使用二亞乙基三胺五乙酸改性β灰泥的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于自經(jīng)煅燒的天然巖石膏制備改性β-灰泥的方法，所述方法包括：制備液體二亞乙基三胺五乙酸在水中的溶液；在從煅燒爐出來(lái)仍熱時(shí)向β-灰泥上施加所述溶液，從而形成經(jīng)潤(rùn)濕的β-灰泥；和讓所述經(jīng)潤(rùn)濕的灰泥干燥并熟化，從而形成所述改性β-灰泥。
【專利說(shuō)明】使用二亞乙基三胺五乙酸改性β灰泥的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用二亞乙基三胺五乙酸（"DTPA"）包覆灰泥的方法。更具體而 言，通過(guò)向β-灰泥上噴射DTPA的水性溶液并讓其干燥來(lái)提供改性的β灰泥，從而提供改 性的β-灰泥材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 石膏也稱硫酸鈣二水合物、白土或石膏粉。煅石膏通過(guò)移除伴隨石膏晶體的一部 分水而獲得。煅石膏的同義術(shù)語(yǔ)有熟石膏、灰泥、硫酸鈣半水合物（half-hydrate)和硫酸 鈣半水合物（hemihydrate)。煅石膏、灰泥和半水合物是最常用的術(shù)語(yǔ)，并且它們?cè)诒旧暾?qǐng) 中可互換使用。在開(kāi)采石膏時(shí)，天然巖石以二水合物形式發(fā)現(xiàn)，每分子硫酸鈣伴隨約兩個(gè)水 分子。為了產(chǎn)生灰泥形式，可將石膏煅燒以驅(qū)除一些水合水，如下式所表示：
[0003] CaS04 · 2H20 - CaS04 · 1/2Η20+3/2Η20
[0004] 硫酸鈣半水合物通過(guò)煅燒以移除伴隨的水分子來(lái)獲得。半水合物以至少兩種晶 形產(chǎn)生。α -煅石膏通過(guò)漿料法或塊狀巖石法制得，其中硫酸鈣二水合物在壓力下煅燒。 α -煅石膏比β -煅石膏形成較少的針狀晶體，使得晶體更緊密地堆積在一起，從而制得更 致密、更強(qiáng)大的灰泥。α半水合物的晶體形態(tài)學(xué)允許水在晶體之間容易地流動(dòng)，從而需要較 少的水來(lái)形成可流動(dòng)的漿料。更細(xì)長(zhǎng)的不規(guī)則形狀晶體是β_半水合物的特征，β_半水 合物通過(guò)在大氣壓力下煅燒石膏獲得。此晶體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致較不致密的產(chǎn)物，因?yàn)榫w堆積更 松散。β形式還要求更多的水來(lái)使煅石膏流化。如果二水合物的煅燒在環(huán)境壓力下進(jìn)行， 則將獲得β形式并且與煅石膏相比成本較低。
[0005] 也可使用合成石膏，其為來(lái)自發(fā)電廠的煙道氣脫硫過(guò)程的副產(chǎn)物。包含二氧化硫 的煙道氣用石灰或石灰石濕式洗滌。來(lái)自石灰的鈣與二氧化硫化合形成亞硫酸鈣。
[0006] CaC03+S02 - CaS03+C02
[0007] 經(jīng)由強(qiáng)制氧化，亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鈣。
[0008] CaS03+2H20+l/202 - CaS04 · 2H20
[0009] 合成石膏通過(guò)如上所述煅燒轉(zhuǎn)化為半水合物。
[0010] 可通過(guò)混合硫酸鈣半水合物與水并使所得產(chǎn)物漿料成型為所需的形狀來(lái)制備大 量的可用石膏產(chǎn)品。通過(guò)讓硫酸鈣半水合物與足夠的水反應(yīng)以將半水合物轉(zhuǎn)化為互鎖的二 水合物晶體的基質(zhì)來(lái)使產(chǎn)物漿料凝固。隨著基質(zhì)形成，產(chǎn)物漿料變得牢固并保持所需的形 狀。然后必須通過(guò)干燥從產(chǎn)物移除過(guò)量的水。
