KR790001188B1 - 소석고의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

소석고의 제조 방법

제 1 도는 하소온도에 대한 석고 하소물의 조성 비율을 표시한 도면.

제 2 도는 황산칼슘 2수 화물등을 숙성(熟成)하는 실시예를 표시한 도면.

제 3 도는 제 2 도의 유동화조(流動化槽)에 의한 석고의 숙성상태를 표시한 설명도.

본 발명은 건재용(建材用) 세멘트등에 사용하는 양질의 균일한 소석고를 제조하는 방법에 관한 것이다.

천연석고, 인산등의 제조시에 부생하는 석고, 및 최근에 알려진 배탈(排脫)석고등의 품질을 개선하여 양질의 석고를 얻기위해 오토클레이브(autoclave)에 의한 황산칼슘, α형 반수화물이나 고온하소에 의한 황산칼슘 불용성 무수화물이 제조되어 왔다. 이러한 방법은 주지하는 바와같이 특수한 장치에서 특수한 조건하에 조업이 행하여지기 때문에 조작이 곤란함은 물론 처음부터 비경제적이며 대량생산에 적합치 않은 결점이 있었다. 따라서 제품의 품질이 좋더라도 가격이 비싸서 한정된 분야에서만 이용될 수 밖에 없다. 한편 보-드(Board) 및 플라스터(plaster) 용등의 중저급 건재용은 주로 가압솥등에서 황산칼슘 β형 반수화물로서 제조되어 왔다. 그러나 가압솥은 배취(Batch)형 연속식이기 때문에 대량 생산에는 한계가 있으며 또한 배취 사이에는 불균질이 있다.

본 발명자들은 우선 습윤 분말석고를 열풍의 난류 분류(噴流)와 와류의 분위기에 투입하고 순간적으로 대량으로 하소하는 경우의 습윤 분말석고 하소방법 및 세멘트 첨가용으로서의 습식인산 부산(副産) 석고의 개량방법에 관한 방법을 각각 제안하였는바, 그후 상기의 발명을 더욱 개량할 것을 계속해서 검토한 결과, 상기 장치의 후단에 유등층을 설치하여 극히 단시간의 속성에 의해 양질의 균일한 반수화물의 석고를 제조하는 방법을 발명하게된 것이다.

난류 분류층에 의한 하소물은 통상 이것만으로도 예컨대 세멘트용으로 사용할 수가 있으나 순간적으로 하소한 때문에 원료의 입도분포가 넓을경우, 하소정도에 불균질이 생기는 바, 분석해보면 제 1 도에 표시된 바와같이 단일 하소물을 얻기가 곤란한 경우가 있다.

제 1 도에서, A의 하소온도가 낮은 경우에는 황산칼슘의 반수화물 Q에 황산칼슘의 2수화물 P가 혼재하고, B온도에서는 반수화물 Q에 가용성 무수화물 R가 혼합되며, C의 하수온도를 높게하는 경우에는 대부분 가용성 무수물 R나 불용성 무수물 S가 혼입할 우려가 있다. 세멘트 용으로는 A, B 및 C온도의 것중에 어느것이라도 이용할 수 있으나, 열을 절약하기 위해 A온도 부근에서 하소시킨다. 건재용 으로서는 2수화물 P 및 불용성 무수물 S의 혼입은 품질상 바람직하지 못하여, B온도 정도로 하지 않을수 없으나 가용성 무수물 R의 비율이 많으므로 활성이 강하여 응집조성등에 문제가 있어서 그대로는 건재용으로서 최적(最適)이 아니다.

본 발명의 목적은 습윤된 분말석고를 열풍의 난류 분류의 분위기에 투입하고 순간적으로 하소하여 얻어진 하소석고를 극히 단시간에 연속적으로 대량으로 더우기 균일한 미세 분말상의 소석고를 얻는데 있다. 또한 제품으로서 얻어지는 소석고의 pH를 소정의 PH로 용이하게 조정할 수 있도록 함에있다.

