專利名稱：亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏iii的穩(wěn)定化方法、穩(wěn)定化可溶性硬石膏iii基水硬性粘結(jié)料的制備 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏(anhydrite) III的穩(wěn)定化方法 以及穩(wěn)定化可溶性硬石膏III基水硬性粘結(jié)料的制備方法。
本發(fā)明還涉及所制得的水硬性粘結(jié)料以及該水硬性粘結(jié)料在水泥 工業(yè)中的用途。
本發(fā)明還涉及可實(shí)施所述方法的工業(yè)設(shè)備。
本發(fā)明涉及水泥工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言涉及由硫酸鈣脫水得 到的水泥組合物。
背景技術(shù)：
可溶性硬石膏III基7JC硬性粘結(jié)料已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。 化學(xué)式為(CaS04.2H20)的天然硫酸鈣或合成硫酸鈣(石膏(gypse)) 或化學(xué)式為(CaS04.l/2H20)的半水硫酸鈣(生石骨(piatre))的強(qiáng) 脫水(220。C至360°C)將導(dǎo)致形成化學(xué)式為(CaSO^H20)的亞穩(wěn)態(tài) 可溶性硬石膏III，其中f為0.1至0.2。更強(qiáng)的脫水(自約400。C開(kāi) 始)將導(dǎo)致形成硬石骨II (CaS(V0H2O)，其吸濕性非常弱。
亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨III是強(qiáng)吸濕性的，其會(huì)在空氣濕度的作用 下很快重新水合成為半水合物或者常規(guī)^型生石膏，然后變回硫酸鈣 的狀態(tài)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員特別從專利FR 2733496 ( DUSSEL )， FR 2767815 (COUTURIER), FR 2804423 (ENERGETIC INDUSTRIES INTERNATIONAL), WO 00/47531 (COUTURIER)或WO 2005/000766 (COUTURIER)中獲知 穩(wěn)定化可溶性硬石骨III的制備方法，其包括如下兩個(gè)相繼步驟
a)對(duì)硫酸鉤(天然或合成石膏或生石膏)基粉末狀組合物進(jìn)行焙 燒，以形成亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III;b)熱淬火以穩(wěn)定化硬石膏III的亞穩(wěn)態(tài)相。
現(xiàn)有技術(shù)的方法因而教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)硬石膏III顆粒施加 熱應(yīng)力以穩(wěn)定化其亞穩(wěn)態(tài)相。這種急速冷卻特別重要，因?yàn)樗梢詫?硬石骨III顆粒的晶體結(jié)構(gòu)凍結(jié)和固定，從而使其穩(wěn)定化。
然而，這種類(lèi)型的已知方法具有一些缺點(diǎn)。這是因?yàn)?，所述冷卻 通常通過(guò)向物料的中心注入干冷的空氣得以實(shí)現(xiàn)。結(jié)果，穩(wěn)定化硬石 骨III顆粒的質(zhì)量不均一，因?yàn)樵摾鋮s并非作用于顆粒整體。
此外，冷卻步驟中存在的一定比例的潮濕空氣使亞穩(wěn)態(tài)硬石骨III
重新7JC合成半水硫酸鈣，以至工業(yè)上得到的穩(wěn)定化硬石骨III的比例 不是很高，除非使用復(fù)雜且昂貴的設(shè)備。
同樣地，加熱過(guò)程通常在需要大量能量來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)爐中實(shí)現(xiàn)。此 外這些轉(zhuǎn)爐具有強(qiáng)烈的慣性，即必須用大量時(shí)間進(jìn)行冷卻或者使其達(dá) 到所希望的溫度?；谶@些原因，考慮到時(shí)間和能耗，中斷生產(chǎn)是困 難且昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是有效地 穩(wěn)定化亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏HI的顆粒，而不借助于所述顆粒的冷卻。
本發(fā)明的目的還在于提供一種可制備穩(wěn)定態(tài)硬石骨HI顆粒的方 法，其實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)單且不需很高的能量。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種可實(shí)施這種方法的簡(jiǎn)單且不太貴 的工業(yè)設(shè)備。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種具有良好機(jī)械性能的硬石膏IH 基水硬性粘結(jié)料。
