PL208851B1

PL208851B1 - Sposób stabilizowania kalcynowanego tynku ß -półwodzianowego i urządzenie do realizacji tego sposobu

Info

Publication number: PL208851B1
Application number: PL371820A
Authority: PL
Inventors: Jöerg Bold
Original assignee: Lafarge Platres
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2011-06-30
Also published as: PT1547984E; EP1547984A1; DE60307659D1; US20080135072A1; KR20050062445A; DE60307659T2; US7371278B2; EP1547984B1; US20050152827A1; US7748888B2; PL371820A1; ATE336471T1; ES2271506T3; KR101160199B1; CN1654399A

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób stabilizowania kalcynowanego tynku β-półwodzianowego i urządzenie do realizacji tego sposobu.

Wynalazek dotyczy obróbki końcowej kalcynowanego tynku gipsowego, znanej również jako wymuszane dojrzewanie lub stabilizowanie.

Terminem gips określa się dwuwodzian siarczanu wapnia (DH) o wzorze CaSO4 • 2H2O. Obszerne złoża naturalne gipsu występują w skałach gipsowych i w piasku gipsowym. Gips syntetyczny pochodzi z przetwarzania kwasów fosforowych, oraz w coraz większym stopniu z odsiarczania gazów spalinowych („Flue Gas Desulphurization” - FGD).

W kontekście niniejszego dokumentu, jak również zgodnie z powszechnie stosowaną terminologią w tej dziedzinie techniki, określenie „tynk” oznacza częściowo odwodniony gips o wzorze CaSO4 • xH2O, gdzie x wynosi od 0 do 0,5, który potencjalnie może ulec rekrystalizacji do postaci stałej po zmieszaniu z odpowiednią ilością wody. Kalcynowanie oznacza obróbkę termiczną DH w celu usunięcia części związanej wody.

Półwodzian (HH lub SH) jest metastabilnym wodzianem o wzorze CaSO4 • 1/2H2O.

Anhydryt III (AIII) jest półwodzianem HH o potencjalnej możliwości odwracalnej absorpcji wody lub nawet pary. Odwracalny pobór wody uwalnia znaczną ilość ciepła reakcji.

Anhydryt II (AII) jest kompletnie odwodnionym produktem. Jest on wytwarzany w wysokich temperaturach i nie jest pożądany w tynkach szlachetnych, w związku czym, w trakcie kalcynowania tynków przemysłowych, w miarę możliwości unika się wytwarzania AlI.

HH i AIII są produktami powstającymi w pierwszych krokach kalcynowania. To czy najpierw powstanie AIII czy HH, zależy od temperatury kalcynowania i prężności pary w warunkach kalcynowania.

Z reguły tynki są poddawane kalcynacji w warunkach suchych, co oznacza, że odbywa się to w gorącym powietrzu lub w pośrednio ogrzewanym naczyniu do kalcynowania. W takich warunkach rozmiar i kształt pierwotnych cząstek DH zasadniczo pozostaje bez zmian. W rezultacie, powstały tynk jest porowaty. Jest on potocznie nazywany tynkiem szlachetnym lub gipsem modelarskim. Jako technicznego określenie używa się nazwy β-półwodzian ((β-HH).

Możliwość stosowania tynków jako spoiwa bierze się z ich zdolności do tworzenia całkowicie nowej struktury krystalicznej z wodnej zawiesiny. Wynika ona przede wszystkim z bardzo dużej różnicy w rozpuszczalności HH i DH (około 8 g/l w porównaniu z 2,7 g/l). W rezultacie, HH wytwarza ogromne przesycenie w porównaniu z DH. Wspomniane przesycenie prowadzi do formowania się zalążków i szybkiej rekrystalizacji.

Sole zazwyczaj zwiększają swą rozpuszczalność wraz ze wzrostem temperatury. Siarczan wapnia zachowuje się w sposób raczej nieregularny zmniejszając swą rozpuszczalność. Krzywe rozpuszczalności HH i DH przecinają się przy około 100°C. W temperaturze z zakresu 85 do 100°C różnice rozpuszczalności są tak małe, że zestalanie praktycznie nie rozpoczyna się. Przy temperaturze 75°C tempo reakcji jest wciąż bardzo wolne.

W wyniku zgrubnej obróbki termicznej fizyczna struktura β-HH ulega naprężeniom i jest dosyć niestabilna. W efekcie można zaobserwować, że w kontakcie z płynną wodą β-HH będzie ulegać częściowemu rozpadowi na bardzo małe cząstki. Aczkolwiek, poprzez absorpcję wilgoci wspomniane naprężenia są zmniejszone, a zjawisko rozpadu ulega stłumieniu. Jednocześnie zmniejsza się szybkość rozpuszczania w wodzie. Zjawisko to jest nazywane „dojrzewaniem”. Określenie to może wydawać się mylące, ponieważ większe znaczenie mają warunki otoczenia (wilgotność, temperatura) niż upływ czasu.

W wyniku dojrzewania β-HH ma tendencję do radykalnej zmiany swej reologii i kinetyki zestalania. Zmiana reologii jest powodowana przez zmniejszającą się tendencję do rozpadu, jak to zostało powyżej wyjaśnione, na bardzo małe cząstki. Zmiana kinetyki wynika z „zaleczania” defektów krystalicznych (punktów o podwyższonej aktywności) w kalcynowanym produkcie.

Punkt startowy dla zmian właściwości w znacznym stopniu zależy od pochodzenia tynku, jego ziarnistości i warunków kalcynowania. Istnieje powszechna zgoda, co do faktu, że adsorpcja wody jest głównym promotorem procesu dojrzewania. AIII może przyjąć taką ilość wilgoci, by przekształcić się w HH. Następnie, ku zaskoczeniu, pobór wody jest kontynuowany aż do uzyskania 8% związanej wody, która to wielkość jest znacznie powyżej teoretycznej wartości dla HH, gdy jeszcze nie dochodzi do przekształcenia w DH.

PL 208 851 B1

Dojrzewanie jest problemem w tynkach konstrukcyjnych/ściennych, gdzie warunki przechowywania i okres pomiędzy kalcynowaniem i końcowym zastosowaniem może ulegać znacznym wahaniom. Dojrzewanie jest również problemem przy produkcji okładzin tynkowych, aczkolwiek w mniejszym stopniu.

Tynki, które osiągnęły końcowy stan dojrzewania, charakteryzują się dwoma podstawowymi zaletami:

a) stałość i niezawodność;

b) kontrolowana ziarnistość, a w związku z tym i reologia.

W rezultacie uzyskuje się mię dzy innymi następujące właściwości:

• mniejszą całkowitą zmienność, jakości produktów;

• mniejszą ilość wody do osuszenia w procesie wytwarzania okładziny tynkowej;

• mniej opóź niaczy w tynkach konstrukcyjnych/ś ciennych;

• mniej bardzo drobnych cząstek w płytach z włókien gipsowych, w wyniku, czego odwadnianie jest prostsze.

Od dłuższego czasu w tej dziedzinie techniki znane są sposoby wymuszanego dojrzewania tynku. Podstawowa zasada jest dosyć prosta: należy podać całość, lub nawet więcej, wody potrzebnej do stłumienia pragnienia tynku. Ten sposób był uprzednio określany, jako „stabilizowanie”.

Należy zauważyć, że wymuszane dojrzewanie lub stabilizowanie w rozumieniu przyjętym w niniejszym wynalazku nie są równoważne z „wyjaławianiem”, które jest zasadniczo kalcynowaniem w obecności rozpływających się substancji (patrz na przykład US-P-13705821).

