MX2014011257A - Metodo para modificar beta-estuco utilizando acido dietilen-triamin-pentaacetico. - Google Patents

Abstract

Un método para preparar un beta-estuco modificado a partir de yeso calcinado de roca natural que incluye preparar una solución de ácido dietilen-triamin-pentaacético líquido en agua, aplicar la solución sobre el beta-estuco mientras está caliente desde el calcinador, formando un beta-estuco humedecido, y permitir que el estuco humedecido se seque y cure, formando el beta-estuco modificado.

Description

METODO PARA MODIFICAR BETA-ESTUCO UTILIZANDO ACIDO DIETILEN- TRIAMIN-PENTAACETICO CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a un método para revestir estuco con un ácido dietilen-triamin-pentaacético ("DTPA"). Más específicamente, se proporciona un beta-estuco modificado pulverizando una solución acuosa de DTPA sobre beta-estuco y dejándola secar, proporcionando de este modo un material de beta-estuco modificado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION El yeso también es conocido como dihidrato de sulfato de calcio, térra alba o yeso natural. El yeso calcinado se obtiene removiendo parte del agua asociada con el cristal de yeso. Los términos sinónimos para el yeso calcinado son yeso de París, estuco, semihidrato de sulfato de calcio y hemihidrato de sulfato de calcio. El yeso calcinado, estuco y hemihidrato son los términos más comúnmente utilizados, y se utilizan indistintamente en esta solicitud. Cuando se extrae el yeso, la roca natural se encuentra en la forma de dihidrato, que tiene aproximadamente dos moléculas de agua asociadas con cada molécula de sulfato de calcio. Para producir la forma estuco, el yeso se puede calcinar para eliminar algo del agua de hidratación representada por la siguiente ecuación: Ref. 251121 CaS04«2H20 ? CaS04*l/2H20+3/2H20 El hemihidrato de sulfato de calcio se obtiene por calcinación para remover las moléculas de agua asociadas. El hemihidrato se produce en al menos dos formas cristalinas . El alfa-yeso calcinado se hace por un proceso de pasta aguada o un proceso de masa de roca por el cual el dihidrato de sulfato de calcio se calcina bajo presión. El alfa-yeso calcinado forma cristales menos aciculares que el beta-yeso calcinado, lo que permite que los cristales se empaquen muy juntos, produciendo una escayola más densa y más fuerte. La morfología cristalina del alfa hemihidrato permite que el agua fluya fácilmente entre los cristales, requiriendo menos agua para formar una pasta aguada fluible. Los cristales de forma irregular más alargados son característicos del beta-hemihidrato, que se obtiene calcinando yeso a presión atmosférica. Esta estructura cristalina da como resultado un producto menos denso debido a que los cristales se empacan más libremente. La forma beta también requiere más agua para fluidizar el yeso calcinado. Si la calcinación del dihidrato se realiza a presión ambiental, se obtiene la forma beta y el costo es relativamente bajo en comparación con el alfa-yeso calcinado .

El yeso sintético, el cual es un subproducto de los procesos de desulfuración de gases de combustión de centrales eléctricas, también es útil. El gas de combustión que incluye dióxido de azufre es lavado en húmedo con cal o piedra caliza. El calcio de la cal se combina con el dióxido de azufre para formar sulfito de calcio.

CaC03 + S02 ? CaS03 + C02 Vía oxidación forzada, el sulfito de calcio se convierte a sulfato de calcio.

CaS03 + 2H20 + ½02 -? CaS04-2H20 El yeso sintético se convierte a un hemihidrato por calcinación, descrita anteriormente.

Un número de productos de yeso útiles se puede producir mezclando el hemihidrato de sulfato de calcio con agua y conformando la pasta aguada de producto resultante en la forma deseada. La pasta aguada de producto se permite fraguar permitiendo que el hemihidrato de sulfato de calcio reaccione con suficiente agua para convertir el hemihidrato en una matriz de cristales de dihidrato entrelazados. Cuando la matriz se forma, la pasta aguada de producto se vuelve firme y mantiene la forma deseada. El exceso de agua luego se debe remover del producto por secado.

Los aceleradores de fraguado y retardantes de fraguado (colectivamente conocidos como "modificadores de fraguado") se utilizan en las composiciones de producto de yeso para permitir el control del tiempo de fraguado. Si el tiempo de fraguado es demasiado largo, los contratistas pasan tiempo esperando que la composición se fragüe antes que puedan moverse a la siguiente etapa del proyecto. Cuando el yeso se fragua demasiado rápido, la composición se endurece antes de darle el acabado apropiado. En tales casos, la superficie no puede ser tan lisa como se desee o el producto no puede haber sido "trabajado" lo suficiente para producir un buen acabado.