為解決這些技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)人現(xiàn)已證實(shí)，對(duì)亞穩(wěn)態(tài)硬石膏ni 顆粒施加機(jī)械應(yīng)力可以有效地穩(wěn)定化所述顆粒。
在本發(fā)明中，"穩(wěn)定，，是指硬石骨ni顆粒的再水合動(dòng)力大大放緩。 這樣，所得水硬性粘結(jié)料可以沒(méi)有特殊限制地貯藏和保存很長(zhǎng)時(shí)間， 其性質(zhì)隨時(shí)間幾乎保持恒定。
文獻(xiàn)MURAT. M. ; EL HAJJOUJI. A.:《Activation of sol ids by mechanical grinding, concequences for calorimetricinvestigation on the hydration rate orthorhombic anhydrite (通 過(guò)機(jī)械研磨的固體活化，對(duì)斜方晶型硬石膏水合率的量熱研究的結(jié) 果)》，THERMOCHIMICA ACTA, Voi. 85， 1985，第119-122頁(yè)，描述了 一種用于改善斜方晶型硬石膏的水合速率的方法，包括
a) 將石膏粉末于750。C煅燒5小時(shí)，以得到具有很多表面缺陷的 斜方晶型的合成硬石膏CaS04，
b) 冷卻后，硬石膏在Fritsch型離心研磨機(jī)中機(jī)械微?；?至 120分鐘。
通過(guò)局部引入在化學(xué)反應(yīng)中作為優(yōu)先位點(diǎn)的缺陷和應(yīng)力，該研磨 改善了新表面的反應(yīng)性。該新表面對(duì)水蒸氣很敏感。但是，這種活化 不具有穩(wěn)定化硬石膏III的亞穩(wěn)態(tài)相的優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明提供的方案包括對(duì)亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨in的顆粒施加機(jī) 械應(yīng)力以穩(wěn)定化其亞穩(wěn)態(tài)相。這種方法可以在能量方面不太貴地通過(guò) 改變硬石骨in顆粒的晶體結(jié)構(gòu)使硬石膏in的顆粒有效穩(wěn)定化。
才艮據(jù)可以簡(jiǎn)單地對(duì)亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏in的顆粒施加機(jī)械應(yīng)力
的本發(fā)明的一個(gè)有利特點(diǎn)，使所述顆粒撞擊器壁(paroi)。優(yōu)選地，
將亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒注入撞擊管中，該撞擊管被配置為 當(dāng)這些顆粒移動(dòng)時(shí)，所述顆粒撞擊其管壁。
根據(jù)可以對(duì)亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏ni的顆粒施加最優(yōu)化機(jī)械應(yīng)力
的本發(fā)明的另一有利特點(diǎn)，所述顆粒以5 m/s至30 m/s的速度撞擊。
本發(fā)明還涉及硬石膏in基水硬性粘結(jié)料的制備方法，其特征在
于
a)加熱硫酸鉤基粉末狀組合物以形成亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨III， b )對(duì)該亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒施加才幾械應(yīng)力，以穩(wěn)定化 其亞穩(wěn)態(tài)相。
這種方法利用機(jī)械應(yīng)力可使亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III相的硫酸鉀 顆粒穩(wěn)定化。由該方法獲得的水硬性粘結(jié)料對(duì)潮濕具有很好的耐受性， 且其在空氣中的重新水合被減緩。此外，使用這種粘結(jié)料得到的混凝 土或砂漿(mortier )型產(chǎn)品的物理和機(jī)械性能至少與利用本領(lǐng)域技術(shù)
人員所熟知的類(lèi)似水硬性粘結(jié)料所獲得的產(chǎn)品的性能一樣好。根據(jù)可使大直徑硬石膏III顆粒在施加機(jī)械應(yīng)力之前被微?；?本發(fā)明的另一有利特征，加熱該粉末狀組合物，以蒸發(fā)硫酸4丐顆粒中
含有的H20分子并導(dǎo)致顆粒破碎。優(yōu)選地，硫酸鉤基粉末狀組合物在 400。C至700。C的溫度下在水蒸氣飽和的氣氛中通過(guò)閃蒸(flash)方 法進(jìn)行力口熱。
