ES2935788T3 - Procedimiento para reciclar material de cartón yeso - Google Patents

Abstract

Método para reciclar material de placa de yeso (1) que contiene sulfato de calcio dihidratado, que comprende los siguientes pasos: - introducir el material de placa de yeso (1) junto con agua (2) en una unidad de disolución húmeda, en particular un pulper (3), y disolver el material de placa de yeso (1) en la unidad de disolución húmeda para producir una suspensión de fibra de yeso (19), y la conversión del sulfato de calcio dihidratado de la suspensión de fibra de yeso (19) en sulfato de calcio alfa hemihidrato en un recipiente a presión (12). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para reciclar material de cartón yeso

La invención se refiere a un procedimiento para reciclar material de cartón yeso con contenido en sulfato de calciodihidrato.

El yeso es la denominación mineralógica-técnica del compuesto químico sulfato de calcio-dihidrato (CaSO4 x 2 H2O). Mediante el tratamiento térmico, el yeso se puede transformar en sulfato de calcio-semihidrato (CaSO4 x / H2O), perdiendo el sulfato de calcio-dihidrato parte de su agua de cristalización ligada. El sulfato de calcio-semihidrato posee la propiedad de que, a temperaturas por debajo de la temperatura de transición, en presencia de agua, se consolida para formar una masa sólida, tratándose de la reacción de retorno para formar sulfato de calcio-dihidrato. Esta es la base para múltiples aplicaciones.

El sulfato de calcio-semihidrato es conocido en dos formas química-mineralógicamente idénticas, a saber, la forma alfa y la forma beta, pudiendo diferenciarse las formas por las propiedades físicas. Así, el sulfato de calcio-alfa-semihidrato es menos soluble en agua, bajo el microscopio muestra cristales bien configurados y requiere menos agua de mezcla con el fin de formar una mezcla de yeso elaborable. La forma beta del semihidrato se denomina también yeso de estucar.

Como materia prima para la producción de sulfato de calcio-alfa-semihidrato, el cual se denomina también yeso fraguable, se utilizan habitualmente yeso natural o yeso técnico, el cual precipita en procesos técnicos como producto secundario. El yeso técnico más importante es el yeso de las plantas de desulfuración de gases de combustión (yeso REA, por sus siglas en alemán). Junto a yesos técnicos y yesos naturales pueden utilizarse también yesos químicos. Los yesos químicos son productos secundarios de la producción de ácido fosfórico, ácido cítrico o también de dióxido de titanio y se denominan de manera correspondiente como yeso de ácido fosfórico, yeso de ácido cítrico y yeso de dióxido de titanio.

El cambio de modelo energético acordado determina el cierre previsible a corto hasta medio plazo de las centrales térmicas de carbón, con lo cual se suprimen las grandes cantidades de yesos REA que hasta ahora se utilizaron de manera conveniente por la industria del yeso. Por consiguiente, aumenta la demanda de yeso natural y yeso químico, en donde, no obstante, en el caso de los yesos químicos las cantidades utilizables resultantes son claramente menores que en el caso del yeso REA y tampoco el yeso natural puede compensar las cantidades que se suprimen, dado que los yacimientos, por ejemplo, en Alemania, no son suficientes, la puesta en explotación de nuevos yacimientos de yeso es compleja y pueden manifestarse también problemas jurídicos de autorización. Por consiguiente, el yeso se convierte en una materia prima más escasa.

Paralelamente a este desarrollo, aumentan de forma continua los costes para la eliminación de residuos de yeso. Afectados particularmente por ello están los residuos de placas de cartón yeso laminado que resultan en grandes cantidades. El cartón yeso se compone, en aprox. el 94 % en peso, de un núcleo de yeso y en aprox. un 6 % en peso, de cartón, el cual recubre por ambas caras al núcleo de yeso. En este caso, por ejemplo, se pueden diferenciar residuos de placas de cartón yeso laminado procedentes de la producción y elaboración en las fábricas, de la elaboración en las obras y de la reforma o la demolición de edificios. En la producción y elaboración se han de citar en este caso producciones de desechos en las fábricas de cartón yeso, residuos de corte y estampado que resultan en el confeccionamiento de placas de cartón yeso laminado (por ejemplo, en la producción de paneles acústicos perforados). Residuos de placas de cartón yeso laminado de este tipo son habitualmente limpios y están exentos de sustancias extrañas. En las obras resultan residuos de placas de cartón yeso laminado en virtud de una rotura de la placa, por ejemplo, mediante un tratamiento o almacenamiento erróneos, lo cual puede suceder también en centros de bricolaje/comercios de construcción, así como, principalmente, por residuos de recortes. Así, en las obras se ha de partir típicamente de al menos un 5 % de residuos de corte. En relación con la reforma y la demolición de edificios, se han de citar los residuos de placas de cartón yeso laminado que resultan del inventario. Tanto en relación con la composición como en las sustancias extrañas indeseadas, el material es más indefinido en comparación con los residuos antes mencionados. Por ejemplo, en placas de cartón yeso laminado en el caso de la demolición de edificios o en el caso de la reforma pueden quedar adheridos azulejos, paneles de madera, residuos de paredes de soporte, así como su fijación, por ejemplo, tornillos o clavos, y otros residuos del edificio.

En el estado de la técnica ya se propusieron diferentes enfoques para el reciclaje de material de cartón yeso, en particular residuos de placas de cartón yeso laminado. En este caso, habitualmente en una primera etapa se separa mecánicamente el cartón del núcleo de yeso. El núcleo de yeso se tritura mecánicamente en varias etapas y entretanto se clasifica, en donde el cartón liberado ampliamente de yeso es separado, por ejemplo, a través de tamices. La porción de yeso presenta típicamente todavía una porción de aprox. 0,5 a 2 % en peso de fibras de papel. El tamaño de grano del yeso asciende, en función de la instalación, entre un milímetro hasta centímetros. En este caso, se conocen instalaciones tanto móviles como estacionarias.

Estas instalaciones tienen, sin embargo, el inconveniente de que la separación mecánica y el procesamiento son complejos. El espacio necesario es grande. Las sustancias extrañas conducen a menudo a perturbaciones, y las placas correspondientes deben ser separadas manualmente. El procesamiento está ligado, en virtud de la separación en seco mecánica y la trituración, a un gran desprendimiento de polvo, por lo cual se requieren encapsulaciones de los componentes de la instalación e instalaciones de aspiración y filtros adicionales. Los residuos de placas de cartón yeso laminado húmedos provocan problemas en el caso de este proceso de reciclaje, toda vez que el yeso húmedo puede provocar que se añadan los componentes de separación y clasificación. A ello se añade el que el yeso húmedo no se pueda manipular en el silo o solo se pueda hacer con los mayores problemas y que sea problemático para la calcinación posterior.

El gas de reciclaje elaborado mecánicamente según procedimientos de este tipo se emplea a menudo para el aprovechamiento en instalaciones de placas de cartón yeso laminado. Para ello, el yeso se calcina en instalaciones de calcinación habituales, por ejemplo, hornos giratorios y/o calcinadores de corriente de aire, para formar yeso de estucar y se mezcla con las otras materias primas del yeso. La porción del material de reciclaje calcinado de esta manera en una mezcla para la producción de placas de cartón yeso laminado está limitada, dado que el yeso procedente del reciclaje de placas de cartón yeso presenta claramente cristales más pequeños y una superficie claramente mayor y, con ello, presenta una demanda de agua que es significativamente mayor que el yeso REA o yeso natural habitualmente empleados. Este efecto se mantiene después de la calcinación para formar yeso de estucar y, en parte, empeora todavía mediante la trituración de los granos durante la calcinación y la elaboración posterior.

La elevada demanda de agua del yeso de estucar de reciclaje calcinado provoca, durante la elaboración para formar placas de cartón yeso laminado, el que quede ligada una mayor cantidad de agua en el núcleo de yeso y, con ello, se tenga que secar más agua. Por consiguiente, se requiere un rendimiento del secador superior en comparación con el uso de yeso de estucar no reciclado, unido con secadores más largos y una energía de secado necesaria mayor. En virtud de la mayor cantidad de agua ligada se establece entonces en el núcleo de yeso una porosidad mayor, con lo cual el núcleo de yeso presenta una resistencia mecánica peor.

Resumiendo, por lo tanto, se ha de constatar que el aprovechamiento de yesos procedentes del reciclaje de cartón yeso actual está afectado de grandes inconvenientes, y la cuota de aprovechamiento está limitada a como máximo el 30 % referido a toda la porción de yeso (véase para ello también "Ókobilanzielle Betrachtung des Recyclings von Gipskartonplatten", Referencia de investigación 3715 343200, Textos 33/2017, Plan de investigación del medio ambiente del Ministerio Federal de Medio Ambiente, Conservación de la Naturaleza, Construcción y Seguridad Nuclear. UBA-FB 002501). Esto afecta también al empleo de un yeso preparado de esta manera procedente del reciclaje de cartón yeso en la producción de placas de fibras de yeso que deben ser deshidratadas durante la producción.

