KR20190039062A - 석고 처리 장치 및 석고 처리 방법 - Google Patents

석고 처리 장치 및 석고 처리 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 유동층 방식의 석고 처리 장치 및 석고 처리 방법에 있어서, 석고분체의 유동성을 활성화시키거나 향상시키고, 석고분체의 개질 또는 균질화 등의 석고 처리의 작용을 촉진한다.
[해결 수단] 석고 처리 장치(1)는, 반응기(2)와, 조정공기 공급구멍(6)과, 조정공기류(Af)를 반응역(α)으로 위쪽 방향으로 유입되게 하는 수평 격벽(5)과, 반응역의 둘레 방향으로 각도 간격을 사이에 두고 배열된 복수의 고정 날개(10)를 가지고 있다. 소석고(Gb)의 유동층(M)이 반응기 내에 형성된다. 고정 날개는, 반응역으로 위쪽 방향으로 유입된 조정공기류(Ag)를 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 편향시킨다. 소석고(Gb)는, 조정공기류에 의해 반응기 내에서 도약 유동 또는 도약 이동한다.

Description

석고 처리 장치 및 석고 처리 방법
본 발명은, 석고 처리 장치 및 석고 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 석고의 분립체 또는 분체(이하,「석고분체」라고 한다)의 퇴적층을 상향 기류에 의해 유동화하고, 석고분체의 개질, 균질화, 첨가제혼합, 가수(加水)처리, 수분조절 또는 소성 등의 석고 처리를 행하는 석고 처리 장치 및 석고 처리 방법(apparatus and method for treating gypsum)에 관한 것이다.
석고를 원료로 하여 제조되는 석고보드, 석고판 등의 석고계 면재가, 건축물의 내장 재료 등의 용도로 널리 보급되고 있다. 석고는, 결정수의 존재 형태에 따라, 이수 석고(황산칼슘 이수화물), 반수 석고(황산칼슘 반수화물) 및 무수 석고(황산칼슘 무수물)로 대별되지만, 석고계 면재의 제조 원료로서는, 이수 석고를 소성하여 이루어지는 소석고(stucco, calcined gypsum or calcined plaster)가 일반적으로 사용된다. 소석고는, 화학 석고 또는 천연 석고 등의 원료 석고를 단독으로 소성하거나 이종의 원료 석고를 혼합하여 가열(소성)하는 소성 공정에 의해 제조된다. 반수 석고 등을 제조하는 석고 소성로로서, 특허 제2571374호 공보(특허문헌 1) 등에 기재되어 있는 바와 같이, 직화식 소성로(직접 가열식 소성로)나, 간접 가열식 소성로 등의 석고 소석 장치가 사용된다. 이수 석고(CaSO4·2H2O)는, 소성 공정에 의해, 반수 석고(CaSO4·1/2H2O)로 전이된다. 일반적으로, 소성 공정에 의해 얻어지는 소석고는, 반수 석고 이외에, 미소성분(未燒成分)(이수 석고) 및 과소성분(過燒成分)(III형 무수 석고(CaSO4)) 등을 함유한다.
석고 소성로 또는 석고 소성 장치의 노내 또는 반응기 내에 생성된 프로세스 가스(고온 다습 가스)를 소석고와 함께 동일 유로로 급송하고, 소석고 및 프로세스 가스를 석고 플라스터 쿨러로 도입하는 기술이, 특표 2013-535401호 공보(특허문헌 2) 등에 기재되어 있다. 이 석고 플라스터 쿨러는, 소석고를 균질화함과 아울러, 소석고 슬러리화시에 있어서의 연혼수량(練混水量)을 저감하는 것을 기도한 석고 처리 장치이다. 석고 플라스터 쿨러는, 비교적 다량의 수분(수증기)을 포함하는 소성 장치의 프로세스 가스를 소석고와 함께 석고 플라스터 쿨러의 안정화 지대로 도입하도록 구성된다. 이러한 석고 플라스터 쿨러에 의하면, 프로세스 가스 중의 수분에 의해 소석고 중의 III형 무수 석고를 안정화 지대에서 반수 석고로 전환함과 아울러, 석고분체를 전체적으로 회전유동시켜서 석고분체의 입도 분포를 개선할 수 있다고 상정된다.
또한, 석고 소성 장치로부터 도출된 소석고에 포함되는 미소성부분(이수 석고) 및 과소성부분(무수 석고)을 반수 석고로 전환하여, 소석고의 성분을 실질적으로 반수 석고만으로 균질화하는 석고 처리 장치로서, 호모지나이저(소석고 균질화 장치)가 알려져 있다. 호모지나이저는, 이수 석고 및 무수 석고를 반수 석고와 함께 체류시키는 반응역을 가지고 있고, 소정 온도 또는 소정 습도로 조정된 공기 등이 반응역으로 도입된다. 소석고 중의 이수 석고 및 무수 석고는, 반응역에서 교반되어, 탈수 또는 수화에 의해, 반수 석고로 전환된다. 그 결과, 이수 석고 및 무수 석고의 비율이 저하되고, 소석고 중의 반수 석고의 비율이 증대되므로, 소석고는,「고르지 않은 소성(uneven calcination)」이 적은 반수 석고로 균질화된다.
일본 특허 제2571374호 공보 일본 특표 2013-535401호 공보
상기 석고 플라스터 쿨러 및 호모지나이저 등의 석고 처리 장치는, 반수 석고, 이수 석고 및 무수 석고를 포함하는 소석고의 퇴적층을 공기 또는 프로세스 가스 등의 기류에 의해 유동화하고, 석고끼리의 열교환 등에 의해, 소석고 중의 이수 석고 및 무수 석고의 탈수 반응 또는 수화 반응을 진행시켜서, 이수 석고 및 무수 석고를 반수 석고로 전환하도록 기능한다. 그러나, 공기나 프로세스 가스를 반응역으로 도입시키거나 유입시키는 도입 방법 또는 유입 방법을 아무리 개량하거나 개선하였다고 하여도, 소석고를 충분하게 교반하기 어렵고, 이 때문에, 소석고의 균질화를 촉진하는데 한계가 발생하고 있었다.
또한, 상기 석고 플라스터 쿨러에서는, 석고분체의 회전 운동때문에 쿨러 본체를 전체적으로 회전시키는 회전구동장치나, 그 제어계 등을 필요로 하므로, 장치 구성이 복잡화되고 또한 대형화되는 결과, 장치계의 유지 관리의 번잡화나, 장치의 유지비의 증대 등의 문제가 발생한다.
