(57)【要約】  石膏プラスターの連続調節方法であって、粒子形状の石膏プラスターを上流に接続した焼成設備から石膏プラスタークーラーまで流すことにより、最初に当該クーラー内で可溶性硫酸カルシウム無水塩を硫酸カルシウム半水塩に、及び硫酸カルシウム二水塩を硫酸カルシウム半水塩に変換し、結晶欠陥を除去し、続いて前記石膏プラスターを外気に接触させて外気による除湿を行い、それと同時に間接的冷却を行う。
2013535401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏プラスター（Ａ）の連続調節方法であって、粒子形状の石膏プラスターを、上流に接続した焼成設備から石膏プラスタークーラーまで流すことにより、最初に当該クーラー内で可溶性硫酸カルシウム無水塩を硫酸カルシウム半水塩に、及び硫酸カルシウム二水塩を硫酸カルシウム半水塩に変換し、結晶欠陥を除去し、続いて前記石膏プラスターを外気に接触させて外気による除湿を行い、それと同時に間接的冷却を行う方法。
【請求項２】
前記石膏プラスター（Ａ）が、０．７から０．９ｋｇ／ｄｍ3の密度で導入されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記石膏プラスター（Ａ）が、焼成システムから取り込むプロセスガスと共に、前記石膏プラスタークーラーに導入されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記プロセスガスが、０．６５〜０．７ｋｇ／ｍ3の密度で導入されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
標準状態における前記プロセスガスの体積に基づき、前記プロセスガスが０．２５〜０．４０ｋｇ／ｍ3の水蒸気量で導入されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記石膏プラスターが、ロータリーチューブクーラーとして構成された石膏プラスタークーラー内で間接的に冷却されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記石膏プラスターが、まず前記ロータリーチューブクーラー内に設けた安定化ゾーン（２）を通して導入されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記石膏プラスターが、前記安定化ゾーン（２）内に１０分〜１５分留まることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記石膏プラスター（Ａ）における相交換により前記安定化ゾーン（２）内に放出された水蒸気が、外気の供給により、前記安定化ゾーンの下流に配置された冷却ゾーン（３）に、前記石膏プラスターの流れ方向に排出されることを特徴とする、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記外気が、前記石膏プラスターの上方を、現在の前記石膏プラスターの流れと逆方向に通過させて水蒸気を吸収させることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記外気が、０．１ｍ／ｓ未満の流動率で前記冷却ゾーンに移行することを特徴とする、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記外気が、前記石膏プラスターとの接触により、８０℃を上回る温度まで加熱されることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記外気が、前記安定化ゾーン及び前記冷却ゾーンの接点で、前記石膏プラスターの流れ方向に偏向され、前記石膏プラスタークーラーから排気されることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記石膏プラスターが、冷却管（１１）内に導入した外気により、前記冷却ゾーン（３）で冷却されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記外気が、１００℃にまで加熱されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記冷却管（１１）内で過熱されクーラーからの排気となる前記外気が、余熱された燃焼用空気として前記焼成設備内の少なくとも一つのバーナーに移動することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
ロータリーチューブクーラーとして構成され、安定化ゾーン（２）及び冷却ゾーン（３）を別個に備える石膏プラスタークーラーから成ることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載された方法を実施するための装置。
【請求項１８】
