Способ непрерывной модификации дигидрата гипса и модифицированный дигидрат гипса, полученный этим способом

Способ непрерывной модификации дигидрата гипса и модифицированный дигидрат гипса, полученный этим способом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данное изобретение относится к способу непрерывной модификации дигидрата гипса, а также к модифицированному дигидрату гипса, полученному этим способом. В соответствии с этим способом существующий дигидрат гипса, такой как природный гипс или вторичный гипс (побочный продукт производства) из различных источников, непрерывно модифицируют до кристаллической формы, отличающейся от исходной кристаллической формы, путем однократного кальцинирования существующего дигидрата гипса до полугидрата гипса, а затем перекристаллизации полученного в результате полугидрата гипса.

Предшествующий уровень техники

Много лет дигидрат гипса широко используют в качестве сырьевого материала для строительных материалов, таких как гипсокартон и строительный гипс. Дигидрат гипса включает два типа, один из которых представляет собой природный гипс, а другой - полученный химическим путем гипс. В качестве гипса, полученного химическим путем (химического гипса), большинство продуктов представляет собой вторичный гипс, полученный как побочный продукт различных химических процессов, таких как описано ниже, хотя существует гипс, синтезированный из серной кислоты и карбоната кальция. Вторичный гипс включает гипс десульфуризации топочного газа, образующийся в качестве побочного продукта в процессах десульфуризации топочного газа, фосфогипс, полученный в результате обработки фосфорита серной кислотой, гипс нейтрализации, полученный в результате нейтрализации серной кислоты, образующейся при получении оксида титана, вторичный гипс, образующийся в качестве побочного продукта при получении полиалюминий хлорида как флокулянт водной обработки, и тому подобное. Средние размеры частиц этих химических гипсов обычно находятся в интервале от 30 до 60 мкм, и химический гипс из кристаллов большего размера, чем данный интервал размера частиц, очень редок. Однако существуют области применения, для которых желателен дигидрат гипса из кристаллов, больших по среднему размеру частиц, чем 60 мкм. Известно, что α-полугидрат гипса большого размера и правильной формы можно получить, например, когда дигидрат гипса, образованный из кристаллов, больших по среднему размеру частиц, чем 60 мкм, используют в качестве материала при получении α-полугидрата гипса путем кальцинирования дигидрата гипса.

Однако еще не разработана технология непрерывной модификации простым способом существующего дигидрата гипса в виде сырьевого материала, такого как природный гипс, такого как вторичный гипс, как описано выше, или отходы гипса, до дигидрата гипса, который обладает высокой чистотой, однороден по размеру частиц и образован из крупных кристаллов, имеющих средний размер частиц более 60 мкм, например, средний размер частиц 64 мкм или более. Такая технология, если она будет разработана, будет крайне полезна с практической точки зрения. С другой стороны, при использовании гипсового продукта, такого как строительный гипс, внутри этого гипсового продукта или на нем может образоваться потемнение или темные пятна за счет растворимой или нерастворимой примеси, которая является иной, чем сульфат кальция, и содержится в гипсовом материале. Несмотря на такую потенциальную проблему, существуют немногие гипсовые материалы, которые не содержат примеси, вызывающие такое потемнение или темные пятна, и обладают высокой степенью белизны. Если может быть разработана технология, способная легко модифицировать дигидрат гипса, который получен из природного гипса, вторичного гипса, отходов гипса или тому подобного, в белый гипсовый материал высокой чистоты, такая технология будет очень полезна, в частности, для обеспечения сырьевого материала, применимого для изготовления продукта, который требует высокой степени белизны, такого как стоматологический гипс.

Что касается получения дигидрата гипса большого размера частиц, при получении дигидрата гипса из отработанной серной кислоты и карбоната кальция предложено делить реакционную емкость на две секции и делать концентрацию растворенного гипса в реакционной емкости более однородной, чтобы поддерживать перенасыщение при степени, адекватной для роста кристаллов, в течение длительного времени (см. патентный документ 1). Однако этот способ относится к усовершенствованию в случае получения дигидрата гипса путем химического синтеза и не модифицирует существующий гипсовый материал или гипсовый материал малого диаметра частиц, такой как природный гипс или вторичный гипс, такой как описано выше, до дигидрата гипса большого размера кристаллических частиц и высокой чистоты.

