RO110326B1 - Procedeu pentru tratarea ghipsului umed - Google Patents

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru tratarea termică a ghipsului umed, prin care se tratează materia primă cu gaz fierbinte, într-un strat fluidizat, aflat într-un prim pat fluidizat, cu suprafețe de schimb de căldură, în flux continuu și într-un alt strat fluidizat cu gaz fierbinte, aflat într-un al doilea pat fluidizat, cu suprafețe de schimb de căldură în flux continuu.

Sunt cunoscute procedee de tratare termică a hidraților umezi. Astfel, este cunoscută calcinarea ghipsului umed. Ghipsul umed (sulfatul de calciu bihidrat), poate fi uscat superficial, la temperaturi de până la 9O°C, fără eliminarea apei de cristalizare. La temperaturi de până la 145°C, are loc extragerea apei de cristalizare, respectiv, deshidratarea, pentru obținerea unui semihidrat.

In procedeele de tratare termică, poate fi utilizat și ghipsul umed, rezultat în instalații de eliminare a sulfului din gazele de combustie.

In funcție de presiunea parțială a vaporilor de apă, are loc, în același timp o modificare a sau β a semihidratului. Deasupra acestei temperaturi, apar, în funcție de nivelul temperaturii, printr-o eliminare totală a apei de cristalizare, modificarea în anhidrit, începând cu așanumitul ghips A III, o componentă foarte reactivă, cu timp de priză foarte scurt, urmat de ghips A II S cu reacție lentă, greu solubil, precum și de ghips A II u, care este inert. Aceste deosebiri de comportament, în reacție, sunt cauzate de structura superficială, modificată ca urmare a tratamentului termic.

Prin urmare, pentru obținerea unui ghips calcinat, cu compoziție constantă și/sau pură a fazelor respective, este important ca variația temperaturii să poată fi controlată cu precizie în procesul de fabricație. Nu trebuie să apară supraîncălziri și neomogenități la tratarea termică, fenomene care determină modificări de fază nedorite, în cazul unor particule de material.

Acest lucru este valabil, pentru toate fazele termice, deci și pentru unșoare.

Nu există nici un procedeu de tratare termică a hidraților umezi, la care principiile enunțate mai sus să poată fi într-adevăr respectate. Procedeele cunoscute prezintă etape separate, de uscare și de calcinare. Pentru etapa de uscare, se folosesc tuburi cu curent de gaz sau combinații de malaxoare încălzite și tuburi cu curent de gaz, care sunt acționate cu gaze de combustie, respectiv cu gaze încălzite indirect, la peste 2OO°C. Pentru încălzirea prin contact a suprafețelor, se folosesc și purtători de căldură uzuali, de exemplu ulei sau aburi, cu o temperatură de 15O°C. Nu se poate elimina supraîncălzirea materialului printr-un contact prea îndelungat cu curenții de gaze fierbinți, respectiv cu suprafețele de încălzire, formându-se chiar aici, la uscare, faze nedorite, de exemplu forme de ghips A III, A II.

Pentru calcinare, se folosesc așanumitele fierbătoare, tambururi, respectiv tambururi rotative, cu suprafețe încălzitoare (țevi de abur), precum și diverse tipuri de cuptoare. Tambururile și cuptoarele cu încălzire directă fac parte din tehnica convențională de ardere a ghipsului și sunt corespunzătoare, doar pentru un material nepulverizat, sub formă de bucăți.

Fierbătoarele și tambururile rotative, cu suprafețe încălzitoare, sunt alimentate cu pulbere de ghips granulat, care se poate fluidiza, ghips care poate fi obținut și din instalații de eliminare a sulfului din gazele de combustie.

Pentru aparatele menționate, este caracteristică, fie încălzirea directă cu gaze fierbinți (gaze de ardere, respectiv aer) având, de regulă, peste 400°C și/sau fluidizarea incompletă în zona suprafețelor de încălzire. Prin aceasta, se ajunge, la fel ca și în cazul uscătoarelor, la supraîncălzirea locală și la o formare necontrolată a ghipsului cu mai multe faze. In afară de aceasta, gazele de ardere nu sunt inerte și nu se poate realiza o atmosferă controlată (de exemplu, o presiune parțială a H₂0). Aceste dezavantaje ale calcinatoarelor sunt suficient de cunoscute și, prin urmare, constituie obiectul unor propuneri de îmbunătățire. In practică , aceste dezavantaje ale procedeelor se compensează, prin aceea că se influențează ulterior, calitățile produsului, prin adaosuri diferite, prin așa-numitele materiale de ajustare, respectiv, prin faze suplimentare ale procedeelor [măcinare, răcire).