Las mezclas secas de hemihidrato de sulfato de calcio con aditivos son pre-mezcladas y producidas para conveniencia de los contratistas y otras personas que pueden no tener conocimiento de la necesidad de aditivos o las cantidades de aditivos que serían útiles. Las mezclas secas se diseñan para ser mezcladas con agua para producir una composición de alta calidad que es fácil de utilizar. Un ejemplo de una mezcla de fraguado es una que produce una pasta aguada para pisos cuando se combina con agua, tal como el material para pisos de yeso LEVELROCK®.

Los aceleradores de fraguado se utilizan para acelerar el fraguado de la pasta aguada. Los retardantes se añaden a mezclas de fraguado para aumentar el tiempo de trabajo de la pasta aguada. El tiempo de trabajo, también conocido como el tiempo abierto, es el tiempo que la pasta aguada es maleable y se puede conformar en una configuración deseada. En la pasta aguada para pisos, un tiempo de trabajo objetivo es uno que es suficientemente largo para permitir que el técnico nivele adecuadamente el piso. Sin un retardante de fraguado, una pasta aguada de hemihidrato de sulfato de calcio (estuco) tiene un tiempo de trabajo que es a menudo insuficiente para los acabadores profesionales para producir un piso satisfactorio. Los retardantes de fraguado extienden el tiempo de trabajo, dependiendo de la composición que se utiliza, y dónde y cómo se está aplicando la pasta aguada, de modo que el acabador tiene el tiempo para trabajar la pasta aguada para hacer un piso de alta calidad.

Convencionalmente , los retardantes proteináceos , tal como retardante SUMA, y retardantes no proteináceos, tais como crema de tártaro (bitartrato de potasio) , citrato de sodio y ácido dietilentriamin-pentaacético, se utilizan en las composiciones para pisos y otras composiciones de fraguado a base de yeso para proporcionar control de fraguado. El retardante Suma, disponible comercialmente como un aditivo de polvo seco, tiene desventajas asociadas con su uso, pero ningún remplazo adecuado ha estado disponible. Por ejemplo, SUMA tiene un olor fuerte y ofensivo. Es proteináceo, y proviene del pelo y pezuñas de varios animales, tales como los caballos. SUMA también tiene características de envejecimiento indeseables. Existe una necesidad desde hace mucho tiempo en la industria de un reemplazo adecuado para este retardante de fraguado seco.

Los DTPAs también son conocidos como buenos retardantes de fraguado, pero se ha encontrado que las formas en polvo secas son ineficaces. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos 4 ,661,161 de Jacacki ("Jacacki") enseña la adición de una forma líquida de ácido dietilentriamin pentaacético ( "DTPA" ) . Hay una necesidad de un componente seco o en polvo útil en las mezclas de fraguado que utiliza un DTPA como el retardante de fraguado que podría ser un remplazo adecuado para retardantes de fraguado proteináceos , tal como SUMA. También hay una necesidad relacionada de mejorar la eficacia de DTPA líquido como un retardante de fraguado adecuado.

También hay una necesidad de una mezcla de fraguado que tiene buena resistencia a la compresión. Por ejemplo, los productos de yeso deben ser capaces de enganchar sujetadores que penetran el producto o mantienen las presiones a las cuales se somete un piso.

Además hay una necesidad de una mezcla de fraguado que requiere menos agua para formar una pasta aguada fluible. El agua no siempre está convenientemente disponible en un sitio de trabajo. El uso de cantidades reducidas de agua también reduce el tiempo de secado del producto. Cuando el producto se seca en una estufa u horno, la cantidad de combustible necesario para secar el producto se puede reducir, realizando un ahorro en el costo de combustible.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Las mejoras sobre los retardantes de fraguado convencionales y métodos conocidos que usan DTPA líquido se realizan mediante la presente invención por la cual el beta-estuco (también conocido como beta-yeso calcinado o beta-hemihidrato de sulfato de calcio) se pulveriza con una solución de un DTPA y se deja secar, resultando en un beta-estuco modificado. Las pastas agudas y productos que utilizan el presente beta-estuco modificado exhiben propiedades ventajosas de resistencia, densidad y demanda de agua sobre las pastas aguadas y productos que utilizan materiales a base de estuco convencionales. Además, el tiempo de fraguado de una pasta aguada hecha con el beta-estuco actualmente modificado es más predecible y más controlable. Sorprendentemente, se encontró que el DTPA líquido es un remplazo adecuado de los retardantes de fraguado convencionales, especialmente los retardantes de fraguado proteináceos tal como SUMA. El beta-estuco modificado, hecho de acuerdo con el presente método, proporciona buenas características de envejecimiento, conduciendo a una vida en anaquel de producto más larga. El mal olor del retardante de fraguado proteináceo convencional se puede reducir o eliminar reduciendo o eliminando el uso del retardante de fraguado proteináceo convencional. Además, se puede lograr un fraguado más uniforme de las pastas aguadas hechas con el beta-estuco actualmente modificado. Aún otra ventaja, asociada con el fraguado uniforme, especialmente de una pasta aguada de material para pisos, se reduce la desintegración en polvo de la superficie.