Что касается удаления примесей из гипсового материала, также предложено модифицировать гипсовый материал путем эффективного и надежного удаления хлора или хлоридов, которые либо прилипают, либо включаются, либо растворены в твердом веществе внутри гипсового материала (см. патентный документ 2). В свете облегчения рециклинга гипсовых продуктов также сделано дополнительное предложение относительно способа обработки отходов гипса, чтобы повторно собрать дигидрат гипса большого среднего размера частиц (см. патентный документ 3). В этих технологиях дигидрат гипса сначала преобразуют в полугидрат гипса, который затем преобразуют обратно в дигидрат гипса при температуре 80°С или ниже. Кроме того, в патентном документе 3 раскрыто воздействие на отходы гипса мокрого измельчения, включение в полученную в результате суспензию гидроксикарбоксилата щелочного металла или щелочноземельного металла, имеющего от 4 до 6 атомов углерода, проведение термической обработки под давлением для преобразования дигидрата гипса в полугидрат гипса, а затем смешивание дигидрата гипса среднего размера частиц от 40 до 60 мкм с суспензией полугидрата гипса, чтобы преобразовать полугидрат гипса в дигидрат гипса. В патентном документе 3 в каждом примере описано, что был получен дигидрат гипса со средним размером частиц от 42 до 62 мкм.

Однако технологии, описанные в патентных документах 2 и 3, упомянутых выше, еще не способны достичь модификации гипсового материала, который состоит из существующего дигидрата гипса, такого как природный гипс, вторичный гипс или отходы гипса, до дигидрата гипса, который имеет большой средний размер частиц, превышающий 60 мкм, обладает высокой чистотой и применим в широком диапазоне областей применения. Данная модификация является задачей, которая должна быть решена настоящим изобретением. В каждом из изобретений, на которые ссылаются выше, способ обработки представляет собой периодический процесс и не является непрерывным процессом обработки. Следовательно, эти технологии предполагают решение проблемы, которая состоит в том, что эти технологии должны быть усовершенствованы для достижения повышенной производительности и могли быть применимы к стабильному промышленному производству.

Сделано еще одно предложение, состоящее в том, чтобы подвергать дигидрат гипса сухому кальцинированию для преобразования его в полугидрат гипса, приводить полученный в результате полугидрат гипса в суспензионную форму, а затем гидратировать полугидрат гипса при температуре от 10 до 60°С с получением дигидрата гипса большого размера частиц (см. патентный документ 4). Предпочтительный кристаллизатор проиллюстрирован на ФИГ.1 патентного документа 4. Описано использование этого кристаллизатора, дающее возможность непрерывной дегидратирующей обработки. В соответствии с этой технологией, однако, возникает перетекание суспензии или надосадочной воды в кристаллизаторе через край в результате загрузки полугидрата гипса или суспензии полугидрата гипса. Соответственно, необходимы дополнительные средства для повторной утилизации или обработки перетекающей суспензии. Согласно исследованию авторов настоящего изобретения этой технологии сопутствует тот недостаток, что в связи с вызванным перетеканием суспензии в кристаллизаторе через край время пребывания суспензии варьирует, и полученный в результате дигидрат гипса не сохраняет стабильность по размеру частиц.

Когда модифицированный дигидрат гипса имеет белый цвет, его можно использовать в качестве сырьевого материала для изготовления продуктов, таких как стоматологический гипс, что приводит к расширению областей применения. Хотя нет специальных указаний в отношении белизны гипса, белизну, которая воспринимается человеком как "белая", например на бумаге, считают равной примерно 80 в единицах белизны по Хантеру. Следует отметить, что чем выше это значение, тем больше белизна. Патентные документы 2-4, описанные выше, не содержат какого-либо описания по поводу такой технической задачи.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1:JP-A-2006-143503