[0011] 石膏產(chǎn)品組合物中使用促凝劑和緩凝劑（統(tǒng)稱為"凝固改性劑"）以允許凝固時(shí)間 的控制。如果凝固時(shí)間太長(zhǎng)，則承包人需花時(shí)間等候組合物凝固，然后他們才可前進(jìn)到下一 項(xiàng)目步驟。如果石膏太快地凝固，組合物將在其正確完工之前硬化。在這樣的情況下，表面 可能不如所需的那樣光滑或者產(chǎn)品可能尚未足夠"加工"到產(chǎn)生良好的光潔度。
[0012] 為了承包人及可能不具有對(duì)將可用的添加劑或添加劑的量的必要知識(shí)的其它人 的方便，預(yù)拌并產(chǎn)生硫酸鈣半水合物與添加劑的干混合物。所述干混合物設(shè)計(jì)為待與水混 合以產(chǎn)生易于使用的高質(zhì)量組合物。凝固混合物的一個(gè)例子為當(dāng)與水合并時(shí)將產(chǎn)生地板漿 料的凝固混合物，例如LEVELROCK?石膏地板材料。
[0013] 采用促凝劑來(lái)加速漿料的凝固。向凝固混合物中加入緩凝劑以增長(zhǎng)漿料的工作時(shí) 間。工作時(shí)間，也稱開(kāi)放時(shí)間，為漿料可塑并可成型為所需構(gòu)造的時(shí)間。在地板漿料中，目 標(biāo)工作時(shí)間為足夠長(zhǎng)以允許技術(shù)人員適當(dāng)?shù)卣移降匕宓臅r(shí)間。在無(wú)緩凝劑時(shí)，硫酸鈣半水 合物（灰泥）漿料具有的工作時(shí)間常常不足以讓專業(yè)鋪設(shè)工產(chǎn)生令人滿意的地板。緩凝劑 將延長(zhǎng)工作時(shí)間，具體取決于所使用的組合物以及漿料被施加到何處和漿料被如何施加， 使得鋪設(shè)工有時(shí)間操作漿料以制得高質(zhì)量地板。
[0014] 通常，在地板和其它基于石膏的凝固組合物中采用蛋白質(zhì)性緩凝劑如SUMA緩凝 劑和非蛋白質(zhì)性緩凝劑如酒石（酒石酸氫鉀）、檸檬酸鈉和二亞乙基三胺五乙酸的霜?jiǎng)┮?提供凝固控制。Suma緩凝劑，可作為干粉添加劑商購(gòu)獲得，具有伴隨其使用的缺點(diǎn)，但尚無(wú) 合適的替代品可用。例如，SUMA具有強(qiáng)烈且難聞的氣味。其是蛋白質(zhì)性的并源自各種動(dòng)物 如馬的毛發(fā)和蹄子。SUMA還具有不期望的老化特性。行業(yè)中對(duì)此干緩凝劑的合適替代品有 著長(zhǎng)期需要。
[0015] DTPA也是為人熟知的良好的緩凝劑，但其干粉狀形式被發(fā)現(xiàn)無(wú)效。例如，授予 Jacacki的美國(guó)專利4, 661，161 ( "Jacacki"）公開(kāi)了液體形式的二亞乙基三胺五乙酸 ("DTPA"）的添加。需要可用于凝固混合物中的采用DTPA作為緩凝劑的干組分或粉末組 分，所述干組分或粉末組分可能為蛋白質(zhì)性緩凝劑如SUMA的合適替代品。還有改善液體 DTPA作為合適的緩凝劑的功效的相關(guān)需要。
[0016] 還需要具有良好的壓縮強(qiáng)度的凝固混合物。例如，石膏產(chǎn)品必須能夠把持住穿透 產(chǎn)品的緊固件或者承受住地板所受的壓力。