安定化ゾーンと冷却ゾーンとの間に、円周方向のシール、特に少なくとも一つのレストリクタープレート（１０）を設置したことを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記冷却ゾーン（３）内に、冷却用空気として供給する前記外気と前記石膏プラスターとの間で間接的熱交換を行う冷却管（１１）を設置したことを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記冷却ゾーン（３）内に、特にその中心軸に、除湿管（７）を設置したことを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記ロータリーチューブクーラーの前板の中心に、シール付きの投入シュート（１）を設けて、安定化ゾーン（２）に石膏プラスターを導入することを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
石膏プラスター排出ハウジング（５）及びセル型ホイール式スルース（６）を冷却ゾーンに連結して前記石膏プラスター（Ｂ）を排出することを特徴とする、請求項１７〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記ロータリーチューブクーラーが、毎分３〜８ｒｐｍで回転することを特徴とする、請求項１７〜２２のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏プラスターの連続調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏は、化合物である硫酸カルシウム二水塩（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）を表す技術的、鉱物学的用語である。石膏に熱エネルギーを供給することにより、石膏は組成式単位ごとに、化学結合した結晶水分子の１と１／２を失い、硫酸カルシウム二水塩は硫酸カルシウム半水塩（ＣａＳＯ4・１／２Ｈ2Ｏ）に変わる。
【０００３】
硫酸カルシウム半水塩には、技術的に見て二つの形がある。すなわち実用的な目的上、α型又はβ型として区別されることが多いが、それらは化学鉱物学的観点から見れば同一である。大気圧で熱エネルギーを加えると、β型硫酸カルシウム半水塩が得られる。β型は石膏プラスターの主成分であり、石膏プラスターは焼き石膏や石膏ボードの生産において結合剤として非常に重要な役割を果たしている。
【０００４】
α型硫酸カルシウム半水塩は、過飽和水溶液、すなわち酸と塩から成る電解質の溶液内で、又は加圧滅菌器内で温度と圧力を上げて製造される。これらの変換は通常、添加剤を用いて行い、添加剤は形成される結晶の形態に望ましい影響を与える。
【０００５】
本発明は、主にβ型硫酸カルシウム半水塩の生産を目的とした石膏プラスターの安定化、冷却、除湿の方法に関する。
【０００６】
本技術分野では、熱エネルギーを供給することにより結晶形状の石膏内の水を除去することを、一般的に「焼成」と称する。石膏の焼成には熱エネルギーの供給状況により異なる方法があり、間接又は直接焼成方法に分類される。ケトル、ロータリーチューブ焼成は間接焼成法に属し、この場合、石膏は燃焼ガスと接触しない。焼成する石膏が燃焼ガスと接触する場合は直接焼成法である。直接焼成法には、グラインディング焼成、ロータリーチューブキルンでの焼成、乾燥ダクトや関連装置を用いた焼成などがある。
【０００７】
様々な焼成方法によって得られた石膏の特性は、それらの方法の技術的条件により変わってくる。例えば、ケトルやロータリーチューブ焼成で焼成された石膏プラスターは、より高い相安定性を有する。なぜなら単位時間当たりの熱負荷が低いからである。間接法の場合、石膏の焼成時間は最大で数時間をも要する。一方、研削焼成法や乾燥ダクトと関連装置を用いた焼成では、燃焼ガスとの接触時間は長くとも２０秒から３０秒である。直接焼成法は、装置がコンパクトであり従って費用効率が高いこと、そして熱効率がより高いことから、工業規模での使用が増えてきている。また石膏の硬化時間が短いので、石膏ボードの工業的規模の生産が容易となる。
【０００８】
焼き石膏や石膏ボードの生産にとって望ましい相は、技術的に１５０℃から１７０℃のプロセス温度で生産される硫酸カルシウム半水塩ＣａＳＯ4・１／２Ｈ2Ｏである。プロセス温度が１８０℃から約３００℃の範囲では、可溶性硫酸カルシウム無水石膏（無水石膏III）が形成される。可溶性無水石膏は結晶形中に水が存在しない。しかし水や水蒸気の存在下では、可溶性無水石膏は硫酸カルシウム半水塩に変換される。これを発熱可逆変換と称し、この間に硫酸カルシウム半水塩１ｋｇ当たり２１０ｋＪから２２５ｋＪの熱エネルギーが放出される。
【０００９】