Патентный документ 2:JP-A-2004-345900

Патентный документ 3:JP-A-2006-273599

Патентный документ 4:JP-A-2008-81329

Раскрытие изобретения

Задача, которая должна быть решена изобретением

Таким образом, целью настоящего изобретения является разработка способа преобразования сырьевого дигидрата гипса, такого как природный гипс, любой из различных вторичных гипсов или отходы гипса, в модифицированный дигидрат гипса кристаллической формы, отличающейся от исходной кристаллической формы, путем однократного кальцинирования дигидрата гипса до полугидрата гипса, а затем непрерывной перекристаллизации полугидрата гипса, и, в частности, разработка способа модификации гипсового материала, при котором гипсовый материал непрерывно модифицируют до дигидрата гипса, находящегося в форме крупных кристаллов, причем такие крупные кристаллы невозможно получить обычными методами, и имеет средний размер частиц предпочтительно более чем 60 мкм, более предпочтительно 64 мкм или более, который однороден по размеру частиц и который обладает высокой чистотой 95% или выше. Другой целью настоящего изобретения является разработка способа модификации дигидрата гипса, который дает возможность с помощью простого непрерывного способа обработки получить модифицированный дигидрат гипса, который обладает высокой чистотой и имеет большой размер кристаллических частиц, имеет белый цвет и позволяет предотвратить появление потемнения или темных пятен в гипсовом продукте или на гипсовом продукте, таком как строительный гипс, при изготовлении гипсового продукта, хотя такое потемнение или темные пятна в противном случае появлялись бы за счет примесей, иных, чем сульфат кальция, содержащихся в гипсе в виде сырьевого материала, такого как природный гипс, любой из различных вторичных гипсов или отходы гипса.

Средства решения задачи

Вышеописанные цели могут быть достигнуты настоящим изобретением, которое описано в данной заявке далее. Более конкретно, в настоящем изобретении предложен способ непрерывной модификации дигидрата гипса, включающий (а) стадию образования полугидрата, на которой исходный сырьевой дигидрат гипса подвергают влажному кальцинированию или сухому кальцинированию для преобразования дигидрата гипса в полугидрат гипса, (б) стадию загрузки, на которой полугидрат гипса подают в водную суспензию в реакционной емкости для перекристаллизации, (в) стадию перекристаллизации, на которой гидратируют и перекристаллизуют полугидрат гипса в модифицированный дигидрат гипса кристаллической формы, отличной от дигидрата гипса в виде сырьевого материала, и (г) стадию выгрузки, на которой выгружают часть модифицированного дигидрата гипса из реакционной емкости для перекристаллизации, где по меньшей мере стадии (б)-(г) проводят непрерывно или прерывисто, скорость подачи полугидрата гипса на стадии загрузки (б) и скорость выгрузки модифицированного дигидрата гипса на стадии выгрузки (г) по существу равны друг другу, и на стадии перекристаллизации (в) водную суспензию в реакционной емкости для перекристаллизации поддерживают при постоянной температуре при перемешивании, так что водная суспензия становится однородной, чтобы избежать разделения твердой и жидкой фаз; а также предложен модифицированный дигидрат гипса, модифицированный данным способом.

В качестве более предпочтительных форм осуществления вышеописанного способа непрерывной модификации дигидрата гипса можно упомянуть соответствие нижеописанным требованиям в дополнение к вышеописанным требованиям. В частности, для более стабильной модификации до дигидрата гипса большего и однородного размера частиц и высокой чистоты предпочтительно контролировать скорость подачи полугидрата гипса на стадии загрузки (б) и скорость выгрузки модифицированного дигидрата гипса на стадии выгрузки (г) таким образом, чтобы эти скорости составляли не более 20% суммарного количества гипса в реакционной емкости для перекристаллизации в час, контролировать температуру водной суспензии в реакционной емкости для перекристаллизации на стадии перекристаллизации (в) таким образом, чтобы она была выше 80°С, но не выше 90°С, или добавлять дигидрат гипса в реакционную емкость для перекристаллизации на стадии перекристаллизации (в) непрерывно или прерывисто в качестве затравочных кристаллов в диапазоне от 0,01 мас.% не более чем до 5 мас.% на основе количества полугидрата гипса, который подают в реакционную емкость для перекристаллизации. В дополнение к вышеописанным требованиям также предпочтительно добавлять по меньшей мере либо в водную суспензию на стадии получения полугидрата (а), когда осуществляют влажное кальцинирование, либо в водную суспензию на стадии перекристаллизации (в), либо в обе указанные водные суспензии сурфактант и/или пеногаситель в диапазоне от 0,01 до 0,2 мас.% от массы сырьевого дигидрата гипса, чтобы удалить компоненты, вызывающие потемнение, содержащиеся в сырьевом дигидрате гипса.