[0017] 另外，需要要求較少的水來(lái)形成可流動(dòng)漿料的凝固混合物。在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，水不是總 能方便地取得的。減少的量的水的使用還將縮短產(chǎn)品的干燥時(shí)間。當(dāng)產(chǎn)品在烘箱或窯爐中 干燥時(shí)，干燥產(chǎn)品所需的燃料的量可減少，從而實(shí)現(xiàn)燃料成本的節(jié)約。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 通過(guò)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了對(duì)常規(guī)緩凝劑和使用液體DTPA的已知方法的改進(jìn)，在其中， 對(duì)β-灰泥（也稱β-煅石膏或β-硫酸鈣半水合物）噴射以DTPA的溶液并讓其干燥，從 而產(chǎn)生改性的β-灰泥。采用本發(fā)明的改性β-灰泥的漿料和產(chǎn)品表現(xiàn)出比采用常規(guī)灰泥 基礎(chǔ)材料的漿料和產(chǎn)品更有利的強(qiáng)度、密度和需水性質(zhì)。另外，用本發(fā)明的改性β_灰泥制 備的漿料的凝固時(shí)間更可預(yù)測(cè)并且更可控制。令人驚奇的是，發(fā)現(xiàn)液體DTPA是常規(guī)緩凝劑 尤其是蛋白質(zhì)性緩凝劑如SUMA的合適替代品。根據(jù)本發(fā)明的方法制得的改性β-灰泥提 供良好的老化特性，使得產(chǎn)品具有更長(zhǎng)的貨架壽命。常規(guī)蛋白質(zhì)性緩凝劑的惡臭可通過(guò)減 少或消除常規(guī)蛋白質(zhì)性緩凝劑的使用而得到減輕或消除。此外，用本發(fā)明的改性β_灰泥 制得的漿料可獲得更均勻的凝固。伴隨尤其是地板材料漿料的均勻凝固的另一優(yōu)勢(shì)在于減 少的表面粉化。
[0019] 一種用于制備改性β -灰泥的方法包括在大氣壓力下煅燒硫酸鈣二水合物以制 得β-灰泥（也稱β-硫酸鈣半水合物）。制備液體二亞乙基三胺五乙酸（"DTPA"）在 水中的溶液。隨著β -灰泥離開(kāi)煅燒爐，以約1. 5磅至約3. 6磅DTPA每噸β -灰泥（約 0. 75kg至約1. 81kg DTPA每公噸β -灰泥）的比率將該溶液施加到熱的β -灰泥。經(jīng)這種 方式處理的β-灰泥被潤(rùn)濕，然后讓其干燥并熟化，從而形成改性β-灰泥。
[0020] 本發(fā)明的改性β -灰泥如上所述具有若干優(yōu)勢(shì)，并且其可與常規(guī)的抑凝劑和流變 改性劑以及基于干灰泥的混合物中常見(jiàn)的其它添加劑如消泡劑、分散劑等一起使用。當(dāng)用 來(lái)制備此類產(chǎn)品時(shí)，改性β-灰泥移動(dòng)通過(guò)傳送器和倉(cāng)貯系統(tǒng)而不必大量關(guān)注再水合和/ 或結(jié)塊。如果設(shè)備變濕，則當(dāng)常規(guī)灰泥后來(lái)與濕氣接觸時(shí)將開(kāi)始水合反應(yīng)。DTPA抑凝劑的 添加允許灰泥干燥而不凝固。此外，所述改性β-灰泥可更快地包裝并且在包裝材料中形 成更少的團(tuán)塊。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明描述了一種用于制備改性β-灰泥的方法，從而提供了這些及其它優(yōu)勢(shì)中 的至少之一。所述改性β-灰泥足以能夠?yàn)棣梁挺铝蛩徕}半水合物或組合提供更可控制 和更可預(yù)測(cè)的凝固時(shí)間，使得所得材料可用作新的改進(jìn)的灰泥基礎(chǔ)材料或用作各種產(chǎn)品或 體系的干混合料或漿料的預(yù)拌添加劑。