US-P-1 713 879 jest pierwszą publikacją zajmującą się stabilizowaniem. Opisuje ona mieszanie wody i/lub pary z kalcynowanym tynkiem. Celem tego mieszania jest zmniejszenie zapotrzebowania na wodę i wzrostu temperatury w czasie zestalania. Zastosowano następujące parametry procesu: 5,44 do 6,80 kg (12 do 15 funtów) wody na minutę dla jednej tony tynku przez okres od 5 do 6 minut (co jest równoważne uzyskaniu całkowitej zawartości wody od 5 do 9%). Tynk jest z korzyścią „tynkiem jednego wrzenia” (to znaczy zasadniczo HH bez AIII). Jest to operacja typu wsadowego. W dokumencie nie wspomniano o temperaturach lub specjalnych właściwościach użytego wyposażenia. Wariantem opisanego rozwiązania jest wprowadzanie wody za pośrednictwem nośnika takiego jak ziemia okrzemkowa. Proces jest nazwany (wymuszanym) dojrzewaniem, aczkolwiek jeszcze nie używa się terminu „stabilizowanie”.

DE-A-553519 opisuje sposób obróbki kalcynowanego tynku przy użyciu wody lub pary wodnej w celu uczynienia tynku mniej lepkim i wymagają cym mniejszej iloś ci wody. Ilość zaabsorbowanej wody wynosi od 0,5 do 7%. Ciepło reakcji AIII jest wykorzystywane do zwiększenia temperatury. Temperatura przy końcu procesu wynosi od 80 do 130°C i nie powinna przekraczać 140°C. Patent nie opisuje ograniczeń na czas utwardzania, lecz przedstawia przykład półgodzinnej obróbki tynku przy zastosowaniu gazów pieca obrotowego. Temperatura tynku po zakończeniu obróbki wynosi 95°C. Osuszanie nie zostało wspomniane. Nie wspomniano również, że obróbka może być wykonywana w urządzeniu obrotowym, które pozwala na bliski kontakt pary z produktem.

US-P-1999158 nawiązuje i w znacznym stopniu bazuje na US-P-1370581 (wyjaławianie). Rozwiązanie według tego wynalazku znajduje zastosowanie w tynkach ściennych. Zastrzegane ulepszenie polega na bardzo drobnym mieleniu w celu zwiększenia plastyczności i redukcji zmian czasu zestalania po wydłużonym okresie przechowywania proszku. Plastyczność jest określona, jako spoistość według normy US o wartości od 65 do 75. Stopień miałkości rozdrobnionego tynku jest opisany, jako występowanie dużych cząstek, które są mniejsze niż 10 μm. (Należy zauważyć, że w tym przypadku po raz pierwszy użyto terminu „stabilizowanie”).

US-P-2177668 zajmuje się wymuszanym dojrzewaniem, które w tym przypadku jest w zasadzie przekształcaniem AIII w HH poprzez obróbkę kalcynowanego tynku przy użyciu wielkiej ilości powietrza o obojętnym RH (60% RH) w temperaturze tuż poniżej teoretycznej temperatury stabilności dla DH wynoszącej 42°C.

US-P-3415910 opisuje szybkie chłodzenie gorącego tynku z zastosowaniem wody, przy jednoczesnym utrzymywaniu temperatury na wystarczająco wysokim poziomie, by uniknąć formowania się DH (to znaczy przy temperaturze pomiędzy 82 i 100°C), po czym następuje ogrzewanie do temperatury ponad 102°C (osuszanie aż do temperatury 157°C). Maksymalna zawartość wilgoci wynosi 3%. Osuszanie odbywa się aż do momentu, gdy zostanie uzyskana teoretyczna ilość związanej wody dla HH. Preferowanym (i zarazem wyłącznie opisanym) sposobem jest użycie kotła, jako kalcynatora oraz zastosowanie tego samego kotła, jako urządzenia do obróbki i następującego po niej osuszania. Uzyskany,

PL 208 851 B1 i zastrzegany we wspomnianym wynalazku, tynk posiada następujące własności: (i) gęstość przy 20°C równa 2,60 g/ml (<10% poniżej 1,6 i <10% powyżej 2,68 g/ml); (ii) wskaźnik tworzenia się osadu równy ponad 8. Wspomniany patent opisuje wpływ wielkości rozpadu nad zapotrzebowanie na wodę i wł asnoś ci reologiczne.

GB-A-1233436 jest zasadniczo równoważny US-P-3415910. Aczkolwiek zostały przedstawione pewne niewielkie różnice i dodatkowe informacje sugerujące, że sposób jest dalej rozwijany. Na przykład, maksymalna zawartość wilgoci wzrosła do 3,5%, a dopuszczalna temperatura kalcynowania wynosi 160°C. Temperatura procesowa w laboratorium może być niska, a nawet równa temperaturze pokojowej. Korzystna temperatura procesowa wynosi od 82 do 93°C. Korzystna temperatura osuszania wynosi ponad 115°C. Wykresy przedstawiają wpływ wolnej wilgoci i czasu utwardzania na spoistość według normy US sugerując, że 3% i 3 minuty są dolnym ograniczeniem procesu.

US-P-3527447 zawiera udoskonalenie rozwiązania z US-P-3415910. Dokument ten opisuje krok osuszania wykonywany w oddzielnym urządzeniu w warunkach podciśnienia. W celu utrzymywania temperatury z wymaganego zakresu dostarczana jest dodatkowa energia - zgodnie z sugestią za pośrednictwem mikrofal.

US-P-4117070 (i związane z nim US-P-4153373 i FR-A-2383893) przedstawia sposób ciągłego stabilizowania, jako część procesu produkcji okładziny tynkowej. W konkretnym przykładzie realizacji, 50 do 70% wsadu okładziny jest poddawane obróbce przy zawartości wolnej wody 1 do 8% i utwardzane przez około 1 minutę, po czym taki wsad jest następnie łączony i mieszany z resztą wsadu, która jest poddawana utwardzaniu przez kolejne trzy minuty. Całkowita wilgoć po rekombinacji wynosi 3-4%. Jako naczynie do zwilżania przedstawiono naczynie z mieszadłem, do wytwarzania zawiesiny.

EP-A-0008947 zajmuje się trudnościami z długoterminowym przechowywaniem zwilżonego tynku. Wprowadzony został termin „nagłości zestalania”, który określa maksymalny wzrost temperatury w czasie zestalania. Duża wielkość „nagłości zestalania” jest przedstawiona, jako kluczowa dla wykształcenia odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, przy czym wielkość ta jest w dużym stopniu redukowana przez sposób stabilizowania. Problem ten może zostać rozwiązany poprzez rozdrabnianie obrabianego tynku (suchego lub wilgotnego) aż do uzyskania stopnia rozdrobnienia 3 lub 4 razy większego w porównaniu z wyjściowym (według skali Blaine'a).

GB-A-2053178 opisuje jednoczesne rozdrabnianie i zwilżanie w młynie typu „Entoleter” lub podobnym. Utwardzanie następuje po zakończeniu rozdrabniania. Nagłość zestalania taka jak opisano w EP-A-0008947 jest równie ż uzyskiwana zgodnie z tą procedurą.

Powyższe patenty rozróżniają wymuszane dojrzewanie (to znaczy szybkie chłodzenie/nawilżanie) i stabilizowanie (to znaczy szybkie chłodzenie/nawilżanie i utwardzanie, oraz opcjonalnie osuszanie). Zastrzeżono w nich różne sposoby uzyskania dojrzałego i/lub stabilizowanego tynku, określając ziarnistość odpowiednią do stosowania w produkcji okładzin tynkowych.

Każdy sposób stabilizowania zawiera kroki nawilżania i utwardzania. Nawilżanie jest częścią procesu stwarzającą największe problemy, aczkolwiek utwardzanie też nie jest od nich wolne. Dwa główne zjawiska, które należy wziąć pod uwagę, to: (1) niezamierzone uwodnienie, w wyniku, którego powstaje DH pełniące rolę źródeł krystalizacji w zawiesinach tynkowych; (2) tworzenie się osadów w wyposażeniu procesowym.