根據(jù)可簡(jiǎn)化水硬性粘結(jié)料制備的本發(fā)明的另一有利特征，通過(guò)將 粉末狀組合物注入溫度為400。C至700。C且水蒸氣飽和的熱空氣流中 來(lái)同時(shí)進(jìn)行步驟a)和b)，所述熱空氣流經(jīng)過(guò)該撞擊管。這樣，疏酸 鉤顆粒同時(shí)經(jīng)受使顆粒破碎并形成亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的熱應(yīng) 力，以及使所述亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的亞穩(wěn)態(tài)相穩(wěn)定化的機(jī)械應(yīng) 力。
根據(jù)本發(fā)明的另一有利特征，對(duì)步驟b)后獲得的顆粒實(shí)施熱淬火。
#^居可以改變水硬性粘結(jié)料的物理和機(jī)械性能的本發(fā)明的另 一有 利特征，調(diào)整疏酸鈣基粉末狀組合物的加熱溫度和時(shí)間，以形成亞穩(wěn) 態(tài)可溶性硬石膏III和/或硬石骨II和/或"型半水疏酸鈣。"硬石骨
in和/或硬石膏n和/或"型半水硫酸鈣，，的表述應(yīng)該理解為表示"只 有亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏ni，，或"亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏in以及硬石骨 n"或"亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏ni以及P型半水石克酸鉤"或"亞穩(wěn)態(tài)可溶 性硬石膏in以及硬石膏n和"型半水硫酸鈣"。
為避免亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨III顆粒在步驟b )之前、在步驟a ) 時(shí)過(guò)快地重新水合，調(diào)整該硫酸鈣基粉末狀組合物的加熱溫度和時(shí)間， 以形成中心為亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III而表面為硬石骨II的顆粒。
才艮據(jù)實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)選特征，對(duì)天然石骨或合成石骨或半水硫 酸鈣基粉末狀組合物進(jìn)行加熱。
為改善水硬性粘結(jié)料的性能，使所述粉末狀組合物與一種或多種 下列化合物混合石灰、熟石灰、大理石粉、碳酸鈣、聚羧酸鹽。
鑒于申請(qǐng)人所發(fā)現(xiàn)的顯著特征，本發(fā)明的目的還在于以上述方法 獲得的水硬性粘結(jié)料，所述粘結(jié)料可用于制備混凝土或砂漿型材料。
本發(fā)明的另一目的在于可實(shí)施上述方法的工業(yè)設(shè)備，所述設(shè)備包括加熱該硫酸鈣基粉末狀組合物并形成亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的裝 置，以及對(duì)所述顆粒施加機(jī)械應(yīng)力以穩(wěn)定化其亞穩(wěn)態(tài)相的裝置。
根據(jù)簡(jiǎn)化了該方法的設(shè)計(jì)和實(shí)施的本發(fā)明的一個(gè)有利特征，亞穩(wěn) 態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒被注入撞擊管中，該撞擊管被配置為當(dāng)這 些顆粒移動(dòng)時(shí)，所述顆粒撞擊其管壁，所述管的入口連接熱空氣發(fā)生
器。為了增加撞擊區(qū)域，該管優(yōu)選為基本上環(huán)形的(toroidale)。
根據(jù)避免硬石膏in的顆粒在撞擊管出口處過(guò)快地重新水合的本 發(fā)明的另 一有利特征，所述出口連接用于分離固體顆粒和水蒸氣的裝 置。為了提高該設(shè)備的效益，優(yōu)選將水蒸氣引向用于回收殘留細(xì)顆粒 的過(guò)濾器。
根據(jù)可優(yōu)化其穩(wěn)定化及其微粒化的本發(fā)明的另 一有利特征，可將 撞擊管排出的顆粒引向與壓縮空氣源連接的第二撞擊管。
根據(jù)本發(fā)明的另一有利特征，將熱淬火裝置置于第一和/或第二撞 擊管的下游。
為了防止任何外部濕空氣的進(jìn)入，該設(shè)備有利地具有增壓裝置， 該增壓裝置被配置為在所述設(shè)備中形成超壓。
在一個(gè)實(shí)施方案變體中，對(duì)亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨ni的顆粒施加 機(jī)械應(yīng)力的裝置可以是活塞裝置，該活塞裝置被配置為對(duì)所述顆粒施 力口才幾械力。