[0022] 液體二亞乙基三胺五乙酸（"DTPA"）如N0G0?水合抑制劑（伊利諾伊州芝加哥 市美國(guó)石膏公司（United States Gypsum Company，Chicago，IL))DTPA 或 VERSENEX 80? (俄克拉荷馬州俄克拉荷馬市尤尼威爾公司（UNIVAR，Oklahoma City，0K))DTPA已被出人 意料地發(fā)現(xiàn)將改善基于石膏的可凝固組合物的若干特征。當(dāng)與水混合并施加到本發(fā)明方法 中的新煅燒的熱的β -灰泥材料時(shí)，在水蒸發(fā)后，液體DTPA將保留在經(jīng)干燥的改性β -灰 泥上。這樣改性β-灰泥將提供表現(xiàn)出用該改性β-灰泥的漿料通過(guò)其它方面常規(guī)的方法 制得的產(chǎn)物的改進(jìn)濕密度和干密度以及1小時(shí)和干組合物壓縮強(qiáng)度的β-灰泥基礎(chǔ)材料。 另外，用本發(fā)明的改性β_灰泥制得的漿料的需水量顯著減小。所有這些改進(jìn)都在意料之 夕卜，因?yàn)镈TPA先前僅已知在以液體添加到漿料混合水中時(shí)為緩凝添加劑?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，通過(guò) 向β-灰泥施加液體DTPA并讓其干燥，所產(chǎn)生的改性β-灰泥可替代常規(guī)的基礎(chǔ)灰泥材料 并且在漿料中可能不需要其它緩凝劑。雖然不需要其它緩凝劑，但可任選地向漿料中添加 常規(guī)緩凝劑。這些優(yōu)勢(shì)是除上述改進(jìn)的凝固時(shí)間控制和可預(yù)測(cè)性之外的優(yōu)勢(shì)。
[0023] 獲得β形式硫酸鈣半水合物（"灰泥"）作為本發(fā)明工藝的起始材料。β-灰泥 通過(guò)開(kāi)采天然石膏巖或硫酸鈣二水合物（也稱石膏或石膏粉）、其然后在大氣壓力下在敞 口釜或任何煅燒工藝中煅燒來(lái)獲得。
[0024] 下面將描述用于制造釜法灰泥的一種示例性工藝，但本領(lǐng)域已知非釜法的煅燒方 法。例如，煅燒也在快速煅燒爐或無(wú)耐火材料釜中實(shí)現(xiàn)。開(kāi)采天然巖石膏（硫酸鈣二水合 物），得到尺寸在約2"直徑大塊到粉末的范圍內(nèi)的石膏巖的集合。通過(guò)例如RAYMOND滾壓 機(jī)/Williams磨或等價(jià)物加工該尺寸的巖石以進(jìn)一步將巖石加工成石膏粉。將該石膏粉， 其通常足夠細(xì)以致90-100%通過(guò)100%目篩，傳送到10英尺常規(guī)石膏釜中。經(jīng)由來(lái)自下面 的熱蒸煮石膏粉，其中火室通常為約2000° F(約1090°C )，其加熱石膏并移除約3/4的化 合水，從而形成β-半水合物?；夷?、成型物（moulding)、釜法灰泥和鑄模石膏均為所得材 料的通用名稱。
[0025] 制備液體二亞乙基三胺五乙酸（"DTPA"）的溶液以供使用。進(jìn)行測(cè)試以嘗試找 到用于已知的凝固控制干粉添加劑如蛋白質(zhì)性緩凝劑的合適替代品。因?yàn)橐后wDTPA先前 已被用作漿料的混合水的添加劑，故測(cè)試干粉DTPA作為蛋白質(zhì)性添加劑的可能合適的替 代品。然而，發(fā)現(xiàn)DTPA的粉狀形式不是SUMA或其它粉末緩凝劑的有效替代品。在本發(fā)明 的方法中，將液體DTPA添加到水中以制得增量的溶液以便在制備漿料之前施加到β -煅石 膏。水為增量劑，其有助于小量的DTPA向大量的β-灰泥的施加。水蒸發(fā)，并且預(yù)期DTPA 可直接施加。改性β_灰泥（半水合物或煅石膏）作為DTPA干緩凝劑的載體提供并且預(yù) 期在混合灰泥與水和本領(lǐng)域已知的其它添加劑以自其制備漿料和成型產(chǎn)品之前合并改性 β-灰泥與常規(guī)基礎(chǔ)灰泥材料。