Преимущества изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предложен способ непрерывной модификации, который может посредством простой непрерывной обработки модифицировать дигидрат гипса в виде сырьевого материала, такого как природный гипс, любой из различных вторичных гипсов или отходы гипса, до модифицированного дигидрата гипса другой кристаллической формы, например дигидрата гипса, имеющего средний размер кристаллизованных частиц более 60 мкм, более предпочтительно средний размер частиц 64 мкм или более. В частности, предложен способ непрерывной модификации, который может модифицировать сырьевой дигидрат гипса до модифицированного дигидрата гипса другой кристаллической формы, например дигидрата гипса, который имеет средний размер кристаллизованных частиц более 60 мкм, и, кроме того, столь высокую чистоту, как, например, 95% или выше, и является однородным по размеру частиц, путем однократного кальцинирования дигидрата гипса до полугидрата гипса, а затем непрерывного проведения стабильной перекристаллизационной обработки. В соответствии с настоящим изобретением, в частности, предложен способ непрерывной модификации дигидрата гипса, который может модифицировать дигидрат гипса в виде сырьевого материала, такой как природный гипс, любой из различных вторичных гипсов или отходы гипса, до кристаллизованного дигидрата гипса, имеющего средний размер частиц 64 мкм или более и/или насыпную плотность 0,8 или более. В соответствии с предпочтительной формой осуществления настоящего изобретения также предложен способ модификации гипсового материала, посредством которого можно непрерывно получать модифицированный дигидрат гипса, который обладает высокой чистотой и большим размером кристаллических частиц, имеет белый цвет и может предотвратить появление потемнения или темных пятен в гипсовом продукте или на продукте, таком как строительный гипс, при изготовлении гипсового продукта, хотя в противном случае такое потемнение или темные пятна появлялись бы за счет примесей, иных, чем сульфат кальция, содержащихся в гипсовом материале.

Краткое описание графических материалов

ФИГ.1 представляет собой блок-схему, показывающую один пример последовательности способа непрерывной модификации дигидрата гипса по настоящему изобретению.

ФИГ.2 представляет собой схематическую иллюстрацию к описанию одного примера оборудования для использования в способе непрерывной модификации дигидрата гипса по настоящему изобретению.

ФИГ.3 представляет собой микрофотографию сырьевого материала, используемого для модификации в Примере 4.

ФИГ.4 представляет собой микрофотографию α-полугидрата гипса, полученного после стадии кальцинирования в Примере 4.

ФИГ.5 представляет собой микрофотографию дигидрата гипса, модифицированного в Примере 4.