Un método para preparar el beta-estuco modificado incluye calcinar el dihirato de sulfato de calcio a presión atmosférica para hacer un beta-estuco (también conocido como beta-hemihidrato de sulfato de calcio) . Se prepara una solución de ácido dietilentriamin-pentaacético líquido ("DTPA") en agua. Esta solución se aplica al beta-estuco caliente cuando sale del calcinador a la velocidad de aproximadamente 1.5 libras a aproximadamente 3.6 libras de DTPA por tonelada de beta-estuco (aproximadamente 0.75 kg a aproximadamente 1.81 kg de DTPA por tonelada métrica de beta-estuco) . El beta-estuco tratado de esta manera se humedece, luego se deja secar y curar, formando el beta-estuco modificado.

El presente beta-estuco modificado tiene varias ventajas, como se describió anteriormente, y se puede utilizar en conjunto con inhibidores de fraguado convencionales y modificadores de reología, así como otros aditivos comúnmente encontrados en las mezclas secas a base de estuco, tales como antiespumantes , dispersantes, y otros. Cuando se utiliza para hacer tales productos, el beta-estuco modificado se mueve a través de transportadores y sistemas de bandejas sin preocupación importante de la rehidratación y/o formación de grumos. Si el equipo se humedece, se inician las reacciones de hidratación cuando los estucos convencionales más tarde llegan a estar en contacto con la humedad. La adición del inhibidor de fraguado DTPA permite que el estuco sea secado sin fraguado. Adicionalmente , el beta-estuco modificado se puede envasar más rápidamente con menos formación de grumos en el material envasado.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Al menos una de estas y otras ventajas son proporcionadas por la presente invención que describe un método para preparar un beta-estuco modificado. El beta-estuco modificado es suficientemente potente para proporcionar un tiempo de fraguado más controlable y predecible para el alfa y beta hemihidrato de sulfato de calcio o combinaciones de modo que el material resultante se puede utilizar como un nuevo y mejorado material a base de estuco o como un aditivo de pre-mezcla para mezclas secas o pastas agudas de varios productos o sistemas.

Se ha encontrado inesperadamente que el DPTA ácido dietilentriamin-pentaacético líquido ("DTPA"), tal como DPTA inhibidor de hidratación NOGO™ (United States Gypsum Company, Chicago, IL) o DTPA VERSENEX 80® (UNIVAR, Oklahoma City, OK) mejoran varias características de composiciones fraguables a base de yeso. Cuando se mezcla con agua y se aplica a material de beta-estuco caliente recién calcinado en el presente método, el DTPA líquido permanece en el beta-estuco modificado seco después que se evapora el agua. La modificación del beta-estuco de esta manera proporciona un material a base de beta-estuco que demuestra densidades húmedas y secas mejoradas, así como resistencias a la compresión de composición seca y de 1 hora de productos hechos por métodos de otra manera convencionales con pastas aguadas del beta-estuco modificado. Adicionalmente , la demanda de agua de una pasta aguada hecha con el presente beta-estuco modificado se redujo significativamente. Todas estas mejoras son inesperadas, ya que el DTPA es conocido previamente sólo como un aditivo retardante de fraguado cuando se añade como un líquido a la pasta aguada mezclada con agua. Ahora se descubrió que aplicando DTPA líquido al beta-estuco y permitiendo que se seque, el beta-estuco modificado que resulta puede reemplazar el material a base de estuco convencional y no se pueden requerir otros retardantes de fraguado en la pasta aguada. Aunque no son necesarios otros retardantes, los retardantes de fraguado convencionales se pueden añadir opcionalmente a la pasta aguada. Estas ventajas son adicionales a la mejora del control de tiempo de fraguado y previsibilidad descritas anteriormente.

El hemihidrato de sulfato de calcio ("estuco"), forma beta, se obtiene como el material de partida para el presente proceso. El beta-estuco se obtiene por la minería de roca de yeso natural o dihidrato de sulfato de calcio (también conocido como yeso o yeso natural) , que luego se calcina en una caldera abierta o cualquier proceso de calcinación a presión atmosférica.

Un proceso ejemplar para la manufactura de estuco en caldera se describirá ahora, aunque los métodos de calcinación, diferente de caldera, son conocidos en la técnica. Por ejemplo, la calcinación también se logra en un calcinador instantáneo o una caldera sin refractario. El yeso de roca natural (dihidrato de sulfato de calcio) se extrae, resultando en una colección de rocas de yeso que varían en tamaño desde trozos de aproximadamente 2" (5.08 cm) de diámetro a polvo. La roca dimensionada se procesa, por ejemplo, a través de un molino de rodillos RAYMOND/Molino Williams o equivalente, para procesar adicionalmente la roca en yeso natural. El yeso natural, el cual es generalmente bastante fino de tal manera que 90-100% pasa a través de un tamiz de malla 100%, se transporta en una caldera de yeso convencional de 10 pies (3.05 m). El yeso natural se cocina a través de calor desde abajo donde la cámara de combustión está generalmente a aproximadamente 2000°F (aproximadamente 1090 °C) , la cual calienta el yeso y remueve aproximadamente ¾ del agua combinada químicamente, formando el beta-hemidrato . Estuco, moldura, estuco de caldera y yeso de fundición son todos los nombres comunes para el material resultante.