プロセス温度が３００℃を超えると、溶解度の低い硫酸カルシウム無水石膏が形成される。この相は石膏プラスターの場合望ましくない。石膏プラスターを通常状態で使用する場合、低溶解度の無水石膏は硬化プロセスに関与しない。しかし、低溶解度の無水石膏への変換は、生産する石膏プラスターには何の利益ももたらさない熱エネルギーを必要とする。基本的に、石膏プラスターに低溶解度の無水石膏が存在すると、焼成法は不経済なものとなってしまう。
【００１０】
技術的には、焼成した石膏プラスターが純粋相生成物であることは稀であり、実際はその組成は最大４つの硫酸カルシウム相から成る。望ましい相は、硫酸カルシウム半水塩ＣａＳＯ4・１／２Ｈ2Ｏである。より大きい石膏プラスター粒子のコアには、十分な量の熱エネルギーを受け取れなかった硫酸カルシウム二水塩（石膏）ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏの残渣が含まれる場合がある。他方、比較的小さな石膏プラスター粒子は、すでに可溶性硫酸カルシウム無水石膏ＣａＳＯ4の相を呈している場合がある。石膏プラスター中の硫酸カルシウム二水塩と可溶性硫酸カルシウム無水石膏の存在は、石膏プラスターの硬化時間と水需要に影響を及ぼす。少なくとも安定した方法でこれらの相を無くすか縮小し、その割合をできる限り低くしなければならない。
【００１１】
石膏プラスターの水需要のために可溶性硫酸カルシウム半水塩を減少させることと同様に重要なのが、焼成石膏プラスターの質量の大部分を占める、主要半水化物の欠陥を事前に無くしておくことである。結晶内欠陥、表面欠陥、結晶間応力が、半水和物結晶と他の３つの硫酸カルシウム相の間にばかりでなく、半水和物結晶間同士の間にも生じる。
【００１２】
これまで、可溶性硫酸カルシウム無水石膏を硫酸カルシウム半水塩に変換するために多大な努力が払われてきた。EP1547984Ａ1は、石膏プラスターを回転装置の中で湿らせることにより、可溶性硫酸カルシウム無水石膏を硫酸カルシウム半水塩に変換する方法を記載している。これを達成するため、水又は蒸気を供給する。石膏プラスターと接触する装置の外表面は全て、１００℃を超えるまでに加熱される。石膏プラスターの冷却手段は設けられていない。
【００１３】
WO 2008 074137 Ａ1はまた、石膏プラスターを調整するための蒸気供給について述べている。静的装置に設置された石膏プラスターは蒸気と接触させる。装置内の蒸気圧は、大気圧を超える圧力に設定される。石膏プラスターの冷却、除湿手段は備えられていないし、相安定化の方法も非連続的である。
【００１４】
WO 2009 135688 Ａ1によると、反応容器内でフラッシュ焼成によって得られた石膏を、高温の湿潤ガスを供給してポスト焼成するが、反応容器内の滞留時間は先のフラッシュ焼成時間よりはるかに長い。この方法も、石膏プラスターの冷却、除湿手段を備えていない。
【００１５】
上記方法では、水又は蒸気を当該反応室に導入して、可溶性硫酸カルシウム無水石膏を分解する。WO 2009 135688 Ａ1もまた同様の手法を用いている。しかしこの場合、湿潤なガス中には過熱された蒸気が存在する。焼成工程の処理条件、石膏の純度と表面湿度、及び燃焼ガスの蒸気含有量にもよるが、湿潤なガスの蒸気含有量は、３０％未満（体積百分率）である。
【００１６】
上記の方法はいずれも、当該発明による処理の後に石膏プラスターを除湿する手段を備えていない。EP 1547984 Ａ1の場合のように、石膏プラスターを乾燥させるために熱エネルギーを供給する場合でも、空気などのキャリア媒体によって蒸気残留物を取り除くことができなければ、過熱蒸気の残渣が石膏プラスター内に残る。このような石膏プラスターが、表面温度が水蒸気露点温度以下である次の運搬装置内で表面接触を起こすと、必然的に凝結が起こる。これらの接触面で石膏プラスター粒子が凝縮物内に取り込まれ、沈殿物を形成してしまう可能性がある。
【００１７】
上記に詳細を述べた方法のいずれかによって得られる石膏プラスターは、特に石膏ボードを生産するために用いられる。石膏ボードは、最も広く使用されている石膏を基にした建築要素である。石膏コアは２枚の段ボールの間に埋め込まれ、２枚の段ボール層により完全に包囲されている。石膏コアの製造時の石膏プラスター相の変化が、水需要の変化と硬化挙動の変化をもたらす。主要コンポーネントである石膏プラスターと水の他に、複数の添加剤をミキサーに加えて、石膏プラスターの望ましい硬化を達成する。分散剤、促進剤、遅延剤などの添加剤は、望ましい硬化挙動をもたらす。石膏特性の安定性が高いほど、水と添加物の必要性は低くなる。ここに相安定石膏プラスターによる膨大なコスト削減の可能性が存在する。
【００１８】
石膏プラスターと水の懸濁液の温度が３５℃以上、４０℃以下の場合、石膏プラスターの硬化は最適となる。このような理由から、最適の懸濁液温度を得るためには、石膏プラスターを約８０℃まで冷却させる必要がある。
【００１９】
