라뜨르
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2009-12-15
Also published as: JP4520154B2; AR038877A1; EP1485329B1; DE60327517D1; FR2836913A1; CN100363289C; ZA200407051B; DK1485329T3; MXPA04008386A; PT1485329E; RU2316517C2; US20090151187A1; NO337488B1; AU2003229855B2; IL163722A0; CA2478062C; ES2325365T3; PL207215B1; FR2836913B1; KR20040093734A

Abstract

본 발명은, 하소 공간(2); 고온 기체의 공급원(3)에 연결되는 유입구 및 하소 공간(2)에 있는 유출구를 가지는 제 1 파이프(4); 석고 공급원(8)에 연결되는 유입구 및 하소 공간에 있는 유출구를 갖고, 제 1 파이프와 동심인 제 2 파이프(5); 및 제 2 파이프의 적어도 일부분 내에 위치하여, 하소 공간 안을 따라서 석고를 운반하는 힘 공급 스크루(6)를 포함하는 석고 건조기/하소기(1)에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 석고 하소 방법 및 상기 방법에 의해 얻어질 수 있는 플래스터에 관한 것이다.

석고, 건조, 하소, 플래스터

Description

석고를 건조 및/또는 하소하는 장치{DEVICE FOR DRYING AND/OR CALCINING GYPSUM}

본 발명은 하소 장치에 관한 것으로, 특히 황산 칼슘 이수화물(calcium sulphate dihydrate)(석고)을 황산 칼슘 반수화물(calcium sulphate hemihydrate)(플래스터(plaster))로 하소하는 장치에 관한 것이다.

문헌 FR-A-2 493 826은 석고 하소 방법을 개시하는데, 여기서 석고층이 고온 기체의 직접 도입에 의해 가열되고, 황산 칼슘 반수화물 생산에 적합한 온도에서 유지되고, 고온 기체 내에 물이 살포된 다음 고온 기체가 석고와 접촉된다.

문헌 EP-A-230 793은 황산 칼슘 이수화물을 하소하는 방법 및 장치를 개시한다. 상기 문헌에서, 연소기체가 하향으로 연장되는 제 1 튜브를 통해 하소될 재료층에 직접 도입된다. 매우 고온의 연소기체는 냉각된 다음 하소될 재료층과 접촉된다. 이를 위해, 냉각기에 의해 재생처리된 기체, 석고 또는 이들 모두는 제 1 튜브를 부분적으로 둘러싸는 제 2 튜브에 도입되어, 제 1 튜브의 벽을 통한 전도에 의해 고온 기체의 열의 일부를 흡수한다. 석고는 재료층과 접촉된 다음 고온 기체와 접촉한다.

이러한 장치에는 단점이 있다. 2개의 튜브 사이에 도입되는 석고는 튜브에서 쌓여서 응고되어 하소 장치를 막는 경향이 있다. 이러한 문제는 하소될 재료가 합 성 석고 예를 들면 배연 탈황(flue gas desulphurization)에 의한 석고인 경우에 특히 심하다.

문헌 EP-A-0 284 464에 개시된 하소 장치는 하소될 재료층에 고온 공기를 도입하는 제 1 튜브를 포함한다. 상기 제 1 튜브는 제 2 튜브에 의해 둘러싸인다. 하소될 원재료는 제 1 튜브 및 제 2 튜브 사이의 중간 공간을 통과한다. 원재료의 경로에 있는 제 1 튜브 및 제 2 튜브 사이에 배플(baffle)이 제공된다.

이러한 장치에 단점이 있다. 상기 장치는 석고가 하소 장치에 도입되기 전에 응고를 방지하기 위해 석고를 사전 건조하는 것을 필요로 한다. 또한, 상기 장치는 노(爐)의 유출구에서 제분되어야 하는 분쇄 천연 석고를 필요로 한다. 따라서, 상기 장치는 배연 탈황에 의한 석고, 더 일반적으로는 합성 석고를 위해서는 적합하지 않다.

또한, 상기 장치들은 일반적인 단점들을 갖고 있다. 석고의 탈수화는 불충분하고 불균일적이다. 또한, 상기 장치들의 열 효율이 저하된다. 더욱이, 상기 장치 내부의 초과 압력은 안전 측정기 및 부스터 펌프와 같은 부가 장치를 필요로 하고 이들은 높은 장착 및 보수비용이 든다. 일반적으로 이러한 플랜트에서의 석고 하소 시간은 많이 걸려서, 이들의 사이즈에 비해 낮은 처리량을 초래하고 얻어지는 반수화물의 낮은 반응성을 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 이들 하나 이상의 단점들에 대한 해결책을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명은

- 하소 공간;

- 고온 기체의 공급원에 연결되는 유입구 및 하소 공간에 있는 유출구를 가지는 제 1 파이프;

- 석고 공급원에 연결되는 유입구 및 하소 공간에 있는 유출구를 갖고, 제 1 파이프와 동심인 제 2 파이프; 및

- 제 2 파이프의 적어도 일부분 내에 위치하여, 하소 공간 안을 따라서 석고를 운반하는 힘 공급 스크루를 포함하는 석고 건조기/하소기에 관한 것이다.

일 실시예에 따르면, 제 2 파이프는 그 길이 방향의 일부분에 걸쳐 제 1 파이프를 둘러싼다.

일 실시예에 따르면, 제 2 파이프는 실질적으로 그 길이 방향에 걸쳐 제 1 파이프를 둘러싼다.

일 실시예에 따르면, 하소 공간은 제 1 파이프 및 제 2 파이프를 적어도 부분적으로 둘러싸는 용기에 해당한다.

일 실시예에 따르면, 하소 공간은 제 2 파이프의 내부와 적어도 부분적으로 일치한다.

