BRPI0715158A2 - processo para fabricar o estoque de mescla de ultra-baixa consistÊncia a e á - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA FABRICAR O ESTUQUE DE MESCLA DE ULTRA- BAIXA CONSISTÊNCIA <244> e <225>, onde um processo é relevado para produzir uma mescla do estuque alfa e beta incluindo uma etapa de calcinação de pasta fluida para produzir o hemihidrato de sulfato de cálcio alfa seguido por uma etapa de calcinação do leito fluidizado para produzir o hemihidrato de sulfato de cálcio beta. O processo inicia com 50-75% da pasta fluida sólida contendo gipsita, e então o vapor calcina a pasta fluida em um primeiro reator para formar a pasta fluida de gipsita parcialmente calcinada que contém o dihidrato de sulfato de cálcio e hemihidrato de sulfato de cálcio alfa. A água então é retirada da pasta fluida parcialmente calcinada. então o bolo de filtro é alimentado em uma caldeira para concluir o processo de calcinação ao converter o dihidrato de sulfato de cálcio do material de bolo de fltro ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta.
Description
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"PROCESSO PARA FABRICAR O ESTUQUE DE MESCLA DE ULTRA-BAIXA CONSISTÊNCIA α E β"
Campo Da Invenção
A presente invenção refere-se a um método aprimorado de fabricar gipsita calcinada que resulta em um estuque de mescla de ultra-baixa consistência alfa e beta. Especificamente, a presente invenção fornece um processo que compreende uma etapa de calcinação de pasta fluida em um primeiro reator para produzir o hemihidrato de sulfato de cálcio alfa seguido por uma etapa de calcinação, por exemplo, uma etapa de calcinação de leito fluidizado, em um segundo reator para produzir o hemihidrato de sulfato de cálcio beta.
Estado Da Técnica
O dihidrato de sulfato de cálcio de gipsita, CaS04.2H20 é proveniente de uma variedade de fontes. O gesso é um termo para gipsita natural que é qualquer mistura contendo mais de 50% de dihidrato de sulfato de cálcio, CaS04.2H20 (por peso).
Geralmente, os produtos contendo gipsita são preparados ao formar uma mistura de fase de gipsita calcinada (i.e., hemihidrato de sulfato de cálcio e/ou anidrite solúvel de sulfato de cálcio) e água, e, opcionalmente, outros componentes, conforme desejado. A mistura tipicamente é fundida em um formato pré- determinado ou na superfície de um substrato. A gipsita calcinada reage com a água para formar uma matriz de substrato hidratado cristalino, i.e., dihidrato de sulfato de cálcio. É a hidratação desejada da gipsita calcinada que permite a formação de uma matriz interligada de gipsita fixada, assim concedendo resistência à estrutura de gipsita no produto contendo gipsita.
O estuque é definido como um hemihidrato de sulfato de cálcio quimicamente e é um material de construção bem conhecido utilizado para fabricar reboco de construção e chapa artificial de gipsita. O estuque é tipicamente feito ao triturar a pedra de gipsita e então aquecer a gipsita em pressão atmosférica para calcinar (desidratar) o dihidrato de sulfato de cálcio ao hemihidrato de sulfato de cálcio. Além da pedra natural de gipsita, a utilização da gipsita de Dessulfuração de Gás de Fornalha ou da gipsita de processos químicos também pode ser utilizada. Tradicionalmente, a calcinação da gipsita tem ocorrido em uma caldeira de grande pressão atmosférica contendo uma mistura das diversas fases da gipsita.
A Patente Norte-Americana N0 5.927.968, de Rowland et al., aqui incorporada por referência em sua totalidade, revela seu próprio método e mecanismo para calcinação contínua da gipsita em uma caldeira atmosférica sem refratário. Entretanto, a Patente Norte-Americana N0 5.927.968 de Rowland et al. também revela uma variedade de caldeiras para calcinar o estuque. Tal caldeira possui uma parte inferior em formato de domo espessa, contra a qual a chama inflamada por gás é direcionada, com a caldeira e chama de queimador sendo incluídos em uma estrutura refratária adequada. Normalmente existe uma fossa quente associada na qual o material calcinado é alimentado. A caldeira deve suportar temperaturas na faixa de 2.000 - 2.400 OF (1093 - 1314 0C). A Patente Norte-Americana N0 5.927.968 de Rowland et al. menciona a Patente Norte-Americana N0 3.236.509 de Blair, tipificando este tipo de construção.
