JP6794380B2 - 焼石膏処理装置及び焼石膏処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼石膏処理装置及び焼石膏処理方法に関するものであり、より詳細には、予め焼石膏を加水処理することにより、焼石膏のスラリー化に要する練混水量の低減を可能にする焼石膏処理装置及び焼石膏処理方法（apparatus and method for treating stucco）に関するものである。

焼石膏(stucco, calcined gypsum or calcined plaster)は、化学石膏又は天然石膏等の原料石膏を単独で焼成し、或いは、異種の原料石膏を混合して加熱（焼成）する焼成工程により製造される。原料石膏の主成分である二水石膏（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）は、焼成工程により、半水石膏（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）に転移する。二水石膏及び半水石膏の化合水（結晶水）含有量は夫々、２０．９ｗｔ％及び６．２ｗｔ％（理論値）である。一般に、焼成工程によって得られる焼石膏は、半水石膏の他に、III型無水石膏（ＣａＳＯ_４）等を含有する。

焼石膏には、適量の水を加えて混練するとスラリー化（泥漿化）し、水和反応により二水和物となって速やかに固化する性質があるので、焼石膏は、様々な石膏製品の原料として使用されている。例えば、焼石膏を原料とした代表的製品として、石膏ボードが挙げられる。一般に、石膏ボードは、焼石膏及び水を混練し且つ接着助剤、硬化促進剤、泡等を添加することよってスラリー化してなる石膏スラリーを上下の石膏ボード用原紙の間に流し込み、これを強制乾燥し且つ切断することにより製造される建築工事用のボード材料又は板材である。

このような焼石膏及び水等の混練工程において、焼石膏に含まれるIII型無水石膏は、焼石膏のスラリー化に要する練り水の練混水量（以下、「焼石膏スラリー化用の練混水量」、或いは、「練混水量」という。）を増量させる性質を有する。石膏ボード製造過程では、練混水量の増量は、強制乾燥工程の熱負荷を増大させる傾向がある。このため、焼石膏をスラリー化する前に、焼石膏中のIII型無水石膏を予め半水石膏に転換し、これにより、焼石膏スラリー化用の練混水量を低減させることが、環境負荷軽減及び省エネルギー対策等の観点より望ましい。

焼石膏スラリー化用の練混水量を低減させる技術として、焼石膏の結晶内及び表面の欠陥を解消するために、焼成装置の炉内又は反応容器内に生成したプロセスガス（高温多湿ガス）を焼石膏と一緒に同一流路で給送し、焼石膏及びプロセスガスを石膏プラスタークーラーに導入する技術が、特表2013-535401号公報（特許文献１）に記載されている。この技術は、石膏プラスタークーラーの冷却ゾーンの前段に安定化ゾーンを設け、比較的多量の水分（水蒸気）を含む焼成装置のプロセスガスを焼石膏とともに安定化ゾーンに導入し、プロセスガス中の水分によって焼石膏中のIII型無水石膏を安定化ゾーンで半水石膏に転換しようとするものである。安定化ゾーンにおける水分供給又は水分添加により改質された焼石膏は、空冷式熱交換器を備えた冷却ゾーンにおいて冷却される。

焼石膏スラリー化用の練混水量の低減を図る他の技術として、混練工程の前に焼石膏を予め加水処理することにより、混練工程における焼石膏スラリー化用の練混水量を低減させる技術が知られている。例えば、スラリー化前の焼石膏に少量の水（重量比約1〜10質量％）を加水し、スラリー化時に焼石膏粒子が必要以上に微細化して水溶するのを防止する処理（ヒール処理）が知られている（特公平3-51665号公報（特許文献２）、特許第4847855号公報（特許文献３））。

特表2013-535401号公報 特公平3-51665号公報 特許第4847855号公報

上述した焼石膏の改質技術は、焼石膏を加水処理することにより、(1)焼石膏中のIII型無水石膏を半水石膏に転換し、(2)スラリー化時に焼石膏粒子が必要以上に微細化せずに水溶するように焼石膏を改質し、或いは、(1)及び(2)の双方により焼石膏を改質しようとするものである。しかしながら、焼石膏を上記プロセスガス（高温多湿ガス）と一緒に同一流路で給送する場合、或いは、湿潤ガスを焼石膏に添加して改質した後に冷却する場合、加水後の焼石膏収容域の雰囲気は、比較的多量の水分又は水蒸気を保有する湿潤雰囲気であるので、焼石膏及び水分の接触域を画成し又は囲繞する反応容器又は管路等、或いは、改質後の焼石膏の搬送路等の内面において湿潤雰囲気中の水分が凝縮し、反応容器、管路、搬送路等の内面に結露水が生成し易い。

