新型水硬性结合料的加工方法和设备及获得的水硬性结合料技术

一种加工天然硫酸钙粉状原料或者合成原料以制备一种水硬性结合料的方法，所述水硬性结合料包括α型无水石膏和烧石膏的稳定混合物，其中，α型无水石膏按重量计的比例大于３５％，其特征在于，所述方法将下述两个连续阶段结合起来： （ａ）在适于使大部分粉状原料形成α型变体硫酸钙的条件下，在有水蒸汽的情况下，在基本为２２０℃至３６０℃的温度下对粉状原料进行加热， （ｂ）通过在压力下喷射到上述加热的原料中心的一种干冷气体，在不到１５分钟的时间里使所述原料冷却至少１５０℃，对所述原料进行热淬。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加工天然硫酸钙(石膏)粉状原料或者合成原料(硫石膏、磷石膏以及其它同类副产品)、以制备一种新型水硬性结合料的方法。本专利技术还涉及一种可以使用所述方法的设备以及可用所述方法制备的水硬性结合料。人们已提出一些硫酸钙加工方法，用以制备石膏，特别是制备改良石膏(有时称为α型石膏)，改良石膏一旦硬化，就具有比现有石膏更高的机械性能。加工过程中发生的一些现象人们不太了解，通常人们将机械特性的改进归功于所获得制品中的α结晶变体的存在，但人们并不确切知道变体在所述制品中的比例，也不知道能稳定和重复地获得它的条件。改良石膏通常从石膏制成，先使石膏经过一个压热处理湿法焙烧阶段，然后经过一个干热空气流的热干燥阶段。焙烧在约5至10巴的压力下在饱和蒸汽气氛中进行约10小时。为了弥补这种制备改良石膏的传统方法(成本极高、重复性不定)的缺陷，人们提出其它一些方法，实际上，这些方法是再现传统方法的主要条件(湿法焙烧、接着是热空气干燥)，而使用不同的装置和技术(专利文献FR2389855、FR2445940、FR2572721、US2269580、US3145980)。本专利技术旨在提出一种新型加工方法，制备一种具有理想特性的新型水硬性结合料，所述新型水硬性结合料一旦硬化，就具有显著的性能，特别是耐火特性和机械强度，尤其是在完全浸没的情况下也是如此。本专利技术另一个目的是提出一种可在经济的情况下使用所述方法的设备。本专利技术的加工一种硫酸钙粉状原料以制备一种新型水硬性结合料的方法的特征在于，它将下述两个连续阶段结合起来(a)在适于使大部分粉状原料形成α型变体硫酸钙的条件下，在有水蒸汽的情况下，在基本为220℃至360℃的温度下对粉状原料进行加热，(b)通过在压力下喷射到上述加热的原料中心的一种干冷气体，在不到15分钟的时间里使原料冷却至少150℃，对原料进行热淬。所谓“干冷气体”是指这样一种气体，其温度低于约50℃(最好是约为20℃至30℃的环境温度或者低于此的温度)，其水蒸汽含量低于约5％(蒸汽量与气体总质量之比)，最好低于1％。本专利技术方法根据下述观测进行设计当一种硫酸钙按传统方法加工来制备“改良石膏”时，所获得的制品实际上是一种混合物，这种混合物虽然确实含有α型无水石膏，但是α型无水石膏在其中占很少一部分，而且同其它无水物(γ型无水石膏)或水合物(半水合物、双水合物等等)相混合。本专利技术的研究表明，这主要是两个因素一个是焙烧问题，不但产生α型无水石膏，而且也产生其它物质，特别是焙烧后制品的变化问题，由于再水合作用而局部转化。本专利技术方法的基本构思是制备一种稳定的成品，其中含有的α型无水石膏按重量计的比例比现有改良石膏所含有的要高得多，为此，通过一种热淬使焙烧而成的成分结构凝固。这样，大大限制了焙烧而成的α型无水石膏随后的转化。淬硬操作最好是使通过焙烧加热的原料在低于100℃的温度下淬硬6至12分钟。这可以通过干冷压缩空气进行，干冷压缩空气在一些位置喷射到移动中的原料上，对空气流量加以调节，以获得适当的冷却速度。根据本专利技术一个最佳实施例，焙烧操作结束后，加热的原料大量地从一个上阶层下落到一个下阶层，通过振动呈层状向前移动；淬硬操作是这样进行的一方面，将第一股干冷空气流喷射到从上阶层向下阶层下落的原料上，另一方面，将干冷空气流喷射到在下阶层移动中的原料层上。