[0026] 隨著β -灰泥離開(kāi)煅燒爐或在β -灰泥離開(kāi)煅燒爐后不久，使用任何合適的裝置 向熱的β-灰泥施加 DTPA的水性溶液。"熱的"指當(dāng)向其上施加所述溶液時(shí)β-灰泥為 至少約120° F(約49°C)。優(yōu)選地，在溶液施加過(guò)程中，煅灰泥的溫度為約240° F至約 340° F(約115°C至約171°C )。在一些灰泥工廠，存在向灰泥噴射DTPA溶液以使其均勻地 分散在煅石膏上的設(shè)施。此類設(shè)施的一個(gè)例子為灰泥后處理系統(tǒng)（"PST")，其為流化床灰 泥處理室（"FST")，最初設(shè)計(jì)以在灰泥離開(kāi)煅燒爐時(shí)冷卻灰泥并已確定將提供向β-灰泥 材料均勻地施加水性溶液的獨(dú)特方法。雖然下面用PST或FST系統(tǒng)描述了灰泥處理，但其 并非意在限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于確定用液體DTPA處理灰泥的其它方式。
[0027] 煅石膏材料從釜經(jīng)管流向下一加工階段。這稱為"溢流（overflow) "，并且溢流的 溫度可在約285至約340° F(約140至約171°C)的范圍內(nèi)。因此，這為當(dāng)灰泥進(jìn)入PST/ FST或其它灰泥后處理裝置時(shí)的灰泥溫度?；蛘撸稍谶M(jìn)入下一處理階段之前將材料貯存在 熱貯存區(qū)如熱窯或倉(cāng)中。在本發(fā)明的方法中，任選地改造流化床灰泥處理（"FST"）裝置以 提供灰泥后處理。大的處理容器自煅燒釜或可能采用的熱貯存區(qū)直接接收灰泥。處理容器 為圓筒形或有助于處理灰泥尤其是新煅燒的或熱的灰泥的任何其它形狀。任選地，在處理 容器的頂部接收灰泥，在這里，灰泥由攪拌器攪拌并允許橫貫容器，優(yōu)選通過(guò)下降到處理容 器的底部。沿途在容器的至少一側(cè)上有至少一個(gè)噴射裝置。
[0028] 該處理器組件包括經(jīng)加壓以在流化床上產(chǎn)生約2psi至約lOpsi之間的壓差的空 氣室。任選地，處理容器在處理容器的底部包括流化床以使空氣室被加壓。作為壓力的結(jié) 果，隨著其橫貫或下降通過(guò)噴射器，β-灰泥材料減速，從而賦予β-灰泥被所噴射的水組 合物充分包覆的更好機(jī)會(huì)。有利地，無(wú)需在β-灰泥移動(dòng)通過(guò)處理器裝置時(shí)翻轉(zhuǎn)β-灰泥。 該裝置被稱為PST/FST處理器或室。熱的經(jīng)預(yù)處理灰泥在上部或頂部進(jìn)入裝置并下降到下 部或底部。下降速率由包括在室的底部中的流化床降低。
[0029] 在本發(fā)明的方法中，PST/FST裝置被改造為噴射水與化學(xué)處理劑的組合。該化學(xué) 品，如本申請(qǐng)中其它地方所述，為液體DTPA。β -灰泥（β -半水合物）材料在例如約8至 約11噸/小時(shí)（約7, 260至約9, 980千克/小時(shí)）的速率下進(jìn)入PST/FST處理器，但所述 方法不限于該流率。材料的溫度，無(wú)論是作為溢流從釜直接進(jìn)入還是從貯存區(qū)直接進(jìn)入，將 在約285至約340° F(約140至約171°C )的范圍內(nèi)，與從煅燒爐離開(kāi)的溫度相同。
[0030] 如上所述，本發(fā)明的PST/FST裝置包括攪拌器。任選地，攪拌器是耙形的，但可能 已知和想到其它形狀。任選地在約10-200rpm下旋轉(zhuǎn)，攪拌器將減小深流化床稱為蟲(chóng)孔的 溝道效應(yīng)，使得顆粒繼續(xù)回彈直至被水或者水和化學(xué)品共混物處理。攪拌器速度不重要，并 涵蓋其它攪拌速度。
[0031] 離開(kāi)PST/FST處理裝置，材料的溫度為約180至約300° F(約82至約148°C )，具 體取決于噴射的水和化學(xué)品組合物的量以及進(jìn)入時(shí)的材料溫度。期望的是離開(kāi)的材料在受 控的溫度（約160至約300° F或約71至約148°C )下保持移動(dòng)直至經(jīng)潤(rùn)濕β -灰泥的熟 化完成。如果經(jīng)潤(rùn)濕的β-灰泥不保持移動(dòng)，則存在灰泥不期望的結(jié)塊和/或再水合的可 能。