A Patente Norte-Americana N0 3.236.509 de Blair, aqui incorporada por referência, revela a calcinação de caldeira fluidizada contínua em que o pó seco de gipsita mineral é alimentado a um recipiente de calcinação coberto, porém ventilado por ar e levemente exaurido por vácuo. Após um estado fixo da operação ser atingido no recipiente, uma corrente substancialmente contínua de gipsita fria que foi pré-secada e triturada a uma estado finamente dividido e com uma ampla distribuição dos tamanhos fragmentados de partícula, é adicionada na parte superior da massa fluidizada em ebulição na caldeira. Sob tais condições, o choque término no mineral frio e seco sendo baixado na massa já em ebulição radicalmente fratura os fragmentos triturados da pedra de gipsita, e o estuque resultante (hemihidrato beta) é altamente fraturado e fissurado, bem como sendo amplamente distribuído em tamanho de partícula. Isso faz com que o estuque disperse muito rapidamente na água, e exige que altas quantidades de água de aferição sejam misturadas com o estuque para reidratação na gipsita nas consistências habituais de uso.
Essa "consistência dispersada", também conhecida na técnica como "consistência" ou "demanda de água", é uma propriedade importante do estuque. Os estuques de consistência mais baixa geralmente resultam em fundições mais fortes.
A consistência normal do estuque (reboco de gipsita) é um termo da técnica e é determinável de acordo com o Procedimento ASTM C472, ou seus equivalentes substanciais. É definido como a quantidade de água em gramas por 100 gramas de estuque.
A Patente Norte-Americana N0 4.533.528 de Zaskalicky, aqui incorporada por referência em sua totalidade, revela a alimentação direta do bolo de gipsita químico úmido a um calcinador de caldeira contínuo para produzir o hemihidrato beta de baixa consistência. Conforme explicado em Zaskalicky, e também para os fins da presente descrição, "consistência dispersada" pode ser definido como o volume de água exigido para fornecer uma viscosidade padrão ou fluxo quando uma quantidade padrão por peso do estuque é dispersada por mistura mecânica em um misturador de laboratório em alta intensidade de cisalhamento e por um tempo padrão para a mistura igual encontrada na linha de formação da placa de gipsita, p.ex., 7 segundos, ou em um misturador de fundição de formação de reboco industrial, p.ex., 60 segundos.
Por exemplo, conforme explicado na Patente Norte-Americana N0 4.201.595 de O1NeiII1 aqui incorporada por referência em sua totalidade, a gipsita calcinada feita por calcinação contínua pode ter uma consistência dispersada em cerca de 100- 150 cc. A "consistência dispersada" para os fins da fabricação da placa de gipsita poderá ser definida como o volume de água exigido para fornecer uma viscosidade padrão ou fluxo quando 100 gramas de estuque são dispersados por mistura mecânica em um misturador de alta velocidade de laboratório em alta intensidade de cisalhamento e por 7 segundos, que é equivalente à mistura encontrada na linha de formação de placa. Enquanto a consistência dispersada pode ser expressa em um valor numérico específico, será apreciado que qualquer número específico seja variável a partir de um processo ao próximo, dependendo do estuque específico e a taxa de produção.
O estuque de baixa consistência é especificamente vantajoso na fabricação automatizada da placa de gipsita, em que uma grande porção do tempo de processamento e energia de processamento é devotada para remover a água em excesso da placa úmida. A água em excesso considerável é exigida na fabricação da placa de gipsita para adequadamente fluidizar a gipsita calcinada e obter o fluxo apropriado da pasta fluida de gipsita.
Um valor de consistência dispersada de
100-150 cc. indica uma exigência de água em cerca de 85-100 partes de água por 100 partes da gipsita calcinada para uma pasta fluida típica em uma fábrica de chapa artificial de gipsita. A água teórica exigida para converter a gipsita calcinada (hemihidrato de sulfato de cálcio ou estuque) para fixar o dihidrato de gipsita é somente de 18,7% por peso com base pura. Isso deixa cerca de 67 a cerca de 82% da água presente na pasta fluida de gipsita para ser removida na secagem da placa. Ordinariamente, os secadores de placa de gipsita em uma linha de fabricação de placa de gipsita removerão essa água, por exemplo, ao manter a temperatura do ar em cerca de 400 OF (204 "C) e exigindo um tempo de secagem em cerca de 40 minutos.