Otro inconveniente del proceso de reciclaje de cartón yeso habitual es el mal aprovechamiento de los residuos de cartón separados durante el reciclaje. En la industria papelera no se desean estos residuos de cartón, dado que las partes adheridas de yeso, en virtud de los materiales eluidos con contenido en sulfato generados con ello, son problemáticas para la circulación de agua de una instalación de fabricación de papel. En virtud de la carga de sulfato, tampoco se desea un uso en las instalaciones de incineración de residuos y como combustible de reemplazo en la producción de cemento.

El documento JP 2004307321 A da a conocer un procedimiento para el reciclaje de material de cartón yeso con contenido en sulfato de calcio-dihidrato, en el que el material de cartón yeso se incorpora en agua sin previa trituración o separación de tipos, y después se solicita con temperatura y presión. En el transcurso de esta solicitación, en primer lugar, el dihidrato se convierte en alfa-hidrato, en segundo lugar, el pegamento con contenido en almidón se disuelve y, en tercer lugar, el papel o bien el cartón se separa del yeso. El papel o bien el cartón se separan de la suspensión de alfa-hidrato, tanto el alfa-hidrato como el papel o bien el cartón se reciclan por separado.

Por parte de la solicitante se examinó, sin éxito, también un aprovechamiento de los residuos de cartón en la producción de placas de fibras de yeso. Para el aprovechamiento en instalaciones de fibras de yeso, en las que las placas de fibras de yeso laminado se producen en el procedimiento en húmedo, el cartón se disuelve en agua para formar una pasta de fibras, después se mezcla con aditivos y el yeso susceptible de fraguar y luego se deshidrata. No obstante, en este caso, se manifiesta el problema de que el cartón procedente del reciclaje del cartón yeso presenta cantidades indefinidas de adherencias de yeso, las cuales, en virtud de la elevada finura y de la activación mecánica por parte del proceso de reciclaje son gérmenes de cristalización muy reactivos para la reacción de sulfato de calcio-semihidrato para dar sulfato de calcio-dihidrato. Por consiguiente, tiene lugar una aceleración descontrolada de la conversión de sulfato de calciosemihidrato en sulfato de calcio-dihidrato, lo cual conduce a una reacción indefinida y demasiado rápida del fraguado de la mezcla de fibras de yeso. Esto influye negativamente en el proceso de producción, también en el caso de dosificaciones muy elevadas de retardadores del fraguado, de modo que no es posible una producción segura del proceso. Por consiguiente, no es viable un aprovechamiento de manera conveniente en la producción de placas de fibras de yeso laminado para residuos de cartón.

Por lo tanto, la invención tiene por misión indicar un modo de proceder mejorado frente a lo anterior, en particular de alto valor y que permita al mismo tiempo un aprovechamiento sencillo para el reciclaje de material de cartón yeso, en particular residuos de placas de cartón yeso laminado.

Para la solución de este problema se prevé un procedimiento con las características de la reivindicación 1. De las reivindicaciones dependientes resultan perfeccionamientos ventajosos.

De manera correspondiente, un procedimiento de acuerdo con la invención para el reciclaje de material de cartón yeso con contenido en sulfato de calcio-dihidrato comprende las siguientes etapas:

- incorporación del material de cartón yeso junto con agua en un grupo de disolución en húmedo, en particular en una pulpadora, disolución del material de cartón yeso en el grupo de disolución en húmedo para generar una suspensión de fibras de yeso, y

- transformación del sulfato de calcio-dihidrato de la suspensión de fibras de yeso en sulfato de calcio-alfa-semihidrato en un recipiente de presión.

La suspensión de fibras de yeso de alfa-semihidrato resultante puede aportarse entonces, por ejemplo, a un proceso para la producción de placas de cartón yeso laminado y/o placas de fibras de yeso o, en particular después de un proceso de enfriamiento y/o deshidratación y/o secado, puede almacenarse para su uso posterior.

En el marco de la presente invención se comprobó, sorprendentemente, que grupos de disolución en húmedo conocidos de la industria papelera, por ejemplo, a diferencia de mezcladores en húmedo, son extraordinariamente adecuados para crear una suspensión de fibras de yeso, la cual, en virtud de pequeños tamaños de grano del sulfato de calcio-dihidrato contenido entonces en la misma, pueda continuar siendo elaborada de manera sencilla con el fin de obtener sulfato de calcio-alfa-semihidrato de alto valor en un procedimiento en húmedo. Para ello, el material de cartón yeso se disuelve con agua en una pulpadora y se tritura. Para este fin, la pulpadora o bien los grupos de disolución en húmedo de la industria papelera en general presentan habitualmente al menos un dispositivo agitador el cual sustenta el proceso. Al final del proceso de disolución se presenta entonces una pasta de fibras de yeso bombeable, a saber, la suspensión de fibras de yeso, a base de fibras de cartón aisladas en agua y yeso triturado, en particular con tamaños de grano menores que 10 mm. El sulfato de calcio-dihidrato de la suspensión de la suspensión de fibras de yeso así generada puede transformarse entonces en recipientes de presión habituales, preferiblemente recipientes de agitación a presión, en condiciones térmicas habituales y eventualmente con adiciones conocidas de aditivos, en sulfato de calcio-alfasemihidrato. En este caso, con particular ventaja se ha comprobado que después del tratamiento y de la transformación en el recipiente de presión los componentes previamente todavía toscos del yeso se trituran del material de cartón yeso y se presentan dispersos de forma fina. Esto significa que la transformación en alfa-semihidrato determina que el componente de grano grueso se descomponga en cristales o aglomerados de cristales en granos claramente menores que 1 mm.

La suspensión de fibras de yeso con sulfato de calcio-alfa-semihidratos, así resultante, se adecua para la elaboración ulterior directa sola o en mezcla con fibras y otros yesos/aditivos para formar placas de cartón yeso laminado o para formar placas de fibras de yeso. Alternativa o adicionalmente es también posible una separación de la fase acuosa de la suspensión de alfa-semihidrato con el subsiguiente secado de los sólidos.

De este modo se emplean componentes de la instalación acreditados y robustos, en particular en parte de la industria papelera, con el fin de posibilitar un aprovechamiento muy valioso y al mismo tiempo sencillo de material de cartón yeso a reciclar. En este caso, el material de cartón yeso puede comprender, en particular, residuos de placas de cartón yeso laminado. Los residuos de placas de cartón yeso laminado pueden proceder, por ejemplo, de la producción y elaboración en el fabricante, de la elaboración en una obra y/o de la reforma y/o de la demolición de edificios.

El modo de proceder de acuerdo con la invención permite el aprovechamiento completo de yeso y cartón en un producto de yeso, por consiguiente, un cierre de circuito, en donde, en particular, se aprovecha de manera valiosa también el cartón del material de cartón yeso hasta ahora no reciclable, afectado con sulfato de calcio, en un producto de yeso. En lugar de varios componentes de trituración y fraccionamiento durante el reciclaje según el estado de la técnica, es decir, de la separación mecánica en seco, preferiblemente solo se requiere una etapa de disolución la cual triture tanto el yeso como separe en fibras el cartón. El espacio necesario y la complejidad mecánica son, por consiguiente, pequeños, dado que solo se requieren unos pocos componentes de la instalación. En virtud del tratamiento en húmedo, el proceso está ampliamente exento de polvo y puede tener lugar sin la instalación de dispositivos de filtración y aspiración. El modo de proceder permite, además, también el reciclaje de materiales de cartón yeso humedecidos a fondo a los que hasta ahora no se podía acceder en el reciclaje en seco del estado de la técnica.

Resumiendo, por lo tanto, tanto el núcleo del yeso como el cartón del material de cartón yeso hasta ahora no reciclable en la industria del yeso se preparan de manera económica y segura en el proceso y se recicla. Las fibras procedentes del cartón pueden convertirse entonces en un componente de la armadura del producto de yeso generado a partir de ellas. El yeso es directamente adecuado para un aprovechamiento en la industria del yeso. Esto es particularmente válido para un reciclaje en la producción de placas de fibras de yeso, en donde en el marco de la presente invención se proporciona una capacidad de deshidratación rápida necesaria para un procedimiento en húmedo, como se explicará todavía con mayor detalle más adelante.

En este caso, debe hacerse en este punto todavía la observación de que mediante las condiciones de transformación de la suspensión de fibras de yeso en el recipiente de presión a temperaturas en particular mayores que o iguales a 120 °C también se esteriliza el material de cartón yeso microbiológicamente impurificado, p. ej., mediante el almacenamiento prolongado con una elevada humedad y, con ello, se puede reciclar sin vacilar en el producto de construcción.