Una solución del ácido dietilen-triamin- pentaacético líquido ("DTPA") se prepara para uso. Se hicieron pruebas en intentos de encontrar un remplazo adecuado de los aditivos de control de fraguado en polvo secos conocidos, tales como retardantes de fraguado proteináceos . Debido a que se ha utilizado previamente el DTPA líquido como un aditivo para mezclar el agua de una pasta aguada, el DTPA en polvo seco se analizó como un sustituto posiblemente adecuado del aditivo proteináceo. Sin embargo, se encontró que las formas en polvo de DTPA son sustitutos ineficaces del SUMA u otros retardantes de fraguado en polvo. En el presente método, el DTPA líquido se añade al agua para el propósito de hacer una solución de volumen aumentado para la aplicación a beta-yeso calcinado antes de que se haga una pasta aguada. El agua es un voluminizador, que ayuda en la aplicación de una pequeña cantidad de DTPA a una gran cantidad de beta-estuco. El agua se evapora, y se contempla que el DTPA se podría aplicar directamente. El beta-estuco modificado (hemihidrato o yeso calcinado) se proporciona como un portador de retardante de fraguado de DTPA seco y se contempla que el beta-estuco modificado se combine con el material a base de estuco convencional antes de que el estuco se mezcle con agua y otros aditivos conocidos en la técnica para hacer una pasta aguada y productos conformados de la mismos.

La solución acuosa de DTPA se aplica al beta-estuco caliente, o poco después, de salir del calcinador utilizando cualquier aparato adecuado. Por "caliente", nos referimos a que el beta-estuco está a al menos aproximadamente 120°F (aproximadamente 49°C) cuando la solución se aplica sobre este. Preferiblemente, la temperatura del estuco calcinado es desde aproximadamente 240 °F a aproximadamente 340°F (aproximadamente 115°C a aproximadamente 171°C) durante la aplicación de la solución. En algunas plantas de estuco, están presentes instalaciones para pulverizar el estuco con la solución de DTPA para dispersarlo uniformemente sobre el yeso calcinado. Un ejemplo de tal aparato es un sistema de tratamiento de post estuco ("PST"), una cámara de tratamiento de estuco de lecho fluidizado ("FST"), que fue diseñado originalmente para enfriar el estuco cuando sale del calcinador y se ha determinado para proporcionar un método único para aplicar uniformemente la solución acuosa al material de beta-estuco. Aunque la siguiente es una descripción del tratamiento de estuco en términos del sistema de PST o FST, no se pretende que sea limitante y los expertos en la técnica fácilmente determinarían otras maneras de tratar el estuco con el DTPA líquido.

Desde la caldera, el material de yeso calcinado fluye a través de una tubería a la siguiente etapa de procesamiento. Esto es llamado "desbordamiento", y la temperatura del desbordamiento puede variar desde aproximadamente 285 a aproximadamente 340 °F (aproximadamente 140 a aproximadamente 171°C) . Por lo tanto, esta es la temperatura del estuco cuando entra al PST/FST, u otro aparato de tratamiento de post estuco. Alternativamente, el material podría ser almacenado en un área de almacenamiento caliente, tal como un foso caliente o bandeja, antes de entrar en la siguiente etapa de tratamiento. En el presente método, el aparato de tratamiento de estuco de lecho fluidizado ("FST", por sus siglas en inglés) es opcionalmente modificado para proporcionar el tratamiento post estuco. Un recipiente de tratamiento grande recibe el estuco directamente de la caldera de calcinación o el área de almacenamiento caliente que se puede utilizar. El recipiente de tratamiento es cilindrico o de cualquier otra forma propicia para tratar el estuco, especialmente estuco recién calcinado o caliente. Opcionalmente, el estuco se recibe en una porción superior del recipiente de tratamiento donde se agita por un agitador y se deja atravesar el recipiente, preferiblemente descendiendo a la parte inferior del recipiente de tratamiento. En el camino, hay al menos un aparato de pulverización en al menos un lado del recipiente.

Este montaje tratador incluye una cámara de aire que es presurizada para crear un diferencial de entre aproximadamente (0.14 a aproximadamente 0.7 kg/cm2) 2 psi a aproximadamente 10 psi a través del lecho fluidizado.