As Patentes Norte-Americanas Nos. 4.201.595 (também acima mencionada), 4.117.070 e 4.153.373 de O1NeiII, todas aqui incorporadas por referência em sua totalidade, ensinam para reduzir as consistências dispersadas dos estuques de caldeira continuamente calcinados por um tratamento posterior de calcinação do estuque com pequenas quantidades de água ou diversas soluções aquosas, resultando em um material úmido, porém aparentemente seco e permitindo que pequenas quantidades de água livre permaneça na superfície de partícula da gipsita calcinada por um curto período de tempo, em cerca de 1-10 minutos para a "cura" do estuque tratado.
A Patente Norte-Americana N0 3.410.655 de Ruter et al., aqui incorporada por referência em sua totalidade, ensina a produção do hemihidrato de sulfato de cálcio alfa. Ruter et al. declara que o hemihidrato alfa forma cristais semelhantes a não agulha, conforme oposto ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta que forma cristais semelhantes à agulha. Ruter et al. também declara que o reboco normal de Paris (hemihidrato de sulfato de cálcio) é o hemihidrato de sulfato de cálcio beta. Entretanto, dependendo do modo de preparo, o reboco de Paris ainda contém mais ou menos de sulfato de cálcio anidro, e/ou hemihidrato de sulfato de cálcio alfa. Além disso, os rebocos com teor definido de hemihidrato alfa exibem altas resistências. Ruter et al. ensina a fabricar o hemihidrato de sulfato de cálcio alfa na forma de cristais semelhantes a não agulha ao purificar o dihidrato com água para remover as impurezas orgânicas e porções finas e viscosas de cristal, formando uma suspensão aquosa do dihidrato em um pH cerca de 1,5-6, e subseqüentemente aquecendo sob condições proximamente controladas.
A Patente Norte-Americana N0 2.907.667 de Johnson, aqui incorporada por referência em sua totalidade, declara que o hemihidrato alfa é preparado ao aquecer o dihidrato sob condições controladas da pressão do vapor na presença de vapor ou em uma solução aquosa.
A Patente Norte-Americana N0 4.234345 de Fássle revela hemihidrato de sulfato de cálcio alfa de rápido assentamento feito a partir do dihidrato de sulfato de cálcio ao recristalizar de forma hidrotérmica o dihidrato de sulfato de cálcio para formar uma mistura contendo 95%-99% por peso do hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e 5 a 1% do dihidrato de sulfato de cálcio. O dihidrato nessa mistura é então convertido ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta ao calcinar, exceto por um restante de até 0,5 por cento de dihidrato, que permanece na mistura.
Há uma necessidade para estuques com características de baixa consistência e boa resistência.
Sumário Da Invenção
O objeto da presente invenção é fornecer um processo para fabricar uma composição de estuque compreendendo hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e hemihidrato
de sulfato de cálcio beta.
O presente processo inicia com 50-75 % de sólidos contendo gipsita por peso em pasta fluida aquosa.
A injeção direta de vapor de uma qualidade entre 100 a 200 psig, na pasta fluida em ou antes ao primeiro reator de tanque misturado contínuo, em 60 psig, converte 50 a 95% wt. % dos sólidos de gipsita ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa. Isso forma parcialmente a pasta fluida de gipsita calcinada que contém o dihidrato de sulfato de cálcio e hemihidrato de sulfato de cálcio alfa. Especificamente, cerca de 80-90% wt. % ou 70-85 wt. % da gipsita é calcinada ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa. A água é então retirada da pasta fluida de gipsita parcialmente calcinada, por exemplo, em uma prensa de filtro para produzir um bolo de filtro de sólidos sem água de 95 a 98 % de sólidos. A temperatura do bolo de filtro é mantida acima de 170 OF (77 0C) durante a separação. Então, os sólidos quentes sem água são alimentados a uma caldeira atmosférica para concluir o processo de calcinação ao converter o dihidrato de sulfato de cálcio dos sólidos sem água ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta. A água quente (recuperada sem resfriamento significativo) é retornada à alimentação do processo para minimizar a energia utilizada no processo. Alternativamente, o calor da água pode ser utilizado com o calor de refugo a partir do processo da caldeira para pré-aquecer a pasta fluida alimentada da gipsita no início do processo.