Осуществление изобретения

Далее в данной заявке настоящее изобретение будет описано на основе предпочтительных форм осуществления. В качестве дигидрата гипса, который должен быть модифицирован в настоящем изобретении, полезны все материалы, широко используемые в качестве сырьевых материалов для гипсовых продуктов. При конкретном описании каждый из природного гипса, синтетического гипса, различных вторичных гипсов, полученных в качестве побочных продуктов различных химических процессов, отходов гипсовых форм, отходов гипса, полученных из отходов гипсокартона, образующихся при новом строительстве или разборке индивидуальных жилых домов, многоквартирных домов или кооперативных жилых домов и тому подобного, полезен в качестве сырьевого материала, если он представляет собой дигидрат гипса. В настоящем изобретении дигидрат гипса, состоящий из такого сырьевого материала, как упомянуто выше (далее называемый в данной заявке "сырьевым гипсом"), модифицируют до дигидрата гипса, который имеет настолько большой размер кристаллов, высокую чистоту и однородный размер частиц, которые к настоящему времени не являются общедоступными, и который можно применять в качестве оптимального гипсового материала для различных областей применения. Способ в соответствии с настоящим изобретением включает по меньшей мере стадию образования полугидрата путем кальцинирования такого сырьевого гипса, как упомянуто выше, до полугидрата гипса, стадию загрузки, на которой полугидрат гипса подают в водную суспензию в реакционной емкости для перекристаллизации, стадию перекристаллизации путем гидратации и перекристаллизации полугидрата гипса в водной суспензии с преобразованием его в модифицированный дигидрат гипса (далее в настоящей заявке называемый "модифицированный дигидрат гипса") кристаллической формы, отличной от сырьевого гипса, и стадию выгрузки, на которой выгружают часть модифицированного дигидрата гипса из реакционной емкости для перекристаллизации. На стадии перекристаллизации водную суспензию в реакционной емкости для перекристаллизации поддерживают при постоянной температуре (предпочтительно при температуре выше 80°С, но не выше 90°С) при перемешивании, так чтобы водная суспензия была однородно диспергирована без отделения твердого компонента и жидкого компонента друг от друга в водной суспензии. В настоящем изобретении подачу полугидрата гипса в реакционную емкость для перекристаллизации и выгрузку перекристаллизованного и модифицированного дигидрата гипса из реакционной емкости для перекристаллизации проводят непрерывно или прерывисто, контролируя при этом скорость подачи полугидрата гипса и скорость выгрузки перекристаллизованного и модифицированного дигидрата гипса таким образом, чтобы они стали по существу равными друг другу (предпочтительно, чтобы каждую из скорости подачи и скорости выгрузки контролировали таким образом, чтобы она составляла 20% или менее от суммарного количества гипса в реакционной емкости для перекристаллизации), и посредством непрерывной обработки полугидрат гипса, таким образом, гидратируют и перекристаллизуют до модифицированного дигидрата гипса. Далее изобретение описано подробно.

Сырьевой гипс

В способе модификации дигидрата гипса по настоящему изобретению более предпочтительно, чтобы сырьевой гипс, который нужно модифицировать, представлял собой гипс, имеющий средний размер частиц 30 мкм или менее. Причина этого состоит в том, что, в частности, когда дигидрат гипса, образованный из таких мелких кристаллов, как имеющие средний размер частиц 30 мкм или менее, подвергают кальцинированию до кальцинированного гипсового продукта, количество воды, с которой его нужно смешивать, значительно увеличивается, поэтому дигидрат гипса имеет проблему ограничения областей, в которых применим дигидрат гипса, и, следовательно, давно существует потребность в разработке технологии модификации дигидрата гипса до такого дигидрата гипса, который дает возможность расширить области его применения. Если сырьевой гипс, средний размер частиц которого составляет 30 мкм или менее, как упомянуто выше, может быть модифицирован посредством непрерывной обработки до дигидрата гипса, образованного из более крупных кристаллов более 60 мкм, в частности, 64 мкм или более, и обладающего высокой чистотой и однородным размером частиц, хотя такой дигидрат гипса до сих пор не был легко доступен, такой сырьевой гипс можно сделать широко применимым для различных областей применения, и, следовательно, он становится очень полезным с промышленной точки зрения.