En particular, para la transformación del sulfato de calcio-dihidrato de la suspensión de cartón yeso en sulfato de calcioalfa-semihidrato en el recipiente de presión se ha de hacer la observación de que aquí pueden emplearse modos de proceder habituales, por consiguiente, procedimientos en húmedo. En particular, puede utilizarse ventajosamente un recipiente de agitación a presión como recipiente de presión. La etapa de transformación comprende en este caso preferiblemente el calentamiento de la suspensión de fibras de yeso en el recipiente de presión y el mantenimiento de la suspensión de fibras de yeso calentada a la temperatura de calentamiento, transformándose el sulfato de calcio-dihidrato contenido en sulfato de calcio-alfa-semihidrato. El calentamiento de la suspensión de fibras de yeso tiene lugar, en particular, a una temperatura de calentamiento en el intervalo de 105 a 150 °C en particular en el intervalo de 105 a 135 °C, preferiblemente de 120 °C a 125 °C. Naturalmente, también son imaginables excepciones hacia arriba o hacia abajo. El tiempo de mantenimiento para la realización de la conversión en sulfato de calcio-alfa-semihidrato puede encontrarse en el intervalo de 1 a 90 minutos, en particular de 1 a 60 minutos, preferiblemente de 1 a 45 minutos. La presión de vapor se elige en este caso de manera correspondiente a la temperatura. En el caso de un aporte de energía suficiente de manera correspondiente a la energía requerida para la transformación, la transformación ya ha concluido después de tiempos de mantenimiento muy breves, por ejemplo, de 8 a 12 minutos, en particular de 10 minutos después de alcanzar la temperatura de calentamiento, por ejemplo 120 a 125 °C, preferiblemente 125 °C. El sulfato de calcio-dihidrato presente originalmente se ha convertido, después de la transformación, por completo en sulfato de calcio-alfasemihidrato, también el sólido adherido a las fibras de cartón.

En un perfeccionamiento conveniente de la invención, el material de cartón yeso se incorpora gravimétricamente en el grupo de disolución en húmedo de modo que resulta una mezcla a base de 30 a 60 % en peso de material de cartón yeso con 40 a 70 % en peso de agua. Por ejemplo, en una forma de realización concreta, el grupo de disolución en húmedo, en particular, por lo tanto, la pulpadora, se puede llenar con una reserva de agua, tras lo cual el material de cartón yeso es dosificado gravimétricamente a la pulpadora. Para ello se puede utilizar, por ejemplo, una cinta de pesaje de placas. Después se conecta un dispositivo agitador (rotor) de la pulpadora.

En este caso, se ha demostrado que un elevado contenido en sólidos es ventajoso para un elevado rendimiento y un bajo consumo de energía. En el caso de una mezcla a base de 50 % en peso de material de cartón yeso y 50 % en peso de agua se establece un resultado particularmente bueno.

El tiempo de disolución puede ascender, preferiblemente, a 10 hasta 20 minutos, preferiblemente a 14 hasta 16 minutos. Se ha demostrado que, independientemente del tipo de pulpadora utilizado, después de un tiempo de disolución de aproximadamente 15 minutos, una pasta de fibras de yeso bombeable y fluida se presenta como suspensión de fibras de yeso, la cual se compone de fibras casi por completo individuales y yeso con tamaños de grano típicamente menores que 1 mm hasta aprox. 10 mm. Cuanto mayor sea el contenido en sólidos, tanto mejor será la trituración del yeso. Así, se ha demostrado que, por ejemplo, en el caso de 50 % en peso de sólidos, resulta una trituración claramente mejor que en el caso de 30 % en peso de sólidos. En particular, el rozamiento de las plazas de cartón yeso laminado entre sí repercute favorablemente en el proceso de disolución.

En el caso de un contenido en sólidos de 50 % en peso, todavía está presente un material bien bombeable. Es posible una disolución de hasta aprox. el 60 % en peso de material de cartón yeso, para lo cual puede ser necesario, no obstante, un tiempo de disolución mayor. El contenido en sólidos posible máximo depende también de la relación cartón a yeso en el material de cartón yeso. La relación puede oscilar ligeramente en función del tipo de placa y del grosor de la placa. Una circulación uniforme del material en el grupo de disolución en húmedo se ha manifestado importante. Si ésta no se da visualmente o bien no se verifica de otro modo, se puede reducir, por ejemplo, la proporción de sólidos. En este caso ha de hacerse la observación de que independientemente del tratamiento ulterior, el contenido en sólidos de la suspensión de fibras de yeso puede continuar reduciéndose naturalmente a un valor deseado mediante la adición de agua después de finalizado el tiempo de disolución.

Como grupo de disolución en húmedo puede utilizarse básicamente una pulpadora de consistencia baja, una pulpadora de consistencia media o una pulpadora de alta consistencia (pulpadora HC), prefiriéndose el uso de una pulpadora de alta consistencia. Pulpadoras de alta consistencia se emplean en la industria papelera, por ejemplo, en el caso de porciones de fibras de 10 a 15 %, habiéndose demostrado que en el marco de la presente invención porciones de sólidos de hasta 60 % pueden ser elaboradas mediante una pulpadora de alta consistencia de este tipo.

Las pulpadoras de la industria papelera comprenden habitualmente un recipiente agitador (una cuba agitadora), en el que está dispuesto un dispositivo agitador (mecanismo agitador), cuyo árbol del rotor puede discurrir horizontal o verticalmente. Por consiguiente, se puede decir que una pulpadora funciona como una mezcladora supergrande con un mecanismo agitador fuerte y eficaz. Este mecanismo agitador o bien el dispositivo agitador comprende habitualmente un rotor como actor que se encuentra en contacto con las sustancias a agitar.

En este caso, en el marco de la presente invención puede estar previsto, en particular en el caso de utilizar una pulpadora de baja consistencia y/o una pulpadora de consistencia media, que se utilice un dispositivo agitador que presente dientes de trituración en el grupo de disolución en húmedo. Dientes de trituración de este tipo, en particular afilados, en particular junto al rotor, sustentan la separación en fibras de la porción de cartón, habiéndose demostrado que esto no es necesario en una pulpadora de alta consistencia.

Con una pulpadora de alta consistencia de una capacidad de 20 metros cúbicos se pueden disolver, en el caso de 50 % en peso de material de cartón yeso, un tiempo de disolución de 15 minutos y un tiempo de carga y vaciado de en total 15 minutos, aprox. 20 toneladas por hora de material de cartón yeso. Una pulpadora de alta consistencia de este tipo con una capacidad de 20 metros cúbicos puede presentar típicamente para el dispositivo agitador una potencia instalada de 315 kW y un consumo de potencia de aprox. 220 kW. En el caso del rendimiento mencionado resulta en este caso una demanda de energía eléctrica de 11 kWh por cada tonelada de material de cartón yeso. Ya con una pulpadora solo la mitad de grande con 10 metros cúbicos de volumen útil resulta, en el caso de 7200 horas de funcionamiento al año, un rendimiento de 72000 toneladas de material de cartón yeso al año, encontrándose este rendimiento en el intervalo del rendimiento de instalaciones de reciclaje de cartón yeso habituales y secas que pueden conseguir, por ejemplo, 50000 toneladas de residuos de cartón yeso al año.

Si se utiliza exclusivamente material de cartón yeso libre de impurezas, no se requieren grupos adicionales para la separación de las impurezas, de modo que la suspensión de fibras de yeso puede continuar siendo transportada para la transformación directamente o después de al menos una etapa de elaboración opcional. En este caso, el orificio de extracción para el vaciado de la suspensión sin tamiz puede estar realizado en el fondo de la pulpadora. Si están presentes impurezas, es imaginable el uso de un fondo de tamiz en el orificio de extracción, por ejemplo, con una anchura de malla de 20 mm para la separación de impurezas toscas.

En el caso de un material de cartón yeso con contenido en al menos una impureza, la presente invención prevé, en una ejecución preferida, que la suspensión de fibras de yeso procedente del grupo de disolución en húmedo sea conducida a través de al menos un separador de impurezas. Esto es particularmente válido en el caso de residuos de cartón yeso con contenido en impurezas procedentes de la reforma y/o de la demolición de edificios, pero también puede ser el caso en distintos casos también en el caso de residuos de cartón yeso de las obras. A este respecto, en el marco de la presente invención se ha reconocido también aquí sorprendentemente que, con particular ventaja, se pueden emplear separadores de impurezas conocidos de la industria papelera. Las impurezas se diferencian por su dimensión y/o por su peso específico del material valioso, es decir, de la suspensión de fibras de yeso disuelta. De manera correspondiente, la separación de impurezas de este tipo puede tener lugar a través de tamices y de separación gravimétrica.