일 실시예에 따르면, 하소 공간은 제 2 파이프의 내부와 용기로 구분된다.

일 실시예에 따르면, 하소 공간은 제 2 파이프의 내부와 일치한다.

일 실시예에 따르면, 제 1 파이프는 제 2 파이프에 대해 회전하도록 설치되어 그것과 일체인 힘 공급 스크루를 구동한다.

일 실시예에 따르면, 스크루의 피치는 스크루의 길이에 따라 변한다.

일 실시예에 따르면, 스크루가 상기 스크루의 끝단에 위치하는 교반기를 갖는다.

일 실시예에 따르면, 힘 공급 스크루는 교반기와 일체인 적어도 2개의 중심잡기 아암에 의해 회전식으로 안내된다.

일 실시예에 따르면, 교반기에는 제 1 파이프의 유출구를 향하는 디플렉터가 장착된다.

일 실시예에 따르면, 교반기는 그 끝단에 위치하는 샤프트를 갖는다.

일 실시예에 따르면, 교반기는 용기와 일체인 베어링에 의해 회전식으로 안내된다.

일 실시예에 따르면, 파이프들이 수직이다.

일 실시예에 따르면, 제 2 파이프의 유입구는 힘 공급 스크루에 적어도 부분적으로 대응된다.

일 실시예에 따르면, 제 2 파이프는 제분에 적합한 형상 및 구조를 갖는다.

일 실시예에 따르면, 힘 공급 스크루는 제분에 적합한 형상 및 구조를 갖는다.

본 발명의 또다른 주제는

i) 제 1 파이프의 유입구에 고온 기체를 공급하는 단계;

ii) 제 1 파이프와 동심인 제 2 파이프의 유입구에 석고를 공급하는 단계;

iii) 힘 공급 스크루에 의해 제 2 파이프 내부를 따라 석고를 운반하는 단계;

iv) 석고 및 고온 기체 사이에 간접 열 교환을 행하는 단계;

v) 석고를 플래스터로 하소하는 단계를 포함하는 석고 하소 방법이다.

일 실시예에 따르면, 상기 석고는 배연 탈황(flue gas desulphurization)에 의한 석고 및/또는 천연 석고이다.

일 실시예에 따르면, 상기 iii) 단계 및 상기 iv) 단계는 석고를 건조하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 iii) 단계 및 상기 iv) 단계는 석고를 건조하여 적어도 부분적으로 플래스터로 하소하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 v) 단계는 석고를 고온 기체와 접촉시키는 단계를 포함하여 하소가 훌래쉬 타입으로 행해진다.

일 실시예에 따르면, 석고를 고온 기체와 접촉시켜서 완전히 하소시키는데 걸리는 시간이 10초 이하이다.

일 실시예에 따르면, 상기 v) 단계는 석고를 고온 기체와 접속시키는 단계를 포함하고, 하소가 유동층에서 행해진다.

일 실시예에 따르면, 상기 v) 단계는 고온 기체의 반출에 의해 석고를 제 2 파이프의 유출구로부터 이송하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 석고 및/또는 플래스터의 제 2 파이프 내의 잔류시간은 30초 내지 5분이다.

일 실시예에 따르면, 상기 석고 및 고온 기체 사이에 간접 열 교환을 행하는 단계는 하소 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 iii) 단계 및 iv) 단계는 석고를 건조하여 적어도 부분적으로 플래스터로 하소하는 단계를 포함하고, 상기 v) 단계는 석고를 고온 기체와 접촉시킴으로써 완료되어 하소가 훌래쉬 타입으로 행해지고, 상기 iii) 단계 및 상기 iv) 단계에 걸리는 시간은 30초 내지 5분이고, 고온과 접촉함으로써 하소되는 시간은 1초 내지 10초이다.

일 실시예에 따르면, 상기 iii) 단계 및 iv) 단계에 걸리는 시간은 1분 내지 2분이고, 고온과 접촉함으로써 하소되는 시간은 2초 내지 5초이다.

일 실시예에 따르면, 상기 iii) 단계 도중에 석고를 제분하는 단계(iiib)를 더욱 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 석고 하소 방법은 본 발명에 따른 건조기/하소기에서 행해진다.

본 발명의 다른 주제는 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어질 수 있는 플래스터이다. 상기 플래스터는 후술되는 특징적 특성을 추가적으로 갖는다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 도면들을 참조하여 예시적으로 주어진 본 발명의 실시예들에 대해 후술되는 설명을 읽으면 명백할 것이다. 상기 도면들은 다음과 같다:

- 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건조 및 하소 플랜트의 횡단면도이다.

- 도 2는 도 1의 플랜트에서 사용될 수 있는 스크루의 예를 나타내는 도면이다.

본 발명은 석고를 공급하기 위한 파이프 내에서 힘 공급 스크루(force-feeding screw)를 사용하는 것을 제안한다. 상기 파이프는 버너의 연소 챔버 역할과 고온 기체를 도입하기 위한 파이프 역할을 하는 또다른 파이프와 동심으로 구성된다. 따라서, 고온 기체 파이프는 내부 파이프 또는 외부 파이프일 수 있다; 이하의 설명에서는 고온 기체 파이프가 내부 파이프인 경우에 대해서만 언급하나, 본 발명은 고온 기체 파이프가 외부 파이프인 경우에도 필요한 변경을 가함으로써 적용된다.

연소기체는 외부 파이프의 석고를 가열하여 이를 건조시켜서, 선택적으로 부분적으로 또는 완전히 탈수한다(즉 하소시킨다).