Opcionalmente , el recipiente de tratamiento incluye un lecho fluidizado en una parte inferior del recipiente de tratamiento de modo que la cámara de aire se presuriza. Como un resultado de la presión, el material de beta-estuco se ralentiza cuando atraviesa o desciende más allá del pulverizador, dando al beta-estuco una mejor oportunidad de ser suficientemente revestido con la composición acuosa que se pulveriza. Ventajosamente, no hay necesidad de agitar el beta-estuco cuando se mueve a través del aparato tratador. Este aparato es referido como la cámara o tratador de PST/FST. El estuco caliente y pre-tratado entra en el aparato en una porción más alta o superior y desciende a una porción más baja o inferior. La velocidad de descenso se reduce por un lecho fluidizado incluido en la porción inferior de la cámara.

En el presente método, el aparato de PST/FST se modifica para pulverizar una combinación de agua y un tratamiento químico. El producto químico, como se describe en otra parte en esta solicitud, es DTPA líquido. El material de beta-estuco (beta-hemihidrato) entra en el tratador de PST/FST a una velocidad de, por ejemplo, aproximadamente 8 a aproximadamente 11 ton/hr (aproximadamente 7260 a aproximadamente 9980 kg/h) , pero el método no se limita a esta velocidad de flujo. La temperatura del material, ya sea que entrada directamente como desbordamiento desde la caldera o del almacenamiento, varía desde aproximadamente 285 a aproximadamente 340°F (aproximadamente 140 a aproximadamente 171 ° c) , la misma que la temperatura de salida del calcinador.

Como se describió anteriormente, el presente aparato de PST/FST incluye el agitador. Opcionalmente , el agitador es de forma de rastrillo, aunque otras formas se pueden conocer y apreciar. Opcionalmente girando a aproximadamente 10 - 200 rpm, el agitador reduce la canalización del lecho fluidizado profundo, conocido como agujeros de gusano, de modo que las partículas continúan rebotando hasta que se tratan con agua o la mezcla de agua y producto químico. La velocidad del agitador no es significativa, y se contemplan otras velocidades de agitaciones .

Al dejar el aparato de tratamiento de PST/FST, la temperatura del material es aproximadamente 180 a aproximadamente 300°F (aproximadamente 82 a aproximadamente 148°C), dependiendo del nivel de la composición de agua y producto químico pulverizada y la temperatura del material en la entrada. Es deseable que el material saliente se mantenga en movimiento a una temperatura controlada (aproximadamente 160 a aproximadamente 300°F o aproximadamente 71 a aproximadamente 148°C) hasta que se complete la curación del beta-estuco humedecido. Si el beta-estuco humedecido no se mantiene en movimiento existe el potencial de la formación de grumos y/o rehidratación del estuco lo cual es indeseable.

Puede ser preferido moler el beta-estuco tratado a un tamaño más fino dependiendo de las características y/o beneficios necesarios . El método preferido generalmente es un molino de impacto entoleter. El dimensionamiento del molino depende de las velocidades de rendimiento del material y la cantidad de molienda deseada.

Como se describió anteriormente, la presente solución de DTPA es sustituida adecuadamente por agua para uso en el aparato de PST/FST utilizado en el presente método. Cuando el material de beta-estuco cae a través de y/o se suspende dentro de la carcasa del aparato tratador, se trata con una solución de agua y DPTA Inhibidor de Hidratación NOGO™ (United States Gypsum Company, Chicago, IL) , que se mide a través de medios convencionales. Un medidor de flujo de masas MICROMOTION se utilizó en los ejemplos, pero se espera que otros medidores de flujo funcionen tan bien. Opcionalmente , cuando se utiliza DTPA líquido, tal como NOGO™, se dosifica directamente en el agua antes que directamente en el montaje de tratador debido a los bajos volúmenes o cantidades que se dosifican. También se contemplan aparatos de pulverización alternos. Las cantidades y velocidades de DTPA cuando se aplica durante el presente método se muestran en la Tabla 1 a continuación. Generalmente, el DTPA se aplica a una velocidad de (H3.3g- 303.9g) 0.25 - 0.67 libras/min. Esto se traduce de aproximadamente 1.5 a aproximadamente 3.6 libras de DTPA líquido por tonelada de beta-estuco (aproximadamente 0.62 kg/tonelada métrica a aproximadamente 1.45 kg/tonelada métrica) .

El presente método proporciona beta-estuco humedecido con la solución descrita anteriormente de agua y DTPA Inhibidor de Hidratación NOGO™, formando un beta-estuco humedecido. Es más ventajoso pulverizar la solución de agente retardante sobre el beta-hemihidrato calcinado mientras aún está caliente desde el proceso de calcinación. Si el beta-hemihidrato se pulveriza con grandes cantidades de agua a temperaturas por debajo de 212°F (100°C) , se inician las reacciones de hidratación y el hemihidrato se revierte a la forma de dihidrato. El beta-estuco humedecido se forma a una velocidad de aproximadamente 1.5 libras a aproximadamente 3.6 libras de DTPA por tonelada de beta-estuco (aproximadamente 0.62 kg a aproximadamente 1.45 kg de DTPA por tonelada métrica de beta-estuco) .