En la industria papelera se utilizan para la purificación tosca a menudo pulpadoras con un fondo de tamiz, por encima del cual se retira el material valioso, en combinación con un clasificador de discos posterior que comprende un tamiz y un rotor, el cual tiene un efecto de bombeo y mantiene libre al mismo tiempo el tamiz para la separación tosca de las impurezas. Los clasificadores de discos se designan también pulpadoras secundarias o clasificadores de rechazo y separan la mayor parte de las contaminaciones. Clasificadores de discos de este tipo pueden emplearse, sin embargo, también en combinación con una pulpadora sin fondo de tamiz.

La separación gravimétrica adicional de las impurezas puede tener lugar a través de clasificadores de densidad, también denominados separadores de sustancias pesadas (o hidrociclón o limpiador MC). En estos aparatos, se separan impurezas que son más pesadas que las fibras.

Además, para las impurezas que quedan después de la clasificación tosca se utilizan clasificadores de cilindros, los cuales tienen una cesta de tamizado y un rotor de paletas giratorias. Los tamices de la cesta de tamizado pueden estar realizados como tamices perforados o ranurados. Anchuras de los agujeros típicas son de 1 a 2 mm en el caso de tamices perforados y de 0,1 a 0,5 mm en el caso de tamices ranurados. Estos clasificadores de cilindros se denominan también clasificadores de presión.

Los separadores de impurezas realizados después de la extracción de la pulpadora se hacen funcionar típicamente durante el tratamiento de papel usado con un contenido en sólidos de 3 a 7 %.

En el marco de la presente invención, estos conceptos pueden emplearse igualmente de manera ventajosa. En concreto, en el caso de una suspensión de fibras de yeso con contenido en impurezas puede estar previsto, por ejemplo, que el al menos un separador de impurezas se elija del grupo que comprende un clasificador de discos (para la separación de suciedad tosca, p. ej., clasificador de rechazo), un clasificador de materias pesadas (hidrociclón) y un clasificador de cilindros (clasificador de presión para la separación de suciedad más fina). En este caso, puede ser particularmente ventajoso el uso de separadores de impurezas en forma de un clasificador de discos con al menos un rotor y al menos un tamiz, dado que se ha demostrado que una combinación de tamiz-rotor de este tipo actúa también adicionalmente sobre granos de yeso mayores. Con otras palabras, puede estar previsto que al menos uno del al menos un separador de impurezas comprenda adicionalmente un tamiz con rotor triturador de granos de yeso mayores. No obstante, en el caso de impurezas que amenazan añadir tamices de este tipo, puede ser también conveniente utilizar, alternativa o adicionalmente, separadores de impurezas que presenten al menos un tambor de lavado.

El clasificador de discos puede estar realizado con anchuras de tamiz intercambiables. Por ejemplo, aquí en función de la conveniencia pueden emplearse tamices con anchuras de malla de 7 mm y/o 10 mm y/o 15 mm. En particular, en el caso de tamices de una anchura de malla de 10 mm se ha mostrado el efecto ventajoso de la trituración ulterior de granos de yeso más toscos con una separación eficaz simultánea de impurezas que son mayores que 10 mm.

Para una separación eficaz de las impurezas se ha manifestado conveniente en el caso de la suspensión de fibras de yeso ajustar un contenido en sólidos de 10 a 25 % en peso. Con ello, se reduce el riesgo de que con las impurezas se expulse más material valioso y se empeore la efectividad. Por consiguiente, un perfeccionamiento conveniente prevé que la suspensión de fibras de yeso, antes de recorrer el al menos un separador de impurezas, se diluya a un contenido en sólidos de 10 a 25 % en peso.

Un perfeccionamiento concreto y conveniente de la presente invención puede prever, por ejemplo, que para la separación de impurezas en una primera etapa en un clasificador de discos con un tamiz y/o un tambor de lavado se eliminen partículas de impurezas mayores que 10 mm, en donde en una segunda etapa, partes pesadas de la impureza son eliminadas mediante un separador de sustancias pesadas, en particular el hidrociclón, y en una tercera etapa, mediante uno o bien el clasificador de cilindros se eliminan partículas de impurezas mayores que 2 mm. Una separación adicional de impurezas más finas mediante clasificadores de presión con otras anchuras de malla de los tamices no se ha manifestado absolutamente necesaria para los procesos adicionales. Por consiguiente, como separador de impurezas en una primera etapa entra en consideración, con particular ventaja, un clasificador de discos con anchuras de tamiz variables, por ejemplo, con el empleo de una anchura de tamiz de 10 mm, con el fin de separar impurezas toscas. En este caso, el grupo de disolución en húmedo antepuesto, en particular la pulpadora, puede presentar un fondo de tamiz preferiblemente con una anchura de malla de 20 mm, pero el fondo de extracción puede también estar abierto. En el caso de impurezas problemáticas, por ejemplo, películas de material sintético finas que tienden al enrollamiento, que tienden al atascamiento/engrasamiento de los agujeros del tamiz, es mejor adecuado un tambor de lavado. Una separación de partes pesadas que son más pesadas que el yeso y que son fibras puede tener lugar en una segunda etapa, por ejemplo, mediante un separador de sustancias pesadas. En una tercera etapa adicional se pueden extraer entonces con un clasificador de presión, en caso necesario, impurezas con un tamiz de anchura de malla reducida, por ejemplo, de 2 mm. Todos estos son componentes de la instalación robustos y acreditados de la industria papelera que pueden ser aportados en el marco de la presente invención para una nueva y ventajosa aplicación.

Después de que tras el tratamiento en el grupo de disolución en húmedo, en particular la pulpadora, se presenten habitualmente ya tamaños de grano que sean menores que 10 mm o bien se haya elegido de manera correspondiente el tiempo de disolución, se puede aportar la suspensión de fibras de yeso básicamente, eventualmente después de recorrer el al menos un separador de impurezas, directamente a la transformación. No obstante, en algunos casos de aplicación, por ejemplo, cuando sean más convenientes tamaños de grano menores para el procedimiento de transformación, puede ser conveniente conducir la suspensión de fibras de yeso, antes de la transformación, opcionalmente a través de una trituradora en húmedo, en particular una trituradora en húmedo que reduce el tamaño de grano a valores menores que 1 mm. Mediante una reducción de los tamaños de grano a menos de 1 mm, la suspensión de fibras de yeso, que también se puede denominar pasta de fibras de yeso, se vuelve todavía más homogénea. Además, de este modo se puede reducir la tendencia a la sedimentación en la transformación en sulfato de calcio-alfa-semihidrato. En virtud de estos efectos, el recipiente de presión, en particular el recipiente de agitación a presión, se puede configurar de manera más sencilla, en particular se puede hacer funcionar con órganos agitadores de una potencia instalada menor.

Como trituradoras en húmedo se pueden utilizar, como se ha demostrado, con particular ventaja asimismo básicamente grupos conocidos de la industria papelera, por ejemplo, despastilladores, refinadores y/o dispersadores. En otra ejecución resulta una trituración muy rápida y un proceso robusto también con trituradoras en húmedo que habitualmente se utilizan con el fin de triturar aglomerados de cristales y demás sólidos minerales. Trituradoras en húmedo de este tipo comprenden, por ejemplo, maceradores. Aparatos de este tipo pueden también utilizarse en el caso de un contenido en sólidos de 50 % en peso en la suspensión de fibras de yeso. Aquí es suficiente con un paso para una trituración suficiente, por ejemplo, a tamaños de grano menores que 1 mm.

La trituradora en húmedo puede conectarse entre la salida del grupo de disolución en húmedo (pulpadora) o bien la salida del último separador de impurezas y el siguiente recipiente de presión para el tratamiento térmico.