Propunerile cunoscute au ca scop eliminarea din gazele de ardere a temperaturii ridicate, nocive, prin realizarea în prealabil, a unui schimb indirect de căldură, folosirea de aparate cu pat de fluidizare, pentru intensificarea și omogenizarea transmiterii căldurii, precum și împiedicarea contactului dintre gazele de combustie și produsul respectiv.

Astfel, de exemplu, în brevetul FR 1338126 este descris un procedeu de tratare termică a hidraților umezi într-un aparat cu pat de fluidizare, care funcționează cu aer fierbinte, prin care nu se pot rezolva decât incomplet problemele de fluidizare în zona de alimentare, prin intermediul unui amestecător, astfel încât se menține pericolul unei supraîncălziri locale și anume, în special de-a lungul gazelor de ardere care trec prin strat. Aceste dezavantaje sunt evitate de un procedeu descris în brevetul DE 3721421, procedeu efectuat într-un pat de fluidizare cu umplutură inertă de granulat, (nisip) într-un curent de gaz cu circuit închis. Intr-un brevet DE 2622994 este descris un aparat cu pat de fluidizare, în care se încearcă să se îmbunătățească calitatea neomogenă a produsului, printr-o uniformizare a duratei de staționare, cu ajutorul unor camere. Aceste aparate prezintă, însă, dezavantajul că pentru obținerea unui randament de uscare suficient și a unei eficiențe corespunzătoare, trebuie să se lucreze cu temperaturi ridicate ale gazelor fierbinți, existând pericolele cunoscute ale supraîncălzirii.

Intr-un brevet GB 2027859 A se prezintă un aparat asemănător unui fierbător, în care se răcesc gazele de ardere prin suprafețe schimbătoare de căldură în stratul de produs, înainte de folosirea lor la fluidizare (parțial). In brevetul DE 3738301 se reia acest principiu al schimbătorului de căldură indirect. Pe de altă parte, pentru fluidizare, se folosește gaz fierbinte, încălzit indirect, nu gaze de ardere, încercându-se o omogenizare a timpului de staționare prin intermediul unor camere fluidizate în mod diferențiat. Și în cazul acestor două procedee, persistă pericolul supraîncălzirii, la pereții care transmit căldura, în special în cazul fluidizării parțiale, respectiv diferențiate. In afară de aceasta, toate procedeele descrise mai sus, cu excepția celui cu pat de fluidizare cu material granulat ( DE 3721421 ) necesită o pulbere de dihidrat, uscată prin procedee convenționale.

Problema, pe care o rezolvă invenția, constă în îmbunătățirea procedeului de tratare termică a hidraților umezi, în vederea atingerii în mod controlabil a rezultatului dorit, privind eliminarea apei de cristalizare. In special, urmează a se produce, în mod controlat, ghips calcinat, cu o compoziție de faze constantă și/sau pură, la care să poată fi evitată tratarea neomogenă, în mare măsură, ceea ce determină obținerea unui produs omogen, din punct de vedere calitativ.

Procedeul conform invenției constă în evaporarea apei de suprafață din materialul supus tratării, la un nivel de temperatură uzual scăzut, într-un prim pat fluidizat, aflat într-un prim dispozitiv de fluidizare. Se extrage apoi, la nivel de temperatură scăzut, apa de cristalizare din materialul supus tratării, aflat într-un alt pat fluidizat, situat într-un dispozitiv de fluidizare separat. Căldura, care urmează a fi folosită, este introdusă alternativ, prin intermediul gazului de fluidizare și în mod multiplu, prin suprafețe schimbătoare de căldură.

Materialul supus tratării termice se deshidratează înainte de primul dispozitiv de fluidizare și se amestecă produsul rezultat deshidratat cu o parte din materialul deja tratat din primul dispozitiv de fluidizare.