石膏業界では、石膏プラスターの冷却に、直接的及び間接的冷却システムを使用している。直接冷却システムは、乾燥ダクトや流動床クーラー内での冷気との直接的接触に基づく。しかし更に広く使用されているのは、ロータリーチューブクーラーを用いる間接冷却システムである。ロータリーチューブクーラーは、石膏プラスターを冷却する他に、可溶性硫酸カルシウム無水石膏をある程度減少させることが知られている。しかし実際には、硫酸カルシウム二水塩の減少は発生しない。可溶性硫酸カルシウム無水石膏の硫酸カルシウム半水塩への変換時に放出される発熱エネルギーは、冷気に吸収されてしまうからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明による方法の目的は、相安定性の高い除湿冷却石膏プラスターの製造方法と製造装置を提供し、それにより省エネ効果、費用効率、技術的信頼性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明によれば、この目的は、石膏プラスターの連続調節方法において、粒子形状の石膏プラスターを、上流に接続した焼成設備から石膏プラスタークーラーまで流すことにより、また最初に当該クーラー内で可溶性硫酸カルシウム無水塩を硫酸カルシウム半水塩に、及び硫酸カルシウム二水塩を硫酸カルシウム半水塩に変換し、結晶欠陥を除去し、続いて前記石膏プラスターを外気に接触させて外気による除湿を行い、それと同時に間接的冷却を行うことにより達成される。
【００２２】
本発明は、安定化のために水や水蒸気を供給することなく、石膏プラスターを連続して安定化し、冷却し、除湿するための方法を提供する。さらに石膏プラスターを除湿するために、熱エネルギーを加える必要もない。焼成設備から供給された石膏プラスターはまず石膏プラスタークーラーの最初のゾーンに留まり、そこで硫酸カルシウム二水塩から硫酸カルシウム半水塩への還元が起こり、可溶性硫酸カルシウム無水石膏から硫酸カルシウム半水塩への変換時に放出された発熱エネルギーが吸収される。この方法において、外部から熱エネルギーを供給する必要がないのは、現技術による石膏プラスター製造設備とは対照的である。
【００２３】
本発明の更なる好ましい効果は、従属請求項、明細書及び図面により明らかにされる。
【００２４】
好ましくは、石膏プラスターは、０．７から０．９ｋｇ／ｄｍ3の密度で石膏プラスタークーラーに導入する。
【００２５】
石膏プラスターは、焼成システムから取り込むプロセスガスと共に反応容器に導入すると良い。プロセスガスの密度は、好ましくは０．６５から０．７ｋｇ／ｍ3の間である。
【００２６】
プロセスガスはできれば、標準状態におけるプロセスガスの体積に基づき、０．２５から０．４０ｋｇ／ｍ3の水蒸気含有量で導入する。
【００２７】
この場合、石膏プラスターはまず、ロータリーチューブクーラー内に設けた安定化ゾーンを通して導入される。
【００２８】
石膏プラスターは、安定化ゾーン内に１０分から１５分留まっているのが良い。安定化ゾーンは、石膏プラスターにおける相交換により安定化ゾーン内に放出された水蒸気が、外気の供給により、安定化ゾーンの下流に配置された冷却ゾーンに、石膏プラスターの流れ方向に排出されるように構成されている。
【００２９】
外気は、石膏プラスターの上方を、石膏プラスターの流れと逆方向に通過させて水蒸気を吸収させ、これにより十分な水吸収と熱伝達を確保するのが望ましい。外気は０．１ｍ／Ｓ未満の流量で冷却ゾーンに移行するのが特に良いことが分かっている。
【００３０】
供給した外気はできれば、石膏プラスターとの接触により８０℃を上回る温度まで加熱する。
【００３１】
また、外気は、安定化ゾーンと冷却ゾーンの接点で石膏プラスターの流れ方向に１８０℃偏向した後、再度、石膏プラスタークーラーから排気すると良い。流れ方向を逆にすることにより、石膏プラスターの相安定化のために水蒸気を必要とする安定化ゾーンから、外気が水蒸気を奪ってしまうことが防止される。
【００３２】
冷却ゾーンでは、冷却管内に導入した外気により、石膏プラスターがさらに間接的に冷却される。この間接冷却に使われる外気は、この方法では１００℃にまで加熱される。
【００３３】
本発明による方法の際立った利点は、冷却管内で過熱されクーラーからの排気となる外気を、余熱された燃焼用空気として焼成設備内の少なくとも一つのバーナーに再度移動させることができ、それが燃料エネルギーの節約につながる点である。
【００３４】
本発明によると、石膏プラスターの相安定化、除湿、冷却は二つのゾーンで行われる。すなわち、安定化ゾーンで水蒸気を吸収し発熱変換エネルギーを放出することにより、可溶性硫酸カルシウム無水石膏を硫酸カルシウム半水塩に変換し、放出された発熱エネルギーを用いることにより、硫酸カルシウム二水塩を硫酸カルシウム半水塩に変換し、一次硫酸カルシウム半水塩の欠陥を取り除く。その後、このように相安定化を行った石膏プラスターを冷却ゾーンで直接外気に接触させて除湿し、外気と間接的に接触させて冷却する。
【００３５】