En un perfeccionamiento particularmente ventajoso de la presente invención, a la suspensión de fibras de yeso puede añadirse al menos un yeso adicional antes de la transformación en sulfato de calcio-alfa-semihidrato. Mediante la adición de yesos adicionales con cristales de sulfato de calcio-dihidrato mayores, por ejemplo, yesos sintéticos tales como yeso REA, yeso químico y/o yeso natural, se puede influir de manera preestablecida en el tamaño de grano de los cristales de sulfato de calcio-alfa-semihidrato que resultan durante la transformación, la superficie específica y el comportamiento de deshidratación. Por consiguiente, puede estar previsto, en particular, que como yeso adicional se añadan a la suspensión de fibras de yeso 10 a 80 % en peso, en particular 10 a 50 % en peso de yeso REA y/o yeso natural y/o yeso químico, referido a la porción de yeso total. En función de las propiedades deseadas del sulfato de calcio-alfa-semihidrato a generar, el cual debe ser preparado a partir del yeso de reciclaje, la suspensión de fibras de yeso se puede mezclar con yesos adicionales, por ejemplo, de modo que para la porción de yeso total resulte 10 a 80 % en peso de yeso adicional y 90 a 20 % en peso de yeso de reciclaje. Como ya se ha mencionado, con ello se puede influir de manera preestablecida sobre la superficie específica, el tamaño de los cristales, la granulometría y la demanda de agua, pero además también sobre el comportamiento de deshidratación en una mezcla de fibras de yeso, lo cual es particularmente conveniente en relación con la producción de placas de fibras de yeso a partir de la suspensión de fibras de yeso. Por ejemplo, en ensayos se ha comprobado que en el caso de una adición de hasta 50 % en peso de yeso químico, yeso natural y/o yeso REA se puede mejorar claramente el comportamiento de deshidratación y/o filtración cuando se desee. En particular, puede demostrarse que las propiedades de filtración y deshidratación se pueden ajustar, mediante el aprovechamiento de yesos de adición de este tipo, a valores que corresponden esencialmente a los de las actuales suspensiones que se utilizan en mezclas de fibras de yeso, de modo que se pueden evitar mermas en el tiempo de deshidratación o al menos se pueden mantener lo más extremadamente pequeñas. El que para ello solo sea necesaria una adición de como máximo 50 % en peso del yeso de adición demuestra que se pueden recurrir a cantidades extremadamente grandes del puré de fibras de yeso obtenido mediante el reciclaje del material de cartón yeso, es decir, de la suspensión de fibras de yeso con el yeso de reciclaje. Con ello, en este punto se ha de hacer además la observación de que se puede elegir un yeso químico utilizado como yeso de adición del grupo que comprende yeso de ácido fosfórico, yeso de ácido cítrico y yeso de dióxido de titanio. El yeso de ácido cítrico es en este caso particularmente preferido.

En una ejecución adicional, puede estar previsto también que como yeso adicional se añada a la suspensión de fibras de yeso al menos un residuo de yeso procedente de la elaboración de productos de yeso, en particular un polvo de yeso procedente de la mecanización de placas de fibras de yeso y/o placas de fibras de yeso trituradas y/o lodo de yeso. En este caso, a este respecto puede ser conveniente que a la suspensión de fibras de yeso con el residuo de yeso se la añada al menos un ácido dicarboxílico, preferiblemente ácido succínico, o una sal del ácido dicarboxílico. Con otras palabras, en la suspensión acuosa de fibras de yeso se pueden incorporar por mezcladura otras sustancias residuales con contenido en yeso tal como se propuso, por ejemplo, en el documento EP 2418 184 A2. En este caso se recurre a residuos de grano fino, con contenido en yeso, por ejemplo, polvos con contenido en yeso, en particular polvos de amolado, fresado y aserrado que resultan durante el procesamiento de placas de fibras de yeso laminado, o lodo de yeso suspendible o bien triturado, el cual resulta, p. ej., en la sedimentación de aguas con contenido en yeso, residuos de fibras de yeso o residuos de cartón yeso triturados o una mezcla de los mencionados. Las realizaciones expuestas en el documento EP 2418 184 A2 se pueden trasladar también al modo de proceder aquí descrito, en particular en lo que se refiere a las cantidades a dosificar de ácido dicarboxílico.

Junto a yesos adicionales o alternativamente a ellos puede estar previsto también, naturalmente, que a la suspensión de fibras de yeso se la añada al menos un aditivo antes o durante la transformación en sulfato de calcio-alfa-semihidrato. En este caso, se adecuan aditivos habituales para influir en el hábito del cristal de sulfato de calcio-alfa-semihidrato, junto al ácido succínico ya mencionado, por ejemplo, ácido maleico y sus sales. Otros aditivos que aceleran la transformación e influyen en el crecimiento de los cristales son, por ejemplo, sulfato de aluminio, sulfato de potasio o sulfato de potasio y aluminio.

Con particular ventaja, la adición puede tener lugar en el recipiente de presión configurado como recipiente de agitación a presión. Esto significa que los procesos de la mezcladura de la suspensión de fibras de yeso con yeso adicional y/o la adición de aditivos pueden tener lugar directamente en un recipiente de agitación a presión, en el que también tiene lugar la transformación en sulfato de calcio-alfa-semihidrato. Alternativamente, también es imaginable llevar a cabo esto, al menos en parte, en un recipiente de agitación separado.

Como ya se ha mencionado, finalmente se puede utilizar la suspensión de fibras de yeso transformada en sulfato de calcio-alfa-semihidrato. Por ejemplo, después de finalizar la transformación, el producto se puede enfriar a menos de 100 °C, deshidratar, secar y almacenar. Alternativamente, la suspensión de fibras de yeso enfriada a menos de 100 °C puede ser aportada directamente a un proceso para la producción de placas de cartón yeso laminado o placas de fibras de yeso. En este caso, la suspensión de fibras de yeso puede mezclarse con otras materias primas tales como yesos fraguables, pastas papeleras y aditivos conocidos y luego puede añadirse al proceso de elaboración para la producción de placas de cartón yeso laminado o placas de fibras de yeso.

Ventajas y particularidades adicionales de la presente invención resultan a partir de los ejemplos de realización descritos en lo que sigue, así como con ayuda del dibujo. En este caso, muestran:

La Fig. 1, un esquema para explicar el procedimiento de acuerdo con la invención,

la Fig. 2, una realización multietapa para la separación de impurezas,

la Fig. 3, una vista dentro de una pulpadora antes del comienzo de un proceso de disolución,

la Fig.4, una vista dentro de una pulpadora después de un tiempo de disolución de 10 minutos,

la Fig. 5, una vista dentro de una pulpadora después de un tiempo de disolución de 15 minutos, y

la Fig. 6, un gráfico para determinar un valor característico para el comportamiento de filtración.

La Fig. 1 muestra un esquema que explica el transcurso del procedimiento de acuerdo con la invención. En este caso, se parte de material de cartón yeso 1 el cual debe ser reciclado, en el presente caso residuos de placas de cartón yeso laminado. Los residuos de placas de cartón yeso laminado pueden proceder, por ejemplo, de la producción y elaboración en el fabricante, de la elaboración en la obra y/o como residuos de la reforma y/o de la demolición de edificios. Residuos de placas de cartón yeso laminado procedentes de la producción y elaboración de placas de cartón yeso laminado pueden comprender, por ejemplo, productos de desecho de fábricas de cartón yeso, residuos de corte y estampado que resultan durante el confeccionamiento de placas de cartón yeso laminado, y similares. De una obra pueden proceder, por ejemplo, residuos de placas de cartón yeso laminado que resultan de la rotura de placas y restos de recortes. Residuos de placas de cartón yeso laminado procedentes de la reforma y la demolición pueden contener lo más probable impurezas, por ejemplo, restos de azulejos, tornillos, clavos y similares. Sobre esto se entrará todavía con mayor detalle más adelante.

El material de cartón yeso 1 se incorpora gravimétricamente junto con agua 2 en una pulpadora 3 como grupo de disolución en húmedo, por ejemplo, mediante una cinta de pesaje de placas de modo que está presente 50 % en peso de material de cartón yeso 1 y 50 % en peso de agua 2. En general, la porción del material de cartón yeso debería estar entre 30 y 60 % en peso. La pulpadora 3 comprende un mecanismo agitador 5 como dispositivo de agitación, dispuesto en un recipiente de agitación 4 (cuba de agitación), el cual comprende un rotor 6 a modo de espiral en el presente caso, el cual, en ejemplos de realización, puede estar provisto, por ejemplo, de dientes de trituración a modo de dientes de sierra. Preferiblemente, la pulpadora 3 es, sin embargo, una pulpadora de alta consistencia en la que no son necesarios dientes de trituración de este tipo.

Dentro de la pulpadora, el material de cartón yeso se disuelve de modo que estén presentes fibras y granos de yeso separados lo más ampliamente posible. El tiempo de disolución puede ascender, por ejemplo, a 10 hasta 20 minutos, preferiblemente a 14 hasta 16 minutos y, junto con la configuración de la pulpadora 3, se elige de modo que en la suspensión de fibras de yeso resultante ya solo estén presentes en lo posible tamaños de grano menores que 10 mm. El volumen útil de la pulpadora 3 depende del rendimiento deseado por unidad de tiempo. Si el volumen útil necesario con ello es muy pequeño, entonces es ventajoso triturar previamente de forma mecánica el cartón yeso de forma sencilla, de modo que las placas de cartón yeso laminado de gran formato no estén de manera voluminosa en el recipiente y puedan ser humedecidas más rápidamente con el agua. Placas de cartón yeso laminado nuevas tienen habitualmente una anchura de 600 a 1250 mm y una longitud de 1250 a 3000 mm. Si este tipo de placas se han de utilizar como placas de desecho, se aconseja una trituración previa mecánica antes de la dosificación a la pulpadora, con el fin de que el proceso de disolución tenga lugar de manera más rápida. Incluso en el caso de pequeños pulpadoras de un volumen útil de solo 5 m3 es suficiente una trituración a aprox. 600 mm x 600 mm, no siendo desventajosa una trituración a trozos más pequeños de, p. ej., un tamaño DIN A4. Una trituración de este tipo se puede realizar con muy poco polvo con trituradoras de uno o dos árboles habituales, que giran lentamente. Las placas aportadas a la trituradora pueden entonces ser transportadas directamente, p. ej., a través de una cinta transportadora, a la cinta de pesaje de placas. Alternativamente, el cartón yeso de formato grande puede ser triturado previamente de manera suficiente de un modo muy sencillo en el almacén al ser recorrido con una pala cargadora con propulsión de orugas la cual se utiliza para el transporte de las placas.