Formowanie się DH ma miejsce, gdy woda w postaci płynnej i tynk pozostają w kontakcie w pewnych warunkach termodynamicznych umożliwiających reakcje w niższej temperaturze. Jest oczywiste, że nawilżanie spoiwa takiego jak tynk w sposób nieunikniony prowadzi do powstawania brył, oraz że na każdej powierzchni pozostającej w kontakcie z nawilżonym produktem i/lub nawilżonym płynem występuje tendencja do odkładania się skorup, potencjalnie bardzo twardych. Problemy te występują w większym natężeniu w części urządzenia odpowiadającej za nawilżanie, ponieważ w procesie nawilżania wykonuje się mieszanie, w wyniku, którego powstaje pył, a obecność wody może prowadzić do kondensacji.

W istniejącej literaturze nie ma satysfakcjonujących rozwiązań opisanych powyżej problemów. Przedstawione w US-P-3415910 użycie kotła, z którym wiąże się konieczność ochłodzenia i ponownego ogrzania całego wyposażenia, zajmuje dużo czasu i prowadzi do dużego zużycia energii. US-P-4153373 jako urządzenie zwilżające opisuje naczynie z mieszadłem, do wytwarzania zawiesiny, stosowane w procesie obróbki tynku w czasie produkcji okładziny tynkowej. W tym przypadku ślady tworzenia się DH nie mają tak dużego znaczenia, ponieważ tynk jest i tak rozpędzany w linii produkcyjnej okładziny tynkowej. GB-A-2053178 łączy zwilżanie i rozdrabnianie w jednym kroku, również w kontekście

PL 208 851 B1 wytwarzania okładziny tynkowej. W tym przypadku unika się budowania osadów poprzez działanie sił ściernych, tym niemniej problem z formowaniem się DH pozostaje nierozwiązany.

Sposób według wynalazku dotyczy stabilizowania kalcynowanego tynku β-półwodzianowego, w którym dostarcza się tynk HH, podgrzany do temperatury korzystnie przekraczającej 100°C, wprowadza się gorący tynk do urządzenia nawilżającego o ściankach ogrzanych do temperatury przynajmniej 100°C.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że wtryskuje się wodę i/lub parę wodną do urządzenia nawilżającego w takich warunkach, aby powierzchnie jeszcze nienawilżone zostały wystawione na działanie wtryśniętej wody i/lub pary, utrzymuje się atmosferę w urządzeniu nawilżającym na poziomie punktu rosy w przedziale od 75 do 99°C, wprowadza się nawilżoną mieszankę do urządzenia utwardzającego, utrzymując atmosferę w urządzeniu utwardzającym powyżej 75°C przez przynajmniej 3 minuty, wprowadza się nawilżoną i utwardzoną mieszankę do urządzenia osuszającego oraz osusza się wspomnianą nawilżoną i utwardzoną mieszankę.

Korzystnie, osuszony produkt rozdrabnia się ponadto i/lub schładza się, przy czym schładzanie to może być przeprowadzane przed lub po etapie rozdrabniania, jeśli taki występuje.

Również korzystnie, dostarczany tynk podgrzewa się do temperatury w przedziale od 100 do 135°C.

Ewentualnie, ścianki ogrzewa się do temperatury w przedziale od 100 do 150°C.

Wodę i parę wodną korzystnie wtryskuje się przez jedną lub kilka dwufazowych dysz.

Ewentualnie, wodę i/lub parę wodną natryskuje się na spadający kaskadowo proszek tynkowy.

W kolejnym wariancie, wodę i/lub parę wodną natryskuje się na złoże zawiesinowe proszku tynkowego.

Swobodną wilgoć, w stosunku do ciężaru półwodzianu, korzystnie utrzymuje się w przedziale od 3 do 12%, najlepiej od 3,5 do 6%.

Korzystnie, punkt rosy etapu utrzymuje się w przedziale od 80 do 95°C.

Utwardzanie można wykonywać w atmosferze w urządzeniu nawilżającym utrzymywanej na poziomie punktu rosy w przedziale od 75 do 99°C.

Również korzystnie, w urządzeniu utwardzającym punkt rosy utrzymuje się w przedziale od 80 do 95°C.

Okres utwardzania korzystnie wynosi od 4 do 15 minut, a z korzyścią od 5 do 10 minut.

Można również utrzymywać atmosferę w urządzeniu nawilżającym na poziomie punktu rosy w przedziale od 75 do 99°C, wprowadza się nawilżoną mieszankę do urządzenia utwardzającego i utrzymuje się atmosferę w urządzeniu utwardzającym powyżej 75°C przez przynajmniej 3 minuty w ramach jednego etapu procesu.

Nawilżoną i utwardzoną mieszankę korzystnie osusza się i rozdrabnia się ją w ramach jednego etapu procesu.

Korzystnie stosuje się urządzenie osuszające ogrzewane pośrednio, a temperatura produktu znajduje się w przedziale od 80 do 110°C, korzystnie od 95 do 105°C.

Ewentualnie, stosuje się urządzenie osuszające ogrzewane powietrzem, a temperatura produktu znajduje się w przedziale od 50 do 95°C, a z korzyścią od 60 do 80°C.

Korzystnie uzyskuje się tynk posiadający LOI w przedziale od 6,2 do 8%, korzystnie od 6,2 do 7,3%, przy założeniu 100% czystości.

W kolejnym korzystnym wariancie, uzyskuje się tynk posiadający d50 w przedziale od 30 do 100 μm albo w przedziale od 20 do 30 μm albo w przedziale od 15 do 22 μm albo w przedziale od 10 do 20 μm, albo tynk dwumodalny z pierwszym szczytem w przedziale od 3 do 10 μm i drugim szczytem w przedziale od 20 do 60 μm.

Ewentualnie, uzyskuje się tynk pochodzący z gipsu FGD albo któregokolwiek chemicznego ubocznego produktu gipsowego.

Urządzenie do realizacji sposobu stabilizowania kalcynowanego tynku β-półwodzianowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera obrotowy bęben, którego wnętrze jest wyposażone w odstające łopatki, w którym wszystkie ścianki stykające się produktem są ogrzewane od zewnątrz do temperatury przekraczającej 100°C.

Korzystnie, urządzenie posiada pojemność użytkową większą niż 1/20 objętości materiału wprowadzanego na godzinę.

Urządzenie może być wyposażone w jedną lub więcej dysz do dwufazowego napylania wody z parą.

PL 208 851 B1

Korzystnie, wspomniane dysze są przykryte daszkiem tak usytuowanym, aby odstające łopatki oczyszczały daszek przy obracaniu.

Odstające łopatki mogą być zawieszone na taśmowych sprężynach.

Wspomniany daszek korzystnie jest tak nachylony, aby sprężynowo podwieszone odstające łopatki przesuwały się pod naciskiem po daszku w czasie obracania się bębna i uderzały w przeszkodę po uwolnieniu.

Urządzenie może zawierać komorę utwardzania zamocowaną do urządzenia nawilżającego, obracającego się wokół tej samej osi.

Ewentualnie, urządzenie zawiera komorę osuszania zamocowaną do urządzenia nawilżającego i utwardzającego, obracając ą się wokół tej samej osi.

Komora osuszania korzystnie jest połączona kanałami powietrznymi z zewnętrzną ogrzewaną powierzchnią.

Korzystnie, komora osuszania ogrzewana jest od zewnątrz i posiada temperaturę przy ściankach przekraczającą 125°C.

Powietrze przechodzące z zewnątrz do wnętrza może być ogrzane powyżej temperatury zewnętrznej przestrzeni przed jego wprowadzeniem do wnętrza.