본 발명은, 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 것은, 반응역의 저부로부터 유출되는 상향 기류에 의해 반응역 저부의 석고분체 퇴적층을 유동화하는 유동층 방식의 석고 처리 장치 및 석고 처리 방법에 있어서, 석고분체의 유동성을 활성화시키거나 향상시키고, 석고분체의 개질 또는 균질화 등의 석고 처리를 촉진하는 것에 있다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 원형 또는 환형상의 수평 단면 또는 수평 윤곽의 내벽면을 구비한 반응기와, 이 반응기 내의 반응역으로 석고분체를 공급하는 석고 공급부와, 상기 반응역의 저부에 배치되어, 이 반응역으로 상향 기류를 공급하는 기류 공급부를 가지고 있고, 상기 반응역의 저부에 퇴적된 상기 석고분체를 상기 상향 기류에 의해 교반하는 석고 처리 장치에 있어서,
상기 반응역의 중앙 영역에 위치하는 지지부로부터 상기 내벽면을 향하여 뻗어 있는 복수의 고정 날개를 가지고 있고,
이 고정 날개는, 상기 반응역의 둘레 방향으로 각도 간격을 사이에 두고 배열되어 있고,
인접해 있는 상기 고정 날개는, 상기 반응역으로 유입된 상기 상향 기류를 이 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 편향시키도록 경사진 상기 기류 및 석고분체의 유동로를 형성하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 구성의 소석고 균질화 장치를 이용한 소석고 균질화 방법에 있어서, (1) 상기 반응역의 저부로부터 상기 반응역으로 유입된 상향 기류를 상기 고정 날개에 의해 상기 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 안내하고, 이 상향 기류의 편향에 의해 상기 석고분체를 상기 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 유동하게 하고, 이것에 의해, 상기 석고분체를 용기 본체의 둘레 방향으로 편향시키거나 상기 내벽면의 근방에 발생하는 상기 석고분체의 둘레 방향의 운동을 증대시키는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법, 또는, (2) 상기 석고 공급부를 구성하는 석고 공급로를 석고 소성 장치 또는 석고 소성로에 접속하고, 이 석고 소성 장치 또는 석고 소성로에 의해 소성된 소석고를 상기 반응역으로 공급하고, 이 소석고를 개질처리하거나 균질화처리하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법을 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은, 원형 또는 환형상의 수평 단면 또는 수평 윤곽의 내벽면을 구비하는 반응기를 사용하고, 이 반응기의 반응역으로 석고분체를 공급하고, 이 반응역의 바닥면으로부터 상향 기류를 유출시켜서 상기 반응역의 석고분체를 교반하고, 상기 석고분체의 개질처리, 균질화처리, 가수처리, 노출처리(대기에 노출), 첨가제 혼합, 소성 또는 수분조절을 행하는 석고 처리 방법에 있어서,
상기 반응역의 중앙 영역에 배치된 지지부에 의해 복수의 고정 날개를 지지하고, 이 고정 날개를 상기 반응역의 둘레 방향으로 각도 간격을 사이에 두고 배열하고,
상기 반응역의 바닥면으로부터 이 반응역으로 유입된 상기 상향 기류를 상기 고정 날개에 의해 상기 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 안내하고, 상기 상향 기류의 편향에 의해 상기 석고분체를 상기 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 유동하게 하고, 이것에 의해, 상기 석고분체를 상기 반응기의 둘레 방향으로 편향시키거나 상기 내벽면의 근방에서의 상기 석고분체의 둘레 방향의 운동을 증대시키는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 상기 구성에 의하면, 반응역 저부로부터 반응역으로 유입된 상향 기류는, 고정 날개의 편향 작용 또는 안내 작용에 의해 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 편향하여 반응기 외측 둘레 구역으로 유동하고, 반응역의 내벽면 근방의 석고를 둘레 방향으로 편향시키거나 내벽면 근방의 석고의 둘레 방향 운동을 증대시킨다. 본 발명의 석고 처리 장치 및 석고 처리 방법에 의하면, 상향 기류의 편향에 의해 반응역 전체의 석고분체가 교반되므로, 석고분체의 유동성을 활성화시키거나 향상시키고, 석고분체의 개질 또는 균질화 등의 석고 처리를 촉진할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 구성을 호모지나이저(소석고 균질화 장치)에 적용한 경우, 균질화 후의 소석고 중의 반수 석고의 비율이 증대되고, 따라서, 석고 소성로에서 소성된 소석고를「고르지 않은 소성」이 적은 반수 석고로 균질화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 반응역의 저부로부터 유출되는 상향 기류에 의해 반응역 저부의 석고분체 퇴적층을 유동화하는 유동층 방식의 석고 처리 장치 및 석고 처리 방법에 있어서, 석고분체의 유동성을 활성화시키거나 향상시키고, 석고분체의 개질 또는 균질화 등의 석고 처리를 촉진할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 호모지나이저의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 I-I선에서의 호모지나이저의 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II선에서의 호모지나이저의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 호모지나이저의 저면도이다.
도 5는 호모지나이저의 반응역에 배열 설치된 고정 날개의 형태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 고정 날개의 구조를 나타내는 부분 확대 평면도이다.
도 7은 고정 날개의 구조를 나타내는 부분 확대 정면도이다.
도 8은 고정 날개의 변형례를 나타내는 호모지나이저의 횡단면도이다.
도 9는 각각의 플리넘 챔버 부분의 급기구의 작동 형태(작동례)를 개념적으로 나타내는 플리넘 챔버의 평면도이다.
바람직하게는, 인접해 있는 상기 고정 날개는, 상기 반응역의 외주대역(外周帶域)을 향하여 개방되고 또한 연직방향에 대하여 전체적으로 경사져서 상하방향으로 뻗어서 상방으로 개방되는 상기 유동로를 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 반응기 또는 반응역의 중심 축선을 중심으로 한 고정 날개의 하부 외측 끝부분 및 하부 내측 끝부분의 각도 위치에 관하여, 상기 상향 기류의 편향 방향에서 후방에 위치하는 고정 날개의 하부 외측 끝부분이, 상향 기류의 편향 방향에서 전방에 위치하는 고정 날개의 하부 내측 끝부분보다도 편향 방향 전방의 각도 위치에 위치하도록 위치결정되고, 이것에 의해, 석고분체의 반응기 둘레 방향의 운동을 방해하는 것 같은 직경 방향 외측의 기류운동(직경 방향 외측으로 직진하는 기류)이 억제된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 지지부에 지지되는 고정 날개의 기단부는, 인접하는 고정 날개의 기단부와 평면도로 보았을 때 서로 겹치고, 인접해 있는 고정 날개의 겹침 영역(η)이 지지부 둘레에 형성된다. 겹침 영역(η)은, 상향 기류가 지지부의 근방에서 상방으로 지나가는 것을 방지한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 고정 날개의 각도 간격은, 10도~60도의 범위 내의 각도, 바람직하게는, 20도~45도의 범위 내의 각도로 설정되어, 각각의 고정 날개의 최상부는, 반응역에 퇴적된 석고분체 퇴적층(유동층)의 상면(설계 레벨)의 하방에 위치결정된다. 또한, 고정 날개의 수가 과소하다면, 각각의 고정 날개의 부하 또는 응력이 크고, 고정 날개의 기초부의 파손 또는 손상 등이 발생하는 것이 염려되고, 한편, 고정 날개의 수가 과대하다면, 인접하는 고정 날개의 사이의 간격이 축소되는 결과, 고정 날개에 대한 석고의 부착이 발생하는 것이 염려된다. 이 때문에, 고정 날개의 갯수는, 고정 날개의 부하 또는 응력이나, 고정 날개에 대한 석고의 부착 등을 고려해서 적절한 수로 설정하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 석고분체 퇴적층(유동층)의 상면의 설계 레벨(ha)은, 고정 날개 최상부의 설계 레벨(hb)×1.0~1.25의 범위 내로 설정된다. 또한, 유동층 상면 및 고정 날개 최상부의 설계 레벨은, 바닥면으로부터 측정한 높이 방향의 치수이다. 또한, 유동층 상면은, 작동 중에 불규칙하게 거동하지만, 유동층 상면의 설계 레벨은, 정상 운전시 또는 통상 운전시에 있어서의 설계상 또는 이론상의 설정 레벨 또는 평균 레벨이다. 즉, 고정 날개는, 유동층 상면(설계 레벨)의 하방에 바람직하게 배치할 수 있고, 따라서, 고정 날개는, 설계상은, 유동층에 실질적으로 완전히 매몰되는 높이 위치에 바람직하게 배치할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 고정 날개는, 만곡된 유동로를 형성하는 만곡판으로 이루어지고, 유동로는, 상향 기류와 함께 상방으로 유동하는 석고분체를 둘레 방향으로 또한 직경 방향 외측으로 편향시킨다. 바람직하게는, 고정 날개의 상부 가장자리부는, 평면도로 보았을 때 만곡됨과 아울러, 반응역의 직경 방향의 외측 방향을 향하여 전체적으로 하방으로 경사지고, 고정 날개의 하부 가장자리부는, 평면도로 보았을 때 만곡됨과 아울러, 실질적으로 수평으로 뻗어 있다. 고정 날개 전체의 직경(db)은, 반응역 둘레벽의 직경(da)보다도 작고, 고정 날개 및 반응역 둘레벽은, 소정의 수평 거리(dc)를 사이에 두고 이격되어 있다. 고정 날개의 직경(db)은, 바람직하게는, 반응역 둘레벽의 내경(da)×0.6~0.9의 범위 내, 더욱 바람직하게는, 반응역 둘레벽의 내경(da)×0.7~0.8의 범위 내로 설정된다.