本発明によると、上流に設置した焼成システムのプロセスガスの水蒸気は石膏粒子間に存在し、可溶性硫酸カルシウム無水石膏から硫酸カルシウム半水塩への変換を促進する。その後、結晶として硫酸カルシウム二水塩に拘束された水蒸気が、硫酸カルシウム半水塩への変換の際に放出され、可溶性硫酸カルシウム無水石膏から硫酸カルシウム半水塩への変換を継続させる。
【００３６】
石膏プラスターの安定化は、このように装置の第一ゾーンで行われる。冷却、除湿は第二ゾーンで行われる。
【００３７】
本発明はまた、本方法を実施するための装置に関する。
【００３８】
本発明の装置は、ロータリーチューブクーラーとして構成され、安定化ゾーンと冷却ゾーンを別個に備える石膏プラスタークーラーから成ることを特徴とする。
【００３９】
安定化ゾーンと冷却ゾーンとの間には、円周方向にシールを、特に少なくとも一つのレ  ストリクタープレート１０を設けると良い。例えば、縦型のレストリクタープレートを  何枚か設置することにより、石膏プラスター投入シュートから安定化ゾーンの出口に、  石膏プラスターが短絡してしまうのを防ぐことができる。
【００４０】
冷却管を冷却ゾーンに設置して、石膏プラスターと冷却用空気として供給する外気間の間接的熱交換を行うのが好ましい。
【００４１】
冷却ゾーンに、特にその中心軸に、除湿管を設けることが良いことも立証されている。
【００４２】
ロータリーチューブクーラーの前板の中心にシール付きの投入シュートを設けて、石膏プラスターを安定化ゾーンに導入すると良い。
【００４３】
石膏プラスター排出ハウジング及びセル型ホイール式スルースを冷却ゾーンに連結して石膏プラスターを排出すると、仕上がった石膏プラスターを簡単に排出することができる。
【００４４】
この場合、ロータリーチューブクーラーのベアリングを水路とローラーベアリングを備えて構成し、ベアリングうちの一つは固定ベアリング、他方は浮動式可動ベアリングとすると、熱膨張を補償することができる。ロータリーチューブの駆動機構は、例えばチェーン駆動、歯車駆動の形をとる。
【００４５】
ロータリーチューブクーラーは、３ｒｐｍから８ｒｐｍで回転することが望ましい。本発明に係るロータリーチューブクーラーの構成によれば、安定化ゾーン、冷却ゾーンのいずれも断熱材を必要としない。
【００４６】
以下、実施形態により本発明を更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】安定化ゾーン及び周辺操作装置を備える冷却ゾーンからなる本発明の石膏プラスタークーラーを示す。
【図２】安定化ゾーンを有する石膏クーラー起動後の時間を関数とする石膏プラスターの無水石膏IIIの内容量の変化を示す。
【図３】安定化ゾーンを有する石膏クーラー起動後の時間を関数とする結晶化された水の容量の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１に示す石膏プラスタークーラーは、実際には安定化ゾーン２と冷却ゾーン３から構成されていることを特徴とする。
【００４９】
一般的に使用されている間接冷却水平ロータリーチューブクーラーに、本発明に従って安定化ゾーン２を設けて改良を行った。この安定化ゾーン２の内部にレストリクタープレートを設けて、導入した焼成石膏プラスターＡが短絡して安定化ゾーン２の出口に流れないようにしている。焼成したばかりの石膏プラスターＡが流動状態にあることはよく知られている。この流動状態では、石膏プラスターは、すでに安定化ゾーン２内にある石膏プラスターから浮いてしまう。レストリクタープレートがこの短絡を防止し、導入された焼成石膏プラスターＡは、すでに安定化ゾーン２にある焼成石膏プラスターと混合される。
【００５０】
石膏プラスターのこのような流動状態とその良好な流動特性もまた、安定化ゾーン２の入口に石膏プラスター投入シュート１を設けるだけで十分である理由となる。フィードスクリューは必要ない。
【００５１】
注入された焼成石膏プラスターＡは、相組成に応じ、２．５５から２．６５ｋｇ／ｄｍ3の密度を有する。しかし、焼成石膏プラスターのかさ密度は、わずかに０．７から０．９ｋｇ／ｄｍ3である。石膏プラスター粒子は、０．６５から０．７ｋｇ／ｍ3の低密度のプロセスガスに囲まれている。プロセスガスは、上流に設置した焼成システムから供給される。プロセスガス中の水蒸気含有量は、標準的条件下におけるプロセスガスの体積に基づくと、０．２５から０．４ｋｇ／ｍ3である。
【００５２】
この低水蒸気量は、相安定化過程を開始するのに十分である。水や水蒸気を外部から追加供給する必要はない。可溶性硫酸カルシウム無水石膏は、存在する水蒸気と反応して硫酸カルシウム半水塩に変換される。この過程で、硫酸カルシウム半水塩から２１０乃至２２５ｋＪ／ｋｇの発熱エネルギーが放出される。
【００５３】
特許出願EP 1547984 Ｂ1では、安定化ゾーン２のジャケット表面を外部から加熱することを提案しているが、その必要はない。ジャケット表面の断熱さえも省略することができる。ジャケットの内表面温度を露点未満にすることは可能であるが、石膏プラスター粒子を囲むプロセスガスが７０℃を超える露点温度を有することから、こうして温度を露点未満にすることは利点がある。なぜなら可溶性硫酸カルシウム無水石膏から硫酸カルシウム半水塩への変換が加速されるからである。回転する安定化ゾーン２内で石膏プラスターが動いているので、ジャケットの内表面に形成される凝集物に石膏プラスター粒子が沈着する可能性はない。