本發(fā)明的其它優(yōu)勢(shì)和特征將通過(guò)閱讀以下說(shuō)明更好地呈現(xiàn)出來(lái)， 其作為示例性而非限定性的具體實(shí)例并結(jié)合附圖，其中圖i示意性地 顯示了本發(fā)明設(shè)備的一種優(yōu)選實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示，硫酸釣基粉末狀組合物預(yù)先儲(chǔ)存于料斗i中。所使 用的粉末狀組合物有利地基于天然石骨、合成石膏(特別是硫石骨、 磷石骨、硼石膏、鈦石膏)或半水硫酸鈣("型或"型)。
該粉末狀化合物可與一種或多種下列化合物混合氣硬性石灰 (chaux a6rie騰)、水硬性石灰(chaux hydraulique )、大理石粉、 碳酸鈣、聚羧酸鹽。這些本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的補(bǔ)充物料可改善水硬性粘結(jié)料的性能，特別是抗壓機(jī)械強(qiáng)度、耐火性等等。實(shí)際上，有
利地將i重量°/ 至15重量y。的亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏ni和/或硬石骨n 和/或p型半水疏酸鉤的顆粒與石灰或熟石灰混合。該混合物經(jīng)煅燒以 改善其在后續(xù)工藝中進(jìn)行的物理化學(xué)反應(yīng)。
也可將該粉末狀組合物與生石灰混合，以便俘獲殘存水分和/或空 氣中的水分，以減緩硬石膏III的重新水合。
待處理的所述粉末狀組合物的粒度為20jira至15 mm，根據(jù)使用 的疏酸鉤的特性(天然、合成或半水合)而定。
該粉末狀組合物在加熱裝置中加熱，以僅形成亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石 骨III的顆?；蚺c硬石膏II顆粒和/或"型半水硫酸4丐顆粒結(jié)合的亞 穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III顆粒。硬石膏II和/或"型半水硫酸鈣的存在 可改變本發(fā)明的水硬性粘結(jié)料的物理和機(jī)械性能。
硬石骨II/硬石膏III可溶性的重量比根據(jù)本發(fā)明水硬性粘結(jié)料的應(yīng)
用優(yōu)選為i %至ioo °/ 。例如，硬石膏n/硬石膏ni可溶性的重量比為
20%至40%時(shí)，粘結(jié)料具有良好的機(jī)械性能。
將該粉末狀組合物在180。C至700。C加熱數(shù)秒至幾小時(shí)的時(shí)間。加
熱溫度和時(shí)間取決于多個(gè)因素，其中主要是粒度、待處理的粉末狀組 合物的類(lèi)型以及所使用的加熱方法。可以通過(guò)閃蒸煅燒工藝、轉(zhuǎn)爐、
焙燒鍋爐(chaudrons de cuisson)或任何其它等效的煅燒裝置實(shí)現(xiàn) 直接或間接加熱。
依據(jù)所需組合物的最終特性，通過(guò)調(diào)節(jié)不同的煅燒參數(shù)可以調(diào)節(jié) 亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III和/或硬石骨II和/或"型半水硫酸鉤的比 例。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利特征，對(duì)硫酸鈣基粉末狀組合物加熱以蒸 發(fā)硫酸鈣顆粒中所含的H20分子，并使所述顆粒破碎。為此，優(yōu)選采 用下述閃蒸工藝，但任何其他可導(dǎo)致該結(jié)果的方法均可為本領(lǐng)域技術(shù) 人員所采用。
優(yōu)選的加熱裝置有利地為閃蒸煅燒器，它由與燃燒器21相連的空 氣渦輪20組成。粉末狀組合物被注入配有熱空氣注射器22的套管30 中，并通過(guò)如此產(chǎn)生的熱空氣流進(jìn)行高速傳輸(5m/s至30m/s)。注射器22被配置為形成擾動(dòng)并有利于熱交換。
可以對(duì)已微?；?最大直徑lmm)的硫酸4丐顆粒實(shí)施閃蒸，溫度 為280。C至32(TC,歷時(shí)約5秒，以使硬石膏III的顆粒不被過(guò)燒。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選特征，該閃蒸在水蒸氣飽和的氣氛中進(jìn)行， 溫度為400。C至600°C，優(yōu)選500。C。這樣的高溫可將硫酸鈣顆粒中包 含的H20分子蒸出，這是為了使顆粒破碎并減小其直徑。也可以在施 加機(jī)械應(yīng)力之前處理直徑為數(shù)毫米(最高達(dá)15mm)的顆粒，并使其直 徑減半。水蒸氣飽和的氣氛以及約50(TC的溫度使得可以形成亞穩(wěn)態(tài)
可溶性硬石膏ni的顆粒，而不發(fā)生過(guò)燒。
通過(guò)調(diào)節(jié)閃蒸煅燒器產(chǎn)生的熱空氣流的流量、加熱溫度以及粉末 狀組合物的顆粒直徑，本領(lǐng)域技術(shù)人員可改變亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨III 和/或硬石骨II和/或"型半7JC硫酸鉤的量。例如，具有5m/s速度的 500。C熱空氣流可處理粒度約10 mm的疏酸鈣基組合物，從而形成60 % 至80 °/4的亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III和20%至40%的硬石骨II。