바람직하게는, 상기 반응기는, 반응역의 바닥면을 형성하는 격벽을 가지고 있고, 상향 기류를 위한 기체가 압력하에 공급되는 플리넘 챔버가, 격벽과 상기 반응기의 바닥벽의 사이에 형성된다. 격벽은, 플리넘 챔버에 공급된 기체의 동압(動壓)을 적어도 부분적으로 정압(靜壓)으로 전환하는 통기 저항을 가지는 것과 아울러, 반응역의 기압과 플리넘 챔버의 기압의 차압에 상응하여 플리넘 챔버의 기체를 반응역으로 유입되게 하는 통기성을 가지고 있다. 플리넘 챔버를 급기 압력 완충용의 압력 완충 지대 또는 버퍼 지대로 파악하여도 좋다. 바람직하게는, 플리넘 챔버는, 구획벽에 의해 복수의 플리넘 챔버 부분으로 분할되고, 각각의 플리넘 챔버 부분에는, 상향 기류의 공급부가 각각 배열 설치된다. 플리넘 챔버 부분은, 선택적으로 상향 기류를 반응역으로 유입시킨다. 이러한 구성에 의하면, 다양한 패턴으로 상향 기류를 반응역으로 공급할 수 있다. 예를 들면, 각각의 플리넘 챔버 부분의 상향 기류의 시간차 등에 의해, 단계적 또는 주기적으로 변화되는 상향 기류를 반응역에 형성하고, 이것에 의해, 반응역의 교반 작용을 단계적 또는 주기적으로 변화시킬 수 있다.
이하에 설명하는 본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 본 발명의 구성은, 호모지나이저에 적용된다. 호모지나이저에서는, 소정 온도 및/또는 소정 습도로 조정된 공기 또는 가스, 또는, 소정량 이상의 수분을 함유하는 습윤 공기 또는 습윤 가스가, 상향 기류로서 반응역으로 유입된다. 석고 소성 장치 또는 석고 소성로에 의해 소성된 소석고를 석고분체로서 반응역으로 공급하고, 소석고의 석고분체를 상향 기류에 의해 교반하는 것에 의해, 소석고 중의 이수 석고 및/또는 무수 석고의 탈수반응 또는 수화반응이 진행되고, 소석고를 개질처리하거나 균질화처리할 수 있다.
실시형태
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1~도 4는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 호모지나이저의 구성을 나타내는 종단면도, I-I선 단면도, II-II선 단면도 및 저면도이다. 도 5는, 호모지나이저의 반응역에 배열 설치된 고정 날개의 형태를 나타내는 사시도이다.
호모지나이저(1)는, 원형 또는 환형상의 수평 단면 또는 수평 윤곽의 내벽면을 구비한 원통형 반응기(2)를 가지고 있다. 반응기(2)의 내벽면은, 반응역(α)을 한정한다. 반응기(2)는, 평면도로 보았을 때 원형의 정상벽(2a) 및 바닥벽(2b)과, 상하의 원통형 둘레벽(2c, 2d)으로 구성된다. 정상벽(2a)은 둘레벽(2c)과 일체화되어 있고, 바닥벽(2b)은 둘레벽(2d)과 일체화되어 있고, 상하의 둘레벽(2c, 2d)은 접합부(2e)에서 일체로 접합되어 있다. 석고 공급부를 구성하는 소석고 공급구멍(3)이 정상벽(2a)에 배열 설치된다. 소석고 공급구멍(3)은, 소석고 공급관(Sg)을 통하여 석고 소성로(도시 생략)에 접속되고, 석고 소성로의 소석고(Ga)가 소석고 공급구멍(3)을 통하여 반응기(2) 내의 반응역(α)으로 투입 또는 도입된다.
석고 소성로는, 예를 들면, 이수 석고를 소석고로 소성하는 코니컬 케틀형 석고 소성로(conical-kettle-type gypsum calciner)이다. 일반적으로, 석고 소성로는, 이수 석고를 대략 반수 석고로 소성하여 이루어지는 소석고(Ga)를 노 밖으로 송출하지만, 이수 석고를 완전히 반수 석고로 소성하는 것은, 실제로는 곤란해서, 통상은, 미소성분으로서 이수 석고를 함유함과 아울러, 과소성분으로서 무수 석고를 함유하는 불균질한 분체(粉體) 또는 입체(粒體)이다. 또한, 석고 소성로의 구성에 대해서는, 본 출원인의 특허출원에 관한 일본국 특허출원 2015-35905호(PCT 국제출원 PCT/JP2016/054065호)의 명세서 및 도면 등에 상세하게 기재되어 있으므로, 동 특허출원을 인용하는 것에 의해, 더 이상의 상세한 설명은, 생략한다.
반응기(2)는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 바닥벽(2b)에 고정된 연직 구획벽(4)을 가지고 있다. 구획벽(4)은, 평면도로 보았을 때 반응기(2)의 중심 축선(CL)으로부터 둘레벽(2d)까지 방사상으로 뻗어 있다. 본 예에서는, 구획벽(4)은, 중심 축선(CL)을 중심으로 45도의 각도 간격을 사이에 두고 배치된다. 도 1, 도 2 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 반응기(2)는, 반응역(α)의 바닥면을 형성하는 수평인 통기성 격벽(5)을 가지고 있다. 격벽(5)은, 구획벽(4)의 상단부에 지지된다. 구획벽(4) 및 격벽(5)은, 반응역(α)과 바닥벽(2b)의 사이에 복수의 급기 플리넘 챔버 또는 급기 버퍼역(β)(이하,「플리넘 챔버(β)」라고 한다)을 한정한다. 바람직하게는, 구획벽(4)은, 4~16 정도의 수의 플리넘 챔버(β)를 형성하도록 배열 설치된다.
본 예에서는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 평면도로 보았을 때 부채 형상의 8개의 플리넘 챔버(β)가 중심 축선(CL) 둘레에 균등하게 형성된다. 각각의 플리넘 챔버(β)로 각각 개방되는 급기구(6)가, 바닥벽(2b)에 배열 설치된다. 도 1 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 기류 공급부를 구성하는 조정공기 공급관(Sa)이 각각의 급기구(6)에 접속된다. 조정공기 공급관(Sa)은, 가열 코일 등의 공기 가열수단이나, 급기 블로어 또는 급기 팬 등의 급기수단을 구비한 조정공기 공급원(도시 생략)에 접속된다. 조정공기 공급원은, 비교적 다량의 수분을 포함하는 습윤 공기를 조정공기류(Ai)로서 조정공기 공급관(Sa)으로 송출한다. 조정공기류(Ai)의 조정공기는, 전술의 상향 기류(후술하는 조정공기류(Af))를 형성하기 위한 기체이다. 각각의 급기구(6)는, 조정공기 공급원에 의해 공급된 조정공기류(Ai)를 각각의 플리넘 챔버(β)에 압력하에 공급한다. 급기구(6)가 토출하는 조정공기의 온도는, 조정공기의 습도에 따라 다르지만, 조정공기는, 반응기(2) 내에서 결로하지 않을 정도의 온도를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 조정공기 대신에, 소석고를 소성하는 소성 장치에 생성되고 또한 소석고로부터 분리된 고온 다습 가스를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 고온 다습 가스는, 예를 들면, 100~150℃ 정도의 온도를 가지고 있다.