Стадия образования полугидрата

В способе модификации дигидрата гипса по настоящему изобретению сырьевой гипс, такой как описано выше, сначала подвергают кальцинированию до полугидрата гипса на стадии образования полугидрата. Особых ограничений на способ кальцинирования не налагают. Температура кальцинирования обычно составляет от 100°С до 250°С, но конкретно не ограничена. Однако предпочтительно, чтобы на стадии образования полугидрата сырьевой гипс был гарантированно полностью кальцинирован до промежуточного соединения полугидрата гипса, и связанная вода в полученном в результате полугидрате гипса была снижена, например, до 8% или менее. В качестве способов образования полугидрата, полезных в настоящем изобретении для сырьевого гипса, существует, например, способ, в котором используют шахтную обжиговую печь, вращающуюся обжиговую печь, обжиговую печь с прямым огневым нагревом или обжиговую печь с непрямым нагревом или тому подобное, и проводят сухое кальцинирование с получением β-полугидрата гипса, и способ, при котором проводят влажное кальцинирование (кальцинирование под давлением), такой как способ водного раствора под давлением, при котором посредством каталитического взаимодействия с водяным паром или жидкой водой под давлением сырьевой гипс преобразуют до получения α-полугидрата гипса. В настоящем изобретении можно использовать как сухой способ, так и влажный способ. В данном случае операцию сухого кальцинирования или кальцинирования под давлением можно проводить либо непрерывно, либо посредством кальцинирования периодическим способом. С точки зрения этой операции непрерывное кальцинирование предпочтительно для непрерывно проводимой модификации в стабильном состоянии. При получении полугидрата гипса непрерывным способом, однако, предпочтительно адаптировать способ непрерывного кальцинирования, предназначенный для повторения операции сухого кальцинирования или кальцинирования под давлением, таким образом, чтобы проводить сухое кальцинирование или кальцинирование под давлением многостадийным способом. Если непрерывное кальцинирование проводят посредством только одной обжиговой печи, в вероятностном смысле неизбежно, что часть подаваемого сырьевого гипса имеет короткий прогон все еще в форме дигидрата гипса. Если желательно проводить многостадийное кальцинирование дигидрата гипса, с другой стороны, сырьевой гипс может быть более надежно преобразован в полугидрат гипса на стадии образования полугидрата. Описывая это более конкретно, поскольку содержимое обжиговой печи, в которой проводят кальцинирование, перемешивают мешалкой, часть сырьевого гипса, который подается непрерывно, может выходить в том же виде в смеси с кальцинированным полугидратом гипса. Путем конструирования такого оборудования, чтобы примесь сырьевого гипса могла быть подвергнута кальцинированию в следующей обжиговой печи или обжиговых печах, образование полугидрата сырьевого гипса может быть проведено полностью. Как следствие, такая конструкция дает возможность более надежно преобразовать сырьевой гипс в полугидрат гипса.

Модификатор габитуса кристалла

В способе водного раствора под давлением (кальцинирования под давлением), который преобразует сырьевой гипс в α-полугидрат гипса посредством каталитического взаимодействия с водяным паром или жидкой водой, известно добавление карбоновой кислоты или ее соли в качестве модификатора габитуса кристалла. Такая карбоновая кислота или ее соль также предпочтительно применима в настоящем изобретении. Карбоновые кислоты и их соли, которые применимы при проведении преобразования, включают глюконовую кислоту, янтарную кислоту, малеиновую кислоту, винную кислоту, яблочную кислоту, акриловую кислоту и поликарбоновые кислоты, а также их соли. Такую карбоновую кислоту или ее соль можно добавлять предпочтительно в таком количестве, которое находится в интервале от 0,1 до 2,0 мас.% от массы дигидрата гипса, которое нужно подавать. В соответствии с другим исследованием, проведенным авторами настоящего изобретения, перекристаллизованный и модифицированный дигидрат гипса особенно большого среднего размера частиц и высокой чистоты может быть легко получен, когда сырьевой гипс преобразуют в α-полугидрат гипса таким способом, как описано выше, и раствор, содержащий полученный в результате полугидрат гипса (далее называемый в настоящей заявке "суспензией полугидрата гипса или суспензией") подают в таком виде в следующую стадию перекристаллизации для его перекристаллизации. Когда карбоновую кислоту или ее соль не используют при преобразовании сырьевого гипса в полугидрат гипса, как в случае сухого кальцинирования, предпочтительно контролировать, чтобы такая карбоновая кислота или ее соль, как упомянуто выше, была включена в вышеописанной концентрации в суспензию полугидрата гипса в реакционной емкости для перекристаллизации для использования на следующей стадии перекристаллизации.