為避免亞穩(wěn)態(tài)相的可溶性硬石膏III的顆粒在外部濕空氣引入的 情況下重新水合，還可調(diào)節(jié)不同煅燒參數(shù)以形成中心為亞穩(wěn)態(tài)可溶性 硬石膏III而表面為硬石膏II的顆粒。鑒于硬石膏II的低吸濕性， 亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨III由硬石膏II封套保護(hù)起來(lái)。
可以除去硫酸鉤顆粒中包含的H20分子以形成硬石膏III的其它 方法同樣可以使用。例如可使用離心方法或使用超聲波。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)硬石骨III的顆粒施加機(jī)械應(yīng)力，以穩(wěn)定化其亞
穩(wěn)態(tài)相。已經(jīng)證實(shí)這種機(jī)械應(yīng)力可改變硬石骨III和/或硬石骨II和/
或〃型半水硫酸鉤顆粒的晶體結(jié)構(gòu)，特別是通過(guò)使其致密化來(lái)進(jìn)行，
并可獲得更高的機(jī)械強(qiáng)度，并且顯著降低其亞穩(wěn)性即再吸水的能力。 這種對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的改變是由于這些顆?；ハ嗟淖矒艉湍Σ烈约八?br> 述顆粒表面能的改變而導(dǎo)致的。據(jù)信在機(jī)械應(yīng)力作用下，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)
生扭曲，從而不再有空間來(lái)重新容納IU)分子。
機(jī)械應(yīng)力的施加優(yōu)選通過(guò)使亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III (和/或硬石
膏II和/或"型半水硫酸鈣)的顆粒撞擊器壁而實(shí)現(xiàn)。不過(guò)其它等效
的可施加機(jī)械應(yīng)力的方法也可采用。例如可使用活塞裝置，該活塞裝置配置為對(duì)這些顆粒施加機(jī)械力，這些顆粒被所述活塞壓碎。
這種機(jī)械應(yīng)力的施加還可以使硬石骨III相與硬石膏II和/或^ 型半水疏酸釣相結(jié)合形成一種新型的水硬性粘結(jié)料。此外還可以直接
將機(jī)械應(yīng)力施加于包含穩(wěn)定化可溶性硬石膏III (如Gypcement )、 硬石骨II和/或"型半水硫酸鉀的混合物上，以荻得包含顆粒的水硬 性粘結(jié)料，該顆粒的晶體結(jié)構(gòu)包含與硬石骨II相結(jié)合的可溶性硬石骨 III相。
如圖1所示，套管30與撞擊管4相連，該撞擊管被配置為使亞穩(wěn) 態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒在移動(dòng)時(shí)撞擊管壁。顆粒以5m/s至30m/s 的速度向管壁噴射，導(dǎo)致穩(wěn)定化的速度取決于待穩(wěn)定化的顆粒的尺寸 及性質(zhì)。與燃燒器21相連的空氣渦輪20使得可產(chǎn)生具有這種速度的 熱空氣流。通過(guò)超高溫?zé)釠_擊和超高速機(jī)械沖擊的共同作用合成硬石 膏III (和/或硬石膏II和/或"型半水硫酸鈣)的顆粒保證了水硬性 粘結(jié)料的內(nèi)聚。
撞擊管4有利地為基本上環(huán)形的，以便每當(dāng)方向變化時(shí)這些顆粒 都會(huì)撞擊管壁。撞擊管4可以是完全環(huán)形的，或在方向改變之前包含 直段。不過(guò)撞擊管4也可以具有任何可以使顆粒撞擊管壁的其它構(gòu)型， 例如"L，，型或"U，，型的管。在實(shí)際中，優(yōu)選使用RIERA NADEU SA公 司制造的RINA-JET⑧渦輪千燥器。
撞擊管壁不僅使硬石骨III (和/或硬石膏II和/或"型半水硫酸 鈣)的顆粒穩(wěn)定化，還使其破碎，這可使所述顆粒被纟效?；⒘?度降至5 iam至50jam。
對(duì)加熱裝置而言，如果煅燒參數(shù)被調(diào)整至僅形成亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬
石骨ni的顆粒(任選地包封硬石骨n層)，則可在第一撞擊管4之 后，或者有利地在其之前設(shè)置硬石青II和/或"型半水硫酸鉤的引入 裝置(未示出)。
圖1所示設(shè)備可同時(shí)對(duì)所述粉末狀組合物的顆粒施加
-由空氣渦輪20和燃燒器21產(chǎn)生的熱空氣流的熱沖擊；
-由顆粒對(duì)撞擊管4的管壁的撞擊而導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力。