En virtud del contenido en sólidos de, por ejemplo, 50 % en peso, está presente en estado disuelto una suspensión de fibras de yeso bien bombeable. Debe hacerse la observación de que es sin más imaginable añadir a la pulpadora 3 agua dispuesta a continuación, con el fin de producir una porción de sólidos menor para la elaboración ulterior.

Si se utiliza material de cartón yeso 1 con contenido en impurezas, como se ha expuesto al comienzo, tal como, por ejemplo, procedente de una reforma y/o de la demolición de edificios, la suspensión de fibras de yeso procedente de la pulpadora 3, que es también una pulpadora utilizable en la industria papelera, puede ser conducida a través de al menos un separador de impurezas en un proceso de separación de impurezas 7. Aquí también pueden emplearse ventajosamente grupos que son conocidos de la industria papelera.

La Fig. 2 muestra a modo de ejemplo una ejecución en tres etapas del proceso de separación de impurezas 7. En una primera etapa se utiliza un clasificador de discos 8 aquí solo esbozado con un tamaño de tamiz de 10 mm, pudiendo utilizarse alternativamente a un tamiz en el caso de impurezas que obstruyen sus agujeros, también un tambor de lavado. A éste le sigue para la separación de partes pesadas un separador de materias pesadas (hidrociclón) 9 en una segunda etapa, tras lo cual, en una tercera etapa, se pueden extraer, por medio de un clasificador de cilindros (clasificador de presión) 10 porciones de impurezas de hasta un tamaño inferior a 2 mm.

Para mejorar el comportamiento de sedimentación y/o para cumplir otros requisitos en relación con el producto resultante, como proceso opcional adicional, la suspensión de fibras de yeso puede ser conducida también a través de un triturador en un húmedo 11 con el fin de triturar los tamaños de granos en total a menos de 1 mm, de modo que la suspensión de fibras de yeso se vuelve todavía más homogénea y tiende menos a la sedimentación durante la siguiente transformación del sulfato de calcio dihidrato contenido en sulfato de calcio-alfa-semihidrato. Debe hacerse la observación de que la suspensión de fibras de yeso puede prepararse sin embargo también sin el uso de la trituradora en húmedo 11 de modo que pueda ser transformada en el proceso en húmedo en sulfato de calcio-alfa-semihidrato finamente dividido, dado que se ha demostrado que granos de yeso mayores se trituran durante el proceso de transformación que sigue entonces. Si se ha de utilizar una trituradora en húmedo 11, se pueden utilizar grupos habituales procedentes de la industria papelera, por ejemplo, despastilladores, refinadores y/o dispersadores. Son imaginables también para la trituración de aglomerados de cristales y/o demás sólidos minerales maceradores conocidos o grupos relacionados.

Independientemente de si se ha pasado o no por uno de los procesos opcionales, la suspensión de fibras de yeso es aportada entonces a un recipiente de presión 12 configurado como recipiente de agitación a presión, en donde la suspensión de fibras de yeso puede ser mezclada opcionalmente todavía con yeso de adición 13 y/o pueden agregarse aditivos 14, antes de o mientras tenga lugar la transformación del sulfato de calcio-dihidrato contenido en la suspensión de fibras de yeso en sulfato de calcio alfa-semihidrato a temperaturas entre 110 y 150 °C, preferiblemente de 120 a 125 °C. El yeso de adición 13 puede comprender, por ejemplo, yeso REA, yeso natural y/o yeso químico y puede ser añadido con una porción de hasta 80 % en peso (referido solo al yeso) con el fin de producir propiedades deseadas del sulfato de calcio-alfa-semihidrato a generar, por ejemplo, influir de manera preestablecida en la superficie específica, el tamaño de los cristales, la granulometría, la demanda de agua y el comportamiento de deshidratación.

Sin embargo, también es imaginable, eventualmente de manera adicional, que en el caso del yeso de adición se trate de residuos de yeso de grano fino, por ejemplo, polvos de yeso, en donde entonces un aditivo 14 conveniente es un ácido dicarboxílico, en particular ácido succínico. Junto al ácido succínico ya mencionado y sus sales pueden utilizarse naturalmente también otros aditivos 14 conocidos básicamente para influir en el hábito del cristal o bien el crecimiento del cristal y/o para acelerar la transformación, por ejemplo, ácido maleico y sus sales, sulfato de aluminio, sulfato de potasio o sulfato de potasio y aluminio. Mientras que en el presente ejemplo de realización el yeso de adición 13 y/o los aditivos 14 se añaden por mezcladura directamente al recipiente de agitación a presión 12, también es naturalmente imaginable utilizar en otros ejemplos de realización un recipiente de agitación separado.

Como ya se ha mencionado, la transformación en sulfato de calcio-alfa-semihidrato tiene lugar preferiblemente debido a que la suspensión de fibras de yeso se calienta a una temperatura entre 110 y 150 °C, preferiblemente a 120 hasta 125 °C, y se mantiene a esta temperatura de calentamiento durante un tiempo de espera. En el caso de un aporte suficiente de energía correspondiente a la energía requerida para la transformación, los tiempos de espera pueden oscilar entre 5 y 20 minutos, por ejemplo, encontrarse en 10 minutos para 125 °C. Entonces, el sulfato de calcio-dihidrato de la suspensión de fibras de yeso se ha transformado por completo en sulfato de calcio-alfa-semihidrato de las propiedades ajustadas, lo cual es por lo demás también válido para granos de yeso adheridos todavía a las fibras del cartón.

La suspensión de fibras de yeso resultante con sulfato de calcio-alfa-semihidrato puede enfriarse en una primera alternativa de utilización 15 a una temperatura que es menor que 100 °C, deshidratarse, secarse y almacenarse. En una segunda alternativa de utilización 16, la suspensión de fibras de yeso enfriada asimismo a una temperatura menor que 100 °C es aportada directamente a un proceso para la producción de placas de cartón de yeso laminado. Finalmente, en una tercera alternativa de utilización 17 preferida es imaginable aportar la suspensión de fibras de yeso a un proceso para la producción de placas de fibras de yeso. En general, la suspensión puede mezclarse con otras materias primas, tales como yesos fraguables, pasta papelera y aditivos conocidos antes de realizar el aporte a los procesos de elaboración para la producción de placas de cartón yeso laminado o placas de fibras de yeso (alternativas de utilización 16 y 17).

En lo que sigue se han de explicar ahora varios ejemplos que confirman la funcionalidad de la presente invención y que pueden utilizarse para la derivación de propiedades del producto existente.

Ejemplo 1: Preparación de una suspensión de fibras de yeso en una pulpadora de laboratorio

Para los ensayos descritos en lo que sigue se utilizó una pulpadora de laboratorio (Bi-Pulper DA 100 E de la razón social A. Celli), en la que papel usado puede ser disuelto hasta una densidad aparente de hasta como máximo aprox. 13 %. El diámetro de la pulpadora ascendía a 550 mm y la altura a 600 mm. La pulpadora se compone de un rotor situado en el fondo con un motor de accionamiento de 5,5 kW y un rotor superior con un motor de accionamiento de 2,8 kW, el cual se utiliza para la circulación y el amasado de la pasta de papel. El rotor inferior tiene un diámetro de 300 mm y puede ser hecho funcionar con 350 y 700 rpm. El rotor superior es accionado a través de una articulación cardán y, con ello, permite un movimiento pendular. Con el rotor superior es posible una densidad aparente máxima de 13 %, sin el rotor superior, una densidad aparente máxima de como máximo 7 %. Para los siguientes ensayos para la disolución de placas de cartón yeso laminado se desmontó el rotor superior en la pulpadora. En esta realización, la pulpadora de laboratorio está configurada para una densidad aparente de como máximo 7 % en la disolución de papel usado y, por consiguiente, se ha de entender como pulpadora de consistencia media.