더우기 기류건조, 하소를 종래의 방법보다도 저온에서 행할 수 있도록하며, 또한 가용성 무수화합물, 혹은 생석회의 수화반응열, 하소물의 보유열 혹은 기류하소장치의 배기가스열량을 이용할 수 있도록 열경제성을 향상시킴에 있다. 또한 하소온도 제어범위를 광범위하게 하여 온도제어를 용이하게 하는데 있다. 이외에 미세 분말반수 석고 또는 소석회등의 혼합물을 얻는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 가장 적절한 방법은 인산등의 제조에 있어 부생되는 황산칼슘 2수화물 및 배연탈황 황산칼슘 2수화물등의 습윤분말을 고온의 난류 분류층 및 화류층중에 송입하여 순간적으로 건조시킨후, 적량의 습분(濕分)을 공급할 수 있는 유동층에 연속적으로 도입하고, 상기 유동층에 하소석고의 pH를 조정하는 산 또는 알칼리의 습분 혹은 분말을 첨가하여 하소보완과 열숙성을 행하는 방법이다.

본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과같다. 제 1 도는 상술한 바와같이 하소온도에서 석고하소물의 조성비율을 표시한 도면으로서, A, B, C는 석고의 각 하소온도를 표시하며, A에서 C로 갈수록 하소온도가 높아진다.

P는 황산칼슘의 2수화물, Q는 반수화물, R은 가용성무수화물, S는 불용성 무수화물이다.

제 2 도는 황산칼슘 2수화물등을 숙성하는 실시예를 표시한 도면으로서, 도시된 바와같이 혼합기(1)에 있어서, 부(副)석고의 성상에 따라, 즉 불순물 예컨대 인산분이 상당히 많은 경우 또는 알카리성 플라스타(plaster)를 제조하는 경우에는 생석회 또는 탄산칼슘 혹은 양자의 혼합물을 가하여 혼합한다.

열풍발생로(3)에서의 연소가스가 협착관(4)에 의해 난류 분류를 생성하고, 이 난류분류가 정량공급기(2)로 부터 공급되는 원료석고에 분사되어 순간적으로 분산과 증발, 하소가 행하여지며 더우기 혼합분산실(5)에서는 그 와류에 의해 원료중의 비교적 조잡한 것이 선회정체함에 의해 하소의 보완을 행하고, 이어서 기류반송관(6)에 반송되며 하소물회수기(7)에서 회수된다. 배기가스는 통풍기(8)에서 흡인되어 집진기(9)를 통해서 연돌(19)로 부터 배출된다.

하소물회수기(7)에서 회수된 하소물은 균일화하기 위한 유동화조(10)중의 유동층(11)에 연속적으로 운반된다. 유동층(11)은 제 3 도에 표시된 바와같은 경우에 따라서는 열교환기(12)를 가지며, 층내를 소정온도내(석고의 종류, 상기 기류식건조 하소온도에 따라 최적온도가 다르나, 통상 120-150℃의 범위내)로 보지하고 또한 송입하소석고의 가용성 무수석고의 비율에 따라 적량의 습분을 공급한다. 습분량은 상기 기류식 하소장치에서 하소된 가용성 무수석고의 활성이 그 특징으로서 강하므로 가용성 무수석고의 반수화물 석고에의 반응 화학당량과 동량으로 충분하지만 송입량의 불균형, 가용성 무수석고 비율의 변동을 감안하여 화학당량 동량보다 약간 많게 통상 송입하소석고량에 대하여 3-10중량%의 습분량을 공급한다.

또한 전처리하여 전(前) 혼합기(1)로 부터 생석회 또는 탄산칼슘 혹은 양자의 혼합물이 혼합되어 있는 경우에는 그 양에 따라 습분공급량을 증가한다.