연소기체는 연속적으로 재료와 접촉하여 완전히 또는 부분적으로 하소시킨다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건조기/하소기(1)의 횡단면도를 나타낸다. 상기 건조기/하소기는 하소될(또는 계속하여 하소될) 황산 칼슘 이수화물을 보유하도록 설계된 용기(2a)를 갖는다.

버너(3)는 반응장치의 상부에 배치되고, 버너(3)의 유출구는 고온 기체의 전달을 위한 제 1 파이프(4)에 배치된다. 제 1 파이프(4)는 대략 용기(2a)의 하부에 있다. 제 2 파이프(5)는 제 1 파이프(4)를 둘러싼다. 힘 공급 스크루(6)는 두 개의 파이프들(4 및 5) 사이에 위치한다. 상기 스크루의 형상 및 치수는 석고의 흐름이 원만하고 높은 열 효율을 보장하도록 정밀하게 조정되고 계산된다. 황산 칼슘 이수화물의 유입구는 상기 파이프들(4 및 5) 사이의 공간에 있다. 따라서, 건조기/하소 기는 황산 칼슘 이수화물의 공급원에 의해 공급된다. 용기의 외부와의 밀봉을 확보하기 위한 적절한 장치들이 배치된다.

본 기술분야에서 알려진 바와 같은 예컨대 상대적으로 긴 시간동안 가열이 가능한 적절한 버너가 사용될 수 있다. 버너는 고온 기체를 발생시키고, 이들 고온 기체는 석고를 건조(석고 내에 있는 수분 또는 유리수(free water)의 증발)시킬 뿐 아니라 건조된 석고의 황산 칼슘 이수화물을 황산 칼슘 반수화물 또는 플래스터로 변환시킨다(즉, 석고를 하소시킨다).

고온 기체는, 바람직하게는 반응장치에서 수직으로 배치되는 파이프(4)를 통과한다. 파이프(4)는 실질적으로 버너에서 용기의 바닥까지 연장된다. 따라서, 상기 파이프를 통과하는 고온 기체는 대략 용기(2a)의 바닥 높이까지 도입된다. 물론, 고온기체를 반응장치의 임의의 적당한 위치에 도입하여 황산 칼슘 이수화물을 하소시키는 것이 가능하다. 또한, 건조기/하소기의 수직에 대해 경사진 파이프를 사용하는 것도 가능하다.

외부 파이프(5)는 내부 파이프(4)를 둘러싸고, 이들 파이프들은 용기 내에 바람직하게는 수직으로 위치된다. 상기 외부 파이프(5) 및 힘 공급 스크루(6)는 유입구(8)로부터 석고를 용기 내부로 가능한 한 멀리 안내하는 것이 가능하도록 한다.

파이프(5)를 통과하는 석고는 파이프(4)를 통과하는 기체로부터 열을 흡수한다. 내부 파이프(4)의 기체와 외부 파이프(5)의 석고와의 열 교환은 석고가 연소 기체와 직접 접촉하기 전에 석고의 유리수를 증발시킬 수 있도록 한다. 외부 파이 프(5) 및 내부 파이프(4)의 동심 구조는 석고와 고온 기체 간의 열 교환이 효율적으로 일어날 수 있도록 한다. 대류, 복사, 특히 전도 현상이 열 교환이 가능하도록 한다. 힘 공급 스크루는 바람직하게는 그 축을 형성하는 파이프(4)에 접합되고 석고와의 접촉을 위한 큰 표면 면적을 제공하도록 날개의 치수가 정해짐으로써, 상기 열 교환 역할을 부분적으로 수행한다.

수분은, 바람직하게는 용기의 상부에 배치되는 방출 파이프(13)를 통해 배출되고, 이러한 목적을 위한 공간이 유입구(8)의 베이스에 있는 파이프(5)의 상부와 배출 파이프(13) 사이에 제공된다. 상기 제공된 공간 내에 배치되는 파이프(13a)(표시되지 않음)를 제공하는 것도 가능하며, 필요하다면 상기 파이프(13a)가 물 증기의 일부 또는 전부를 배출하거나, 반대로 물 증기(또는 필요하면 다른 임의의 기체)를 추가적으로 주입하기 위해 사용되는 것도 가능하다.

상기 열 교환은 석고를 건조시킬 뿐 아니라 칼슘 이수화물의 반수화물로의 변환을 위한 반응을 개시하도록 한다. 따라서, 건조기/하소기에는 석고 하소용 공간(2)이 있는데, 상기 공간(2)은 외부 파이프(5)의 내부에서 시작하여 계속하여 용기(2a)로 그리고 가능하게는 반응장치의 유출구에 있는 파이프들로 연장될 수 있다.

힘 공급 스크루(6)는 파이프들(4 및 5) 사이에 위치한다. 상기 스크루는 모터(7)에 의해 바람직하게는 스크루와 일체로 된 파이프(4)를 통해 회전식으로 구동된다. 상기 스크루는 석고를 외부 파이프(5)로 공급할 수 있도록 한다. 상기 스크루는 원추형 형상의 외부 파이프(5)의 석고 안내 유입구(16)로부터 연장되고, 상기 스크루는 유입구의 형상과 매칭될 수 있다. 상기 스크루는 외부 파이프(5)를 따라 석고를 이동시키거나 상기 스크루의 날개가 외부 파이프(5) 내부를 긁도록 함으로써 석고가 파이프(5)를 막는 것을 방지하도록 한다. 상기 스크루는 또한 원재료를 혼합함으로써 원재료가 균일하도록 한다. 따라서, 외부 파이프(4)에 인접한 원재료와 외부 파이프(5)에 인접한 원재료 간의 온도 차이가 줄어들고, 이는 유리수의 증발을 향상시킨다. 이는 재료가 배연 탈황에 의한 석고를 포함하여 제품이 특히 높은 레벨의 유리수를 가질 때 유리하다. 스크루의 회전 속도는 선택되는 처리량에 따라 조정된다. 생산되는 물 증기는 본 시스템의 상부를 통해 배출된다. 본 발명에 따른 건조기/하소기는 석고 특히 배연 탈황에 의한 습식 석고가 처리 작업 도중에 막히는 것을 방지한다. 더욱이, 바람직하게는 스크루(6) 및 파이프(5) 사이에 갭이 제공된다.