O presente processo para fabricar uma
mescla de estuque alfa e beta resulta em uma demanda de água teórica para uso em um processo de fabricação de placa. A quantia teórica da água para hidratar 100 % de CSH puro (hemihidrato de sulfato de cálcio) à forma gipsita seria de 21 partes de água para 100 partes de CSH. Este processo resulta em uma demanda de água de 21 partes com uma quantidade mínima de dispersantes ou fluidizadores exigidos. O estuque beta sozinho possui uma demanda de água de até 140 partes de água e exige uma maior quantidade de dispersante para atingir a característica de fluxo do estuque de mescla alfa-beta. Alternativamente, uma mescla do hemihidrato alfa e beta pode ser feita utilizando pós. O material resultante exige mais energia total, se feito por processos autônomos. Da mesma forma, o material resultante exige que uma maior porcentagem de alfa para beta para atingir os mesmos resultados. Portanto, a presente invenção fornece um método de calcinação mais econômico para produzir o estuque alfa-beta.
O hemihidrato alfa auxilia na fluidez enquanto o hemihidrato beta auxilia na reatividade. O processo também pode ser eficiente de energia, pois pode reciclar a água quente recuperada da retirada de água. Da mesma forma, os sólidos são mantidos quentes durante a retirada de água para garantir que o material não hidrate de novo a gipsita.
Breve Descrição Dos Desenhos A FIG. 1 é um diagrama de fluxo do processo de uma realização do processo da presente invenção.
Descrição Detalhada Das Realizações
Preferidas
A FIG. 1 mostra uma realização de um mecanismo para realizar o processo da presente invenção. A gipsita (dihidrato de sulfato de cálcio) e a água são misturadas em um misturador (não mostrado) para formar uma pasta fluida de gipsita (10) de 50-75% de sólidos. A pasta fluida de gipsita (10) é alimentada em um reator revestido (12) (autoclave). O vapor (13) também é alimentado ao reator (12) para fornecer o calor. Outras formas de calor também podem ser fornecidas ao reator (12), conforme apropriado. A gipsita alimentada pode ser de qualquer forma de gipsita, tal como gesso, gipsita mineral de fontes da terra ou não, a gipsita sintética dos processos de dessulfuração do gás de caldeira em usinas, ou outra gipsita química como subprodutos da indústria do dióxido de titânio. Tradicionalmente, a gipsita alimentada é o gesso fabricado por trituração da pedra de gipsita a um tamanho fino de partícula em um misturador de cilindro. A finura do gesso é de 95 a 98 % inferior à malha de 100 ASTM. A pureza da gipsita de gesso pode variar de 80 a 99 wt. % do dihidrato de sulfato de cálcio.
Um modificador de cristal (14) também pode ser alimentado ao reator (12), se desejado. O modificador de cristal (14) controla a morfologia do cristal do hemihidrato de sulfato de cálcio alfa para atingir um tamanho desejado de partícula, p.ex., 50 a 20 mícrons (d50) do tamanho médio de partícula. Antes de retirar a água do hemihidrato alfa, os aditivos da pasta fluida podem ser adicionados, o que auxiliará na filtração, atuar como um acelerador de hidratação, e/ou fornecer fluidez adicionada ao material final. A pasta fluida (10) é mantida no reator (12) nas condições para calcinar a gipsita de modo a parcialmente converter a mesma ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa, por exemplo, 55 psig em 3000F (1490C). Tipicamente, 50 a 95%, ou 80 a 95 %, ou 80 a 90% da gipsita são convertidos por calcinação ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa, alfa-CaS04.0,5 H20 com um tempo de residência de 5 minutos. A conversão pode ser controlada ao alterar o tempo de residência ou temperatura da descarga do reator. Quanto maior a temperatura, mais rápido ocorre a conversão. Quanto maior o tempo de residência, maior é a taxa de conversão atingida.
Tipicamente, o reator (12) é um reator de tanque misturado contínuo (CSTR) operando em uma pressão de a 100 psig (29,7 a 114,7 psia, 2,0 a 7,9 bar), preferivelmente 25 a 75 psig (39,7 a 89,7 psia, 2,7 a 6,2 bar) ou 35 a 55 psig (49,7 a 69,7 psia, 3,4 a 4,8 bar). A temperatura do reator (12) corresponde à temperatura do vapor saturado na pressão operacional. Por exemplo, uma pressão em cerca de 52 psig (66,7 psia, 4,6 bar) corresponde a uma temperatura em cerca de 300 OF (149 0C). O tempo de residência da pasta fluida no reator (12) geralmente varia de 2 a 30 minutos, preferivelmente 5 a 15 minutos.