습분의 공급방법은 미리 유동화유체(13)에 증기 또는 미립수적(微粒水適) 혹은 두 혼합물의 형태로 혼합하여 투입하던가, 유통층(11)내에 증기, 혹은 물로 분무하는 방법으로서도 좋으며, 유동층내에 균일하게 정량공급할 수 있는 습분 공급기(14)가 있으면 좋다. 단, 본 발명에 관한 일련의 연구에서는 유동층분체(粉體)상면으로부터 물을 분무하는 방법이 설비상, 운전조작상 유리하며, 분체층으로 부터의 배기가스와 충분히 열교환되어 열적으로도 유리한 점이 있으며, 배기가스중의 미세분말의 포집효과도 있고, 품질적으로도 수중기의 형태로 습분을 공급하는 방법과 별로 차이가 없다. 유동화유체(13)는 유동층(11)하방의 저부판(15)으로 부터 분출하거나 혹은 유동화를 원활하게 하기 위해 일부측부로 부터 분출시켜, 경우에 따라서는 유동층(11)내의 온도를 소정의온도로 보지하도록 소정의 열량을 갖거나 혹은 배기가스로서 유동 층내의 열량을 흡수하는 것이 좋으며 또 상기와 같이 습분을 함유하는 것도 좋다. 통상 대기 또는 상술한 통풍기(8)에서 흡수된 배기가스를 파이프(16)로 부터 뿜어 넣어준다. 상술한 기류건조 하소장치에서 하소된 석고는 그 특징인 순간건조, 순간 하소때문에 부착수분, 화합수(化合水)의 폭발적인 탈수가 일어난다. 따라서 석고입자는 분렬하여 극히 미분화 되어서(송입원료의 입자, 부착수분량에 따라서도 약간 차이가 있음) 통상 60μ이하, 평균적으로는 40μ정도이기 때문에 유동화 유체는 미풍(微風)이 좋다. 유동층(11)으로 부터의 배기가스는 하소석고가 미세분말 임에도 불구하고 숙성과정에서의 특이한 유동성 때문에 미세분말의 동반이 거의 없이 그대로 통풍기(8)에 흡인시켜 처리해도 문제 되지 않으나, 더우기 만전을 기하기 위해 도중에 집진기(9'), 예컨대 싸이클론을 삽입할 수도있다. 하소물은 유동층(11)내에 적당한 시간(송입 석고에 따라서도 약간 최적시간이 다르나 통상 3분이내임) 체류된 후 적당한 배출기(17), 예컨대 일류관(溢流管)에 의해 연속적으로 배출된다.

유동층(11)으로 부터 배출된 반수화물의 석고, 혹은 소석회등의 혼합물은 그 품질특성을 유지하기 위해서나 포장출하하기 위해, 혹은 요구되는 제품온도를 냉각하기 위해 분립체(粉粒體) 냉각기(18)를 배출기(17)의 다음에 설치할 수 있다. 이것을 상기 유동층(11)을 다단으로 하고, 후단에서 냉각하는 방법을 택할수도 있다.

이상의 방법 이외의 소석고의 사용 목적에 따라서는 소석고의 pH가 소정치를 요구하는 경우가 있다. 통상 인산제조시에 부생하는 석고등의 pH가 낮은 원료석고를 하소하는 경우, 하소전에 수세 혹은 알칼리액에서 세정하는 등, 특별한 처리를 요하는 경우가 많지만, 본 발명에서는 유동층(11)내에서의 습분공급시에 소정의 농도를 갖는 산성 또는 알카리성습분을 사용함으로서 원료석고 혹은 첨가물등의 영향등에 의한 모든 범위의 pH에 관계없이 극히 간단하고 효율적으로 균일하고도 정밀하게 소석고 pH를 소정의 범위내로 조정할 수 있다. 또한 소석고의 사용목적에 따라서는 소석고의 응결시간의 제약조건 혹은 플라스터등, 혼합제를 필요로 하는 경우등, 사용조건에 의하여 각종 첨가물을 가하는 경우가 있으나, 이 경우 유동층(11)을 혼합장치로 하여 사용할 수 있는 특징을 갖는다. 즉, 유동층의 특징인 혼합성능이 좋으므로 첨가제 공급기(20)로 부터 목적에 따라 각종 분말상 첨가제를 첨가하여 용이하게 개질 혹은 증량된 균질의 소석고를 제조할 수 있다. 더우기 응결 시간조정제 등 극히 미량의 첨가제를 정밀하게 첨가하고자하는 경우, 첨가제를 물에 용해하든가, 혹은 슬러리상으로 하여 유동층내(11)에 공급하는 습분에 혼합하여 첨가함으로서 일층 균질로 정밀하게 혼합할 수가 있다.