내부 파이프(4)의 끝단에서, 연소 기체가 재료와 접촉한다. 상기 언급한 교환으로 인해, 연소 기체가 파이프(4)의 말단에 도착하여 재료와 접촉할 때 연소 기체의 온도는 감소된다. 따라서, 외부 파이프(5)에서 나오는 재료를 적절한 기체 온도 예컨대 300 내지 600℃로 하소하는 것(또는 하소하는 것을 종료하는 것)이 가능하다. 따라서, 하소 동안에 경석고(anhydrite) II와 같은 원하지 않는 부산물의 형성을 막는다.

본 발명에 따른 하소기(5t/h의 용량)의 치수상의 특징은 예컨대 다음과 같다.

- 반응 장치의 높이: 2500mm

- 반응 장치의 직경: 2100mm

- 외부 튜브의 하부 베이스의 직경: 700mm

- 외부 튜브의 상부 베이스의 직경: 1710mm

- 내부 튜브의 직경: 500mm

이들 치수는 해양 운송 컨테이너와도 부합되고, 이는 특히 본 유닛의 장거리 운송을 용이하게 한다.

건조기/하소기의 또다른 형태에 따르면, 파이프(5)는 그 길이 방향의 일부 또는 전체에 걸쳐 파이프(4)를 둘러싸도록 설계될 수 있다.

예를 들면, 힘 공급 스크루는 반응장치 전체 높이의 70% 내지 90%의 길이를 갖는다. 스크루는 나사선과 같이 방사상으로 연장되는 하나 이상의 날개를 갖는다. 도면의 예에 있어서, 스크루는 길이가 내부 파이프(4)와 실질적으로 동일한 단일 날개를 포함한다. 파이프(4)가 더 높은 위치에서 시작하는 경우(특히 파이프의 상부가 연소 챔버 역할을 하는 경우), 스크루의 길이는 상기 파이프(4)의 길이의 일부만큼 될 수 있다(예컨대, 80%). 바람직하게는, 스크루(6)는 외부 파이프(5)와 실질적으로 동일한 길이는 갖는다. 상기 날개는 금속(예컨대, 스테인레스 스틸) 또는 열 전도성이 좋은 재료로 제조된다.

힘 공급 스크루는 유익하게는 연소 기체용 내부 파이프(4)와 일체로 된다. 예컨대, 파이프(4)를 힘 공급 스크루(6)용 트랜스미션 샤프트로 사용하는 것이 가능하다. 힘 공급 스크루(6)는 또한 교반기/중심잡기장치(11)를 가질 수 있다. 예를 들면, 스크루가 파이프(4)와 일체로 되는 경우(그러나, 스크루는 파이프(5)와 일체 로 될 수 있거나, 양 파이프들과는 독립적일 수 있다), 상기 교반기는 파이프(4)의 하부 끝단에 연결된다. 상기 교반기/중심잡기장치는 파이프(5)의 스크루용 중심잡기장치 역할을 한다.

상기 또다른 형태에서, 파이프(4)는 용기(2a)에 대해 회전하도록 설치된다. 따라서, 상기 또다른 형태는 제조에 있어 더욱 심플한 힘 공급 스크루를 얻을 수 있도록 한다. 또한, 외부 파이프(5)에서의 석고 및 고온 기체 간의 열 전도는 스크루에 의해 향상된다.

도 2는 힘 공급 스크루(6)의 구현예를 나타낸다. 예컨대 십자형태의 교차부(15)의 바가 파이프(4)의 토크를 교반기/중심잡기장치(11)에 전달하기 위해 있다. 교반기/중심잡기장치(11)는, 필요하다면, 반응장치의 바닥에 있을 수 있는 층 즉 퇴적재료를 옮기는 몇 개의 날개를 선택적으로 포함할 수 있다. 본 건조기/하소기에서 수행되는 하소 타입에 의하면, 교반기는 재료층을 균일화하고 파이프(5)에서 나오는 재료를 상기 층 내에서 분배하거나, 퇴적물을 연소 기체의 흐름 속으로 전달함으로써 퇴적물을 배출하는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 교반기는 필요할 때 반응장치를 비우는 것을 용이하도록 한다(도 1에서 17로 표시됨).

또한, 힘 공급 스크루(6)는 서로 맞물리는 나선과 같은 두 개(또는 그 이상)의 날개를 갖도록 설계될 수 있다.

도 2의 예에서 도시된 바와 같이, 날개 또는 날개들은 공급 유입부로 향할 때보다 파이프 유출부로 항할 때 더 작은 피치를 갖도록 설계될 수도 있다. 가변적 피치는 스크루 끝단에서의 스토퍼(stopper) 효과를 쉽게 얻을 수 있고, 따라서, 고 온 기체가 파이프(5) 내의 재료 속으로 올라올 수 없도록 한다.

실질적으로 길이 방향으로 원추형인 스크루가 제공될 있고, 이 경우에는 피치 변화가 필요하지 않다. 일정한 피치 또는 필요하다면 증가형 피치를 갖는 스크루를 구비하는 것도 가능하다.