[0032] 可能優(yōu)選將經(jīng)處理的β -灰泥研磨成較細(xì)的尺寸，具體取決于所需的特征和/或 有益效果。優(yōu)選的方法通常是entoleter沖擊式磨機(jī)。磨機(jī)的容量（sizing)取決于材料 的生產(chǎn)速率和所需的研磨量。
[0033] 如上所述，本發(fā)明的DTPA溶液適合代替用于本發(fā)明的方法中采用的PST/FST裝置 中的水。隨著β_灰泥材料落下和/或懸浮在處理器裝置的殼體內(nèi)，其被水與N0G0?水合抑 制劑DTPA(伊利諾伊州芝加哥市美國(guó)石膏公司（United States Gypsum Company,Chicago, IL))的溶液處理，所述溶液經(jīng)由常規(guī)措施計(jì)量。實(shí)例中使用MICROMOTION質(zhì)量流量計(jì)，但 其它流量計(jì)預(yù)期也將起作用。任選地，當(dāng)使用液體DTPA如N0G0?時(shí)，由于待計(jì)量的體積 或量小，故其被直接計(jì)量加入到水中而不是直接計(jì)量加入到處理器組件中。也涵蓋交替的 噴射裝置。本發(fā)明的方法過(guò)程中施加的DTPA的量和速率在下表1中示出。通常，DTPA在 0. 25-0. 67磅/分鐘的速率下施加。這折算為約1. 5至約3. 6磅液體DTPA每噸β -灰泥 (約0. 62千克/公噸至約1. 45千克/公噸）。
[0034] 本發(fā)明的方法用水與N0G0?水合抑制劑DTPA的上述溶液提供β -灰泥的潤(rùn)濕，從 而形成經(jīng)潤(rùn)濕的β_灰泥。最有利的是在其從煅燒過(guò)程出來(lái)仍熱時(shí)向β_煅燒半水合物上 噴射緩凝劑溶液。如果β-半水合物被噴射以大量在212° F(100°C)以下的溫度下的水， 則水合反應(yīng)將開(kāi)始并且半水合物將回復(fù)到二水合物形式。經(jīng)潤(rùn)濕的β-灰泥在約1.5磅至 約3. 6磅DTPA每噸β -灰泥（約0. 62千克至約1. 45千克DTPA每公噸β -灰泥）的比率 下形成。
[0035] 大量的液體將便于DTPA向大量煅石骨上的噴射。水相對(duì)于DTPA的確切比率不重 要，因?yàn)橐恍┻^(guò)量的水將在其接觸熱的煅石膏時(shí)蒸發(fā)。然而，從噴射裝置釋放太多的水可能 導(dǎo)致灰泥不可接受的結(jié)塊。當(dāng)團(tuán)塊生長(zhǎng)/團(tuán)聚/凝結(jié)到38目尺寸以上時(shí)，這將是不期望的。 因?yàn)樗龠M(jìn)結(jié)塊，故每分鐘施加不超過(guò)約4加侖（約15L)水。本發(fā)明的方法過(guò)程中噴射在 β-灰泥上的水的量在約1至約4加侖/分鐘（約3. 78至約15升/分鐘）的范圍內(nèi)?；?于在約10噸/小時(shí)（約9, 072千克/小時(shí)）的速率下通過(guò)處理裝置的β -灰泥的重量計(jì)， 這對(duì)應(yīng)于3-10重量％的DTPA，所述速率為常規(guī)10英尺（約3. 08米）直徑連續(xù)煅燒釜的平 均輸出，所述輸出在約9至約11噸/小時(shí)（約8, 164至約9, 980千克/小時(shí)）的范圍內(nèi)。 基于通過(guò)處理裝置的β -灰泥的重量計(jì)，如果該重量改變，水的基于DTPA的重量百分?jǐn)?shù)將 不變。
[0036] 雖然太多的水將促進(jìn)結(jié)塊，并且結(jié)塊是不期望的，但因?yàn)檫^(guò)量的水將被熱的灰泥 所蒸發(fā)，故可接受寬幅變化的用水量。重要的是平衡水的量以達(dá)到露點(diǎn)溫度，但限制材料的 結(jié)塊。從釜或其它煅燒爐出來(lái)的高溫灰泥需要更多的噴射水，就如具有更大表面積的灰泥 一樣，以達(dá)到噴射材料的露點(diǎn)溫度。在石膏顆粒上噴射DTPA水溶液可能導(dǎo)致它們中的一些 粘在一起。如果為達(dá)到露點(diǎn)而形成了不能采用的尺寸的團(tuán)塊，則任選通過(guò)研磨移除它們。