상술한 바와같이 본 발명의 방법에 의하면

(1) 부생석고, 배연탈황석고등 습윤분상(粉狀) 석고를 순간적으로 기류건조하소를 행하여 약간의 2수석고 및 반부석고와 가용성무수석고 혹은 이들과 생석회등과의 혼합하소물을 2-3분의 유동층 숙성에 의하여 균일한 미세분말상의 반수석고, 혹은 반수석고와 소석회등 과의 혼합물로 연속대량제조할 수가 있다.

(2) 기류건조, 하소를 종래 방법에 비하여 저온에서 하소가 가능하여 유동층의 열원은 가용성 무수화합물 혹은 생석회의 수화반응열하소물의 보유열, 혹은 기류하소장치의 배기가스 열량을 이용하면 전혀 필요없으며, 열적 경제성도 유리하고, 또 기류건조 하소로의 단위용적당 하소능력도 하소온도를 저하시키므로서 종래 방법보다 10-20%의 능력향상을 갖게 할수가 있다.

(3) 조업상으로도, 기류건조하소장치에서의 하소온도 제어범위가 그토록 엄격하게 할 필요가 없게 되어 약간의 2수 석고의 잔재도 유동층에서 완전히 흡수가능하며, 유동층에서도 최적 온도범위가 광범위하며, 또 유동층의 특징인 온도제어가 용이하므로 운전관리가 일층 용이하여 진다.

(4) 따라서 본 발명에 의하여 얻어지는 반수석고 혹은 소석회 등과의 혼합물은 그 특징으로서, 미세분말상이므로 분쇄 공정등의 복잡한 공정이 필요없으며, 또한 pH, 응결시간 혹은 각종 혼합 제등의 조정첨가도 동일공정내에서 용이하게 처리가능하고, 또 제품온도를 소정온도내로 조정할 수가 있으므로 그대로 건재용 소석고로서 연속적으로 충분히 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 반수 소석고의 측정결과는 다음 표1에 표시된 바와 같다.

Ⅰ은 본 발명에 의한 반수 석고로서, 배연탈황석고를 실시예 장치에 의해 하소숙성된 것을 표시하고,

Ⅱ는 본 발명에 의한 반수화물 석고로서, 배연탈황석고를 기류 건조하소장치에서 하소온도를 상기 Ⅰ에 비교하여 현저히 저하시켜 잔존하는 2수석고량을 약 10%로 하여 하소숙성한 것을 표시하며,

Ⅲ은 상기 Ⅰ에 응결지연제로서 구연산칼륨을 0.1% 첨가한 것을 표시한다.

[표 1]

이상, 본 발명의 방법 및 장치에 관하여 설명 했으나 본 발명은 이러한 방법 및 장치만이 한정되어 있는 것이 아니고, 다소의 변형, 수정된 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

또한 본 발명에서는 인산등의 제조시에 부생되는 황산 칼슘 2수화물등 및 배연탈황 황산칼슘 2수화물등의 원료에 대해서 기술하였으나, 기타의 황산칼슘 2수화물원료 혹은 반수화물 및 가용성 무수화물을 포함하는 원료 및 기타 이들에 유사한 원료에도 적용할 수 있음은 물론이다.

Claims (1)

1. 분문에 상술하고 도면에 도시한 바와같이, 인산등의 제조시에 부생되는 황산칼슘 2수화물 및 배연탈황황산칼슘 2수화물등의 습윤분말을 고온의 난류 분류층 및 와류층 중에 송입하여 순간적으로 건조 및 하소시킨후 적당량의 습분을 공급할 수 있는 유동층에 연속적으로 도입하여 하소보완과 숙성을 행하는 것을 특징으로 하는 소석고의 제조방법.

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