El gran volumen de líquido facilita la pulverización del DTPA sobre un gran volumen del yeso calcinado. La relación exacta de agua a DTPA no es importante ya que algo de exceso de agua se evapora cuando hace contacto con el yeso calcinado caliente. Sin embargo, demasiada agua liberada del aparato de pulverización puede resultar en la formación de grumos inaceptable del estuco. Cuando los grumos crecen/se agregan/se coagulan/ más allá del tamaño de malla 38, esto no es deseable. Debido que el agua fomenta la formación de grumos, se aplica no más de aproximadamente 4 galones (aproximadamente 15 L) de agua por minuto. La cantidad de agua pulverizada sobre el beta-estuco durante el presente método varía desde aproximadamente 1 a aproximadamente 4 gal/minuto (aproximadamente 3.78 a aproximadamente 15 L/min) . Esto corresponde a 3 - 10% en peso de DTPA con base en el peso del beta-estuco que pasa a través del aparato de tratamiento a una velocidad de aproximadamente 10 toneladas/hora (aproximadamente 9072 kg/h) , que es la salida promedio de una caldera de calcinación continua convencional de 10 pies (aproximadamente 3.08 m) de diámetro, que varía desde aproximadamente 9 a aproximadamente 11 ton/hr (aproximadamente 8164 a aproximadamente 9980 kg/hr) . El porcentaje de agua en peso de DTPA con base en el peso del beta-estuco que pasa a través del aparato de tratamiento no cambiaría si el peso cambia.

Aunque demasiada agua alienta la formación de grumos, y la formación de grumos no es deseable, es aceptable una amplia variación en la cantidad de agua utilizada porque el exceso de agua se evapora por el estuco caliente. Es importante equilibrar la cantidad de agua para lograr la temperatura de punto de rocío, pero limitar la formación de grumos del material. El estuco de alta temperatura que sale de la caldera, u otro calcinador, requiere más agua pulverizada, al igual que el estuco con un área de superficie mayor, para lograr una temperatura de punto de rocío del material pulverizado. La pulverización de la solución de agua y DTPA sobre las partículas de yeso puede causar que algunas de ellos permanezcan juntas. Si se forman grumos de tamaño objetable para lograr el punto de rocío, se remueven opcionalmente por molienda.

El DTPA se aplica al beta-hemihidrato en cualquier manera conveniente. Un ejemplo de un método para pulverizar la solución de DTPA sobre el beta-hemihidrato es mover el beta-hemihidrato sobre una banda movible bajo uno o más cabezales de pulverización fijos. Alternativamente, el beta-hemihidrato podía moverse de la misma manera, pero los cabezales de pulverización podrían ser movibles, movidos, por ejemplo, a través de la anchura de la banda. Otro ejemplo de una manera para pulverizar el beta-hemihidrato es fluidizando las partículas de hemihidrato en el aire y moviéndolas más allá de uno o más pulverizadores. Esto se describe en el presente aparato de PST/FST. Otros métodos para distribuir la solución de agente retardante de fraguado de DTPA sobre el beta-hemihidrato son conocidos por los expertos normales en la técnica.

Después que se ha dosificado el beta-estuco (beta- hemihidrato) con la solución de agua y DTPA, se seca. El agua que permanece en contacto con el beta-hemihidrato cuando se enfría se absorbe por el beta-hemihidrato y se convierte a dihidrato de yeso. Por lo tanto, es ventajoso secar el beta-estuco tratado en un horno o estufa para mantenerlo arriba de las temperaturas de aproximadamente 150°F (aproximadamente 65°C) mientras se seca.

Cuando se seca el beta-estuco (o beta hemihidrato) tratado (o modificado) , se muele opcionalmente para lograr un tamaño de partícula más uniforme que sea apropiado para el uso final deseado. Esto es generalmente innecesario si el hemihidrato es de una fuente de yeso sintético, antes que de roca natural. El yeso sintético se forma en pequeñas partículas que tienen una distribución estrecha de tamaño de partícula en comparación con el suelo del yeso de roca natural. Estas propiedades se mantienen a un grado mayor durante el proceso de calcinación. Cuando se muele el yeso de roca natural, se obtiene una distribución amplia de tamaño de partícula. El yeso natural del desbordamiento de la caldera de fuentes de roca natural, antes de que se trate, tendrá una distribución de tamaño de partícula que varía desde aproximadamente 2 a aproximadamente 420 µp?.