Krótki opis figur rysunku

Przykłady wykonania niniejszego wynalazku zostały przedstawione na załączonym rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia ogólny schemat całego procesu według niniejszego wynalazku; fig. 2a i 2b - korzystny przykład wykonania urządzenia nawilż ają cego; fig.3 - korzystny przykł ad wykonania złożonego urządzenia nawilżającego/utwardzającego; fig. 4 - korzystny przykład wykonania złożonego urządzenia nawilżającego/utwardzającego/osuszającego.

Szczegółowy opis korzystnego przykładu realizacji

Jak to zaznaczono powyżej, niniejszy wynalazek dostarcza sposób stabilizowania kalcynowanego tynku β-półwodzianowego poprzez nawilżenie i utwardzenie oraz opcjonalnie osuszanie, przewidujący następujące etapy: a) ogrzanie tynku HH do temperatury przekraczającej 100°C; b) wprowadzenie gorącego tynku do urządzenia nawilżającego, którego ścianki zostały ogrzane do temperatury przynajmniej 100°C; c) wtrysk wody i/lub pary wodnej do urządzenia nawilżającego w taki sposób, aby powierzchnie tynku jeszcze nienawilżone zostały wystawione na działanie wtryśniętej wody i/lub pary wodnej; d) utrzymywanie atmosfery w urządzeniu nawilżającym w poziomie punktu rosy w przedziale od 75 do 99°C; dostarczenie nawilżonej mieszanki do urządzenia utwardzającego; e) utrzymywanie atmosfery w urządzeniu utwardzającym powyżej 75°C, korzystnie pomiędzy 75 a 99°C, przez przynajmniej 3 minuty, korzystnie pomiędzy 4 a 15 minut; f) dostarczenie nawilżonej i utwardzonej mieszanki do urządzenia osuszającego; oraz g) osuszenie wspomnianej nawilżonej i utwardzonej mieszanki.

Opcjonalnie, wspomniany sposób może przewidywać następujące etapy: h) rozdrobnienie osuszonego produktu; i/lub i) schłodzenie osuszonego produktu, przy czym takie schłodzenie może być przeprowadzane przed lub po etapie rozdrabniania.

Zgodnie z wyżej wspomnianym procesem, uważa się za korzystnie zapewnienie odmierzenia ilości wiązanej wody i/lub pary wodnej, tak aby uzyskać swobodną wilgotność nawilżonej mieszanki w zakresie od 3 do 12%, w stosunku do ciężaru HH.

Zgodnie z wyżej wspomnianym procesem, atmosfera nawilżania i/lub utwardzania może być kontrolowana przez: 1) sterowanie przepływem powietrza z zewnątrz przez urządzenie nawilżające i/lub utwardzające, i/lub 2) sterowanie ogrzewaniem ścianek urządzenia nawilżającego i/lub utwardzającego.

Opisany powyżej sposób może być przeprowadzany partiami lub w sposób ciągły, który jest uznany za bardziej korzystny. W taki przypadku, niektóre z wyżej wymienionych etapów (oraz odpowiadające im urządzenia) mogą być zrealizowane w strefach pojedynczego urządzenia. Zgodnie z jednym z korzystnych przykładów wykonania, zarówno nawilżanie jak i utwardzanie mogą być realizowane w tym samym urządzeniu.

Etapy d), e) i f) mogą być, więc z korzyścią powiązane w pojedynczy etap „nawilżania i utwardzania”. Podobnie mogą zostać powiązane etapy h) oraz i).

Fig. 1, która przedstawia ogólny schemat sposobu realizacji obróbki, określa każdy pojedynczy etap oraz możliwości wiązania kilku etapów, zgodnie z korzystnymi przykładami wykonania niniejszego wynalazku.

PL 208 851 B1

Odnośnie etapów a) i b) należy zaznaczyć, że sposób musi być przeprowadzany przy podwyższonej temperaturze, w celu uniknięcia uwodnienia. Podczas etapu stabilizowania, dotyczącego wsadu tynkowego, tynk ten wydostaje się z urządzenia kalcynującego zasadniczo przy temperaturach w przedziale od 155 do 180°C. Podczas pierwszych etapów, w których tynk jest transportowany, schładza się go zasadniczo do temperatury od 120 do 140°C. W przypadku wyższych zakresów temperatury pojawia się potrzeba schłodzenia tynku. Ponieważ tynk ten musi zostać nawilżony, schłodzenie może zostać przeprowadzony przez bezpośrednie wtryśnięcie wody, które chłodzi przez odparowanie lub wymianę ciepła. Jeżeli schładzanie jest przeprowadzane w tym samym urządzeniu, co nawilżanie, dodatkową korzyść stanowi wytworzenie wystarczającej ilości pary do uzyskania wysokiej wilgotności otoczenia w urządzeniu nawilżającym, podnosząc punkt rosy do korzystnego przedziału temperatur od 75 do 99°C.

Odnośnie etapów c) i d), należy zaznaczyć, że w procesie stabilizowania powinna być obecna woda w stanie płynnym. Gdy tylko woda jest wtryskiwana oczywiste jest, że będzie ona obecna; natomiast, gdy stosowana jest para wodna, wówczas zachodzi skraplanie w częściach chłodniejszych. Jeżeli miejscowo będzie pojawiać się ilość wody przekraczająca zdolność absorpcyjną obecnego w urządzeniu tynku, cząstki tynku zaczną przywierać do siebie i tworzyć bardziej lub mniej ciągłe grudy. Jeśli woda przylgnie do jakiejś części wyposażenia, tynk będzie przywierał do tej części. Tak, więc ilość wody i/lub pary wodnej powinna zostać tak odmierzona, aby skraplanie, jeśli się pojawi, w powiązaniu z ewentualnym dodatkiem wody w stanie ciekłym, utworzyło pożądaną ilość wody.

Zakres wielkości procentowej dodanej wody i odpowiadającego jej niezbędnego czasu utwardzania jest znany. Uprzednie rozwiązania w dziedzinie pokazują, że występuje pewne ulepszenie działania wraz ze wzrostem dodatku wody i czasu utwardzania. Przy wyższych wartościach zmiana wyrównuje się do poziomu „nasycenia”. W celu uniknięcia zmian właściwości, za korzystne uznaje się działanie na wspomnianym poziomie „nasycenia”. Jest on osiągany przy wartościach powyżej 3% swobodnej wilgoci i powyżej 3 minut czasu utwardzania. Przy wysokiej ilości dodanej wody zachowanie tynku zbliży się do normalnych pomiarów tynku. Górna granicą swobodnej wilgoci będzie, zatem z korzyścią wynosić 12%.

Odnośnie etapu e) należy zaznaczyć, że utrzymywanie temperatury w okolicach punktu rosy jest istotne, ponieważ występuje wówczas równowaga między temperaturą i stopniem odparowania. Innymi słowy, temperatura układu będzie zawsze gwałtownie zdążała do punktu rosy. Jeżeli powietrze z zewnątrz o niskim punkcie rosy zostanie wprowadzone do urządzenia, w sposób nieunikniony schłodzi produkt nawet, jeśli wspomniane powietrze jest znacznie cieplejsze niż ten produkt.

Atmosfera może być kontrolowana przez wprowadzane powietrze i/lub przez ogrzewanie ścianek. Ścianki już są ogrzewane w celu uniknięcia skraplania. Przekazywanie ciepła przez ścianki może przyczyniać się do powstania warunków cieplnych dzięki kompensacji strat cieplnych przez odparowanie. W takim przypadku, temperatura produktu może nieznacznie przewyższać punkt rosy.