【００５４】
硫酸カルシウム二水塩が硫酸カルシウム半水塩に変換される際に発する熱は、硫酸カルシウム半水塩１キロ当たり５７０から５８０ｋＪ／ｋｇに上る。可溶性硫酸カルシウム無水石膏が硫酸カルシウム半水塩１ｋｇに変換される際の発熱変換エネルギーにより、硫酸カルシウム二水塩（石膏）を０．３５から０．４ｋｇの硫酸カルシウム半水塩に変換することができる。この過程で、硫酸カルシウム二水塩に結晶として拘束されている水の１と１／２部分が放出される。結晶体内の水の１／２部分のみが可溶性硫酸カルシウム無水石膏の更なる変換に使用される。この結晶水は、石膏プラスター内の硫酸カルシウム二水塩が完全に消費されるまで放出される。外部からの水、水蒸気、プロセスガスを含む水蒸気を供給する必要はない。
【００５５】
焼成石膏プラスターＡの安定化ゾーン２における滞留時間は、１０から１５分である。石膏プラスター相は、わずか１時間の運転時間で大きく安定化した（図１と２を比較）。
【００５６】
石膏プラスタークーラーは、チェーン駆動装置９又は歯車駆動装置９により駆動される。水路８は、ローラーベアリング上に設置され、ベアリングの一つは固定ベアリングとして構成されている。浮動型可動ベアリングは、熱膨張による長さの変化を補償する。
【００５７】
石膏プラスタークーラーの回転スピードは、３から８ｒｐｍである。安定化ゾーン２と冷却ゾーン３内にある石膏プラスターは、この過程の間緩やかに動く。この動きによって生じる石膏プラスター粒子間の摩擦が、石膏プラスターの水需要に好ましい効果をもたらす。
【００５８】
焼成後、石膏プラスター粒子の表面は、粗く亀裂が入っている。特に直接焼成システムで焼成した石膏プラスターはこれが当てはまる。粒子の表面処理を行わないと、石膏プラスターを用いて懸濁液を作る際の水需要が高くなる。石膏プラスターが安定化ゾーン２を備えた回転石膏プラスター内で動くことにより摩擦が起こり、それにより粒子表面は滑らかになる。この過程で、石膏プラスターの微粒子が分離され、石膏プラスターの粒度分布に好ましい効果を与える。これらの微粒子は、粒子径の大きい石膏プラスター粒子の隙間に入り込み、隙間を充填するための水需要を軽減する。
【００５９】
特に直接焼成方法においては、熱負荷が高いと石膏プラスター粒子が応力を受け、結晶間欠陥を呈する。これらの石膏プラスター粒子が水と接触すると、粒子分解が増加する結果、水需要の増加を招く。これらの干渉や欠陥は、可溶性硫酸カルシウム無水石膏と一次硫酸カルシウム半水塩の双方に影響を及ぼす。安定化ゾーン２における可溶性硫酸カルシウム無水石膏の硫酸カルシウム半水塩への変換以外に、焼成過程で生じた結晶間応力や表面欠陥が主に解消される。変換過程が結晶間応力の解消と相まって粒子分解を最低限に抑える。
【００６０】
前述したように、安定化ゾーン２内の水蒸気含有量は、可溶性硫酸カルシウム無水石膏を硫酸カルシウム半水塩に返還する際に発生する熱を利用した硫酸カルシウム二水塩から硫酸カルシウム半水塩への相交換により増加する。可溶性硫酸カルシウム無水石膏の硫酸カルシウム半水塩への変換に必要でない水蒸気は、除くべきである。万が一この過剰な水蒸気が冷却ゾーン３に到達すると、温度が露点未満に下がる結果、冷却管上に凝結が生じる。水と接触している微粒子固体は、接触面上に沈着物を形成する傾向にあることが一般に知られている。石膏プラスター微粒子は表面の水分に吸収され、冷却管の表面を覆う。その結果、冷却管内の熱の通り道が影響を受ける。
【００６１】
石膏プラスターを除湿するための最適なキャリアは、外気である。除湿空気Ｄは、石膏プラスター排出ハウジング５に移動し、そこからクーリングハウジング３に移動する。除湿空気Ｄは、石膏プラスターと逆の流れの中で、８０℃にまでも加熱される。冷却ゾーン３内の流速は０．１ｍ／ｓ未満である。この加熱された空気流は、石膏プラスターからごく微量の水蒸気をも吸収することができる。安定化ゾーン２の出口では、除湿空気Ｄの流れ方向が１８０℃転換する。これにより除湿空気Ｄが、相安定化のために水蒸気を必要としている安定化ゾーン２からの水蒸気を取り込まないようにしている。中央除湿管７を通って、水蒸気を含んだ除湿空気Ｆは、外部ダストフィルター１２に移動する。ブロワー１３により、除塵空気Ｆが石膏プラスタークーラーとダストフィルター１２内を移動する。セル型ホイール式スルース１４により、除湿空気Ｆ内の石膏ダストは石膏プラスタークーラーに戻される。
【００６２】