격벽(5)은, 도 1의 부분 확대도에 도시되어 있는 바와 같이, 기재(50)를 상하의 피복재(51, 52)로 피복하여 이루어지는 시트 형상 또는 판자 형상의 복합 재료이다. 기재(50) 및 피복재(51, 52)는, 플리넘 챔버(β)에 공급된 급기류(조정공기류(Ai))의 동압을 적어도 부분적으로 정압으로 전환하는 통기 저항을 가지는 것과 아울러, 반응역(α)과 플리넘 챔버(β)의 차압에 상응하여 플리넘 챔버(β)의 공기를 반응역(α)으로 유입되게 하는 통기성을 가지고 있다. 따라서, 격벽(5)은, 도 1 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 플리넘 챔버(β) 및 반응역(α)의 차압에 상응하여 급기류(조정공기류(Af))를 격벽(5)의 전역으로부터 균등하게 반응역(α)으로 유입되게 한다.
기재(50)로서 섬유집합체, 부직포 또는 펠트 등의 섬유질 재료를 적절하게 사용할 수 있다. 바람직하게는, 유리 섬유 부직포 등의 내열성 부직포가 기재(50)로서 사용된다. 또한, 피복재(51, 52)로서, 직포, 펀칭 메탈(punching metal), 메시 재료 등을 적절하게 사용할 수 있다. 격벽(5)의 두께(t)는, 5~10mm, 예를 들면, 6mm로 설정된다. 격벽(5)의 압력 손실은, 바람직하게는, 200~500mmH2O의 범위 내의 값으로 설정된다.
조정기류(Af)가, 전술의 상향 기류로서 격벽(5)으로부터 반응역(α)으로 유입되어, 소석고(Gb)를 교반한다. 조정공기류(Af)는, 반응역(α)에 퇴적된 소석고(Gb)가 도약 유동하게 하는 흐름 세기를 가지는 것이 바람직하고, 조정공기류(Af)의 유속은, 이러한 흐름 세기가 얻어지도록 바람직하게 설정할 수 있다. 바람직하게는, 반응역(α)으로 유입되는 급기류(Af)의 유속은, 0.05m/s~1m/s로 설정된다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 소석고(Ga)가 소석고 공급관(Sg)에 의해 소석고 공급구멍(3)으로 공급된다. 소석고(Ga)는 소석고 공급구멍(3)으로부터 반응역(α)으로 연속적(또는 단속적)으로 투입 또는 도입되어, 소석고(Gb)의 유동층 (소석고층)(M)으로서 수평 격벽(5) 위에 퇴적된다. 반응역(α)의 교반작용, 열교환작용 및 가수작용에 의해 균질화된 소석고(Gc)를 기외(機外)로 송출하는 소석고 송출구멍(7)이, 반응기(2)의 둘레벽(2c)의 하부에 배열 설치된다. 소석고 송출구멍(7)은, 중량 제어식 로터리 피더 등의 분체 정량 공급기(8)를 구비한다. 분체 정량 공급기(8)는, 반응역(α)의 소석고(Gc)를 연속적(또는 단속적)으로 기외(機外) 또는 계외(係外)로 도출하고, 소석고(Gc)는, 후속 공정의 장치(가수 장치, 냉각 장치, 분쇄 장치 등)로 공급되거나 사일로(silo) 등의 저장 장치로 공급된다. 또한, 도 1에서는, 후속 공정의 장치와 관련된 관로 및 기기류나, 호모지나이저(1)의 배기계 및 제어계를 구성하는 관로, 배선 및 기기류 등은, 도시를 생략하였다.
유동층(소석고층)(M)의 소석고(Gb)는, 격벽(5)으로부터 유출된 급기류(조정공기류)(Af, Ag)에 의해 도약 유동하고, 반응역(α)에서 교반된다. 호모지나이저(1)는, 소석고(Gb)의 도약 유동을 촉진하여 유동층(M)의 상방역을 소석고 도약 유동역(γ)으로서 기능하게 함과 아울러, 소석고(Gb)를 반응역(α)의 둘레 방향으로 도약 이동하게 하는 수단으로서, 둘레 방향으로 간격을 사이에 두고 반응역(α)의 하부 영역에 정렬 배치된 복수 또는 다수의 고정 날개(guide vane)(10)를 구비한다. 또한, 급기류(Ag)는, 고정 날개(10)에 의해 편향되는 급기류(Af)의 편향류이다. 또한, 도약 유동은, 유동층(M)의 상면이 다이나믹하게 유동하고, 소석고(Gb)의 분체가 상부 공간(소석고 도약 유동역(γ))으로 튀어 올라가서 낙하하는 상태 또는 형태의 유동이다.
도 1, 도 2 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 고정 날개(10)의 지지부를 구성하는 중공 원통형의 지주(40)가, 반응역(α)의 중앙 영역에서 반응역(α)의 바닥면에 세워 설치된다. 지주(40)는, 고정 날개(10)를 지지하고, 각각의 고정 날개(10)는, 지주(40)의 외주면에 동일한 간격으로 고정된다. 따라서, 고정 날개(10)의 기초부는, 반응역(α)의 중앙 영역에 위치한다. 지주(40)는, 중심 축선(CL)을 중심으로 한 원형 단면을 가지고 있고, 지주(40)의 상단은, 유동층(M)의 상면(Ma)(레벨 ha)의 하방에 위치한다. 지주(40)의 하부는, 구획벽(4)에 지지되는 동일한 간격(45도 간격)의 기둥형상 기초부(41)와, 기둥형상 기초부(41)의 사이에 형성되는 개구부(42)로 구성된다. 개구부(42)는, 지주(40)의 내부영역(43)과 지주(40)의 외측영역(44)을 상호 연통시켜서, 소석고(Gb)의 일부가 내부영역(43)에 장시간 체류하는 것을 방지한다.