然而也可以對(duì)未加熱和預(yù)先儲(chǔ)存于室溫下的亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨III (和/或硬石膏II和/或"型半水疏酸4丐)的顆粒施加機(jī)械應(yīng)力。 同樣也可以對(duì)已經(jīng)穩(wěn)定化的硬石膏III的顆粒施加機(jī)械應(yīng)力，目的是
提高該水硬性粘結(jié)料的機(jī)械特性。
施加機(jī)械應(yīng)力的步驟完成了硬石骨III穩(wěn)定化的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程。該步
驟可隨時(shí)間在高溫或低溫下持續(xù)重復(fù)，目的是改善水硬性粘結(jié)料的某
些物理和機(jī)械特性，例如硬石骨ni/硬石膏n的重量比、粘結(jié)料對(duì) 于再吸水的穩(wěn)定性、重新水合的動(dòng)力學(xué)特性等等。這項(xiàng)技術(shù)在多個(gè)層 面上為精確調(diào)整水硬性粘結(jié)料所需參數(shù)以及控制硬石骨ni (和/或硬 石骨n和/或"型半水疏酸鈣)相的晶體學(xué)現(xiàn)象提供了可能。
如圖l所示，撞擊管4的出口 41置于所述管的內(nèi)面上。這種設(shè)置
可以僅回收達(dá)到所希望直徑的顆粒。由于管4中產(chǎn)生的離心加速度， 直徑大并因而重量高的顆粒被拉向所述管的外壁方向，撞擊外壁使顆
粒破碎并微?；?。唯有直徑小且重量低的顆?？傻竭_(dá)出口 41并被回 收。只要顆粒沒(méi)有微?；了柚睆剑鼈兙筒荒艿竭_(dá)出口41,并繼 續(xù)在管4中循環(huán)。
根據(jù)附圖所示設(shè)備，離心管4的出口 41通過(guò)管42與用于分離水 蒸氣和固體顆粒的設(shè)備5相連。在實(shí)際中，這涉及旋風(fēng)過(guò)濾器，在該 旋風(fēng)過(guò)濾器中固體顆粒被引向下部，而水蒸氣被引向上部。
有利地，回收的水蒸氣經(jīng)由管50被引向用于回收殘留細(xì)顆粒的第 二過(guò)濾器6。該第二過(guò)濾器6與空氣泵型蒸氣提取裝置7相連。
為了改善設(shè)備的能量效率，可以將與新鮮空氣71混合的產(chǎn)生自蒸 氣提取裝置7的熱空氣70供給空氣渦輪20。
產(chǎn)生自撞擊管4和/或用于分離固體顆粒和水蒸氣的裝置5和/或 第二過(guò)濾器6的固體顆?？山?jīng)由輸送管8，通過(guò)阿基米德螺桿，被送 向與壓縮空氣源90連接的第二撞擊管9。第二撞擊管9同前文描述的 撞擊管類(lèi)似，并以相同方式工作。適于對(duì)這些顆粒施加機(jī)械應(yīng)力的任 何其它裝置都可為本領(lǐng)域技術(shù)人員所采用。
壓縮空氣可使水硬性粘結(jié)料顆粒在第二管9中循環(huán)，以使顆粒能 以足夠速度撞擊管壁。在實(shí)際中，以2巴至15巴的高壓注入冷壓縮空 氣。這種機(jī)械應(yīng)力實(shí)現(xiàn)了顆粒的破碎，從而將其粒度降至lpm至10ju m。
由于與各種裝置接觸造成的連續(xù)熱交換，返回第二撞擊管9中的 水硬性粘結(jié)料的溫度低于120°C。不過(guò)，通過(guò)為這些裝置保溫，可將 水^f更性粘結(jié)料的溫度保持在30(TC左右。熱顆粒與冷壓縮空氣之間的 接觸起熱淬火作用，圓滿完成硬石膏III的顆粒的穩(wěn)定化。本領(lǐng)域技 術(shù)人員所公知的任何其它熱淬火裝置都可置于第二撞擊管9或第一撞 擊管4的下游。
如圖1所示，第二撞擊管9的出口 91通過(guò)管92通向水^便性粘結(jié) 料包裝之前的貯存容器10。
在未示出的一種實(shí)施方案變體中，第二撞擊管9的出口 91與第三 撞擊管相連，依此類(lèi)推直至獲得具備所需性能的水硬性粘結(jié)料。
在未示出的一種實(shí)施方案變體中，產(chǎn)生自撞擊管4和/或用于分離 固體顆粒和水蒸氣的裝置5和/或第二過(guò)濾器6的固體顆粒被輸送至具 有直管的閃蒸煅燒裝置。具有直管是為了使顆粒與其它礦物材料(氣 硬性石灰、水硬性石灰、生石灰、大理石粉、碳酸鉤、聚羧酸鹽等等)
有效結(jié)合。此外，利用第二閃蒸煅燒工藝，完成對(duì)硬石膏ni的熱處 理，并可調(diào)整煅燒參數(shù)以便形成中心為硬石骨ni而表面為硬石膏n 的顆津立。
將自儲(chǔ)存料斗i的出口至容器io的整個(gè)設(shè)備中維持干燥氣氛是有
利的(空氣濕度小于IO °/ ，優(yōu)選O °/ 至5 %)。為控制該濕度，使用增 壓裝置以避免任何外部濕空氣的進(jìn)入。該增壓裝置包含安裝有濕度傳 感器的干空氣壓縮機(jī)，從而為傳輸管和整個(gè)設(shè)備增壓。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù) 人員而言適合的任何其它等效增壓裝置都可使用。
為使本發(fā)明的整個(gè)設(shè)備中的氣氛保持干燥，也可使用安裝有濕度 控制器的除濕器。