[0037] DTPA以任何方便的方式施加到β -半水合物。向β -半水合物上噴射DTPA溶液的 方法的一個(gè)例子為在一個(gè)或多個(gè)固定的噴射頭下在可移動(dòng)帶上移動(dòng)β_半水合物。或者， 可以同樣的方式移動(dòng)β-半水合物，但噴射頭可以是可動(dòng)的，例如在帶的寬度上移動(dòng)。用于 噴射β-半水合物的方式的另一例子為通過(guò)在空氣中流化半水合物顆粒并使它們移動(dòng)過(guò) 一個(gè)或多個(gè)噴射器。這在本發(fā)明的PST/FST裝置中描述。在β-半水合物上分配DTPA緩 凝劑溶液的其它方法是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的。
[0038] 在向β -灰泥（β -半水合物）中計(jì)量加入DTPA和水溶液后，將其干燥。隨著其 冷卻保持與β_半水合物接觸的水被β_半水合物吸收并轉(zhuǎn)化為二水合石膏。因此，有利 的是在烘箱或窯爐中干燥經(jīng)處理的β -灰泥以使其在干燥時(shí)保持在約150° F(約65°C ) 的溫度以上。
[0039] 當(dāng)經(jīng)處理的（或改性的）β -灰泥（或β -半水合物）經(jīng)干燥時(shí)，任選將其研磨以 獲得適合于所需最終用途的更均勻的粒度。如果半水合物來(lái)自合成石膏源而非天然巖，則 這通常是不必要的。與研磨自天然巖的石膏相比，合成石膏形成具有窄粒度分布的小顆粒。 在煅燒工藝過(guò)程中，這些性質(zhì)將在很大程度上保留。在研磨天然巖石膏時(shí)，將獲得寬的粒度 分布。在其被處理之前，來(lái)自天然巖源的釜溢流石膏粉將具有在約2至約420 μ m的范圍內(nèi) 的粒度分布。
[0040] 本發(fā)明的改性β -灰泥提供改進(jìn)的基礎(chǔ)灰泥材料以與干添加劑如消泡劑、分散劑 和本領(lǐng)域已知的其它組分或基于半水合物的組合物的其它干混料如凝固型填縫混合料組 合以改善組合物的工作時(shí)間。發(fā)現(xiàn)通過(guò)在PST/FST處理系統(tǒng)中增加 N0G0?水合抑制劑DTPA 的使用的本發(fā)明方法產(chǎn)生的改性β-灰泥的又一優(yōu)勢(shì)在于相對(duì)于低能手混而言減小凝固 時(shí)間的機(jī)混加速。未經(jīng)處理的灰泥呈現(xiàn)出為手混的約1/2的機(jī)混。在機(jī)混下，水的使用僅 將加速減至手混的36%。雖然向處理水中些微添加約0. 1磅/分鐘（約45克/分鐘）的 N0G0?水合抑制劑DTPA保持36%的加速水平，但每分鐘約0. 25磅（約113克）、約0. 5磅 (約227克）和約0· 67磅（約304克）的提高量分別將更高能加速的影響減至約33%、約 28 %和約 0. 22%。
[0041] 通過(guò)該灰泥處理系統(tǒng)的使用取得的出乎意料的減小機(jī)混下的加速的這一改進(jìn)將 受到熟悉工業(yè)應(yīng)用的那些人的珍賞，在工業(yè)應(yīng)用中，機(jī)混是常態(tài)。這包括石膏地板應(yīng)用、油 井水泥、陶器石膏、雕像和衛(wèi)生應(yīng)用以及其它。
[0042] 減小更高能混合下的加速還使得灰泥具有更長(zhǎng)的工作時(shí)間，這可防止材料在設(shè)備 中凝固、允許更長(zhǎng)的澆注時(shí)間、更少的材料清除以及更長(zhǎng)期持久的設(shè)備。在系統(tǒng)如其中使 用羅謝爾鹽作為優(yōu)選的抑凝劑來(lái)提供地板的均勻凝固和對(duì)抗機(jī)混或加速沙的加速的石膏 地板中，本發(fā)明的處理系統(tǒng)的使用將有助于減小加速而無(wú)因鹽的存在而減小強(qiáng)度的負(fù)面影 響。