Размер частиц полугидрата гипса

Согласно следующему исследованию, проведенному авторами настоящего изобретения, при сравнении условий перекристаллизации при их контроле было обнаружено, что на характеристики, такие как средний размер частиц модифицированного дигидрата гипса, который должен быть получен в конце, влияет размер частиц и характеристики полугидрата гипса, полученного в качестве промежуточного продукта в способе в соответствии с настоящим изобретением. Более конкретно, средний размер частиц полученного α-полугидрата гипса составляет 30 мкм или более в соответствии с вышеописанным способом водного раствора под давлением. Когда процесс протекает через образование такого α-полугидрата гипса с размером частиц 30 мкм или более в качестве промежуточного соединения, перекристаллизованный и модифицированный дигидрат гипса принимает форму кристаллов, имеющих больший средний размер частиц. С другой стороны, модифицированный дигидрат гипса, перекристаллизованный из α-полугидрата гипса с размерами частиц менее 30 мкм, хуже по сравнению с перекристаллизованным из α-полугидрата гипса со средними размерами частиц 30 мкм или более, но может быть модифицирован до дигидрата гипса большего размера кристаллических частиц, чем дигидрат гипса, перекристаллизованный из β-полугидрата гипса. В любом случае, хотя природный гипс или вторичный гипс, который нужно модифицировать, и кристаллы после модификации в любом случае представляют собой дигидрат гипса, в способе модификации сырьевого гипса по настоящему изобретению особенно важно, чтобы природный гипс или вторичный гипс был однократно преобразован в полугидрат гипса в качестве промежуточного соединения между природным гипсом или вторичным гипсом и кристаллами. Более конкретно, дигидрат гипса, такой как природный гипс или вторичный гипс, может быть преобразован в модифицированный дигидрат гипса, который состоит из кристаллов со средним размером частиц более 60 мкм, в частности, 64 мкм или более, не темнеет, однороден по размеру частиц и обладает высокой чистотой, если дигидрат гипса сначала преобразуют в полугидрат гипса, а затем полугидрат гипса перекристаллизуют до дигидрата гипса в соответствии с условиями, описанными в настоящем изобретении. В настоящем изобретении необходимо только преобразовать сырьевой гипс в полугидрат гипса таким способом, как описано выше. Полугидрат гипса на этой стадии может предпочтительно быть таким, чтобы содержать 8% или менее связанной воды. Если содержание связанной воды выше этого уровня, сырьевой гипс остается таким как он был, и содержание примесей, которые являются причиной потемнения или темных пятен, возрастает, и, кроме того, средний размер частиц модифицированного дигидрата гипса, который нужно получить посредством перекристаллизации, также будет меньшим.

Стадия перекристаллизации и стадия выгрузки

Перемешивание

В способе модификации дигидрата гипса по настоящему изобретению такой дигидрат гипса, как природный гипс или вторичный гипс, надежно преобразуют в полугидрат гипса таким способом, как описано выше, и полугидрат гипса перекристаллизуют в модифицированный дигидрат гипса в условиях, которые описаны в данной заявке далее. Более конкретно, полугидрат гипса или суспензию полугидрата гипса, полученную, как описано выше, сначала вводят в реакционную емкость для перекристаллизации для проведения перекристаллизации, и, хотя проводят перемешивание, чтобы сделать суспензию однородной во избежание отделения твердого компонента и жидкого компонента друг от друга, суспензию поддерживают при постоянной температуре, чтобы преобразовать полугидрат гипса в модифицированный дигидрат гипса. Перемешивание можно проводить любым способом при условии, чтобы суспензию в реакционной емкости для перекристаллизации можно было сделать насколько возможно однородной. Конкретно можно упомянуть способ, в котором используют, например, перемешивающие лопасти, хотя способ перемешивания варьирует в зависимости от концентрации полугидрата гипса. Когда суспензию делают однородной, как описано выше, не возникает вариаций во времени пребывания суспензии и, следовательно, полугидрат гипса может быть преобразован в модифицированный дигидрат гипса, который является в большей степени однородным по размеру частиц. Хотя реакцию гидратации от полугидрата гипса до дигидрата гипса также проводят при перемешивании суспензии гипса в патентном документе 4, ссылка на который приведена выше, это перемешивание приходится проводить медленно, поскольку полученный в результате дигидрат гипса увеличенного размера частиц выгружают из нижней части кристаллизатора. В отличие от настоящего изобретения, перемешивание, таким образом, не проводят так, чтобы сделать суспензию однородной.

Концентрация суспензии

Концентрация (концентрация твердого вещества) суспензии, которая содержит полугидрат гипса и используется на стадии перекристаллизации способа модификации дигидрата гипса по настоящему изобретению, может быть установлена от 10 до 50 мас.%, предпочтительно от 25 до 40 мас.%. Избыточно высокая концентрация суспензии не является предпочтительной, поскольку трудно осуществить однородное перемешивание на стадии перекристаллизации. С другой стороны, излишне низкая концентрация суспензии не является предпочтительной, поскольку тогда не возможна эффективная и экономичная обработка.