外気もまた石膏プラスターの冷却に使用される。この冷却空気Ｃは、冷却ゾーン３内にある複数の冷却管に吸い込まれる。間接的熱交換と逆流により、石膏プラスターは冷却空気Ｃに熱を放出する。この方法において、冷却空気Ｃは１００℃にまで加熱される。加熱された冷却空気Ｃは、冷却管１１から冷却空気マニホールドハウジング４に移り、そこでブロワー１５を用いて吸い上げられる。加熱されたクーラー排気Ｅは塵を含まないので、加熱済み燃焼空気として焼成設備のバーナーに戻すことができる。
【００６３】
相安定化、冷却、除湿を行った石膏プラスターＢは、リフティングスクープ（図示せず）により継続的に冷却ゾーン３から排出される。その後石膏プラスターは、出口から石膏プラスター排出ハウジング５を通り外部セル型ホイール式スルース６へと移動する。
【００６４】
本発明に係る連続的方法又は本発明に係る装置、またその双方により、省エネ型で運転上安全な方法で、相安定化、冷却、除湿を行った石膏プラスターを製造することができ、高品質の石膏プラスターの供給が保証される。
【００６５】
安定化ゾーン２では、石膏クーラー始動後、一時間半という短い時間の間に、石膏プラスター内の可溶性硫酸カルシウム無水石膏含有量が１０ｗｔ％未満にまで減少し（図２）、従って連続的運転では無水石膏IIIの比率をこの値まで減少させるために石膏プラスターが安定化ゾーンに留まらなければならない時間は、四分の一時間未満である。それに応じて、硫酸カルシウム半水塩に拘束された結晶水の含有量は、平行して増加し（図３）、それが重量パーセントにも表れている。
【符号の説明】
【００６６】
１  石膏プラスター投入シュート
２  安定化ゾーン
３  冷却ゾーン
４  冷却空気マニホールドハウジング
５  石膏プラスター排出ハウジング
６  セル型ホイール式スルース
７  除湿管
８  水路
９  チェーン駆動装置又は歯車駆動装置
１０  レストリクタープレート
１１  冷却管
１２  ダストフィルター
１３  ブロワー
１４  セル型ホイール式スルース
１５  ブロワー
Ａ  ロータリーチューブクーラーの入口における焼成石膏プラスター
Ｂ  ロータリーチューブクーラーの出口における相が安定し、冷却及び除湿された石膏プ        ラスター
Ｃ  冷気
Ｄ  除湿空気
Ｅ  クーラー排気
Ｆ  除湿排気
【図１】
2013535401.tif 000003
【図２】
2013535401.tif 000004
【図３】
2013535401.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月19日(2013.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子形状の石膏プラスターを、上流に接続した焼成設備から石膏プラスタークーラーまで流すことにより、最初に当該クーラー内で可溶性硫酸カルシウム無水塩を硫酸カルシウム半水塩に、及び硫酸カルシウム二水塩を硫酸カルシウム半水塩に変換し、結晶欠陥を除去し、続いて前記石膏プラスターを外気に接触させて外気による除湿を行い、それと同時に間接的冷却を行う前記石膏プラスター（Ａ）の連続調節方法であって、
相交換により安定化ゾーン（２）内に放出された水蒸気が、外気の供給により、前記安定化ゾーンの下流に配置された除湿管（７）内に、石膏プラスターの流れ方向に排出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記石膏プラスター（Ａ）が、焼成システムから取り込むプロセスガスと共に、前記石膏プラスタークーラーに導入されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
標準状態における前記プロセスガスの体積に基づき、前記プロセスガスが０．２５〜０．４０ｋｇ／ｍ３の水蒸気量で導入されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記石膏プラスターが、ロータリーチューブクーラーとして構成された石膏プラスタークーラー内で間接的に冷却されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記石膏プラスターが、まず前記ロータリーチューブクーラー内に設けた前記安定化ゾーン（２）を通して導入されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記外気が、前記石膏プラスターの上方を、現在の前記石膏プラスターの流れと逆方向に通過させて水蒸気を吸収させることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記外気が、前記石膏プラスターとの接触により、８０℃を上回る温度まで加熱されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記外気が、前記安定化ゾーン及び前記冷却ゾーンの接点で、前記石膏プラスターの流れ方向に偏向され、前記石膏プラスタークーラーから排気されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記石膏プラスターが、冷却管（１１）内に導入した外気により、前記冷却ゾーン（３）で冷却されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記冷却管（１１）内で加熱されクーラーからの排気となる前記外気が、予熱された燃焼用空気として前記焼成設備内の少なくとも一つのバーナーに移動することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