El presente beta-estuco modificado proporciona un material a base de estuco mejorado para combinación con aditivos secos, tales como antiespumante , dispersante, y otros componentes conocidos en la técnica u otras mezclas secas de las composiciones a base de hemihidrato, tales como compuestos para juntas de tipo fraguante, para mejorar el tiempo de trabajo de la composición. Sin embargo, otra ventaja del beta-estuco modificado producido por el presente método, es que se encontró que el uso aumentado de DTPA Inhibidor de Hidratación NOGO™ en el sistema de tratamiento de PST/FST y agua reduce la aceleración del mezclado con la máquina del tiempo de fraguado contra la baja energía del mezclado manual. El estuco no tratado demuestra un mezclado con la máquina que es aproximadamente 1/2 de aquella del mezclado manual. El uso de agua sólo reduce la aceleración bajo el mezclado con la máquina a 36% del mezclado manual. Mientras que una ligera adición de aproximadamente 0.1 lb/min (aproximadamente 45 g/min) de DTPA Inhibidor de Hidratación NOGO™ al agua de tratamiento mantuvo el nivel de aceleración de 36%, los niveles aumentados de aproximadamente 0.25 libras (aproximadamente 113 g) , aproximadamente 0.5 libras (aproximadamente 227 g) y aproximadamente 0.67 libras (aproximadamente 304 g) por minuto redujo el impacto de una mayor aceleración de energía a aproximadamente 33%, aproximadamente 28% y aproximadamente 0.22%, respectivamente.

Esta inesperada mejora en la reducción de la aceleración bajo el mezclado con la máquina por el uso de este sistema de tratamiento de estuco será apreciada por aquellos familiarizados con las aplicaciones industriales donde el mezclado con la máquina es la norma. Esto incluye aplicaciones de yeso para pisos, cementos de pozos de petróleo, yesos de cerámica, estatuas y aplicaciones sanitarias, así como otras.

La reducción de la aceleración bajo mayor mezclado de energía también se presta para que el estuco tenga tiempos de trabajo más largos lo cual permite la prevención de que se fragüe material en el equipo, tiempos de vertido más largos con salidas menos limpias y equipos más durables. En sistemas tales como suelos de yeso donde las Sales de Rochelle se usan como el inhibidor de fraguado preferido para proporcionar el fraguado del piso y resistencia a la aceleración del mezclado con la máquina o arenas acelerativas , el uso del presente sistema de tratamiento sería de gran ayuda en la reducción de la aceleración sin el impacto negativo de las resistencias reducidas debido a la presencia de las sales.

Además, se espera que la cantidad aumentada del inhibidor de fraguado en el agua del tratador resulte en menos formación de grumos del estuco tratado en el sistema y bandejas cuando se transporta y se seca. Se esperará que mejore la uniformidad del material resultante en uso.

Los ejemplos a continuación demuestran aspectos del presente sistema de tratamiento de estuco.

Tabla 1 15 Para las muestras mostradas en la Tabla 1, la velocidad de desbordamiento de la caldera fue constante a aproximadamente 10 toneladas por hora (aproximadamente 9071.84 kg/hr) , y la temperatura de desbordamiento fue 5 aproximadamente 315°F (157.2°C) . En la salida del aparato de PST/FST, las temperaturas del estuco tratado fueron aproximadamente 198-210°F (92-99°C) .

Mientras que se esperó que el tratamiento de PST/FST de estuco con agua solamente redujera la demanda de ig agua como se reportó como la consistencia normal del estuco, es inesperado que la adición de DTPA líquido NOGO™ al agua para el tratamiento a varios niveles redujera adicionalmente la demanda de agua ya que el DPTA NOGO™ se utiliza convencionalmente como un inhibidor/retardante de fraguado en 15 los sistemas de pasta aguada de yeso. Sorprendentemente, el Inhibidor de Hidratación NOGO™ (DTPA) en el presente tratamiento de estuco redujo la demanda de agua (consistencia como se muestra en la Tabla 1) sustancialmente dentro del intervalo útil de aproximadamente 0.1 a 0.67 libras por 2Q minuto (aproximadamente 0.75 a aproximadamente 5.1 gramos/segundo) .

Las demandas de agua inesperadamente inferiores como un resultado del uso del presente tratamiento de estuco permitirían el remplazo de alfa hemihidrato más costoso con 5 beta hemihidrato. Además, las formulaciones conocidas de pastas aguadas de yeso fraguables se podrían mejorar reduciendo la cantidad de dispersante de policarboxilato requerido. Estos dispersantes son caros, y como los niveles de policarboxilato aumentan más allá de una cierta concentración, la resistencia del producto final tiende a ser reducida. Esto se puede evitar utilizando estuco preparado de acuerdo con el presente sistema y método de tratamiento como el material de base para pastas aguadas fraguables .

Aún otra ventaja del presente sistema de tratamiento de estuco es que el tiempo de fraguado de la pasta aguada resultante es más controlable y predecible sobre los resultados logrados añadiendo retardantes de fraguado convencionales al agua de pasta aguada, no en el estuco directamente durante el tratamiento de post estuco.