Por exemplo, em uma realização típica, após o reator (12) ser fechado, o vapor quente (13) é entregue ao revestimento em volta do reator (12) para aquecer o reator (12) por cerca de 5 minutos. A alteração na temperatura e a pressão dentro do reator são monitoradas como uma função do tempo. Então, após cerca de 10 minutos, a pressão de entrega do vapor (13) foi aumentada para concluir a reação em cerca de 5 minutos adicionais. Os modificadores de cristal (14) poderiam, por exemplo, ser adicionados à pasta fluida (10) antes do aquecimento ter início ou enquanto a pasta fluida (10) está sendo aquecida ou mantida em uma temperatura desejada no reator (12).
O produto de gipsita parcialmente calcinada (16) descarregado do reator (12) como uma pasta fluida compreendendo dihidrato de sulfato de cálcio e hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e alimenta um tanque acumulador (20). O tanque acumulador (20) atua como um tanque de retenção e permite a liberação do vapor conforme a pressão da pasta fluida cai para a pressão atmosférica. Se desejado, o tanque acumulador (20) pode ser omitido, se a etapa de separação (unidade de retirada de água 30) for acoplada diretamente.
A pasta fluida (24) descarrega do tanque acumulador (20) e alimenta uma unidade de retirada de água (30) que remove a água para produzir um produto contendo sólidos sem água (32) e uma corrente de água removida (34).
Toda ou uma porção da água removida (34) pode ser reciclada como uma corrente (38) a ser parte da pasta fluida (10) para auxiliar na reciclagem da água, calor e produto químico (tais como, os modificadores de cristal ou outros aditivos) utilizados no processo. Tipicamente, a corrente (38) é reciclado em uma temperatura elevada, tal como, 100 a 200 OF (38 a 930C). O produto da gipsita parcialmente calcinada (16), o tanque acumulador (20), a corrente (24), a unidade de retirada de água (30) e o produto sem água (32) são mantidos em uma temperatura suficientemente alta para impedir que o hemihidrato alfa reidrate, p.ex., mantido em temperatura elevada de 160-212 OF (71-1000C).
Tipicamente, a unidade de retirada de água (30) é uma prensa de filtro e/ou centrífuga e o produto sem água (32) tem de 2 a 6 wt. %, tipicamente 4 %, do teor de umidade da água livre. Uma prensa de filtro típica emprega o vapor para comprimir em uma chapa sobre a pasta fluida do produto da gipsita parcialmente calcinada para retirar a água. Se desejado, o processo de Baehr Patente Norte-Americana número 4.435.183, pode ser empregado para retirar a água e secar o hemihidrato de sulfato de cálcio em uma operação de centrifugação e secagem rápida ao ejetar os sólidos úmidos da tigela da centrífuga diretamente à corrente de ar aquecido, de alto volume e do secador rápido de alta velocidade. A Patente Norte-Americana número 4.435.183 de Baehr é aqui incorporada por referência.
O produto sem água (32) é alimentado a um calcinador de cadeira de estuque de placa (40) nas condições para converter a maioria ou toda a gipsita no produto sem água (32) ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta. O calcinador de caldeira (40) tipicamente é indiretamente aquecido na pressão atmosférica pelo uso do aquecimento por gás natural na parte inferior e ar aquecido inflamado direto (42). O material comporta-se como um leito de fluidização devido ao vapor de água livre deixando os sólidos alimentados ao reator de caldeira (40) bem como a água confinada liberada conforme a gipsita (dihidrato de sulfato de cálcio) converte para gipsita beta calcinada (hemihidrato de sulfato de cálcio beta). O gás de fluidização também pode ser fornecido pelo ar aquecido do gás inflamado indireto ou uso do ar aquecido inflamado direto (42). A caldeira (40) tipicamente opera na pressão atmosférica, e uma temperatura de 150 a 10000F (66 a 5380C), preferivelmente 250 a 6500F (121 a 343 0C) ou 400 a 500 OF (204 a 260 °C) ou 285 a 300 OF (140 a 149 0C).