교반기/중심잡기장치(11)는 공기흐름(aeraulics)을 개선시키기 위한 디플렉터(deflector)(12)(도 1에 도시됨)를 구비할 수 있다. 상기 디플렉터는 고온 기체용 파이프(4)의 유출부를 향하도록 배치된다.

또다른 형태에 따르면, 로딩되어 유출구(13)를 통해 배출될 수 있는 기체는 실질적으로 재생처리된다. 기체는 사이클론 또는 필터(14)로 전달되고, 이는 배출되는 기체로부터 먼지를 분리할 수 있다. 유출구(9)를 통해 배출되는 기체를 재생처리하기 위해 제공될 수도 있다. 나머지 기체는 버너의 연소 챔버로 계속해서 전달되어, 건조기/하소기의 열 효율을 높인다.

선택되는 하소 시스템의 타입에 따라서, 반수화물(플래스터)의 입자들은 (파이프(13)를 통해 비워진 경우) 하소기의 바닥에서, 파이프(13)를 통해 유출되는 기체 내에서, 또는 형성될 수도 있는 유동층(10)의 상부 높이 있는 측면 유출구(9)를 통해 수집될 수 있다. 하소는 이하 더 자세히 설명된다.

3가지 하소 방법들이 일반적으로 구분될 수 있는데, 이하 하소에 대해 자세히 설명된다.

제 1 동작 방법에 따르면, 석고가 연소기체와의 직접적 접촉에 의해 완전히 하소되고, 단지 건조 단계만이 파이프들(4 및 5) 사이의 공간에서 고온 기체와의 간접적 접촉에 의해 일어난다. 석고 하소용 공간(2)은 파이프들(4 및 5) 사이에 위치한 공간의 유출구로부터 연장되어 용기(2a)를 포함한다(이 경우 반응장치와 일치함). "훌래쉬(flash)" 하소는 바람직하게는 파이프(5)의 유출구에서 일어난다. 전술한 종래 기술에서와 같이, 종래 방식의 하소가 층 내에서 일어날 수도 있다. 유출구에서의 기체의 온도에 따라서, 하소는 용기(2a)의 유출구 이후에 특히 온도가 충분히 높은 경우 필터만큼 멀리서의 파이프들 내에서 선택적으로 종료될 수 있다. 사후-하소(냉각 도중의 재료와 고온 습식의 기체 간의 상호 작용)로 불리는 것이 일어날 수도 있다. 일반적으로, 하소 시간이 짧을수록 얻어지는 황산 칼슘 반수화물 또는 플래스터의 반응성이 커진다는 것이 알려져 있다. 얻어지는 반수화물의 반응성은 그 하소 속도에 따라 증가한다는 것이 실제로 알려져 있다. 따라서, 건조 직후 훌래쉬 하소의 형태로 하소를 수행하는 것이 바람직하다.

제 2 동작 방법에 따르면, 하소는 파이프(5) 내에서 이미 부분적으로 수행되고, 상기 하소는 용기(2a)에서 계속된다. 하소 영역(2)은 파이프들(4 및 5)사이에 위치하는 공간의 일부 및 용기(2a)를 포함한다. 제 1 하소 방법에서와 같이, 하소는 용기(2a)의 유출구 다음에서 종료될 수 있고, 비슷하게 훌래쉬 하소가 바람직하다.

하소는 일반적으로 제 2 방법에 따라 수행된다. 파이프(5)의 유출구에서의 하소는 일반적으로 20 내지 70%, 바람직하게는 30 내지 60%, 더욱 바람직하게는 약 50%이다.

예를 들면, 제 2 동작 방법은 재료 전달을 위한 다음의 시간에 따라서 달성 된다: 30초 내지 5분 간, 바람직하게는 1분 내지 2분 간의 외부 파이프(5)에서의 건조 또는 전달용 사이클; 1 내지 10초간, 바람직하게는 2 내지 5초간의 연소 기체와 재료의 접촉에 의한 하소 사이클.

예를 들면, 2 내지 12 rpm의 속도로 회전하는 스크루, 50㎛의 입자크기를 갖는 배연 탈황에 의한 석고와 같은 합성 석고, 및 1.5 내지 2.0 MW의 발열량으로써, 전술한 하소기를 사용하여 제 2 하소 방법이 달성된다.

건조기/하소기를 동작하는 제 3 방법에 따르면, 하소 공간은 파이프들(4 및 5) 사이에 위치하는 공간(즉, 외부 파이프(5)의 내부)과 일치한다. 본 경우에 있어서, 모든 석고는 외부 파이프(5)로부터 출발하기 전에 하소된다. 이 경우, 용기(2a)는 필요없고 생략될 수 있다.

3개의 동작 방법들간의 구별은, 장치 자체, 동작 조건들(발열량 및 처리량)로, 및 석고의 특성에 관한 여러 요인들에 의해 제어된다.

합성 석고가 처리될 때, 합성 석고는 매우 미세한 입자 사이즈(수십 마이크론의 평균 직경)를 갖는다. 2개의 튜브들 간의 공간에서 건조하고 부분적으로 탈수하는 것이 가능할 것이다(제 2 동작 방법). 탈수의 정도는 석고의 처리량 및 버너의 발열량에 따라 변할 것이다. 파이프의 유출구에서, 바람직하게는 나머지 하소가 몇 초(예컨대, 2초 내지 10초) 동안의 훌래쉬 방식으로 일어날 것이다. 재료는 연소 기체의 필터로의 흐름 내에 배치되고, 여기서 상기 기체가 재생처리된다.