Para los ensayos se dispusieron 20 kg de agua, añadiéndose después de ello a mano 20 kg de placas de cartón yeso laminado previamente trituradas como material de cartón yeso. En el caso del primer ensayo en la pulpadora de laboratorio, el rotor de la pulpadora se hizo funcionar durante 15 minutos a 350 rpm, después durante otros 5 minutos a 700 rpm. Después del tiempo de agitación de 20 minutos se tomó una muestra. La muestra se añadió a un filtro de Buchner de laboratorio con papel de filtro. Bajo vacío, el agua se separó del sólido. El sólido remanente en el papel de filtro se secó. Se comprobó que después de transcurrido el tiempo de ensayo se reducen claramente los componentes toscos, el tamaño de grano máximo del yeso ascendió a 5 mm.

En otro segundo ensayo, el rotor de la pulpadora se hizo funcionar durante 5 minutos a 350 rpm y después durante otros 5 minutos a 700 rpm. Después se tomó una muestra. Ya al cabo de 10 minutos resultó una suspensión de fibras de yeso visualmente homogénea. El resultado demostró que ya al cabo de un tiempo de disolución de 10 minutos se presenta un cartón totalmente disuelto y el yeso se trituró de modo que está presente hasta tamaños de grano de como máximo aprox. 10 mm. La gran parte del yeso presenta un tamaño de grano < 1 mm.

Ejemplo 2: Preparación de una suspensión de fibras de yeso en una pulpadora técnica con un volumen de 2,5 metros cúbicos

En este ejemplo se utilizó una pulpadora técnica que presenta una capacidad de 2500 litros/2,5 metros cúbicos. La pulpadora técnica presenta un rotor con una geometría helicoidal típica tal como se emplea en pulpadoras de alta consistencia habitualmente para contenidos en sólidos de 12 a 15 % durante la disolución de papel usado, de modo que se ha de considerar una pulpadora de alta consistencia. El motor para el accionamiento del rotor tiene una potencia instalada de 37 kW y está estanqueizado a través de un retén frontal con entrada para el agua de cierre. Para los ensayos, las placas de cartón yeso laminado utilizadas como material de yeso se trituraron previamente a mano hasta aprox. 30 x 50 cm, de modo que las placas no se bloqueaban en la pulpadora técnica y ocuparon un pequeño volumen. En un ensayo previo se dosificaron 100 kg de material de cartón yeso y 100 kg de agua. A través de la entrada de agua de cierre discurrían 6,5 l/min durante el funcionamiento del rotor en la pulpadora, con lo cual aumenta la porción de agua con un tiempo de agitación creciente y se reduce el contenido en sólidos. En este caso, se ha de indicar que en el caso de una realización industrial real, si en todo caso estuviera existente, está presente una entrada de agua de cierre claramente menor, de modo que se conserva claramente con mayor precisión una porción en sólidos originalmente ajustada de 50 % en peso.

Después de un tiempo de disolución de 10 minutos se podían observar trozos individuales del cartón de yeso. Al cabo de 15 minutos, las placas de cartón yeso se habían disuelto en su mayor parte. Teniendo en cuenta el agua de cierre, al cabo de 10 minutos resulta matemáticamente un contenido en sólidos de 37,7 % en peso, al cabo de 15 minutos de 33,6 % en peso.

En un segundo ensayo se mezclaron entonces 200 kg de placas de cartón yeso laminado con 200 kg de agua, ajustándose un resultado similar. Al cabo de 15 minutos, la suspensión se encontraba en un estado visualmente similar a la suspensión en la pulpadora de laboratorio después de 10 minutos, al cabo de un tiempo de disolución de 20 minutos, la pulpadora técnica se vació. Aquí resulta matemáticamente, teniendo en cuenta el agua de cierre, después de 10 minutos un contenido en sólidos de 43 % en peso, después de 15 minutos de 40,2 % en peso y durante el vaciado de 37,7 % en peso. La suspensión de fibras de yeso generada después del vaciado es aproximadamente equiparable a la suspensión de fibras de yeso procedente de la pulpadora de laboratorio (Ejemplo 1).

Las Figs. 3 a 5 muestran el comportamiento de disolución de las placas de cartón yeso laminado en la pulpadora técnica de alta consistencia en diferentes momentos.

La Fig. 3 muestra las placas de cartón yeso laminado 18 utilizadas como material de cartón yeso 1 dentro de la pulpadora 3 antes del comienzo del proceso de disolución. La Fig. 4 muestra el estado después de un tiempo de disolución de 10 minutos, tras el cual ciertamente ya se ha disuelto una gran parte de las placas de cartón yeso laminado 18, pero en la zona del borde se presentan todavía placas de cartón yeso laminado 18 no disueltas.

La Fig. 5 muestra finalmente el estado después de un tiempo de disolución de 15 minutos, quedando en torno al rotor 6 únicamente una suspensión de fibras de yeso 19 visualmente uniforme.

La suspensión de fibras de yeso 19 homogénea, vaciada, se utilizó para ensayos adicionales para la transformación de los componentes del yeso en sulfato de calcio-alfa-semihidrato en un recipiente de agitación a presión con un contenido total máximo de 164 litros con mecanismo agitador de anclaje.

El recipiente puede ser caldeado con vapor, por ejemplo, de dos maneras. A través de una calefacción de la envolvente y, opcionalmente, también a través de una calefacción con vapor directa en una tubería en la que se hace circular la suspensión de fibras de yeso. Los ensayos se hicieron funcionar exclusivamente con la calefacción de la envolvente.

Los ensayos comparativos en el recipiente de agitación a presión se llevaron a cabo de manera que siempre se establece una relación de agua a sólido de 4:1. El recipiente se cargó primeramente con agua procedente de la producción de fibras de yeso. Acto seguido, se dosificó la sal sódica del ácido succínico. Después, con el mecanismo agitador en funcionamiento, se dosificó el sólido de modo que después de retirar la humedad del producto de yeso a transformar estaban presentes 10 kg de sólidos. En el caso del agua se tuvo en cuenta la humedad que lleva consigo el yeso a transformar.

Para la determinación de las propiedades características del sulfato de calcio-alfa-semihidrato generado, la suspensión de fibras de yeso caliente se filtró después de la extracción del recipiente de presión y, a continuación, se lavó/filtró varias veces con alcohol. Finalmente, se lavó con actona. El secado de la torta de filtración tuvo lugar a 40 °C. Mediante este tratamiento se evita una rehidratación del sulfato de calcio-alfa-semihidrato para dar sulfato de calcio-dihidrato. La torta de filtración así generada se utilizó para ensayos ulteriores.

En este caso, para la transformación en el recipiente de agitación a presión se sometieron a ensayo tres composiciones diferentes:

Ensayo 1: La suspensión de fibras de yeso generada en la pulpadora técnica se transformó con la adición de 0,1 % de la sal sódica del ácido succínico referido a los sólidos basados en yeso.

Ensayo 2: La suspensión de fibras de yeso generada en la pulpadora se mezcló con un yeso de ácido cítrico, de modo que, referido a las sustancias secas, estaban presentes 50 % en peso de yeso de ácido cítrico y 50 % de yeso procedente de las placas de cartón yeso.

Ensayo 3: La suspensión de fibras de yeso generada en la pulpadora técnica se mezcló con un yeso REA, de modo que, referido a las sustancias secas, estaban presentes 50 % en peso de yeso REA y 50 % en peso de yeso procedente de las placas de cartón yeso laminado. La suspensión se transformó con la adición de 0,1 % de la sal sódica del ácido succínico referido a los sólidos basados en yeso.

La transformación tuvo lugar a 120 hasta 125 °C a través de un calentamiento de la envolvente. Las muestras se retiraron después de un tiempo de espera de 40 o bien 50 minutos.

Para la evaluación de las muestras de los Ensayos 1 a 3 se llevaron a cabo las siguientes comprobaciones:

- Evaluación visual de la suspensión de fibras de yeso después de la transformación.

- Determinación de la superficie específica según Blaine.

- Determinación de la distribución del tamaño de los granos con granulometría láser (aparato: Coulter LS 13320 de la razón social Beckmann Coulter GmbH). Como líquido de medición se utilizó isopropanol, las muestras se dispersaron en la misma durante 90 s con el ultrasonido interno.

- Examen de la velocidad de filtración de una suspensión de fibras de yeso que se preparó a partir de los yesos generados y una pasta de papel usado en todos los casos de igual composición y densidad aparente.