安定化ゾーン（２）及び冷却ゾーン（３）を別個に備えるロータリーチューブクーラーとして構成される石膏プラスタークーラーから成り、特に前記冷却ゾーン（３）がその中心軸に、除湿管（７）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載された方法を実施するための装置。
【請求項１２】
前記安定化ゾーンと前記冷却ゾーンとの間に、円周方向のシール、特に少なくとも一つのレストリクタープレート（１０）を設置したことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記冷却ゾーン（３）内に、冷却用空気として供給する前記外気と前記石膏プラスターとの間で間接的熱交換を行う冷却管（１１）を設置したことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ロータリーチューブクーラーの前板の中心に、シール付きの投入シュート（１）を設けて、前記安定化ゾーン（２）に石膏プラスターを導入することを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
石膏プラスター排出ハウジング（５）及びセル型ホイール式スルース（６）を前記冷却ゾーンに連結して前記石膏プラスター（Ｂ）を排出することを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれかに記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明によれば、この目的は、粒子形状の石膏プラスターを、上流に接続した焼成設備から石膏プラスタークーラーまで流すことにより、また最初に当該クーラー内で可溶性硫酸カルシウム無水塩を硫酸カルシウム半水塩に、及び硫酸カルシウム二水塩を硫酸カルシウム半水塩に変換し、結晶欠陥を除去し、続いて石膏プラスターを外気に接触させて外気による除湿を行い、それと同時に間接的冷却を行う石膏プラスターの連続調節方法において、相交換により安定化ゾーン（２）内に放出された水蒸気が、外気の供給により、安定化ゾーンの下流に配置された除湿管（７）内に、石膏プラスターの流れ方向に排出されることにより達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明による方法の際立った利点は、冷却管内で加熱されクーラーからの排気となる外気を、予熱された燃焼用空気として焼成設備内の少なくとも一つのバーナーに再度移動させることができ、それが燃料エネルギーの節約につながる点である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本発明の装置は、安定化ゾーンと冷却ゾーンを別個に備えるロータリーチューブクーラーとして構成される石膏プラスタークーラーから成り、特に冷却ゾーンが、その中心軸に除湿管を備えていることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
石膏プラスターを除湿するための最適なキャリアは、外気である。除湿空気Ｄは、石膏プラスター排出ハウジング５に移動し、そこからクーリングハウジング３に移動する。除湿空気Ｄは、石膏プラスターと逆の流れの中で、８０℃にまでも加熱される。冷却ゾーン３内の流速は０．１ｍ／ｓ未満である。この加熱された空気流は、石膏プラスターからごく微量の水蒸気をも吸収することができる。安定化ゾーン２の出口では、除湿空気Ｄの流れ方向が１８０℃転換する。これにより除湿空気Ｄが、相安定化のために水蒸気を必要としている安定化ゾーン２からの水蒸気を取り込まないようにしている。中央除湿管７を通って、水蒸気を含んだ除湿空気Ｄは、外部ダストフィルター１２に移動する。ブロワー１３により、除湿空気Ｄが石膏プラスタークーラーとダストフィルター１２内を移動する。セル型ホイール式スルース１４により、除湿空気Ｄ内の石膏ダストは石膏プラスタークーラーに戻される。
【国際調査報告】
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2013535401.tif 000007
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2013535401.tif 000009
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