제분된 천연 석고가 처리되는 경우, 천연 석고는 상대적으로 미세한 입자 사이즈(수백 마이크론까지의 평균 입자)를 갖는다. 일반적으로, 힘 공급 스크루에서 많은 수분의 내용물을 갖지 않는 상기 타입의 석고(천연)를 건조하는 것이 가능하다. 스크루의 유출구에서의 하소의 정도 또한 가변적이다. 낮은 정도의 경우에는, 공기흐름 조건이 유동층(10)을 형성하도록 선택(아래 참조)될 것이고, 플래스터의 배출은 상부 유출구(9)를 통해 일어난다. 높은 정도의 경우에는, 공기흐름 조건이 아주 낮은 높이로만 유동층(10)이 형성되도록 선택(아래 참조)될 것이고, 플래스터의 배출은 하부 유출구를 통해 일어난다. 상기 하부 유출구는 실제로 비움 유출구(17)와 동일하다. 본 경우에 있어서, 훌래쉬 하소는 일어나지 않고, 층 내의 재료의 잔류 시간은 수십 초보다 길다. 유출구의 위치는 스크루 유출구에서 하소하는 정도에 따라 좌우된다.

천연 석고의 경우, 유익한 실시예를 제공하는 것이 가능하다. 상기 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 장치는 (일반적으로 3㎜의 입자 직경을 갖는) 분쇄된 천연 석고로부터 시작하는 제분기 역할을 제공한다. 본 실시예에 따르면, 제 2 파이프 및/또는 힘 공급 스크루는 제분에 적합한 형상 및 구조를 갖는다. 이는, 마찰 표면을 선택하고 구성요소들 간의 갭을 조정하여 마찰 조건을 구하는 것이 가능하여, 분쇄된 천연석고를 예컨대 50 내지 500㎛의 직경을 갖는 입자로 제분하는 것이 가능하기 때문이다. 일반적으로 본 장치에 있어서 제분 역할은 건조 역할 이후에 제공된다.

용기(2a)에서의 (공기흐름, 열 등의) 조건은 특히, 파이프(5)에서 배출되는 건조되고 다소 탈수된 석고의 입자 크기와 용기 내의 (비어있을 때의) 기체의 속도의 함수이다. 재료가 발견될 때의 이송 조건을 일정 온도 및 일정 수분 함량에서 나타내는 노모그램(nomogram)이 알려져 있다.

여기에는 2가지 시나리오가 있다. 첫 번째 시나리오에서는, 입자들이 고온 기체에 의해 반출된다. 기체에 의한 고체들의 이송 현상이 일어난다. 이 경우에 있어, 플래스터는 예컨대 사이클론(14)(일반적으로 사용되는 임의 타입의 분리기가 사용될 수 있음)에서 기체와 분리된 다음에 재생처리된다. 이 경우에 있어, 발생되는 버너의 발열량 및 고온 기체의 유속은 훌래쉬 하소가 짧은 시간 내에 일어나도록 하기 위해 조정될 수 있다. 본 실시예는 플래스트 보드 생산용 플래스터 생산에 특히 바람직하다. 두 번째 시나리오에서는, 입자들이 퇴적되어 유동층(fluidized bed)을 형성한다. 이 경우에 있어, 플래스터는 유출구(9)를 통해 다소 높은 높이에서 용기(2a)에서 배출될 수 있다. 상기 유출구(9)는 극한 조건 하에서 비움 유출구(17)와 일치할 수 있다.

훌래쉬 하소에 있어서, 용기(2a)는 얻어지는 반수화물을 안내하는 역할을 주로 한다. 용기는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있고 종래 기술의 하소기의 경우에서와 같이 원통형상일 필요가 없다. 재료 층과 함께 하소하는 이 경우에 있어, 용기(2a)는 종래의 역할을 수행한다.

본 발명에 따른 방법은 종래 기술에 비해 또다른 장점을 제공한다. 이것은 연속적이고 매우 안정적인 방법이다(생산되는 플래스터의 품질이 일정하다). 열 및 공기흐름 평형상태가 매우 빨리 달성되고(일반적으로 15분 이내), 이는 동작의 단순함을 유도한다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 채택하는 장치는 컴팩트하고 심플하여 비용이 절감된다.

본 발명(특히 훌래쉬 하소를 채택하는 하소 방법을 이용하는 본 발명)에 있어서 다음의 특성을 갖는 플래스터를 얻는 것이 가능하다.

상기 플래스터는 플래스트 보드, 프리캐스트 플래스터 슬래브(precast plaster slave), "산업용" 플래스터 또는 코팅의 제조에 특히 매우 적합하다.

본 발명에 따른 플래스터는 종래기술에서 알려진 플래스터에 대해 매우 특징적 특성을 갖는다. 이들 특성은 다음과 같다:

i) 매우 높은 응결 속도를 갖는 매우 반응성 높은 플래스터이다.

ii) 상기 플래스터의 물 요구량이 낮다.

iii) 플래스터의 유동성이 뛰어나다.

응결 속도는 여러 가지 방법으로 측정된다.

제 1 선택적 형태에 따르면, 길모어 초기 응결은 4.5 내지 6분이다. ASTM C266 표준이 상기 측정을 위해 사용된다.

제 2 선택적 형태에 따르면, 비캇 최종 응결은 10 내지 12분이다. ASTM C472표준이 상기 측정을 위해 사용된다.

제 3 선택적 형태(선호됨)에 따르면, 나이프 초기 응결은 6분 미만이고, 바람직하게는 5분 미만이다. NF B 12-401 또는 ISO DIN 3050 표준(스미드스 링(Smidth ring): 내부 직경 60mm, 높이 50mm)이 측정을 위해 사용된다. 이는 고속 응결 플래스터이기 때문에, 상기 방법은 다음과 같이 고속 응결 플래스터용 권장사항에 부합하도록 수정된다: 플래스터에 15초간 물을 뿌리고 파우더의 함침을 위해 30초간 기다린 다음, 혼합물이 30초간 교반된 후 스미드스 링을 채우고, 상기 링은 나이프 응결 측정을 위해 1분 15초 후에 제거된다.