도 1 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 고정 날개(10)는, 상면(Ma)의 하측에서 지주(40)의 외주역에 배치된다. 고정 날개(10)의 최상부(도 6 및 도 7에 도시된 고정 날개(10)의 상부 내측 끝부분(18))는, 레벨 hb의 높이 위치(격벽(5)의 상면으로부터 측정한 높이 치수 hb의 위치)에 위치결정된다. 도 1에 표시된 레벨 ha를 상면(Ma)의 설정 레벨 또는 설계 레벨이라고 하면, 레벨 ha는, 레벨 hb×1.0~레벨 hb×1.25의 범위 내에 바람직하게 설정할 수 있다. 즉, 고정 날개(10)는, 유동층(M)에 실질적으로 완전히 매몰되는 높이 위치에 바람직하게 배치할 수 있다. 단, 호모지나이저(1)의 작동중에는, 유동층(M)의 상면(Ma)은, 비교적 격렬하게 거동하고, 상면(Ma)에는, 기복, 융기, 침강 등의 현상이 단시간에 반복해서 발생한다. 이 때문에, 많은 경우, 호모지나이저(1)의 작동중에는, 고정 날개(10)가 부분적으로만 매몰된 상태(고정 날개(10)의 상부가 상면(Ma)의 상방역에 부분적으로 노출된 상태)가 관찰된다. 따라서, 레벨 ha, hb의 상기 위치관계는, 어디까지나, 설계상 또는 초기 설정상의 위치관계를 의미하는 것이라고 이해하여야 한다. 또한, 고정 날개(10)의 하부 가장자리(14)(도 7)는, 격벽(5)으로부터 상방으로 이격되어 있고, 고정 날개(10)의 높이(hc)는, 바람직하게는, ha×0.2~0.6의 범위 내의 치수, 더욱 바람직하게는, ha×0.2~0.4의 범위 내의 치수로 바람직하게 설정할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 중심 축선(CL)을 중심으로 한 고정 날개(10)의 전체 직경 db는, 동일 레벨에서의 둘레벽(2c)의 내경 da보다도 작고, 고정 날개(10) 및 둘레벽(2c)은, 수평 거리 dc를 사이에 두고 이격되어 있다. 직경 db는, 바람직하게는, 내경 da×0.6~0.9의 범위 내, 더욱 바람직하게는, 내경 da×0.7~0.8의 범위 내로 설정되고, 따라서, 수평 거리 dc는, 바람직하게는, 내경 da×0.2~0.05의 범위 내의 치수, 더욱 바람직하게는, 내경 da×0.15~0.1의 범위 내의 치수로 설정된다. 이러한 수평 거리 dc의 설정에 의해, 반응기(2)의 내벽면 근방의 소석고(Gb)의 둘레 방향의 운동을 효과적으로 증대시키거나 소석고(Gb)를 반응기의 둘레 방향으로 효과적으로 편향시킬 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 고정 날개(10)는, 반응기(2)의 중심 축선(CL) 둘레에 균일한 각도 간격(θ1)을 사이에 두고 둘레 방향으로 배열된다. 각도 간격(θ1)은, 바람직하게는, 10도~60도의 범위 내의 각도, 더욱 바람직하게는, 20도~45도의 범위 내의 각도(본 예에서는, 22.5도)로 설정되고, 고정 날개(10)의 수는, 바람직하게는, 6개~36개의 범위 내, 더욱 바람직하게는, 8개~18개의 범위 내(본 예에서는, 16개)로 설정된다. 예를 들면, 직경 3m정도의 유동 교반층의 경우, 대략 8개~16개 정도의 고정 날개(10)를 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 고정 날개(10)의 각도 간격은, 반드시 전체 둘레에 걸쳐서 균일한 값으로 설정하지 않아도 되고, 반응기(2) 및 지주(40)의 구조 등에 상응하여 임의로 설정할 수 있다.
도 8은, 지주(40)의 직경, 고정 날개(10)의 수 및 간격 등을 변경한 반응기(2)의 구성을 나타내는 횡단면도이다.
도 2에 도시되어 있는 지주(40)는, 대략 내경 da×1/3 정도의 직경을 가지고 있다. 그러나, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 지주(40)의 직경을 축소하면, 고정 날개(10)의 근원부분(기초부)이 반응역(α)의 중심에 가까운 위치에 배치되므로, 반응역(α)의 중심부 부근까지 교반할 수 있다. 따라서, 고정 날개(10)의 배치 및 지지 구조의 관점에서 허용할 수 있는 경우에는, 고정 날개(10)의 근원부분(기초부)을 반응역(α)의 중심에 가까운 위치에 배치하는 것이 바람직하다고 생각된다.
도 6은, 고정 날개(10)의 구조를 나타내는 부분 확대 평면도이며, 도 7은, 고정 날개(10)의 구조를 나타내는 부분 확대 정면도이다.
도 6 및 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 각각의 고정 날개(10)는, 만곡된 내측 가장자리(11), 외측 가장자리(12), 상부 가장자리(13) 및 하부 가장자리(14)를 가지고 있는 금속제의 만곡판으로 이루어진다. 내측 가장자리(11)를 포함하는 고정 날개(10)의 기단부는, 브래킷 및 볼트 등의 부착수단(도시 생략), 또는, 용접 등의 접합수단에 의해 지주(40)에 고정되어, 고정 날개(10)는, 지주(40)의 외측 표면과 실질적으로 연속하는 면을 형성한다. 내측 가장자리(11), 외측 가장자리(12), 상부 가장자리(13) 및 하부 가장자리(14)는, 소정의 곡률 반경으로 만곡되어 있고, 비스듬하게 위쪽으로 향한 볼록한 형상의 곡면(15)과, 비스듬히 아래쪽으로 향한 오목한 형상의 곡면(16)이 각각의 고정 날개(10)에 의해 형성된다. 상부 가장자리(13)는 외측 방향을 향하여 아래쪽 방향으로 경사져 있고, 하부 가장자리(14)는 대략 수평으로 뻗어 있다.
인접해 있는 고정 날개(10)의 사이에는, 평면도로 보았을 때 지주(40)의 둘레 방향으로 또한 직경 방향 외측으로 만곡되어 뻗어 있는 유동로(P)가 형성된다. 유동로(P)는, 둘레벽(2c)의 근방의 외주대역을 향하여 개방되어 있음과 아울러, 연직 방향에 대하여 전체적으로 경사진 만곡 유로의 형태를 이루어 상하 방향으로 뻗어 있다. 후술하는 것처럼, 유동로(P)는, 조정공기류(Af, Ag)의 상승류를 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 편향되게 한다.
도 6에는, 중심 축선(CL) 및 상부 외측 끝부분(17)을 지나는 지주(40)의 직경 방향(평면도로 보았을 때)의 선분 DL1이, 1점쇄선으로 표시되어 있다. 만일, 고정 날개(10)가 반응기(2)의 직경 방향으로 곧게 뻗을 경우, 유동층(M)의 외주대역에서 도약 유동하는 소석고(Gb)는, 둘레벽(2c)에 맞붙어서 그 도약 거리가 저하되므로, 충분한 교반 효과가 얻어지지 않는다. 이 때문에, 고정 날개(10)의 상부 외측 끝부분(17)의 접선 Th(수평면내)는, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 선분 DL1에 대하여 각도 θ2를 이루는 방향으로 배향된다. 또한, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 고정 날개(10)의 상부 내측 끝부분(18) 및 상부 외측 끝부분(17)의 접선 Tv, Tv'(연직면내)는, 연직 방향 VL에 대하여 각도 θ3, θ4를 이루는 방향으로 배향된다. 바람직하게는, 각도 θ2는, 10도~60도의 범위 내의 각도, 바람직하게는, 15도~45도의 범위 내의 각도로 설정되고, 각도 θ3, θ4는, 10도~60도의 범위 내의 각도, 바람직하게는, 15도~45도의 범위 내의 각도로 설정된다. 또한, 각도 θ3, θ4는, 소석고(Ga)의 둘레 방향의 도약 이동 또는 도약 선회 운동을 원하는 대로 생기게 하는데 있어서 비교적 중요한 각도이다. 이 때문에, 고정 날개(10)의 갯수가 비교적 적을 경우에는, 각도 θ3, θ4는, 비교적 큰 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 인접하는 고정 날개(10)는, 평면도로 보았을 때, 기단부가 서로 겹치고 또한 선단부가 상호 이격하도록 배치된다. 고정 날개(10)의 하부 내측 끝부분(19) 및 하부 외측 끝부분(20)이, 도 6에 도시되어 있다. 또한, 도 6에는, 지주(40)의 직경 방향(평면도로 보았을 때)의 선분 DL2, DL3가, 1점쇄선으로 표시되어 있다. 선분 DL2는, 조정공기류(Ag)의 편향 방향 전방 (본 예에서는, 평면도로 보았을 때 시계 방향)에 위치하는 고정 날개(10)의 하부 내측 끝부분(19)과, 중심 축선(CL)을 지난다. 선분 DL3는, 조정공기류(Ag)의 편향 방향 후방에 위치하는 고정 날개(10)의 하부 외측 끝부분(20)과, 중심 축선(CL)을 지난다. 또한, 고정 날개(10)의 겹침 영역(η)(평면도로 보았을 때)이, 도 6에 사선으로 표시되어 있는 것과 같이, 지지부 둘레에 형성된다. 겹침 영역(η)은, 지주(40)의 외주면 근방에서 조정공기류(Ag)가 연직 상방으로 불어 나가는 것을 방지한다.