A caldeira (40) descarrega um produto seco (44) compreendendo o hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e hemihidrato de sulfato de cálcio beta (também conhecidos como uma mescla de estuque alfa e beta). Opcionalmente, o produto seco (44) é enviado para trituração (50) para reduzir o tamanho de partícula do material.
Tipicamente, o produto seco (44) possui menos do que 5 wt. %, preferivelmente menos do que 2 wt. %, do anidrite de sulfato de cálcio e menos do que 5 wt. %, preferivelmente menos do que 2 wt. %, do dihidrato de sulfato de cálcio.
Tipicamente, o sulfato de cálcio do produto final é de 50-95 wt. % do hemihidrato alfa e 50 a 5 wt. % do hemihidrato beta; por exemplo, 70-85 wt. % do hemihidrato alfa e 30-15 wt. % do hemihidrato beta; ou 80-90 wt. % do hemihidrato alfa e 20-10 wt. % do hemihidrato beta.
O modificador de cristal (14), se empregado, está na solução durante o período de calcinação ao hemihidrato alfa. O pH da solução está na faixa neutra entre 6 e 8. Os modificadores de cristal (14) atuam na redução do número de núcleos que se formam na solução e também impedem o crescimento do cristal em um de seus eixos. O resultado é o controle do tamanho de partícula por meio do controle do número de cristais formando e crescendo. O outro resultado é que o formato do cristal é semelhante a cubo em proporção de aspecto. Sem nenhum modificador na solução, o formato do hemihidrato alfa seria de um cristal em formato de agulha acicular longo da proporção de aspecto de até 100:1 no comprimento ao diâmetro.
A mescla de estuque alfa-beta resultante tipicamente possui um número de propriedades desejáveis de consistência, resistência compressiva e densidade.
Por exemplo, o produto seco típico possui uma consistência normal em cerca de 30 a 36 conforme medida por uma determinação de consistência de queda por mistura manual.
Em contraste à consistência normal medida
de acordo com o Procedimento ASTM C472, a consistência normal conforme medida por um método de consistência de queda por mistura manual não é teste do Procedimento ASTM C472. O método de teste para medir a consistência normal por um método de consistência de queda por mistura manual é conforme segue.
Pesar uma amostra de 50 gramas do reboco a ser testado em 70-80 0F (21-27 0C) para exatidão de 0,1 grama. Drenar o copo de mistura e espátula antes de utilizar, de modo que o copo de mistura e a espátula contenham um máximo de 1/4 cc de gotículas de adesão de água ou sejam secados. Adicionar água ao copo de mistura a partir de uma bureta (deionizada ou destilada em 70-80 OF (21-27 0C), exceto se de outro modo especificado) na quantidade estimada para produzir o fluxo adequado. Peneirar o reboco na água e permitir que a amostra encharque inalterada por 60 segundos. Misturar bem por 30 segundos, misturando de 90 a 100 revoluções completas com a espátula. Colocar a pasta fluida imediatamente após misturar em uma folha plástica (plexiglas), limpa, seca, sem arranhões a partir de uma altura de 1 1/2 polegada. Na consistência correta, a mistura fluirá para fora do copo sem o auxílio da espátula.
A mistura deve formar uma torta redonda de espessura razoavelmente uniforme. Os diâmetros de torta para cada faixa específica de consistência são conforme segue na TABELA 1 (quando medidos em pelo menos duas direções e em média):
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TABELA 1 Faixa de Consistência de Formulações de Fluxo Normal (cc) Diâmetro Médio de Torta 30-39 3 1/8 ±1/16 polegada (7,9 ± 0,16 cm) 40-49 3 1/4 ± 1/16 polegada (8,25 ± 0,16 cm) 50-59 3 1/2 ± 1/16 polegada (8,9 ± 0,16 cm) 60-89 3 3/4 ± 1/16 polegada (9,5 ± 0,16 cm) 90-140 4 ± 1/16 polegada (10,2 ± 0,16 cm)
Modificadores De Cristal A TABELA 2 apresenta modificadores de cristal típicos. Da mesma forma, a Patente Norte-Americana N0 2.907.667 de Johnson, aqui incorporada por referência, revela um número de produtos químicos que tem impacto nas reações nos reatores para fabricar o hemihidrato de sulfato de cálcio alfa.