このような結露水が反応容器、管路、搬送路等の内面に生成すると、焼石膏と結露水とが水和反応して容器内面、管路内面等に付着し且つ固化する結果、焼石膏の反応域、搬送路等の流路断面を十分に確保し難い状況が生じるので、この種の固化物は、適宜除去する必要がある。しかし、このような反応容器、管路等の内面の固化物を確実に除去することは、実務的に極めて困難である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、焼石膏を加水処理して焼石膏を改質する焼石膏の改質過程において、焼石膏及び水分の接触域や、改質後の焼石膏の搬送路等に結露水が生成するのを確実に防止することができる焼石膏処理装置及び焼石膏処理方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明は、焼石膏に加水する加水装置と、焼石膏を冷却する冷却域を備えた攪拌式の冷却装置とを有する焼石膏処理装置において、
前記加水装置は、水分又は水蒸気を含む湿潤ガスの噴流又は吐出流を前記冷却域に直に導入する湿潤ガス供給口を有し、
前記冷却装置は、前記焼石膏を前記冷却域に導入する焼石膏導入口を有し、
前記湿潤ガス供給口は、前記冷却域に導入された直後の焼石膏に前記湿潤ガスの噴流又は吐出流が接触するように、前記焼石膏導入口の近傍に配置されることを特徴とする焼石膏処理装置を提供する。

本発明は又、冷却前の焼石膏を水分と接触させるとともに、冷却域を有する攪拌式の冷却装置によって焼石膏を冷却する焼石膏処理方法において、
水分又は水蒸気を含む湿潤ガスを吐出し又は噴射する湿潤ガス供給口を前記冷却装置の焼石膏導入口の近傍に配置し、
前記焼石膏を前記焼石膏導入口から前記冷却装置の冷却域に導入し、
前記湿潤ガスを前記湿潤ガス供給口から前記冷却域に直に導入し、
前記冷却域に導入された直後の焼石膏に対して前記湿潤ガス供給口の湿潤ガスの噴流又は吐出流を接触せしめて、該冷却域において焼石膏を加水処理することを特徴とする焼石膏処理方法を提供する。

本発明の上記構成によれば、湿潤ガスが冷却装置の冷却域に直に導入され、冷却域で焼石膏が加水処理される。湿潤ガスの噴流又は吐出流は、焼石膏導入口（焼石膏装入口）の近傍に配置された湿潤ガス供給口から冷却域に流入するので、湿潤ガスは、冷却装置の焼石膏導入口から冷却域に導入された直後の焼石膏に接触する。冷却装置の冷却域は、焼石膏の改質域としても機能するので、冷却及び改質の各作用が冷却域において焼石膏に同時に働く。このような焼石膏処理装置及び焼石膏処理方法においては、湿潤ガスは、冷却域に直に導入され、冷却域において焼石膏に接触する（従って、上記湿潤ガスは、焼石膏の搬送路等においては焼石膏に接触しない）。このため、焼成装置から冷却域に至る焼石膏の搬送路等に結露水が生成するのを確実に防止することができる。また、比較的大容積の冷却域に解放された湿潤ガスの噴流又は吐出流は、迅速且つ効率的に比較的多量の焼石膏に接触する。従って、湿潤ガス中の水分は、効果的に焼石膏に与えられる。このため、焼石膏の加水処理の効率を向上し、余剰の水分が冷却域において結露するのを防止することができる。

本発明の焼石膏処理装置及び焼石膏処理方法によれば、焼石膏を加水処理して焼石膏を改質する焼石膏の改質過程において、焼石膏及び水分の接触域や、改質後の焼石膏の搬送路等に結露水が生成するのを確実に防止することができる。