Odnośnie etapu f) należy zaznaczyć, że ważnym parametrem jest także czas utwardzania. Potrzebny do tego czas zależy od własności tynku, temperatury i wilgotności. Wymagane minimum wynosi 3 minuty. Jednakże dłuższe czasy utwardzania są uznane za bardziej korzystne, gdyż będą bardziej zdążały do stanu nasycenia. Typowe czasy utwardzania znajdują się w przedziale od 4 do 15 minut.

Odnośnie etapu h) należy zaznaczyć, że temperatura osuszania nie jest krytyczna i może wzrosnąć do około 160°C (patrz: cytowane powyżej uprzednie rozwiązania). Jednakże, sprawdzono, że osuszanie przy niższych temperaturach daje bardziej powtarzalne (przewidywalne) efekty. Za korzystną uznano temperaturę produktu poniżej 115°C. Specjalny sposób osuszania działa przy temperaturach poniżej 105°C. Sprawdzono, że przy zachowaniu tego warunku, osuszanie zatrzymuje się przy całkowitej zawartości wody wynoszącej około 7,0% LOI (strat prażenia). Ta wartość LOI jest znacząco wyższa od teoretycznej wartości LOI wynoszącej 6,2%. (Wszystkie wartości w oparciu o tynk o 100-procentowej czystości). Zaskakujące jest, że tynki o takiej wartości LOI nie wiążą ponownie, jak można by było się spodziewać, nadmiaru stoechiometrycznej wody w DH. Dopuszczalna jest nawet wartość LOI równa 8%. Pod tym względem nie są one podobne do tynków dojrzewających normalnie w surowych warunkach (60°C i 90% RH przez więcej niż 24 godziny).

Odnośnie etapu i) należy zaznaczyć, że rozdrabnianie potrzebne do uzyskania wymaganej miałkości zależy w dużej mierze od własności użytego surowego gipsu oraz od zamierzonego zastosowania stabilizowanego tynku. Dla celów formowania jak i produkcji okładzin tynkowych, optymalna jest miałkość wynosząca około d50 = 15 do 22 μm. Dla procesów filtrowania bardzo odpowiedni jest

PL 208 851 B1 naturalny rozkład wielkości ziaren (PSD) gipsu FGD. Dla procesów sprężająco-filtrujących korzystny jest szeroki PSD. W każdym z przypadków, PSD uzyskane przez rozdrabnianie i/lub sposób selekcji, jest utrzymywane w wodnej zawiesinie. Może też być uzyskany rozkład dwumodalny, szczególnie wychodząc od gipsu FGD.

Odnośnie etapu j) należy zaznaczyć, że bardzo często β-HH posiada pewien procent AIII. Przy zetknięciu z wodą AIII zostaje uwodniony do HH. W zwykłych tynkach AIII pełni użyteczną rolę absorbowania wilgoci. Jeżeli tynk jest przechowywany w workach, wilgoć przenika z zewnątrz. Poprzez absorbowanie tej wilgoci, AIII działa, jako bufor i na pewien czas zapobiega zmianie właściwości wywołanej przez tę wilgoć. Gorący tynk przechowywany w silosie będzie się schładzał powoli od ścianek. Proces ten może wywoływać skraplanie przy ściankach. Wystarczająca ilość AIII może zatem zapobiegać tworzeniu DH. Tynk poddany stabilizowaniu nie zawiera AIII.

Tak więc, jeśli jest przechowywany w silosie, powinien zostać schłodzony w wystarczającym stopniu, aby zapobiec skraplaniu. Może być, zatem użyteczne przewidzenie określonego etapu schładzania.

Stabilizowany β-HH sposobem według niniejszego wynalazku jest stabilny, jeśli chodzi o rozpad i kinetykę zestalania. Jest on zasadniczo pozbawiony AIII i związana z nim woda jest w ilości powyżej teoretycznej wartości. Dowolny wymagany PSD, przewidziany dla konkretnego zastosowania może być uzyskany przez rozdrabnianie, przesiewanie i/lub mieszanie.

Stabilizowany β-HH sposobem według niniejszego wynalazku jest przydatny, jako spoiwo i/lub wypełniacz w tynkach ściennych, przy wytwarzaniu płyt gipsowych zgodnie z procesem filtrowania, przy wytwarzaniu okładzin tynkowych, dla tynków przemysłowych, dla mieszanek łączących, dla gipsowych okładzin ściennych o wysokiej wytrzymałości zgodnie z procesem sprężająco-filtrującym i w tym podobnych zastosowaniach.

Dla każdego zastosowania optymalny jest inny konkretny PSD w wodnej zawiesinie tynkowej i może być on uzyskany przez odpowiednie mielenie tynku przeprowadzone zgodnie z niniejszym wynalazkiem.

Jako przykład można wymienić:

- d50 w przedziale od 30 do 100 μm: dla spoiw i/lub wypełniaczy w tynkach ściennych;

- d50 w przedziale od 20 do 30 μm: przy wytwarzaniu płyt gipsowych zgodnie z procesem filtrowania;

- d50 w przedziale od 15 do 22 μm: przy wytwarzaniu okładzin tynkowych;

- d50 w przedziale od 10 do 20 μm: dla tynków przemysłowych i/lub mieszanek łączących;

- dwumodalny z pierwszą wartością szczytową w przedziale od 3 do 10 μm i drugą wartością szczytową w przedziale od 20 do 60 μm: przy wytwarzaniu płyt gipsowych o wysokiej wytrzymałości w procesie sprężająco-filtrującym.

Urządzenia do realizacji procesu według niniejszego wynalazku powinny być tak przewidziane, aby mogły być stosowane we wskazanych warunkach wilgotnościowo-termicznych. Jako część nawilżająca/utwardzająca odpowiedni jest na przykład granulator wyposażony w wałki obrotowe, taki stosowany do nawozów sztucznych, lub urządzenie takie jak mieszarka lepiszcza dla płyt wiórowych z płaszczem parowym. Odpowiedni jest również granulator z mieszarką powietrza (air mix®), z powietrzem wymieszanym z parą wodną oraz podgrzewanym ściankami. Jako część osuszająca odpowiednia jest niemal każda suszarka dla substancji sproszkowanych (pod warunkiem, że nie umożliwia ona schłodzenia nawilżonego tynku, tak że powstaną warunki umożliwiające uwodnienie).

Fig. 2a i 2b (widok poprzeczny fig. 2a wzdłuż linii AA) przedstawiają przykład wykonania niniejszego wynalazku.

Urządzenie nawilżające zawiera bęben 1 obracający się w ogrzewanej komorze 2. Bęben ten jest wspierany przez dwie podpory 3 i napędzany przez silnik 4 poza ogrzewaną komorą, tak aby cała powierzchnia bębna, która może potencjalnie zetknąć się z tynkiem, była ogrzana. Podawanie i wyciąganie jest przeprowadzane za pomocą śrub przenośnika śrubowego. Śruba podająca 5 jest śrubą dozującą. Pewna ilość produktu jest utrzymywana w leju samowyładowczym 6 (wyposażonym w czujnik poziomu), w celu uszczelnienia bębna od zewnątrz. Śruba wyciągająca 1 pracuje z prędkością odpowiednią do wyciągania podawanego tynku. Produkt jest gromadzony w obudowie wyładowczej 18 i ostatecznie wyciągany przez wyciągacz misowy 19. Nawilżanie jest przeprowadzane przez dwufazowe (para-woda) dysze rozpylające 11. Odmierzanie jest wykonywane przez odpowiednie urządzenie, jak na przykład połączenie przepływomierza z zaworem sterującym 9. Wnętrze bębna jest wyposażone w (odstające) łopatki 10, które mogą zabierać masę tynkową i uwalniać ją stopniowo, co