Prin procedeul conform invenției, se evită dezavantajele menționate mai sus, în cazul calcinării ghipsului umed. Atât uscarea, cât și eliminarea apei de cristalizare se realizează separat în câte un aparat cu pat fluidizat, fără pericolul fenomenului de supraîncălzire. Acest lucru se obține printr-o fluidizare complet omogenă, prin intermediul unui gaz fierbinte, încălzit indirect, la temperatură joasă. O cantitate însemnată de energie este transferată, prin intermediul suprafețelor schimbătoare de căldură, în stratul fluidificat care se încălzește de către diferiți agenți, aleși dintre abur saturat, agent termic uleios, la un nivel de temperatură scăzut, de preferință de 2DO°C. O alcătuire constructivă, deosebit de avantajoasă, a aparatelor cu bază dreptunghiulară, asigură un spectru restrâns al timpului de staționare a materialului supus tratării termice și un profil pronunțat al temperaturii și umidității, fără folosirea unor camere cu fluidizare diferențiată. Datorită realizării în acest mod a unei zone de intrare relativ reci și a încălzirii adecvate, se influențează în mod avantajos proprietățile superficiale ale cristalelor.

Patul fluidizat este constituit din materialul ce urmează a fi tratat, și anume din granulatul de ghips. Nu este necesar nici un material auxiliar, respectiv un alt mijloc auxiliar mecanic (de exemplu, amestecător). Modul de funcționare sigură este obținut printr-o adâncime mare a patului fluidizat, de 0,5 ... 1,5 m. Pentru a se putea usca și hidrați cu umiditate mare, este necesar ca astfel de materiale să fie amestecate înainte de pătrunderea în zona de uscare cu material recirculat, uscat superficial până la o umiditate necritică, distribuindu-se în așa fel alimentarea, încât încărcarea superficială specifică să nu perturbe fluidizarea. Acest lucru poate fi realizat în mod avantajos, prin mai multe puncte de alimentare și/sau prin prevederea în strat a unor elemente înglobate de frânare a impulsului sau de distribuire.

Reglarea temperaturii patului de fluidizare poate fi efectuată, fie prin intermediul debitului de alimentare al produsului, fie, prin temperatura agentului termic. In cazul ghipsului umed, se obține un dihidrat uscat superficial, cu conținut integral de apă de cristalizare la 9D°C (temperatura produsului). Cu acest material inițial se poate obține orice calitate dorită a ghipsului, doar prin variația temperaturii la ieșire, care poate fi menținută constantă, în limite restrânse. Se pot obține astfel un semihidrat B pur, un ghips cu două faze, cu un semihidrat β și cu un conținut diferit de ghips A III, în funcție de temperatură, precum și un ghips cu mai multe faze, cu semihidrat β părți de ghips A III și A II până la un produs A II pur. Integrată în calcinator, la extremitatea de ieșire a acestuia, se poate găsi o zonă de răcire, care să răcească produsul până la temperaturi moderate, oferind, în afară de aceasta, posibilitatea, ca printro adăugare controlată a umidității, să se realizeze o blocare a produsului.

In cele ce urmează, se descrie un exemplu de realizare a procedeului, conform invenției, în legătură și cu figura , care reprezintă schematic o instalație, pentru realizarea acestui procedeu, reprezentând calcinarea ghipsului umed.

Un ghips umed, deshidratat mecanic, provenit dintr-o instalație de evacuare a sulfului din gazele de combustie, este amestecat, după evacuare dintr-un siloz pentru material umed Ί, într-un amestecător 2, cu un dihidrat uscat superficial în prealabil, până la atingerea unei umidități necritice, astfel încât produsul granulat să poată fi fluidizat bine. Acest material este introdus, prin intermediul unui dispozitiv de transport 3, în două puncte de alimentare, într-un prim aparat cu pat fluidizat (uscător A). Aerul de fluidizare se încălzește într-un registru de încălzire 5 până la temperatura de 15O°C. □ cantitate însemnată de energie este introdusă în stratul fluidizat din uscătorul A prin intermediul sistemului de schimbătoare de căldură 4. Aerul care este evacuat din uscătorul A, este separat de praf într-un filtru sau ciclon 6.