Con respecto a las densidades y resistencia a la compresión, se encontró que las dosificaciones de DTPA Inhibidor de Hidratación NOGO™ al agua de tratamiento de PST/FST inesperadamente reducen la tensión superficial de la pasta aguada a grados mayores de manera que las densidades de pasta aguada (húmeda y seca) fueron mayores a cada dosificación mayor. Además, las resistencias a la compresión seca y de 1 hora fueron sorprendentemente mayores a cada velocidad de dosificación mayor, hasta la velocidad de aproximadamente 0.5 lbs/min (aproximadamente 3.8 g/s) . Una caída de la resistencia a la compresión se determinó al nivel de aproximadamente 0.67 lb/min (aproximadamente 5.1 g/s) indicando que la velocidad de 0.5 lb/min (3.8 g/s) está cercana a la óptima. El nivel de aproximadamente 0.67 lb/min (aproximadamente 5.1 g/s) continuó mostrando mayores resistencias a la compresión que los niveles inferiores de aproximadamente 0.5 lb/min (aproximadamente 3.8 g/s). Esto se cree que es un resultado de la reducción en la tensión superficial que se midió en las densidades húmedas y secas que aumentó así como la reflexión en las resistencias a la compresión mayores tanto en el punto de 1 hora como cuando las muestras se dejaron secar a peso constante en un horno de aire forzado a 110°F (43°C) .

Tabla 2 El estuco se trató de acuerdo con el presente método y preparado para las pruebas para evaluar qué tan bien envejece el producto. La fuente de yeso natural para la caldera de calcinación fue masa de roca natural de United States Gypsum Company, de origen local de Southard, Oklahoma. La velocidad de desbordamiento de la caldera de calcinación fue de aproximadamente 10 toneladas por hora con una temperatura de desbordamiento 315°F (157°C) . El estuco fue PST/FST tratado con agua y DTPA Inhibidor de Hidratación NOGO™ en las diversas diluciones como se muestra. Esta tabla muestra que el presente método proporciona un material a base de estuco singularmente estable, útil como un vehículo de suministro para el retardante de fraguado en una pasta aguada de yeso. La consistencia (demanda de agua) y equipos Vicat se mantienen estables durante un período de 43 semanas, como se muestra. Aunque ocurrió algo de variación en la prueba de la consistencia dispersada, se mantuvo la resistencia mejorada a la dispersión bajo alta energía.

Para los ejemplos tabulados en la Tabla 2, una tarima de bolsas del estuco tratado se dejó aparte. No se utilizaron aditivos en el envasado de las bolsas. Una nueva bolsa se abrió para la prueba t de los intervalos listado. Las muestras se extrajeron de la mitad de la bolsa para la prueba inmediata cada vez.

Aunque se han mostrado y descrito modalidades particulares del presente método para la preparación de un beta-estuco modificado, se apreciará por los expertos en la técnica que se pueden hacer cambios y modificaciones a las mismas sin apartarse de la invención en sus aspectos más amplios y como se describe en las siguientes reivindicaciones .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta cloro de la presente descripción de la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para preparar un beta-estuco modificado a partir de yeso calcinado de roca natural, caracterizado porque comprende: preparar una solución de ácido dietilen-triamin-pentaacético líquido en agua; aplicar la solución sobre el beta-estuco mientras está caliente desde el calcinador, formando un estuco humedecido; y permitir que el estuco humedecido se seque y cure, formando el beta-estuco modificado.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución se aplica a una velocidad de aproximadamente 1.5 a aproximadamente 3.6 libras de DTPA por tonelada de beta-estuco (aproximadamente 0.62 kg a aproximadamente 1.45 kg de DTPA por tonelada métrica de beta-estuco) .

3. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de aplicación comprende además : recibir el beta-estuco a una temperatura entre aproximadamente 285 a aproximadamente 340 °F (aproximadamente 140 a aproximadamente 171°C) en un recipiente de tratamiento; proporcionar un lecho fluidizado en una parte inferior del recipiente de tratamiento de manera que se presuriza una cámara de aire del recipiente; permitir que el beta-estuco atraviese el recipiente ; pasar el beta-estuco a través de al menos un pulverizador de una solución de agua y DTPA; pulverizar el beta-estuco con la solución para proporcionar el beta-estuco modificado; y remover el beta-estuco modificado del recipiente de tratamiento .

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende además agitar el beta-estuco cuando entra en el recipiente con un agitador para prevenir la canalización del lecho fluidizado.

5. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el beta-estuco es recibido en el recipiente de tratamiento en una porción superior del recipiente de tratamiento y se deja atravesar el recipiente descendiendo a una porción inferior del recipiente.

6. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el beta-estuco descendente es al menos uno de ralentizado y suspendido por el lecho fluidizado .

7. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la cámara de aire se presuriza para crear un diferencial de (aproximadamente 0.14 kg/cm2 a aproximadamente 0.7 kg/cm2) aproximadamente 2 psi a aproximadamente 10 psi a través del lecho fluidizado.

8. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la etapa de remoción comprende además remover el beta-estuco modificado a una temperatura entre 160-300°F (71-150°C) .

9. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende además moler el beta-estuco modificado cuando sale del recipiente de tratamiento.

10. Un método para producir un producto que contiene yeso, caracterizado porque el beta-estuco modificado de conformidad con la reivindicación 1 se añade al agua para formar una pasta aguada.