PL 208 851 B1 pokazano za pomocą strzałek na fig. 2b. Kaskada masy tynkowej jest napylana wodą i/lub parą. Dysze rozpylające są zabezpieczone przed pokryciem się tynkiem za pomocą daszka 12, który jest stale oczyszczany przez przesuwające się łopatki 10. Na rysunku nie pokazano, że wspomniane łopatki w rejonie daszka są zamocowane na sprężynujących taśmach stalowych. Daszek jest nieznacznie nachylony, tak aby łopatki były naciskane i odskakiwały po minięciu daszka. Następnie trafiają one na przeszkodę. Uderzenie strząsa ewentualne nawarstwienia materiału. Bęben jest ogrzewany od spodu z zewnątrz za pomocą rzędu palników gazowych 14. Ich moc jest kontrolowana przez temperaturę T2 mierzoną u góry bębna, którą kontroluje zawór 13; może on także brać pod uwagę temperaturę T1 tynku w leju samowyładowczym 6. Temperatura wyładowywanego produktu znajduje się zasadniczo na poziomie temperatury punktu rosy atmosfery w bębnie. Jest ona mierzona przez temperaturę T3, która kontroluje przepływ powietrza przez zawór klapowy 15, w celu utrzymywania danej temperatury produktu. Uzyskiwane tu powietrze jest bardziej lub mniej nasycone parą wodną. Również temperatura T4 będzie kontrolowała zawór 16, tak aby sterować przepływem powietrza w strefie nawilżania i zgodnie z atmosferą w tej strefie. Inny zawór klapowy 20 wpuszcza powietrze z zewnątrz przerzedzając wilgotne powietrze, w celu uniknięcia skraplania w filtrze. Wentylator 17 zapewnia odpowiednią siłę do wciągania powietrza. Kontrolowana szczelina pomiędzy bębnem 1 i płytą zamykającą 21 zapewnia wlot dla zewnętrznego powietrza. Niezbędny rozmiar urządzenia nawilżającego wynika z możliwości przerobu materiału i czasu potrzebnego do przeprowadzenia procesu nawilżania. Jedna minuta jest w zasadzie okresem wystarczającym do napylenia (obszar 22), a następne dwie minuty na ujednorodnienie (obszar 23) są okresem zalecanym. Poniższa tabela wskazuje odpowiednie wymiary bębna nawilżającego przy zastosowaniu wyżej wspomnianych okresów:

Przepustowość	[t/h]	10	20	40
Średnica	[m]	1,0	1,3	1,6
Długość	[m]	3,0	4,0	5,0

Ponieważ etap utwardzania przebiega w tym samych warunkach wilgotnościowo-termicznych, co nawilżanie, oczywiste jest, że może być on w wygodny sposób przeprowadzany przy użyciu tego samego wyposażenia tak rozbudowanego, aby umożliwić przewidziany okres przebywania.

Fig. 3a i 3b (widok poprzeczny fig. 3a wzdłuż linii AA) przedstawia inny przykład wykonania niniejszego wynalazku. Fig. 3 przedstawia wariant urządzenia z fig. 2. Te same numery odnośnikowe będą oznaczać te same części. Strefa utwardzania (obszar 24) jest przyczepiona do części nawilżania, ale ma większą średnicę. Jest oddzielona od wspomnianej części za pomocą przegrody 25. Odpowiednie wymiary strefy nawilżania są następujące:

Przepustowość	[t/h]	10	20	40
Średnica	[m]	1,4-1,6	1,8-2,0	2,3-2,6
Długość	[m]	4,2-3,2	5,3-4,0	6,7-5,0

Osuszanie utwardzonego tynku może być wykonywane na wiele różnych sposobów zgodnie z dziedziną techniki. Odpowiednia jest suszarka parowa, ale zużywa stosunkowo dużo energii ze względu na duże objętości powietrza przesuwanego przez cyklon i filtry workowe.

Fig. 4 przedstawia kolejny przykład wykonania niniejszego wynalazku, zgodnie, z którym etapy nawilżania, utwardzania i osuszania zostały ze sobą powiązane. W pierwszej części bębna nawilżanie i utwardzanie jest przeprowadzane w bębnie przewidzianym jak na fig. 2, ale dłuższym w celu zapewnienia przestrzeni utwardzania. Przyczepiona, jako przedłużenie tego bębna, ale oddzielona ścianką ukształtowaną, jako wcięcie 26, jest druga część 27 bębna, która jest silniej ogrzewana od zewnątrz i wietrzona gorącym powietrzem. Droga gorącego powietrza jest pokazana za pomocą strzałki 28. W części 27 wilgoć jest osuszana, przy temperaturze produktu nieprzekraczającej 110°C, a z korzyścią poniżej 105°C.

Zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, powiązane są etapy osuszania i mielenia. Osuszanie wraz z mieleniem za pomocą na przykład urządzeń takich jak Impill® lub Ultrarotor® i wiele innych, wiąże ze sobą etapy osuszania i mielenia. Takie powiązanie jest użyteczne w momencie, gdy tynk ma zostać drobno zmielony.

Innym korzystnym powiązaniem jest mielenie i schładzanie. Gdy produkt opuszcza etap osuszania zgodnie z przykładem wykonania na fig. 4, jego temperatura jest stosunkowo niska. Mała zawartość procentowa swobodnej wilgoci może się utrzymać. Powietrze przepchnięte przez młynek osuszy resztki wilgoci i jednocześnie schłodzi produkt.

Poniższe przykłady ilustrują wynalazek, bez ograniczania jego zakresu.

PL 208 851 B1

Dla celów testowania procesu według niniejszego wynalazku została zbudowana pracująca w trybie ciągłym instalacja pilotażowa. Instalacja ta jest typu takiego jak pokazano na fig. 2 (z wyjątkiem tego, że zamiast obracania się w ogrzewanej przestrzeni bęben posiadał podwójny płaszcz pełniący funkcję pieca gazowego). Do instalacji pilotażowej wprowadzano tynk pochodzenia FGD, który był uprzednio poddany kalcynowaniu w obrotowym kalcynatorze ogrzewanym niebezpośrednio parą. Temperatura wsadu na wejściu do instalacji pilotażowej wynosiła średnio 120°C. Wydajność wynosiła 150 kg/h dla wszystkich kroków nawilżania, utwardzania i osuszania. Nawilżanie zostało ustalone na wielkość 4 ±1%. Średni czas pobytu w instalacji wynosił 16 minut. W trybie połączonego nawilżania i osuszania instalacja symulowała działanie urządzenia przedstawionego na fig. 4. Jeśli założy się wolną wilgoć na poziomie poniżej 2% na początku procesu osuszania, można przyjąć, że sumaryczny czas nawilżania i utwardzania jest rzędu 5 do 10 minut (co jest zbliżone do poziomu nasycenia). Kontrolowanymi parametrami produktu były temperatura i wilgotność. Proces mógł być kontrolowany przez strumień powietrza, który wchodził do bębna w kierunku „pod prąd”, oraz poprzez temperaturę zewnętrznego ogrzewania. Strumień powietrza był regulowany poprzez dobór szerokości szczeliny po stronie wprowadzania w celu utrzymania temperatury produktu na wymaganym poziomie. Temperatura zewnętrznego ogrzewania dochodziła do 185°C. W takich warunkach produkt pozostawał w bębnie w temperaturze 100 ± 5°C, a LOI wynosiło 6,5 do 7%. W trybie nawilżania, wewnętrzna przestrzeń był zmniejszana w celu uniknięcia znaczniejszej wymiany powietrza. Produkt przy końcu wyjściowym tracił maksymalnie 2% swej pierwotnej wilgotności. Zewnętrzne ogrzewanie dochodziło do 125°C. Temperatura przy końcu wyjściowym wynosiła 85 ± 10°C. W tym trybie ważne było jedynie powstawanie DH. Małe próbki były szybko osuszane w piecu w temperaturze 50°C, a następnie poddawane testom na ilość związanej wody oraz termicznej analizie różnicowej („Differential Thermal Analysis” - DTA).