所得水硬性粘結(jié)料具有如下非常顯著的特征
-對(duì)濕分和再吸水(低于2%)的穩(wěn)定性；
-顆粒密度高； -高溶解性；
-任何形式的粒料都具有高的機(jī)械強(qiáng)度Rc自40MPa至80MPa,Rf自10 MPa至20 MPa;
-與粘結(jié)料的細(xì)度相關(guān)的極低孔隙度，使得可制得超密實(shí)材料； -與任何形式的載體的粘結(jié)性能提高，與產(chǎn)生超高性能復(fù)合物技
術(shù)的除水添加劑具有相容性。
-通過(guò)結(jié)合所研究粒料獲得的材料的細(xì)度和密度導(dǎo)致的出色的
美學(xué)質(zhì)量。
-由所述水硬性粘結(jié)料制造的組合物的耐火性得以改善。 所制得的水硬性粘結(jié)料用于混凝土或砂漿型材料的制備。申請(qǐng)人 通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將根據(jù)本發(fā)明獲得的水硬性粘結(jié)料與水泥如波特 蘭型水泥或氫氧化鈣(石灰)相結(jié)合，所獲得的材料具有改善的機(jī)械 性能和耐7jC性，特別是當(dāng)70 %至90 % p/p混合物的本發(fā)明水硬性粘結(jié)料 與10 %至30 % p/p混合物的水泥混合時(shí)。機(jī)械性能提高10%至15%。
申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)將5 % p/p泡合物的石灰加到本發(fā)明的水硬性粘結(jié)料 中，可使得相應(yīng)砂漿流化，并將機(jī)械強(qiáng)度提高30 %。
1權(quán)利要求
1、亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的穩(wěn)定化方法，其特征在于，對(duì)所述亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒施加機(jī)械應(yīng)力，以改變其晶體結(jié)構(gòu)并穩(wěn)定化其亞穩(wěn)態(tài)相。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中通過(guò)使所述顆粒撞擊器壁對(duì)亞 穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒施加機(jī)械應(yīng)力。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中將亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的 顆粒注入撞擊管(4)中，該撞擊管(4)被配置為當(dāng)這些顆粒移動(dòng)時(shí)， 所述顆粒撞擊其管壁。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中使亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的 顆粒以5m/s至30m/s的速度撞擊。
5、 硬石骨III基水硬性粘結(jié)料的制備方法，其特征在于a)加熱硫酸4丐基粉末狀組合物以形成亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III， b )對(duì)該亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒施加機(jī)械應(yīng)力，以穩(wěn)定化 其亞穩(wěn)態(tài)相。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中加熱疏酸鈣基粉末狀組合物， 以蒸發(fā)硫酸鈣顆粒中所含的比0分子，并使所述顆粒破碎。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6之一的方法，其中在400。C至700。C的 溫度下在水蒸氣飽和的氣氛中通過(guò)閃蒸方法加熱硫酸鈣基粉末狀組合 物。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5至7之一的方法，其中通過(guò)將粉末狀組合物 注入溫度為400。C至700。C且水蒸氣飽和的熱空氣流中來(lái)同時(shí)進(jìn)行步 驟a)和b)，所述熱空氣流經(jīng)過(guò)撞擊管(4)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5至8之一的方法，其中對(duì)步驟b)后獲得的顆粒進(jìn)行熱淬火。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5至9之一的方法，其中調(diào)整硫酸鈣基粉末狀 組合物的加熱溫度和時(shí)間，以形成亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨III和/或硬石 骨II和/或"型半水硫酸鈣。