물 요구량은 포화 상태에서의 플래스터/물 비율에 특히 관련된다. 이는 물 100부 당 플래스터 140부(무게로서)보다 크다. NF B 12-401 또는 ISO DIN 3050 표준이 측정을 위해 사용된다. 비교하자면, 종래 플래스터는 물 100부당 물 124부의 오더로 포화상태에서 플래스터/물 비율을 갖는다.

유동성이 뛰어나다(이는 물 요구량과 또한 관련있다). 이는 0.75의 플래스터/물 비율에 대해 적어도 205mm 바람직하게는 적어도 240mm의 확산에 의해 측정되었다. 이들 수치는 플래스터가 훌래쉬 하소로 얻어질 때 매우 높은 것이다. 이는 종래 기술에 따른 훌래쉬 하소 플래스터는 매우 보통의 유동성을 갖고 있어서 첨가 보조제에 의한 많은 처리가 필요하기 때문이다. NF B 12-401 또는 ISO DIN 3050 표준(스미드스 링: 내부 직경 60mm, 높이 50mm)이 적용된다. 플래스터에 15초간 물을 뿌리고 파우더의 함침을 위해 30초간 기다린 다음, 혼합물이 30초간 교반된 후 스미드스 링을 채우고, 상기 링은 나이프 응결 측정을 위해 1분 15초 후에 제거된다.

본 발명에 따른 플래스터는 물 속에서 분열되지 않는다. 본 발명에 따른 플래스터의 BEF 표면 면적(NF X 11-621 표준)이 8m²/g보다 일반적으로 크다. 이러한 값은 물 속에서 분열되지 않는 플래스터의 일반적 특성에 해당되지 않는다(예를 들면, 노후된 플래스터는 일반적으로 4m²/g 미만의 BET 표면 면적을 갖고, 물 속에서 분열되지 않는다). 물 속에서의 분열 측정을 위해, 씨멩, 베통, 플라트르, 쇼오 No. 744, 5/88의 쟝 끌로드 웨일레르의 "물 접촉시의 플래스터 알갱이의 분열" 공 개 문헌을 참조할 수 있다. 상기 공개 문헌에서 주어진 정의를 사용하면, 본 발명에 따른 플래스터의 분열 능력은 일반적으로 5% 미만이다.

본 발명에 따른 플래스터의 특징은 유익한 특성을 얻을 수 있도록 한다.

짧은 응결 시간은 석고(이는 하소 잔류 석고 또는 첨가되는 미처리 석고(raw gypsum)일 수 있다)와 같은 응결 가속제를 첨가하지 않아도 되도록 한다. 따라서, 본 발명에 다른 플래스터에는 석고가 없다(석고 양은 일반적으로 무게로 0.4%, 바람직하게는 0.2% 미만이다).

낮은 물 요구량(포화상태의 플래스터/물 비율 및 유동성)은 주어진 굳기(consistency)를 위한 플래스터 슬러리 제조용 물을 적게 첨가할 수 있도록 한다. 이는, 플래스터 보드 또는 슬라브용 플랜트 내에서 예컨대 과잉 혼합 물을 건조시키는 것이 필요하기 때문에 유익하다. 따라서, 비용 및 에너지 소비 절감을 얻는다. 또한, 낮은 물 요구량은 매우 딱딱하고/하거나 높은 기계적 강도를 갖는 최종 제품(산업용 플래스터 또는 플래스터보드)을 얻을 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 방법이 구현되었다. 그리고, 특정 범위 내의 파라미터를 위해 플래스터는 다음의 특성을 갖도록 달성되었다. 예4는 종래 플래스터이다.

예	D50	나이프 초기응결	확산 (mm)	분열(50㎛에서의 %)	BET m²/g	포화상태에서의 플래스터/물 비율
1	35㎛	4분 15초	242	0%	9.5	161
2	40㎛	5분 15초	258	0%	10.1	160
3	40㎛	5분 15초	241	1%	10.2	170
4	35㎛	10-20분	195	65%	10.8	125

물론, 본 발명은 설명된 예시 또는 실시예에 한정되지 않고 본 기술분야의 당업자에게 다양한 변형이 가능할 것이다. 그래서, 비록 새 황산 칼슘 이수화물을 공급하기 위한 파이프(5)가 설명된 바와 같이 고온 기체를 공급하기 위한 파이프(4)를 포함하지만, 고온 기체를 공급하기 위한 파이프(4)가 본 발명에 맞게 설계되어 새 황산 칼슘 이수화물을 공급하기 위한 파이프(5)를 둘러쌀 수도 있다. 본 발명은 건조 및/또는 하소될 필요가 있는 임의의 분말 제품에 적용될 수도 있다.