[0043] 此外，處理劑水中增加的量的抑凝劑預(yù)期將減少系統(tǒng)和倉(cāng)中經(jīng)處理灰泥在被傳送 和干燥時(shí)的結(jié)塊。這將有望改善所得材料在使用中的均勻性。
[0044] 下面的實(shí)例證實(shí)了本發(fā)明的灰泥處理系統(tǒng)的方面。
[0045] 表 1
[0046]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于自經(jīng)煅燒的天然巖石膏制備改性β-灰泥的方法，所述方法包括： 制備液體二亞乙基三胺五乙酸在水中的溶液； 在從煅燒爐出來(lái)仍熱時(shí)向所述β-灰泥上施加所述溶液，從而形成經(jīng)潤(rùn)濕的灰泥；和 讓所述經(jīng)潤(rùn)濕的灰泥干燥并熟化，從而形成所述改性β -灰泥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述溶液在約1. 5磅至約3. 6磅DTPA每噸β -灰 泥（約0· 62千克至約1. 45千克DTPA每公噸β -灰泥）的比率下施加。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述施加步驟還包括： 向處理容器中接收在約285至約340° F(約140至約171°C )之間的溫度下的β-灰 泥； 在所述處理容器的底部提供流化床使得所述容器的空氣室被加壓； 讓所述β-灰泥橫貫所述容器； 使所述β -灰泥橫穿至少一個(gè)水和DTPA溶液的噴射器； 向所述β-灰泥噴射所述溶液以提供所述改性β-灰泥；和 從所述處理容器取走所述改性β-灰泥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括，隨著所述β -灰泥進(jìn)入所述容器，用 攪拌器攪拌所述β_灰泥以防止所述流化床的溝道效應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述β-灰泥在所述處理容器的頂部處接收到所 述處理容器中并通過(guò)下降到所述容器的底部而讓橫貫所述容器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述下降的β-灰泥為被所述流化床減速和懸浮 其中的至少之一。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述空氣室被加壓以在所述流化床上產(chǎn)生約2psi 至約lOpsi之間的壓差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述取走步驟還包括在160-300° F(71-150°C ) 之間的溫度下取走所述改性β-灰泥。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括，隨著所述改性β-灰泥離開(kāi)所述處理 容器，研磨所述改性β-灰泥。
10. -種制備含石膏的產(chǎn)品的方法，其中向水中添加根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性β-灰 泥以形成漿料。
【文檔編號(hào)】C04B20/10GK104254502SQ201380014254
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】D·M·萊特凱曼, R·A·加利基安二世, M·L·克勞德, J·W·威爾遜 申請(qǐng)人:美國(guó)石膏公司