11、 根據(jù)權(quán)利要求5至10之一的方法，其中調(diào)整硫酸鉤基粉末狀組合物的加熱溫度和時(shí)間，以形成中心為亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨in 而表面為硬石骨ii的顆粒。
12、 根據(jù)權(quán)利要求5至11之一的方法，其中在步驟a ),加熱天 然石骨或合成石骨或半水硫酸鉤基粉末狀組合物。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中粉末狀組合物與一種或多種 下列化合物混合氣硬性石灰、水硬性石灰、生石灰、大理石粉、碳 酸4丐、聚羧酸鹽。
14、 含有穩(wěn)定化可溶性硬石膏III的水硬性粘結(jié)料，其特征在于 其由根據(jù)權(quán)利要求5至13之一的方法獲得。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14的水硬性粘結(jié)料的用途，用于制備混凝土 或砂漿型材料。
16、 用于實(shí)施權(quán)利要求5至13之一的方法的工業(yè)設(shè)備，包括加 熱該硫酸鉤基粉末狀組合物并形成亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的裝置 (20, 21， 22)，以及對(duì)所述顆粒施加機(jī)械應(yīng)力以穩(wěn)定化其亞穩(wěn)態(tài)相的 裝置(4， 9)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石骨III的 顆粒被注入撞擊管(4)中，該撞擊管(4)被配置為當(dāng)這些顆粒移動(dòng) 時(shí)，所述顆粒撞擊其管壁，所述管的入口連接熱空氣發(fā)生器。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17的設(shè)備，其中撞擊管(4 )為基本上環(huán)形的。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17或18之一的設(shè)備，其中撞擊管(4)的出 口 (41)與用于分離固體顆粒和水蒸氣的裝置(5)連接。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中水蒸氣被引向用于回收殘留 細(xì)顆粒的過(guò)濾器(7)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求17至20之一的設(shè)備，其中由撞擊管(4)排 出的顆粒被引向與壓縮空氣源相連的第二撞擊管(9)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求17至21之一的設(shè)備，其中熱淬火裝置被置于 第一撞擊管(4)和/或第二撞擊管(9)的下游。
23、 根據(jù)權(quán)利要求16至22之一的設(shè)備，包括增壓裝置，該增壓 裝置被配置為在所述設(shè)備中形成超壓。
24、 根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中對(duì)亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒施加機(jī)械應(yīng)力的裝置是活塞裝置，該活塞裝置被配置為對(duì)所述 顆粒施加機(jī)械力。
全文摘要
本發(fā)明涉及亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的穩(wěn)定化方法以及穩(wěn)定化可溶性硬石膏III基水硬性粘結(jié)料的制備方法。本發(fā)明還涉及所制得的水硬性粘結(jié)料以及該水硬性粘結(jié)料在水泥工業(yè)中的用途。本發(fā)明還涉及可實(shí)施所述方法的工業(yè)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)對(duì)亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒施加機(jī)械應(yīng)力以改變其晶體結(jié)構(gòu)并穩(wěn)定化其亞穩(wěn)態(tài)相，從而穩(wěn)定化亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III。本發(fā)明的目的是使亞穩(wěn)態(tài)可溶性硬石膏III的顆粒穩(wěn)定化，而不需要求助對(duì)所述顆粒加熱然后淬火的常規(guī)步驟。
文檔編號(hào)C04B11/05GK101454256SQ200680051521
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者C·帕拉西奧斯, E·迪穆蘭 申請(qǐng)人:吉普斯米克斯有限公司