Claims

하소 공간(2);

석고를 건조 및 하소하기 위한 고온 기체의 공급원(3)에 연결되는 유입구 및 하소 공간(2)에 있는 유출구를 가지는 제 1 파이프(4);

석고 공급원(8)에 연결되는 유입구 및 하소 공간에 있는 유출구를 갖고, 제 1 파이프와 동심인 제 2 파이프(5); 및

제 2 파이프의 적어도 일부분 내에 위치하여, 하소 공간 안을 따라서 석고를 운반하는 힘 공급 스크루(6)를 포함하는 석고를 하소하기 위한 장치(1).
제 1 항에 있어서,

제 2 파이프는 그 길이 방향의 일부분에 걸쳐 제 1 파이프를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

제 2 파이프는 실질적으로 그 길이 방향에 걸쳐 제 1 파이프를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

하소 공간(2)은 제 1 파이프(4) 및 제 2 파이프(5)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 용기(2a)에 해당하는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

하소 공간(2)은 제 2 파이프(5)의 내부와 적어도 부분적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

하소 공간은 제 2 파이프(5)의 내부와 용기(2a)로 구분되는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 5 항에 있어서,

하소 공간은 제 2 파이프(5)의 내부와 일치하는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

제 1 파이프(4)는 제 2 파이프(5)에 대해 회전하도록 설치되어, 제 1 파이프(4)와 일체인 힘 공급 스크루(6)를 구동하는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

스크루의 피치는 스크루의 길이에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

스크루가 상기 스크루의 끝단에 위치하는 교반기(11)를 갖는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 10 항에 있어서,

힘 공급 스크루(6)는 교반기(11)와 일체인 적어도 2개의 중심잡기 아암에 의해 회전식으로 안내되는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 10 항에 있어서,

교반기(11)에는 제 1 파이프(4)의 유출구를 향하는 디플렉터(12)가 장착되는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 10 항에 있어서,

교반기(11)는 그 끝단에 위치하는 샤프트를 갖는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 10 항에 있어서,

교반기(11)는 용기(2a)와 일체인 베어링에 의해 회전식으로 안내되는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

제 1 및 제 2 파이프(4, 5)가 수직인 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

제 2 파이프의 유입구는 힘 공급 스크루에 적어도 부분적으로 대응되는 원추형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

제 2 파이프(5)가 제분에 적합한 형상 및 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

힘 공급 스크루(6)는 제분에 적합한 형상 및 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 석고를 하소하기 위한 장치.
i) 제 1 파이프의 유입구에 석고를 건조 및 하소하기 위한 고온 기체를 공급하는 단계;

ii) 제 1 파이프와 동심인 제 2 파이프의 유입구에 석고를 공급하는 단계;

iii) 힘 공급 스크루에 의해 제 2 파이프 내부를 따라 석고를 운반하는 단계;

iv) 석고 및 상기 고온 기체 사이에 간접 열 교환을 행하는 단계;

v) 석고를 플래스터로 하소하는 단계를 포함하는 석고 하소 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 석고는 배연 탈황(flue gas desulphurization)에 의한 석고 또는 천연 석고인 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 iii) 단계 및 상기 iv) 단계는 석고를 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 iii) 단계 및 상기 iv) 단계는 석고를 건조하여 적어도 부분적으로 플래스터로 하소하는 단계를 포함하는 것을 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 v) 단계는 석고를 건조 및 하소하기 위한 고온 기체와 석고를 접촉시키는 단계를 포함하여 하소가 훌래쉬 타입으로 행해지는 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 23 항에 있어서,

석고를 건조 및 하소하기 위한 고온 기체와 석고를 접촉시켜서 완전히 하소시키는데 걸리는 시간이 10초 이하인 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 v) 단계는 석고를 건조 및 하소하기 위한 고온 기체와 석고를 접촉시키는 단계를 포함하고, 하소가 유동층에서 행해지는 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 v) 단계는 석고를 건조 및 하소하기 위한 고온 기체의 반출에 의해 석고를 제 2 파이프의 유출구로부터 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

석고 또는 플래스터의 제 2 파이프 내의 잔류시간은 30초 내지 5분인 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 석고, 및 석고를 건조 및 하소하기 위한 고온 기체 사이에 간접 열 교환을 행하는 단계는 하소 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 iii) 단계 및 iv) 단계는 석고를 건조하여 적어도 부분적으로 플래스터로 하소하는 단계를 포함하고, 상기 v) 단계는 석고를 건조 및 하소하기 위한 고온 기체와 석고를 접촉시킴으로써 완료되어 하소가 훌래쉬 타입으로 행해지고, 상기 iii) 단계 및 상기 iv) 단계에 걸리는 시간은 30초 내지 5분이고, 상기 고온기체와 접촉함으로써 하소되는 시간은 1초 내지 10초인 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 iii) 단계 및 iv) 단계에 걸리는 시간은 1분 내지 2분이고, 석고를 건조 및 하소하기 위한 고온기체와 접촉함으로써 하소되는 시간은 2초 내지 5초인 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 iii) 단계 도중에 석고를 제분하는 단계(iiib)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 석고 하소 방법은 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 석고를 하소하기 위한 장치에서 행해지는 것을 특징으로 하는 석고 하소 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 따른 석고 하소 방법에 의해 얻어질 수 있는 플래스터.
i) a) 6분 미만의 나이프 초기 응결; 또는 b) 4.5분 내지 6분의 길모어 응결; 또는 10분 내지 12분의 비캇 최종 응결의 반응성

ii) 포화상태에서의 적어도 물 100중량%당 플래스터 140중량%의 플래스터/물 비; 및

iii) 205mm 초과의 확산값으로 측정되는 유동성의 특성을 갖는 플래스터.
제 34 항에 있어서,

i) a) 5분 미만의 나이프 초기 응결;

ii) 포화상태에서의 적어도 물 100중량%당 플래스터 140중량%의 플래스터/물 비; 및

iii) 240mm 초과의 확산값으로 측정되는 유동성의 특성을 갖는 플래스터.
제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

상기 플래스터의 BET 표면 면적은 적어도 8m²/g인 것을 특징으로 하는 플래 스터.
제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

상기 플래스터는 물에서 분열되지 않는 것을 특징으로 하는 플래스터.
제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

상기 플래스터는 석고 및 염소 첨가 보조제(chlorinated adjuvant) 중 적어도 하나가 없는 것을 특징으로 하는 플래스터.