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TABELA 2 Modificadores de Cristal Típicos Acido maleico Acido tartárico Aeido suecínieo Acido poliacrílico Aeido láctico Acido aspártico Aeido cítrico Gluconato monossódico Aeido tartárico Tripolifosfato Gluconato monossódico Gelatina Ácido etileno diamina tetra- acético ou sal de sódio do mesmo DEQUEST 2006 (sal pentassódico do ácido amino trimetileno fosfônico) Ácido aspártico Acido etileno diamina tetra- acético ou sal de sódio do mesmo Ácido cítrico Acido dietileno triamina penta-acético A composição de estuque da invenção pode ser utilizada na fabricação da chapa artificial de gipsita e estuque para a produção de um reboco para aplicações interiores e exteriores. Um ou mais aditivos podem ser adicionados à composição de estuque para facilitar a viscosidade desejada, e outros aditivos opcionais podem ser adicionados para atingir as características físicas desejadas no produto fixo final, tais como, por exemplo, resistência de flexão, resistência de abuso (p.ex., resistência de lasca), resistência à água, resistência à chama e semelhantes, ou combinações das mesmas.
Exemplos
Os exemplos de controle de planta e três testes de planta da presente invenção foram conduzidos. No Controle e Exemplos, 75% da pasta fluida sólida foi alimentada em um reator de tanque misturado contínuo (CSTR) de 275 galões (1041 litros) em tamanho utilizado para a porção Alfa das calcinações. Um moinho de Tubo de alta temperatura foi utilizado para a porção Beta das calcinações dos Exemplos. O moinho de Tubo era um moinho de esfera aquecida. Controle
Em uma temperatura de reator de 298 OF (148 OC), 99% da gipsita da pasta fluida alimentada foram calcinadas ao hemihidrato de sulfato de cálcio Alfa, que tinha uma consistência normal de 32 a 34 cc. As consistências normais no Controle e Exemplos a seguir foram medidas pelo teste de queda manual acima descrito.
Exemplo 1
Em uma temperatura de reator de 2850F (141 0C), 90% da gipsita alimentada ao primeiro reator foram calcinados ao hemihidrato de sulfato de cálcio Alfa. A pasta fluida resultante foi filtrada e os sólidos filtrados foram ainda calcinados no moinho de Tubo em 300 OF (1490C). O produto filtrado antes de ser alimentado ao moinho de Tubo foi mantido em temperatura elevada de 160-212 OF (71-1000C). O moinho de Tubo converteu pelo menos uma porção do dihidrato de sulfato de cálcio dos sólidos sem água ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta. Dessa forma, o produto resultante tinha 90% do hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e 8,5%-9% do hemihidrato de sulfato de cálcio beta para um rendimento total de hemihidrato de 98,5% ou superior, relativo à quantidade de gipsita da pasta fluida alimentada. Em outras palavras, 90% da gipsita da pasta fluida alimentada convertida ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e 8,5%-9% convertidos ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta. A consistência normal do produto resultante era de 32 cc.
Exemplo 2
Em uma temperatura de reator de 2800F (1380C), 85% da gipsita alimentada ao primeiro reator foram calcinados ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa. A pasta fluida resultante foi filtrada e os sólidos filtrados foram ainda calcinados no moinho de tubo em 300 0F (1490C). O produto filtrado antes de ser alimentado ao moinho de Tubo foi mantido em temperatura elevada de 160-212 OF (71-1000C). O moinho de Tubo converteu pelo menos uma porção do dihidrato de sulfato de cálcio dos sólidos sem água ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta. O produto resultante tinha 85% do hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e 13,5%-14% do hemihidrato de sulfato de cálcio beta para um rendimento total do hemihidrato de 98,5% ou superior, relativo à quantidade de gipsita da pasta fluida alimentada. A consistência normal do produto resultante era de 34 cc.
Exemplo 3
Em uma temperatura de reator de 2750F (1350C), 80% da gipsita alimentada ao primeiro reator foram calcinados ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa. A pasta fluida resultante foi filtrada e os sólidos filtrados foram ainda calcinados no moinho de tubo em 300 OF (149 °C). O produto filtrado antes de ser alimentado ao moinho de Tubo foi mantido em temperatura elevada de 160-212 OF (71-1000C). O moinho de Tubo converteu pelo menos uma porção do dihidrato de sulfato de cálcio dos sólidos sem água ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta. O produto resultante tinha 80% do hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e 18,5%-19% do hemihidrato de sulfato de cálcio beta para um rendimento total do hemihidrato de 98,5% ou superior, relativo à quantidade de gipsita da pasta fluida alimentada. A consistência normal do produto resultante era de 32 cc.