Температура

В настоящем изобретении полугидрат гипса подвергают гидратации и перекристаллизации в суспензии. При проведении гидратации и перекристаллизации предпочтительно контролировать температуру суспензии на уровне выше 80°С, но не выше 90°С. Если перекристаллизация продолжается длительное время при температуре 80°С или ниже, средний размер частиц, полученный в результате модифицированного дигидрата, не остается стабильным, а варьирует, что, таким образом, затрудняет стабильное получение модифицированного дигидрата гипса с однородным гранулометрическим составом. Такая низкая температура, следовательно, не является предпочтительной. Следует отметить, что крупный модифицированный дигидрат гипса, имеющий средний размер частиц более 60 мкм, все же может быть получен при температуре раствора 70°С или около того. Однако затруднительно стабильно получить модифицированный дигидрат гипса с однородным гранулометрическим составом, подобным описанному выше. Такая низкая температура, следовательно, не является предпочтительной. При температуре ниже 70°С перекристаллизацию можно все же проводить с легкостью, но трудно стабильно преобразовать полугидрат гипса в крупный модифицированный дигидрат гипса, имеющий средний размер частиц 60 мкм или более, и полученный в результате модифицированный дигидрат гипса склонен принимать форму кристалла меньшего размера частиц. В данном случае также трудно стабильно получить модифицированный дигидрат гипса в виде плотных кристаллов, имеющих большую объемную удельную плотность. С другой стороны, если температуру раствора устанавливают выше 90°С, время перекристаллизации становится значительно большим. Соответственно, полугидрат гипса можно с трудом полностью преобразовать в модифицированный дигидрат гипса за предопределенное время, много полугидрата гипса остается в форме полугидрата гипса, и, следовательно, модификацию невозможно проводить достаточно экономично. Следовательно, такая избыточно высокая температура также не является предпочтительной.

Подача полугидрата гипса и выгрузка дигидрата гипса

В настоящем изобретении требуется непрерывно или прерывисто производить подачу полугидрата гипса в реакционную емкость для перекристаллизации и выгрузку перекристаллизованного и модифицированного дигидрата гипса из реакционной емкости для перекристаллизации на стадии перекристаллизации, осуществляя при этом контроль, чтобы скорость подачи (скорость загрузки) полугидрата гипса и скорость выгрузки перекристаллизованного дигидрата гипса были по существу равными друг другу. Поскольку, если скорость подачи полугидрата гипса выше, чем скорость выгрузки перекристаллизованного и модифицированного дигидрата гипса, суспензия перетекает через край реакционной емкости для перекристаллизации, так что необходимы дополнительные средства для повторной утилизации или обработки суспензии. Если скорость подачи полугидрата гипса меньше, чем скорость выгрузки перекристаллизованного и модифицированного дигидрата гипса, реакционная емкость для перекристаллизации в конечном итоге опустеет, в результате чего станет трудно непрерывно проводить модификацию. Хотя на вышеописанный способ контроля не налагают конкретных ограничений, существует, например, способ, с помощью которого измеряют концентрацию суспензии, которая содержит модифицированный дигидрат гипса и должна быть выгружена, вычисляют массу модифицированного дигидрата гипса на основании массы выгруженной суспензии и загружают полугидрат гипса в количестве, эквивалентном массе выгруженного модифицированного дигидрата гипса.

При контроле скорости подачи полугидрата гипса и скорости выгрузки перекристаллизованного и модифицированного дигидрата гипса скорость подачи и скорость выгрузки в час можно предпочтительно контролировать таким образом, чтобы контролировать каждую при 20% или менее от суммарной массы гипса в реакционной емкости для перекристаллизации. На способ контроля скорости подачи и скорости выгрузки не налагают конкретных ограничений. Например, существует способ осуществления контроля путем непрерывного измерения количества суспензии на основании уровня суспензии в реакционной емкости для перекристаллизации или суммарной массы реакционной емкости для перекристаллизации, контролируя при этом концентрацию суспензии в реакционной емкости. Последнее более предпочтительно, поскольку можно осуществлять более точный контроль. За счет осуществления контроля, как опис