Wymienione poniżej próbki tynku zostały przetestowane tak jak to zostało przedstawione w poniższej tabeli. Wszystkie próbki były wykonane z tego samego źródła nieprzetworzonego gipsu, który był gipsem FGD pochodzącym z niemieckiej elektrociepłowni, oraz wszystkie próbki były kalcynowane w tym samym urządzeniu wykorzystującym ogrzewany parą obrotowy piec. Próbki 1a, 1b, 2, 3 i 4 są tradycyjnego typu. Próbki 5 i 9 są zgodne z niniejszym wynalazkiem.

T a b e l a 1

Próbka	Typ
1a	Gips FGD kalcynowany, nierozdrabniany, z silosu
1b	Gips FGD kalcynowany, nierozdrabniany, po wyjściu z kalcynatora
2	Gips FGD kalcynowany, nierozdrabniany, po 4 miesiącach przechowywania w torbie z tworzywa sztucznego
3	Gips FGD kalcynowany, rozdrobniony do rozmiaru d50=28 μιτι, świeży
4	Próbka 3 przechowywana przez 24 godziny w warunkach 35°C i 90 RH (tradycyjne wymuszane dojrzewanie)
5	Nawilżony, utwardzony, osuszony, schłodzony, nierozdrabniany, świeży
6	Próbka 5 po 4 miesiącach przechowywania
7	Próbka 5 rozdrobniona do rozmiaru d50=24 μιτ
8	Próbka 5 rozdrobniona do rozmiaru d50=12 μιτ
9	Próbka 5 rozdrobniona do rozmiaru d50=5 μm
10	50% próbki 6, 50% próbki 8

W celu określenia mechanicznej stabilności tynku najpierw zdefiniowano następujące terminy.

Opad jest określony, jako średnica „ciasta” zawiesionowego wytworzonego w pierścieniu Schmidta, przy czym wartość „opad 1” oznacza opad tynku zmierzony ręcznie, natomiast wartość „opad 2” oznacza opad tynku zmierzony w wale mieszarki typu Braun® MR400, 300W przez 20 s. Stosunek woda/tynk (W/T) jest utrzymywany na poziomie 0,75.

Aby mieć możliwość oceny stabilności, została zdefiniowana relacja opadu ustabilizowanego tynku o danym PSD do opadu danego tynku o takim samym PSD. Współczynnik ustabilizowania wynoszący 1 jest współczynnikiem dla ręcznie mierzonych opadów. Współczynnik ustabilizowania wynoszący 2

PL 208 851 B1 jest współczynnikiem dla tynków poddawanych mieszaniu. Dla wszystkich przypadków stosunek W/T wynosił 0,75.

PSD tynków jest mierzone przez granulometr laserowy taki jak klasyfikator firmy Malvern®, przy czym tynk jest rozpraszany poprzez obróbkę ultradźwiękową w alkoholu.

W celu zdefiniowania przesączalności miesza się 100 g tynku i 500 g wody (zawierającej odpowiednią ilość opóźniacza by w czasie procesu nie dochodziło do zestalenia). Zawiesina jest wprowadzana do cylindra o średnicy 80 mm. Sprężone powietrze pod ciśnieniem 0,1 MPa (1 bar) wypycha wodę przez filtr. Ilość uwalnianej wody jest zapisywana w zależności od kwadratu czasu. W takim przypadku uzyskuje się krzywe wykresu mające charakter liniowy. Nachylenie tych krzywych wskazuje poziom przesączalności tynku. Podobnie jak w poprzednim przypadku, wartość „przesączalność 1” odnosi się do pomiarów ręcznych, natomiast wartość „przesączalność 2” odnosi się do wymieszanych zawiesin. Im większa jest ta wartość, tym szybciej przebiega filtrowanie. Współczynnik 3 jest zdefiniowany, jako stosunek pomiędzy wspomnianymi dwoma nachyleniami. Określa on, w jakim stopniu sposób mieszania wpływa na przesączalność.

Należy podkreślić, że nachylenie mierzone w taki sposób dostarcza jedynie bardzo uproszczone wskazanie. W celu przetłumaczenia tego wskaźnika na czasy filtrowania dla danej procentowej ilości uwolnionej wody, należy odczytać wykres i obliczyć kwadraty wartości z osi odciętych.

Poniższa tabela przedstawia własności różnych próbek tynku.

Próbka	Związana woda (%)	Spoistość według normy US	Opad 1 (mm)	Odpad 2 (mm)	Współczynnik ustabilizowania 1 (mm)	Współczynnik ustabilizowania 2 (mm)	Przesączalność 2	Przesą- czalność 2	Współczynnik ustabilizowania 3 (mm)
1a	5,6	-	150	220	-	-	-	-	-
1b	5,4	-	140	130	-	-	-	-	-
2	8	-	130	135	0,65	0,57	35	9	0,28
3	5,8	66	225	180	0,94	-,71	9	55	0,62
4	7,2	-	205	245	1,03	1,04	-	-	-
5	7,2		195	230	0,98	0,98	-	-	-
6	7,0	-	200	235	1,00	1,00	-	-	-
7	7,0	56	240	255	1,00	1,00	-	-	-
8	6,7	62	265	290	-	-	13	10	0,88
9	7,0	74	210	230	-	-	-	-	-
10	7,0	60	-	-	-	-	27	23	0,85

Porównanie próbki 2 i 4 pozwala na zaobserwowanie efektu tradycyjnego dojrzewania.

Wartości w tabeli ukazują również, że przyspieszone dojrzewanie według niniejszego wynalazku prowadzi do uzyskania zasadniczo takiego samego produktu jak w przypadku tradycyjnego, czasochłonnego dojrzewania.

Porównanie próbki 2 z próbkami 5 i 6 w sposób dobitny ukazuje wpływ zastosowania obróbki według wynalazku na nierozdrobniony materiał, jeśli chodzi o wielkość opadu i współczynniki stabilności dowolnego rodzaju. To samo dotyczy porównania próbki 3 i 7. Nawet przy nieznacznie mniejszej wielkości PSD, wartości opadu próbki 7 są większe niż dla próbki 3. Opad 2 jest nawet większy niż opad 1.

Porównanie próbki 7 z próbką 8 pokazuje, że dla rozdrobnienia d50 = 12 μm uzyskuje się lepszą płynność niż dla mniej rozdrobnionego materiału. Zjawisko to jest tak samo zaskakujące, co bezwzględna wielkość opadu 2 próbki 8. Podobnie zaskakujące są bezwzględne wartości opadu 1 i 2 dla próbki 9. W przypadku nieprzetworzonego materiału można by się spodziewać wartości mniejszej niż 150 mm. Przesączalność próbki 8 jest lepsza niż przesączalność próbki 3 o znacznie większym PSD.

PL 208 851 B1

Próbka 10, która jest mieszanką 50% próbki 5 i 50% próbki 8, niespodziewanie charakteryzuje się przesączalnością równą w przybliżeniu średniej poszczególnych przesączalności. Po przekształceniu na czas filtrowania, stosunek próbka 7/próbka 5 wynosi 6,3, podczas gdy stosunek próbka 8/próbka 10 wynosi 2,2.

W porównaniu ze standardowym produktem z nieprzetworzonego tynku, przetworzone tynki, takie jak w próbkach od 7 do 9, posiadają istotne zalety w wielu zastosowaniach, gdzie wymagane jest małe zapotrzebowanie na wodę lub duża płynność przy danym stosunku W/T (woda/tynk). Przykładem może być produkcja okładziny tynkowej lub prefabrykowanych (wytłaczanych) produktów dowolnego rodzaju.