用上述方法制备的新型水硬性结合料是硫酸钙的α型无水石膏和烧石膏的一种稳定混合物，其中，α型无水石膏按重量计的比例大于35％，特别是可达到40％至65％；这种混合物含有很少的γ型无水石膏或者不含γ型无水石膏。所述混合物的成分及其高比例的α型无水石膏使得由这种结合料制成的制品具有显著的特性，特别是-耐火性能符合NF P 92-507标准中规定的MO级别的可燃性标准，-抗压强度250至300巴，-抗弯强度55至70巴。具有这些性能的一部分原因是因为α型无水石膏的可溶性以及采用这种变体而获得的更高的比表面积(约6m2/g)，使用这种结合料时，具有迅速和均匀的硬化作用。需要指出的是，在本专利技术结合料中加入普通填料而获得的制品在浸没在水中的情况下具有显著的机械强度，比采用公知的改良石膏所获得的类似制品的机械强度高得多。因此，本专利技术的基本构思是增大制品中α型无水石膏的比例，所使用的基本手段是通过一种淬硬限制焙烧后制品的变化。为了增大制品中α型无水石膏的比例，本专利技术还使焙烧操作达到最佳化，以便在焙烧结束后使所述变体获得尽可能高的质量。采用下述条件可提供较好的结果预先控制原料的湿度，如需要，则将湿度调节到基本12％至25％；此时进行焙烧操作，使粉状原料在含有至少一部分由原料释放的水蒸汽的不流通的气体气氛中呈搅动状态的层状向前移动，并且在适于将原料层上面的气体温度提高到400℃至500℃以及使原料中心的温度保持在高于250℃和低于300℃的温度的条件下，对全部原料加热。特别是通过布置在原料层上面的一些红外线辐射器进行加热，辐射器的辐射功率根据原料层向前移动的速度加以调节，以便在原料层上面获得适当的气体温度以及在原料中心获得适当的温度。上述使用的条件根据长时间的反复摸索和试验按照实际情况予以确定。由操作条件获得的较好结果如下对于制备α型无水石膏而不存在其它变体来说，原料层中心的温度为250℃至300℃是理想的；水蒸汽在温度高于其临界点(365℃)的较热的气氛中在原料层的上面逸出，很快达到超临界状态，从而避免(或限制)原料表面的再水合作用和变化，以便在焙烧期间，α型无水石膏的比例很高(因为淬硬前的采样立即发生变化，所以不可能给出准确比例)。成品水硬性结合料中的烧石膏成分主要来自于淬硬开始时产生的α型无水石膏的一定转化；研究一下处理过程中的温度分布图即可了解这一现象在淬硬开始时原料的温度略微上升(15℃至20℃)，这只能解释为α型无水石膏放热转化为烧石膏的反应；但是，由于使α型无水石膏稳定的淬硬，转化很快停止。另外，淬硬使α型无水石膏完全停止向γ型无水石膏(不可溶或略微可溶)的变化，γ型无水石膏在成品中仅仅处于微量状态(这同公知的结合料相反，在公知的结合料中，这种变体比例很大)。本专利技术还涉及一种可使用上述方法的设备。所述设备包括一个焙烧隧道，具有一个上游端和一个下游端；一些原料供料装置，位于焙烧隧道的上游端；一些纵向槽，并列布置在焙烧隧道中，适于装原料；一些梳状件，用导热材料制成，插入所述槽中，其形状适于分开槽中的原料堆；一些使槽进行振动的调节装置，适于使原料从上游端向下游端移动；一些加热装置特别是辐射器，加热装置功率可以调节，位于焙烧隧道中槽的上面；一个冷却装置，具有一个上游端和一个下游端，位于一个比焙烧隧道低的高度；一个呈延伸状的容器，在冷却装置中延伸，用于装原料；一些使所述容器进行振动的调节装置，适于使原料从上游端向下游端移动；一些使原料在重力作用下从焙烧隧道下游端进入冷却装置上游端的通行装置；一些位于上述通行装置处的干冷压缩空气喷射装置；一些位于冷却装置中的干冷压缩空气喷射装置；以及一些原料排出装置，位于冷却装置的下游端。本专利技术其它特征、目的和优越性在下面参照附图加以描述。附图如下附图说明图1是本专利技术加工设备一个实施例的立体图，图2是侧视图，图3是沿平面AA′的横向剖视图，图4是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·杜赛尔，
申请(专利权)人：克里斯蒂安·杜赛尔，
类型：发明
国别省市：