편향 방향 후방에 위치하는 고정 날개(10)의 하부 외측 끝부분(20)은, 편향 방향 전방에 위치하는 고정 날개(10)의 하부 내측 끝부분(19)에 대하여, 편향 방향 전방으로 편의(偏倚)된 각도 위치에 위치결정되어 있고, 하부 내측 끝부분(19) 및 하부 외측 끝부분(20)은, 중심 축선(CL) 둘레에 중심각 θ5의 각도 간격을 사이에 두고 배치된다. 즉, 편향 방향 후방의 고정 날개(10)의 하부 외측 끝부분(20)의 각도 위치는, 편향 방향 전방의 고정 날개(10)의 하부 내측 끝부분(19)의 각도 위치에 대하여, 중심 축선(CL)을 중심으로 하여, 편향 방향 전방으로 각도 θ5의 위상차를 가지고 있다. 각도 θ5는, 0도 보다도 크고, 고정 날개(10)의 각도 간격 θ1에 대하여, 바람직하게는, θ1×0.3 이하의 범위 내의 각도, 더욱 바람직하게는, θ1×0.2 이하의 범위 내의 각도로 설정된다. 이러한 고정 날개(10)의 구성에 의하면, 석고분체의 반응기 둘레 방향의 운동을 방해하는 것 같은 직경 방향 외측의 기류운동을 억제할 수 있다.
상기와 같이 고정 날개(10)의 겹침 영역(η)을 확보하는 것에 의해, 지주(40)의 외주면 근방에서 조정공기류(Ag)가 상방으로 불어 나가는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 유동로(P)를 지나가는 조정공기류(Ag)의 상승류는, 고정 날개(10)에 의해 확실하게 편향된다. 이리하여, 상기 위상차(각도 θ5) 및 겹침 영역(η)은, 조정공기류(Ag)의 교반작용을 향상시키고, 이것은, 소석고(Gb)의 균질화에 기여한다. 또한, 특정의 고정 날개(10)의 상부 내측 끝부분(18)과, 이것에 인접하는 고정 날개(10)의 하부 내측 끝부분(19)이 이루는 각도를 각도 θ6이라고 하고, 겹침 영역(η)의 직경 방향 외측 끝부분(
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)과 하부 내측 끝부분(19)의 사이의 거리(평면도로 보았을 때)를 치수 L1이라고 하고, 고정 날개(10)의 평면도로 보았을 때의 대각선 방향의 길이(즉, 고정 날개(10)의 평면도로 보았을 때 최대 길이)를 치수 L2라고 하면, 겹침 영역(η)은, θ1>θ6> 0, 1/4≤L1/L2≤1/2의 범위 내의 영역으로 바람직하게 설정할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 5~도 7에서 화살표로 표시되어 있는 것과 같이, 고정 날개(10)는, 유동로(P) 내를 상승하는 조정공기류(Ag)를 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 안내하고, 조정공기류(Ag)에 의해 유동화된 소석고층(M)의 유동물(소석고(Gb))을 조정공기류(Ag)과 함께 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 보낸다. 유동로(P) 내의 조정공기류(Ag) 및 소석고(Gb)는, 상부 가장자리(13) 및 외측 가장자리(12)의 근방으로부터 대략 지주(40)의 접선 방향으로 유출되어, 외주대역으로 유동한다. 고정 날개(10)는, 전체적으로 만곡되어 있고, 게다가, 고정 날개(10)의 상부 가장자리(13)는, 외측 방향을 향하여 하방으로 경사져 있으므로, 이러한 조정공기류(Ag) 및 소석고(Gb)의 운동은, 고정 날개(10)의 상측 코너 영역의 존재에 의해서는 방해할 수 없다. 둘레 방향으로 보내진 조정공기류(Ag) 및 소석고(Gb)는, 외주대역의 소석고(Gb)를 둘레 방향으로 편향시키거나 외주대역의 소석고(Gb)의 둘레 방향 운동을 증대시킨다.
다음에는, 상기 구성의 호모지나이저(1)의 작동에 관하여 설명한다.
도 1에 도시되어 있는 호모지나이저(1)의 사용에 있어서, 석고 소성로의 소석고(Ga)가 소석고 공급관(Sg) 및 소석고 공급구멍(3)에 의해 반응역(α)으로 연속적(또는 단속적)으로 공급되어, 반응역(α)의 하부에 유동층(M)으로서 퇴적된다. 조정공기 공급원의 조정공기(Ai)가 급기구(6)로부터 플리넘 챔버(β)로 압력하에 공급된다. 전체 급기구(6)에 의해 동시에 전체 플리넘 챔버(β)로 조정공기(Ai)를 토출하여도 되고, 급기구(6)를 단계적 또는 주기적으로 작동시켜서, 플리넘 챔버(β)로 단계적 또는 주기적으로 조정공기(Ai)를 공급하여도 된다.
도 9(A)에는, 플리넘 챔버(β1~β8)가 도시되어 있다. 예를 들면, 플리넘 챔버 β1으로부터 플리넘 챔버 β8까지 시간차를 두어서 순차적으로 조정공기(Ai)를 토출하도록 각각의 플리넘 챔버(β1~β8)의 급기구(6)를 작동시킬 수 있다. 또한, 도 9(B)에는, 작동중(조정공기 토출중)의 급기구(6)를 검게 칠한 원으로 표시하고, 비작동중(조정공기 비토출중)의 급기구(6)를 내부가 하얀 원으로 표시한 급기 방법이 도시되어 있다. 도 9(B)에 도시되어 있는 바와 같이, 대각선 방향으로 대치하는 급기구(6)를 동시에 작동시키고, 이 상태를 시계 방향으로 추이하게 하는 것에 의해, 단계적 또는 주기적으로 조정공기(Ai)를 플리넘 챔버(β1~β8)로 공급하여도 된다. 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 급기구(6)의 작동 패턴은, 호모지나이저(1)의 사용조건 또는 운전조건 등에 상응하여 여러가지 패턴으로 임의로 설정할 수 있다.
조정공기(Ai)가 공급된 플리넘 챔버(β)의 공기압은 상승한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 격벽(5)은, 플리넘 챔버(β)의 압력 상승에 따라서 조정공기류(Af)를 상방으로 분사한다. 조정공기류(Af)는, 고정 날개(10)에 의해 비스듬하게 위쪽, 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 편향된 조정공기류(Ag)로서 반응역(α)으로 유입된다.
조정공기류(Ag)는, 소석고(Gb)의 대부분을 유동층(M)의 상층부에서 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 도약 유동시킨다. 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 도약 유동하는 소석고(Gb)는, 유동층(M)의 외주대역의 소석고(Gb)를 둘레 방향으로 편향시켜서 둘레 방향의 운동을 부여하거나 소석고(Gb)의 둘레 방향의 운동을 증대시킨다. 즉, 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 도약 유동하는 소석고(Gb)의 운동이, 고정 날개(10)의 수동적 편향 작용에 의해 유동층(M)에 형성된다. 유동층(M)의 상면(Ma)으로부터 상방 공간으로 분출된 조정공기류(Ag)의 공기는, 반응기(2)의 정상벽(2a) 등에 접속된 배기계 관로(도시 생략)에 의해 반응역(α)으로부터 도출되어, 호모지나이저(1)의 배기계 설비(도시 생략)를 통하여 계외로 배기된다.