W przypadku tynków przemysłowych, oprócz małego zapotrzebowania na wodę kluczowa jest stałość. Tynki poddane obróbce według niniejszego wynalazku charakteryzują się taką stałością w różnych partiach produktu oraz podczas długoterminowego przechowywania, ponieważ są one przetwarzane w stanie nasycenia.

Odporność na mechaniczne zniszczenia w czasie mieszania przetwarzanych tynków jest nieporównywalnie lepsza niż w przypadku tradycyjnych tynków. W związku z tym tynki według wynalazku są najbardziej odpowiednie do zastosowań, w których wymagana jest dobra przesączalność, tak jak na przykład w przypadku gipsowego tynku okładzinowego. Jednym z zastosowań tynków, bardzo często pomijanym w literaturze, jest ich stosowanie, jako spoiwa we wzmacnianych włóknami produktach, wykonanych z pulpy włókien i tynku, w którym to przypadku spora ilość nadmiarowej wody musi zostać usunięta albo poprzez odsysanie, albo poprzez filtrowanie ze sprężaniem. Odporność na mechaniczne zniszczenia w czasie mieszania przetwarzanych tynków według niniejszego wynalazku jest nieporównywalnie lepsza niż w przypadku tradycyjnych tynków. W związku z tym tynki według wynalazku są najbardziej odpowiednie do zastosowań, w których wymagana jest dobra przesączalność, tak jak na przykład w przypadku gipsowego tynku okładzinowego.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób stabilizowania kalcynowanego tynku β-półwodzianowego, w którym dostarcza się tynk HH, podgrzany do temperatury korzystnie przekraczającej 100°C, wprowadza się gorący tynk do urządzenia nawilżającego o ściankach ogrzanych do temperatury przynajmniej 100°C, znamienny tym, że wtryskuje się wodę i/lub parę wodną do urządzenia nawilżającego w takich warunkach, aby powierzchnie jeszcze nienawilżone zostały wystawione na działanie wtryśniętej wody i/lub pary, utrzymuje się atmosferę w urządzeniu nawilżającym na poziomie punktu rosy w przedziale od 75 do 99°C, wprowadza się nawilżoną mieszankę do urządzenia utwardzającego, utrzymując atmosferę w urządzeniu utwardzającym powyżej 75°C przez przynajmniej 3 minuty, wprowadza się nawilżoną i utwardzoną mieszankę do urządzenia osuszającego oraz osusza się wspomnianą nawilżoną i utwardzoną mieszankę.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto osuszony produkt rozdrabnia się i/lub schładza się, przy czym schładzanie to może być przeprowadzane przed lub po etapie rozdrabniania, jeśli taki występuje.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dostarczany tynk podgrzewa się do temperatury w przedziale od 100 do 135°C.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ścianki ogrzewa się do temperatury w przedziale od 100 do 150°C.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wodę i parę wodną wtryskuje się przez jedną lub kilka dwufazowych dysz.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że wodę i/lub parę wodną natryskuje się na spadający kaskadowo proszek tynkowy.
7. Sposób według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że wodę i/lub parę wodną natryskuje się na złoże zawiesinowe proszku tynkowego.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że swobodną wilgoć, w stosunku do ciężaru półwodzianu, utrzymuje się w przedziale od 3 do 12%, korzystnie od 3,5 do 6%.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że punkt rosy etapu utrzymuje się w przedziale od 80 do 95°C.

PL 208 851 B1
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utwardzanie wykonuje się w atmosferze w urządzeniu nawilżającym utrzymywanej na poziomie punktu rosy w przedziale od 75 do 99°C.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że w urządzeniu utwardzającym punkt rosy utrzymuje się w przedziale od 80 do 95°C.
12. Sposób według zastrz. 1 albo 10, albo 11, znamienny tym, że okres utwardzania wynosi od 4 do 15 minut, a z korzyścią od 5 do 10 minut.
13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się atmosferę w urządzeniu nawilżającym na poziomie punktu rosy w przedziale od 75 do 99°C, wprowadza się nawilżoną mieszankę do urządzenia utwardzającego i utrzymuje się atmosferę w urządzeniu utwardzającym powyżej 75°C przez przynajmniej 3 minuty w ramach jednego etapu procesu.
14. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że osusza się nawilżoną i utwardzoną mieszankę, rozdrabnia się ją w ramach jednego etapu procesu.
15. Sposób według zastrz. 2 albo 14, znamienny tym, że stosuje się urządzenie osuszające ogrzewane pośrednio, a temperatura produktu znajduje się w przedziale od 80 do 110°C, korzystnie od 95 do 105°C.
16. Sposób według zastrz. 2 albo 14, znamienny tym, że stosuje się urządzenie osuszające ogrzewane powietrzem, a temperatura produktu znajduje się w przedziale od 50 do 95°C, a z korzyścią od 60 do 80°C.
17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskuje się tynk posiadający LOI w przedziale od 6,2 do 8%, korzystnie od 6,2 do 7,3%, przy założeniu 100% czystości.
18. Sposób według zastrz. od 1, znamienny tym, że uzyskuje się tynk posiadający d50 w przedziale od 30 do 100 μm albo w przedziale od 20 do 30 μm albo w przedziale od 15 do 22 μm albo w przedziale od 10 do 20 μm, albo tynk dwumodalny z pierwszym szczytem w przedziale od 3 do 10 μm i drugim szczytem w przedziale od 20 do 60 μm.
19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskuje się tynk pochodzący z gipsu FGD albo któregokolwiek chemicznego ubocznego produktu gipsowego.
20. Urządzenie do realizacji sposobu stabilizowania kalcynowanego tynku β-półwodzianowego, określonego zastrzeżeniami od 1 do 19, znamienne tym, że zawiera obrotowy bęben (1), którego wnętrze jest wyposażone w odstające łopatki (10), w którym wszystkie ścianki stykające się produktem są ogrzewane od zewnątrz do temperatury przekraczającej 100°C.
21. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że posiada pojemność użytkową większą niż 1/20 objętości materiału wprowadzanego na godzinę.
22. Urządzenie według zastrz. 20 albo 21, znamienne tym, że jest wyposażone w jedną lub więcej dysz (11) do dwufazowego napylania wody z parą.
23. Urządzenie według zastrz. 22, znamienne tym, że wspomniane dysze (11) są przykryte daszkiem (12) tak usytuowanym, aby odstające łopatki oczyszczały daszek przy obracaniu.
24. Urządzenie według zastrz. 20 albo 23, znamienne tym, że odstające łopatki (11) są zawieszone na taśmowych sprężynach.
25. Urządzenie według zastrz. 23 albo 24, znamienne tym, że wspomniany daszek (12) jest tak nachylony, aby sprężynowo podwieszone odstające łopatki przesuwały się pod naciskiem po daszku w czasie obracania się bębna (1) i uderzały w przeszkodę po uwolnieniu.
26. Urządzenie według zastrz. 20 albo 21, albo 23, znamienne tym, że zawiera komorę utwardzania (24) zamocowaną do urządzenia nawilżającego, obracającego się wokół tej samej osi.
27. Urządzenie według zastrz. 26, znamienne tym, że zawiera komorę osuszania (27) zamocowaną do urządzenia nawilżającego i utwardzającego, obracającą się wokół tej samej osi.
28. Urządzenie, według zastrz. 27, znamienne tym, że komora osuszania (27) jest połączona kanałami powietrznymi (28) z zewnętrzną ogrzewaną powierzchnią.
29. Urządzenie, według zastrz. 27 albo 28, znamienne tym, że komora osuszania (27) ogrzewana jest od zewnątrz i posiada temperaturę przy ściankach przekraczającą 125°C.
30. Urządzenie, według zastrz. 28, znamienne tym, że powietrze przechodzące z zewnątrz do wnętrza jest ogrzane powyżej temperatury zewnętrznej przestrzeni przed jego wprowadzeniem do wnętrza.