Praful este transportat împreună cu hidratul uscat superficial în mod pneumatic din uscătorul A, prin intermediul unei conducte 7 într-un siloz 8 pentru material uscat. O parte din această cantitate este deviată, trecând printr-un șnec de transport 9, pentru a ajunge ca material recirculabil, în amestecătorul 2. Restul materialului din silozul pentru material uscat ajunge, printr-un dispozitiv de dozare 10 , într-un al doilea dispozitiv cu pat fluidizat, într-un calcinator B. Aerul de fluidizare, pentru partea fierbinte a dispozitivului cu pat fluidizat B, este încălzit prin intermediul unui registru 11, în funcție de gradul de calcinare dorit. Aerul de fluidizare, pentru zona de răcire integrată în dispozitivul cu pat fluidizat B ,nu este încălzit. 0 cantitate însemnată de energie este introdusă în partea fierbinte a calcinatorului B prin intermediul unui sistem 12 de schimbătoare de căldură, în conformitate cu gradul de calcinare urmărit. Din zona de răcire, o cantitate însemnată de energie este evacuată, prin intermediul unui sistem de schimbătoare de căldură 13. Aerul evacuat din calcinatorul B este desprăfuit într-un ciclon 14, iar pulberea este reintrodusă, în funcție de gradul de calcinare al materialului, într-un loc corespunzător, în stratul de material. Ghipsul răcit, a cărui calcinare este încheiată, ajunge, prin intermediul unor conducte pneumatice 15 , într-un siloz 16, pentru produsul finit și poate fi extras din acesta, pentru o prelucrare ulterioară.

Faptul că exemplul de realizare a fost conceput pentru dihidratul obținut de la o instalație de eliminare a sulfului din gazele de combustie, pentru care procedeul este deosebit de indicat, nu exclude aplicarea procedeului pentru calcinarea altor forme de dihidrat de ghips. Procedeul poate fi aplicat cu avantajele descrise. Și alți hidrați umezi pot fi prelucrați în conformitate cu invenția, în modul indicat, cu avantajele menționate mai sus.

Claims (7)

1. Revendicări

   1. Procedeu pentru tratarea termică a ghipsului umed, prin care se tratează materia primă cu gaz fierbinte, într-un strat fluidizat, aflat într-un prim pat fluidizat, cu suprafețe de schimb de căldură, în flux continuu și într-un alt strat fluidizat cu gaz fierbinte, aflat într-un al doilea pat fluidizat, cu suprafețe de schimb de căldură în flux continuu, caracterizat prin aceea că se evaporă apă de suprafață din materialul supus tratării termice, la un nivel de temperatură uzual scăzut, în primul pat fluidizat, aflat într-un prim dispozitiv de fluidizare, după care se extrage, la un nivel de temperatură uzual scăzut, apa de cristalizare din materialul supus tratării termice, aflat într-un al doilea pat fluidizat, situat într-un dispozitiv de fluidizare separat, căldura care urmează a fi folosită fiind introdusă alternativ prin intermediul gazului de fluidizare și în mod multiplu, prin suprafețe schimbătoare de căldură.
2. 2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se deshidratează mecanic materialul supus tratării termice, înainte de primul dispozitiv de fluidizare și se amestecă produsul rezultat deshidratat cu o parte din materialul deja tratat din primul dispozitiv de fluidizare.
3. 3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se introduce materialul supus tratării termice, în partea superioară a patului fluidizat, în multiple puncte de alimentare.
4. 4. Procedeu conform revendicării

   1, caracterizat prin aceea că se efectuează tratamentul termic în dispozitive de fluidizare, cu paturi fluidizate, având secțiune dreptunghiulară.
5. 5. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se introduce ca material pentru tratament termic, ghips rezultat din instalații de desulfurare a gazelor evacuate.
6. 6. Procedeu conform revendicării

   1, caracterizat prin aceea că se răcește materialul supus tratării termice într-un strat fluidizat cu gaz și suprafețe de schimb înglobate, în patul fluidizat 5 înainte de evacuare din al doilea dispozitiv cu pat fluidizat.
7. 7. Procedeu conform revendicărilor 1 ... 6, caracterizat prin aceea că, gazele fierbinți se încălzesc în mod indirect.