이와 같이 도약 유동하는 소석고(Gb)의 운동에 의해, 소석고(Gb)의 유동화 및 교반이 촉진되고, 이것에 의해, 소석고(Gb)에 포함되는 미소성분 및 과소성분, 즉, 이수 석고 및 무수 석고는 열교환하여, 탈수 반응 또는 수화 반응에 의해, 모두 반수 석고로 전환하고, 게다가, 조정공기류(Ag)와 접촉하므로, 습윤한 조정공기류(Ag)의 수분에 의해 반수 석고의 가수효과를 얻을 수 있다. 그 결과, 소석고(Ga) 중의 이수 석고 및 무수 석고의 비율이 저하하고, 소석고(Ga) 중의 반수 석고의 비율이 증대하므로, 소석고(Ga)는, 소위「고르지 않은 소성(uneven calcination)」이 적은 반수 석고로 균질화되고, 미소성분 및 과소성분의 함유량을 저감한 비교적 고순도의 소석고(Gc)로서 소석고 송출구멍(7) 및 분체 정량 공급기(8)로부터 연속적(또는 단속적)으로 기외 또는 계외로 송출된다. 분체 정량 공급기(8)로부터 송출된 소석고(Gc)는, 전술한 것과 같이, 후속 공정의 장치(가수 장치, 냉각 장치, 분쇄 장치 등)로 공급되거나 사일로(silo) 등의 저장 장치로 공급된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것이 아니라, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위 내에서 여러가지 변형 또는 변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태는, 소석고를 균질화하는 호모지나이저에 관한 것이지만, 본 발명의 구성은, 예를 들면, 이하와 같은 석고 처리에 적용할 수 있다.
(1) 반응기에 살수 장치 등을 설치해서 소석고에 가수하는 수분조절 또는 가수처리에 의해, 소석고를 슬러리화할 때의 슬러리의 유동성을 향상시키는 소석고 개질.
(2) 소석고를 공기(대기)에 강제적으로 노출시켜 소석고를 안정시키거나 불활성화하는 에이징(aging) 처리.
(3) 첨가물(예를 들면, 토양처리용의 불용화제 또는 고분자 응집제 등)을 소석고 등에 첨가하는 혼합·교반처리.
(4) 이수 석고를 고온 가스로 교반하여 반수 석고로 소성하는 소성처리.
또한, 상기 실시형태에 따른 호모지나이저는, 소석고를 소위「고르지 않은 소성」이 적은 상태로 함과 아울러, 슬러리화할 때의 슬러리의 유동성을 가수처리에 의해 향상시키는 소석고의 균질화 및 개질을 목적으로 한 것이므로, 습윤 공기를 상향 기류로서 사용하고 있지만, 석고 처리의 목적에 따라, 소정 온도 및/또는 소정 습도로 조제된 공기 또는 가스, 또는, 소정량 이상의 수분을 함유하는 습윤 공기 또는 습윤 가스를 상향 기류로서 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 유동층 상면 및 고정 날개의 설계상의 상대 위치를 레벨 ha=레벨 hb×1.0~1.25로 설정하고 있지만, 원하는 대로, 유동층 상면 및 고정 날개의 설계상의 상대 위치를 레벨 ha < 레벨 hb의 관계로 설정하는 것도 가능하다.
또한, 고정 날개 및 지주의 상대 위치를 조절하기 위한 위치조절수단을 통하여 고정 날개의 기단부를 지주에 부착하고, 고정 날개의 위치를 가변 설정할 수 있도록 고정 날개 및 지주를 구성하여도 된다. 게다가, 상기 실시형태에서는, 고정 날개는, 지주의 외측 표면과 실질적으로 연속하는 면을 형성하고 있지만, 원하는 경우, 고정 날개의 기단부와 지주의 외측 표면과의 사이에 약간의 간극 또는 클리어런스를 형성하는 것도 가능하다.
추가적으로, 상기 실시형태에 따른 호모지나이저는, 석고분체를 연속적 또는 단속적으로 반응역으로 투입 또는 공급하고, 처리 후의 석고분체를 반응역으로부터 연속적 또는 단속적으로 기외 또는 계외로 송출하는 연속 처리식의 석고 처리 장치로 기재되어 있지만, 본 발명의 석고 처리 장치는, 연속 처리식의 장치 설계에 한정되는 것이 아니라, 일정량 또는 특정량의 석고분체를 처리하고 또한 기외로 송출한 후, 일정량 또는 특정량의 석고분체를 반응역으로 투입 또는 공급하여 처리하는 소위 배치 처리식의 장치로 본 발명의 석고 처리 장치를 설계하여도 된다.
[산업상의 이용가능성]
본 발명은, 석고계 원료 또는 석고계 재료의 균질화, 개질, 소성, 혼합 또는 수분조절 등을 위한 유동층식 반응기, 또는, 유동층식 반응기를 사용한 석고계 원료 또는 석고계 재료의 균질화, 개질, 혼합 또는 수분조절 등에 적용된다. 본 발명은 특히, 석고 소성 장치로부터 도출된 소석고에 포함되는 이수 석고 및 무수 석고를 반수 석고로 전환하고, 소석고의 성분을 실질적으로 반수 석고만으로 균질화하는 호모지나이저 및 소석고 균질화 방법에 바람직하게 적용할 수 있다. 본 발명에 의하면, 소석고가 퇴적된 반응역의 저부로부터 조정공기류를 분사하는 유동층 방식의 석고 처리 장치 및 석고 처리 방법에 있어서, 소석고의 유동성을 개선하고, 소석고 중의 이수 석고 및/또는 무수 석고의 탈수 반응 또는 수화 반응을 촉진하고, 이것에 의해, 소석고를 효과적으로 균질화할 수 있으므로, 그 실용적 효과는 현저하다.