Para el examen de la velocidad de filtración se ajustó a un contenido en fibras de 11 % en peso referido a fibras y yeso. Las fibras incorporadas a través del cartón yeso se incluyeron para el cálculo en el contenido de fibras. En este caso, la mezcla de fibras de yeso se cargó en un recipiente de filtración consistente en un tamiz de acero con una perforación de 3 mm, sobre el cual se encuentra un filtro de banda negra, y bajo la sustentación de vacío (depresión de 0,4 bares) se deshidrató hacia abajo, ascendiendo el diámetro de la superficie de filtración a 102 cm. El filtrado se recogió en un frasco de aspiración. El frasco de aspiración estaba situado sobre una balanza. Con ayuda de una determinación de los datos de medición se registró el transcurso en el tiempo de la cantidad de filtrado. A ello se mezcló una cantidad de 114 g de yeso a examinar con 17 g de fibras (calculada sobre fibra seca) en forma del papel usado del grupo 5.03.01 según la Lista Europea de los Tipos Estándares de Papel Usado DIN EN 643-2014-5 y 500 g de agua destilada con un gramo de retardador del fraguado de yeso tipo Retardan L200 de Sika. En el caso de la cantidad de fibras se tuvieron en cuenta fibras que son incorporadas a través del yeso de reciclaje. De manera correspondiente, se reduce entonces el material fibroso (17 g de fibra = suma de papel usado del grupo 5.03.01 según la Lista Europea de los Tipos Estándares de Papel Usado DlN EN 643-2014-5 y fibras del yeso de reciclaje).

A partir de la representación de la cantidad de agua frente a la raíz del tiempo resulta una recta. Esto se representa esquemáticamente en la Fig. 6. La pendiente de la recta 20 allí mostrada es una medida de la velocidad de filtración y se designa en lo que sigue como valor K. Cuanto más alto sea el valor K, tanto más rápido filtra la mezcla de fibras de yeso.

Adicionalmente a los resultados de los Ensayos 1 a 3 se sometieron para el examen de la velocidad de filtración también algunos yesos de referencia, en el presente caso sulfato de calcio-alfa-semihidrato adquirible en el comercio (con la denominación AGLF de la razón social Knauf Gips KG), mezclas de yeso estándares para la producción de placas de fibras de yeso en la planta de producción de Lindner Norit GmbH, en Dettelbach (para grosores de placa entre 20 y 40 mm), sulfato de calcio-alfa-semihidrato a base de 100 % de polvo de fibras de yeso (véase para ello también el documento EP 2418184 A2) y yeso para estucar a base de 100 % de polvo de fibras de yeso.

Como resultado de las investigaciones, las mezclas de los tres ensayos después de finalizada la transformación en sulfato de calcio-alfa-semihidrato presentan una suspensión ópticamente homogénea. Los granos de yeso más toscos originalmente todavía presentes procedentes de la suspensión de fibras de yeso, que fue retirada de la pulpadora no se presentaban ya en la suspensión transformada en sulfato de calcio-alfa-semihidrato y, con ello, se han triturado por completo mediante la transformación. Los restantes resultados los muestra la siguiente Tabla.

Particularmente interesantes son en este caso los valores K determinados para yesos comparativos. Ya el material del Ensayo 1 (100 % de suspensión de fibras de yeso procedente del material de cartón yeso) se encuentra próximo al valor inferior de la mezcla de yeso estándar para la producción de placas de fibras de yeso. Frente al sulfato de calcio-alfasemihidrato a base de 100 % de polvo de fibras de yeso se presenta una filtración mejorada. El yeso para estucar producido a partir del mismo material de partida, a saber 100 % de polvo de fibras de yeso, no se puede filtrar de una manera suficientemente rápida, el valor K asciende aquí solo a 6,6.

La mezcla del Ensayo 2, en el que se preparó sulfato de calcio-alfa-semihidrato a partir de 50 % en peso de yeso de reciclaje procedente de la suspensión de fibras de yeso y 50 % en peso de yeso de ácido cítrico, presenta con 59,1 un valor K que se aproxima mucho a una suspensión a base de 100 % de sulfato de calcio-alfa-semihidrato adquirible en el comercio con la denominación AGLF y que se encuentra en el intervalo superior de las mezclas de yeso estándares para la producción de placas de fibras yeso en la planta de producción de Lindner Norit GmbH en Dettelbach. En el caso de la mezcla del Ensayo 3, en donde se preparó sulfato de calcio-alfa-semihidrato a base de 50 % en peso de yeso de reciclaje procedente de la suspensión de fibras de yeso y 50 % en peso de yeso REA, presenta con 55,4 un valor K algo inferior que el producto del Ensayo 2. Pero a pesar de ello, con ello está presente un valor K que se encuentra en el intervalo medio a superior de mezclas de yeso estándares para la producción de placas de fibras de yeso en la planta de producción de Lindner Norit GmbH en Dettelbach.

Con ello se confirma que porciones muy elevadas de suspensiones de fibras de yeso a partir de material de cartón yeso se pueden elaborar en mezclas. Sin mermas del tiempo de deshidratación se pueden aprovechar en una mezcla de yesos de este tipo con seguridad al menos 50 % en peso de suspensión de fibras de yeso procedentes del material de cartón yeso, en particular residuos de las placas de cartón yeso, cuando la suspensión de fibras de yeso se prepara de acuerdo con la presente invención. Para placas de fibras de yeso más delgadas, por ejemplo de hasta un grosor de 20 mm, que requieren menores vías de filtración, también es imaginable el uso de la suspensión de fibras de yeso del Ensayo 1, es decir, el uso de sulfato de calcio-alfa-semihidrato a base de 100 % de suspensión de fibras de yeso procedentes del material de cartón yeso, en particular residuos de placas de cartón yeso.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el reciclaje de material de cartón yeso (1) con contenido en sulfato de calcio-dihidrato comprende las siguientes etapas:

- incorporación del material de cartón yeso (1) junto con agua (2) en un grupo de disolución en húmedo, en particular una pulpadora (3) y disolución del material de cartón yeso (1) en el grupo de disolución en húmedo para generar una suspensión de fibras de yeso (19), y

- transformación del sulfato de calcio-dihidrato de la suspensión de fibras de yeso (19) en sulfato de calcio-alfasemihidrato en un recipiente de presión (12).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el material de cartón yeso (1) se incorpora gravimétricamente en el grupo de disolución en húmedo de modo que resulta una mezcla a base de 30 a 60 % en peso de material de cartón yeso (1) con 40 a 70 % en peso de agua (2), y/o por que el material de cartón yeso (1) se mantiene durante un tiempo de disolución de 10 a 20 minutos, preferiblemente 14 a 16 minutos en el grupo de disolución en húmedo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que como grupo de disolución en húmedo se utiliza una pulpadora (3) de alta consistencia y/o un dispositivo agitador que presenta dientes de trituración en el grupo de disolución en húmedo.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que en el caso de un material de cartón yeso (1) que contiene al menos una impureza, la suspensión de fibras de yeso (19) procedente del grupo de disolución en húmedo se conduce a través de al menos un separador de impurezas.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que el al menos un separador de impurezas se elige del grupo que comprende un clasificador de discos (8), un separador de materias pesadas (9) y un clasificador de cilindros (10).

6. Procedimiento según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que al menos uno del al menos un separador de materias pesadas comprende adicionalmente un tamiz con rotor que tritura granos de yeso mayores.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por que para la separación de impurezas en una primera etapa en un clasificador de materias toscas, en particular un clasificador de discos (8) con un tamiz y/o un tambor de lavado se eliminan partículas de impurezas mayores que 10 mm, tras lo cual, en una segunda etapa, partes pesadas de la impureza son eliminadas mediante el separador de sustancias pesadas (9), y en una tercera etapa, mediante uno o bien el clasificador de cilindros (10) se eliminan partículas de impurezas mayores que 2 mm.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado por que la suspensión de fibras de yeso (19), antes de recorrer el al menos un separador de impurezas, se diluye a un contenido en sólidos de 10 a 25 % en peso.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la suspensión de fibras de yeso (19) procedente de la pulpadora (3) se conduce a través de al menos una trituradora en húmedo (11), en particular una trituradora en húmedo (11) que reduce el tamaño de grano a valores menores que un milímetro.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que a la suspensión de fibras de yeso (19) se la añade al menos un yeso adicional (13) y/o al menos un aditivo (14) antes de la transformación en sulfato de calcioalfa-semihidrato.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que como yeso adicional (13) se añaden a la suspensión de fibras de yeso (19) 10 a 80 % en peso de yeso REA y/o yeso natural y/o yeso químico, en particular yeso de ácido cítrico, referido a la porción de yeso total.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado por que como yeso adicional (13) se añade a la suspensión de fibras de yeso (19) al menos un residuo de yeso procedente de la elaboración de productos de yeso, en particular un polvo de yeso procedente de la mecanización de placas de fibras de yeso y/o placas de fibras de yeso trituradas y/o lodo de yeso.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que a la suspensión de fibras de yeso (19) con el residuo de yeso se la añade al menos un ácido dicarboxílico, preferiblemente ácido succínico, o su sal.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que la adición tiene lugar en el recipiente de presión (12) configurado como recipiente de agitación a presión.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la suspensión de fibras de yeso (19) se aporta después de la transformación a un proceso para la producción de placas de cartón yeso laminado y/o placas de fibras de yeso o, en particular después de un proceso de enfriamiento y/o deshidratación y/o secado, se almacena para su uso posterior.