Os dados demonstram que o presente processo inventivo possui a vantagem de que resulta em um produto combinado de hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e hemihidrato de sulfato de cálcio beta que possui uma consistência normal semelhante a de um produto do hemihidrato de sulfato de cálcio alfa.
Embora tenhamos descrito as realizações preferidas para implantar a nossa invenção, será entendido por aquele com habilidade na técnica, ao qual esta revelação é direcionada, que as modificações e adições poderão ser feitas à invenção sem desviar do espírito e escopo do presente.
Claims (20)
1. "UM PROCESSO" para fabricar um produto compreendendo o hemihidrato de sulfato de cálcio alfa e hemihidrato de sulfato de cálcio beta, compreendendo as etapas de: alimentar 50-75 wt. % de uma pasta fluida de gipsita a um primeiro reator, a pasta fluida compreendendo o dihidrato de sulfato de cálcio e água; calcinar a pasta fluida no reator nas condições suficientes para formar uma pasta fluida parcialmente calcinada compreendendo a água, o dihidrato de sulfato de cálcio e o hemihidrato de sulfato de cálcio alfa, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida é mantida no primeiro reator nas condições para calcinar a gipsita de modo a converter 50 a 95% da gipsita ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa; retirar a água da pasta fluida parcialmente calcinada para formar uma corrente de água e sólidos sem água compreendendo o dihidrato de sulfato de cálcio e hemihidrato de sulfato de cálcio alfa; alimentar os sólidos sem água a um segundo reator; e calcinar os sólidos sem água no segundo reator para converter pelo menos uma porção do dihidrato de sulfato de cálcio dos sólidos sem água ao hemihidrato de sulfato de cálcio beta.
2. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida é mantida no primeiro reator nas condições para calcinar a gipsita de modo a converter 80 a 95% da gipsita ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa.
3. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida é mantida no primeiro reator nas condições para calcinar a gipsita de modo a converter 70 a 85% da gipsita ao hemihidrato de sulfato de cálcio alfa.
4. Ό PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um modificador de cristal é adicionada ao dihidrato de sulfato de cálcio e água antes da referida calcinação no primeiro reator.
5. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro reator é um reator de tanque misturado contínuo (CSTR).
6. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro reator está operando em uma pressão de 15 a 100 psig durante a calcinação no primeiro reator.
7. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro reator está operando em uma pressão de 25 a 75 psig durante a calcinação no primeiro reator.
8. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro reator está operando em uma pressão de 35 a 55 psig durante a calcinação no primeiro reator.
9. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tempo de residência da pasta fluida no primeiro reator varia de 2 a 30 minutos durante a calcinação no primeiro reator.
10. Ό PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tempo de residência da pasta fluida no primeiro reator varia de 5 a 15 minutos durante a calcinação no primeiro reator.
11. Ό PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo reator compreende uma caldeira.
12. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a calcinação dos sólidos sem água ocorre na caldeira contendo um leito fluidizado compreendendo os sólidos sem água.
13. Ό PROCESSO", de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a calcinação dos sólidos sem água ocorre na caldeira operada em pressão atmosférica e uma temperatura de 150 a 1000 0F.
14. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a calcinação dos sólidos sem água ocorre na caldeira operada em pressão atmosférica, e uma temperatura de 250 a 650 0F.
15. Ό PROCESSO", de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a calcinação dos sólidos sem água ocorre na caldeira operada em pressão atmosférica, e uma temperatura de 400 a 500 0F.
16. Ό PROCESSO", de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a calcinação dos sólidos sem água ocorre na caldeira operada em pressão atmosférica, e uma temperatura de 285 a 300 0F.
17. Ό PROCESSO", de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os sólidos sem água alimentados na caldeira compreendem 2 a 6 wt. % de água livre.
18. Ό PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os sólidos sem água possuem uma temperatura entre 150 e 300 OF mediante retirada de água e quando alimentados ao segundo reator.
19. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo a mistura da água e gipsita para formar 50 - 75 wt. % da pasta fluida de gipsita, caracterizado pelo fato de que acorrente de água da retirada de água é reciclada para a etapa de mistura.
20. "O PROCESSO", de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a corrente de água da retirada de água é reciclada em temperatura elevada para a etapa de mistura para recuperar o calor, água e produto químico utilizados no processo.
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