1 호모지나이저
2 원통형 반응기
2a 정상벽
2b 바닥벽
2c, 2d 둘레벽
3 소석고 공급구멍
4 연직 구획벽
5 수평 격벽
6 급기구
7 소석고 송출구멍
8 분체 정량 공급기
10 고정 날개
40 지주
α 반응역
β 플리넘 챔버
η 겹침 영역
Ai, Af, Ag 조정공기류(또는 조정공기)
Ga, Gb, Gc 소석고
M 유동층
Ma 유동층 상면
P 유동로
Sa 조정공기 공급관

Claims (19)

  1. 원형 또는 환형상의 수평 단면 또는 수평 윤곽의 내벽면을 구비한 반응기와, 이 반응기 내의 반응역으로 석고분체를 공급하는 석고 공급부와, 상기 반응역의 저부에 배치되어, 이 반응역으로 상향 기류를 공급하는 기류 공급부를 가지고 있고, 상기 반응역의 저부에 퇴적된 상기 석고분체를 상기 상향 기류에 의해 교반하는 석고 처리 장치에 있어서,
    상기 반응역의 중앙 영역에 위치하는 지지부로부터 상기 내벽면을 향하여 뻗어 있는 복수의 고정 날개를 가지고 있고,
    이 고정 날개는, 상기 반응역의 둘레 방향으로 각도 간격을 사이에 두고 배열되어 있고,
    인접해 있는 상기 고정 날개는, 상기 반응역으로 유입된 상기 상향 기류를 이 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 편향시키도록 경사진 상기 기류 및 석고분체의 유동로를 형성하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 인접해 있는 상기 고정 날개는, 상기 반응역의 외주대역을 향하여 개방되고 또한 연직방향에 대하여 전체적으로 경사져서 상하방향으로 뻗어 서 상방으로 개방되는 상기 유동로를 형성하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응기 또는 반응역의 중심 축선을 중심으로 한 상기 고정 날개의 하부 외측 끝부분 및 하부 내측 끝부분의 각도 위치에 관하여, 상기 상향 기류의 편향 방향에서 후방에 위치하는 상기 고정 날개의 하부 외측 끝부분이, 상기 상향 기류의 편향 방향에서 전방에 위치하는 상기 고정 날개의 하부 내측 끝부분보다도 편향 방향 전방의 각도 위치에 위치하도록 위치결정되거나, 상기 지지부에 지지되는 상기 고정 날개의 기단부는, 인접하는 상기 고정 날개의 기단부와 평면도로 보았을 때 서로 겹치고, 인접해 있는 상기 고정 날개의 겹침 영역(η)이 상기 지지부 둘레에 형성되는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각도 간격은, 10도~60도의 범위 내의 각도로 설정되는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 날개는, 상기 반응역에 퇴적된 상기 석고분체의 퇴적층에 적어도 부분적으로 매몰되는 높이 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 날개는, 만곡된 상기 유동로를 형성하는 만곡판으로 이루어지고, 이 유동로는, 상기 상향 기류와 함께 상방으로 유동하는 상기 석고분체를 둘레 방향으로 또한 직경 방향 외측으로 편향시키는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기는, 상기 반응역의 바닥면을 형성하는 격벽을 가지고 있고, 상기 상향 기류를 위한 기체가 압력하에 공급되는 플리넘 챔버가, 상기 격벽과 상기 반응기의 바닥벽의 사이에 형성되고, 상기 격벽은, 상기 플리넘 챔버로 공급된 상기 기체의 동압을 적어도 부분적으로 정압으로 전환하는 통기 저항을 가지고 있음과 아울러, 상기 반응역의 기압과 상기 플리넘 챔버의 기압의 차압에 상응하여 이 플리넘 챔버의 기체를 상기 반응역으로 유입되게 하는 통기성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 플리넘 챔버는, 구획벽에 의해 복수의 플리넘 챔버 부분으로 분할되고, 각각의 플리넘 챔버 부분에는, 상기 상향 기류의 공급부가 각각 배열 설치되어 있고, 상기 플리넘 챔버 부분은, 선택적으로 상기 상향 기류를 상기 반응역으로 유입시키는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 날개의 하부 가장자리부는, 평면도로 보았을 때 만곡되어 있고, 상기 하부 가장자리부의 외측 단부는, 상기 내벽면을 구성하는 상기 반응기의 둘레벽으로부터 소정의 수평 거리(dc)를 사이에 두고 이격되어 있고, 상기 수평 거리(dc)는, 상기 둘레벽의 내경(da)에 대하여, 이 내경(da)×0.2~0.05의 범위 내의 치수로 설정되는 것을 특징으로 하는 석고 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 석고 처리 장치를 이용한 석고 처리 방법에 있어서,
    상기 반응역의 저부로부터 상기 반응역으로 유입된 상향 기류를 상기 고정 날개에 의해 상기 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 안내하고, 이 상향 기류의 편향에 의해 상기 석고분체를 상기 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 유동하게 하고, 이것에 의해, 상기 석고분체를 용기 본체의 둘레 방향으로 편향시키거나, 상기 내벽면의 근방에 발생하는 상기 석고분체의 둘레 방향의 운동을 증대시키는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 석고 처리 장치를 이용한 석고 처리 방법에 있어서,
    상기 석고 공급부를 구성하는 석고 공급로를 석고 소성 장치 또는 석고 소성로에 접속하고, 이 석고 소성 장치 또는 석고 소성로에 의해 소성된 소석고를 상기 반응역으로 공급하여, 이 소석고를 개질처리하거나 균질화처리하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 소정 온도 및/또는 소정 습도로 조정된 공기 또는 가스, 또는, 소정량 이상의 수분을 함유하는 습윤 공기 또는 습윤 가스를 상기 상향 기류로서 상기 반응역으로 유입시키는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
  13. 원형 또는 환형상의 수평 단면 또는 수평 윤곽의 내벽면을 구비하는 반응기를 사용하고, 이 반응기의 반응역으로 석고분체를 공급하고, 이 반응역의 바닥면으로부터 상향 기류를 유출시켜서 상기 반응역의 석고분체를 교반하고, 상기 석고분체의 개질처리, 균질화처리, 가수처리, 노출처리, 첨가제혼합, 소성 또는 수분조절을 행하는 석고 처리 방법에 있어서,
    상기 반응역의 중앙 영역에 배치된 지지부에 의해 복수의 고정 날개를 지지하고, 이 고정 날개를 상기 반응역의 둘레 방향으로 각도 간격을 사이에 두고 배열하고,
    상기 반응역의 바닥면으로부터 이 반응역으로 유입된 상기 상향 기류를 상기 고정 날개에 의해 상기 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 안내하고, 상기 상향 기류의 편향에 의해 상기 석고분체를 상기 반응역의 직경 방향 외측으로 또한 둘레 방향으로 유동하게 하고, 이것에 의해, 상기 석고분체를 상기 반응기의 둘레 방향으로 편향시키거나, 상기 내벽면의 근방에서의 상기 석고분체의 둘레 방향의 운동을 증대시키는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반응기 또는 반응역의 중심 축선을 중심으로 한 상기 고정 날개의 하부 외측 끝부분 및 하부 내측 끝부분의 각도 위치에 관하여, 상기 상향 기류의 편향 방향에서 후방에 위치하는 상기 고정 날개의 하부 외측 끝부분이, 상기 상향 기류의 편향 방향에서 전방에 위치하는 상기 고정 날개의 하부 내측 끝부분보다도 편향 방향 전방의 각도 위치에 위치하도록 위치결정되고, 이것에 의해, 반응기 또는 반응역의 둘레 방향을 향하는 상기 석고분체의 운동을 방해하는 것 같은 직경 방향 외측의 기류운동이 억제되거나, 인접하는 상기 고정 날개의 기단부가 평면도로 보았을 때 서로 겹치도록 이 고정 날개가 배치되어, 인접해 있는 상기 고정 날개의 겹침 영역(η)이, 상기 지지부의 외주역에 형성되고, 이 겹침 영역(η)은, 상기 상향 기류가 상기 지지부의 근방에서 상방으로 불어 나가는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 반응역의 바닥면을 형성하는 격벽을 설치하고, 상기 상향 기류를 위한 기체가 압력하에 공급되는 플리넘 챔버를 상기 격벽과 상기 반응기의 바닥벽의 사이에 형성하고, 상기 플리넘 챔버로 공급된 기체의 동압을 상기 격벽의 통기 저항에 의해 적어도 부분적으로 정압으로 전환함과 아울러, 상기 반응역의 기압과 상기 플리넘 챔버의 기압의 차압에 상응하여 이 플리넘 챔버의 기체를 상기 격벽의 통기성에 의해 상기 반응역으로 상기 상향 기류로서 유입되게 하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 플리넘 챔버를 구획벽에 의해 복수의 플리넘 챔버 부분으로 분할하고, 각각의 플리넘 챔버 부분에 상기 기체를 선택적으로 공급하고, 각각의 플리넘 챔버 부분에 의해 상기 상향 기류를 상기 반응역에 형성하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 석고 소성 장치 또는 석고 소성로에 의해 소성된 소석고를 상기 석고분체로서 상기 반응역으로 공급하고, 상기 소석고의 석고분체를 상기 상향 기류에 의해 교반하여 이 소석고를 개질처리하거나 균질화처리하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 소정 온도 및/또는 소정 습도로 조정된 공기 또는 가스, 또는, 소정량 이상의 수분을 함유하는 습윤 공기 또는 습윤 가스를 상기 상향 기류로서 상기 반응역으로 유입시키는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 석고분체에 포함되는 이수 석고 및/또는 무수 석고의 탈수반응 또는 수화반응을 진행시켜서 이 석고분체를 개질처리하거나 균질화처리하는 것을 특징으로 하는 석고 처리 방법.
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