図１（Ａ）は、焼石膏処理装置の全体構成を示す側面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線における焼石膏処理装置の断面図であり、図１（Ｃ）は、焼石膏処理装置の背面図である。 図２は、焼石膏処理装置の主要構成要素を概略的に示す横断面図である。 図３は、焼石膏処理装置の主要構成要素を概略的に示す縦断面図である。 図４は、冷却域より視認した焼石膏装入口及び湿潤ガス供給口の形態を概略的に示す斜視図である。 図５は、湿潤ガス供給口の変形例を示す図４と同様の概略斜視図である。 図６は、湿潤ガス供給口の位置を概念的に示す断面図である。 図７（Ａ）は、焼石膏装入口の位置を冷却域の中心から偏倚せしめた構成を概念的に示す断面図であり、図７（Ｂ）は、焼石膏装入口を端壁から引込んだ位置に配置した構成を概念的に示す断面図である。 図８は、焼石膏装入口をシェルの内周壁面に配置した構成を概念的に示す断面図である。 図９は、図５に示す湿潤ガス供給口の変形例を示す湿潤ガス供給口及び焼石膏装入口の概略断面図である。

本発明の好ましい実施形態によれば、湿潤ガスは、焼石膏を焼成する焼成装置において生成し且つ焼石膏から分離された高温多湿ガスであり、焼石膏を給送する焼石膏給送管が、焼石膏導入口を含む焼石膏供給装置に接続され、焼石膏から分離した高温多湿ガスを給送する湿潤ガス給送管が、湿潤ガス供給口と連通する。好ましくは、焼石膏導入口は、円形輪郭を有し、湿潤ガス供給口は、焼石膏導入口を同心状に囲む環状の開口部、或いは、焼石膏導入口の周囲に環状に配列された複数の開口部からなる。更に好ましくは、湿潤ガス供給口は、焼石膏導入口の中心軸線と実質的に平行な方向、或いは、焼石膏導入口の中心軸線に接近する方向に湿潤ガスの噴流又は吐出流を差し向けるように配向される。

本発明の好適な実施形態において、冷却装置は、空冷式熱交換器を有するインナーチューブ・ロータリー型の多管式冷却装置である。冷却装置は、冷却域を形成する回転攪拌式の円筒状シェルと、大気温度の空気を冷熱媒体とした空冷式熱交換器とを有する。シェルの回転中心軸線は、水平面に対して所定角度をなして傾斜して横方向に延びる。焼石膏導入口（焼石膏装入口）は、シェルの基端部又は一端部に配置され、冷却域に導入された焼石膏は、シェルの傾斜勾配に相応してシェルの先端部又は他端部に移動する。また、上記焼石膏供給装置は、回転駆動されるスクリュー部を有し且つ焼石膏導入口に向かって焼石膏を押出すスクリューフィーダー式の焼石膏供給装置である。加水装置を構成する湿潤ガス供給装置が、スクリュー部の円筒状筐体を囲むように配置される。湿潤ガス給送管を湿潤ガス供給口と連通させる環状の湿潤ガス流路が、スクリュー部の外周域に形成される。

好ましくは、焼石膏装入口は、シェルの基端側（勾配方向上流側）の端壁に開口し、シェルの中心軸線と同心状に配置され、湿潤ガス供給口も又、シェルの基端側端壁に開口する。湿潤ガス供給口の位置は、好適には、焼石膏導入口の直径又は最大寸法αに対し、焼石膏導入口の中心（β）を中心とした半径１．５α（又は１ｍ）の円形領域又は半球形領域の範囲内、好ましくは、半径α（又は６５ｃｍ）の円形領域又は半球形領域の範囲内に配置され、湿潤ガスと焼石膏との確実且つ円滑な混合接触が図られる。

好適には、湿潤ガスは、飽和水蒸気、過熱水蒸気、水蒸気及び空気の混合気体、或いは、所定重量比以上の水分を含有する気体である。なお、過熱水蒸気は、乾燥気体の一種であるが、冷却域に流入した直後に急激な温度降下及び圧力降下が生じる結果、水分を放出可能な状態に変化すると考えられるので、本明細書においては、過熱水蒸気を湿潤ガスに含めるものとする。

好ましくは、湿潤ガスは、０．１〜２．０ｋｇ／ｋｇ’の範囲内の水分量を有し、上記冷却域に導入される焼石膏に対して質量比０．３〜６．０ｗｔ％の比率の流量で上記冷却域に導入される。好適には、湿潤ガスは、５〜２５ｍ／ｓの範囲内の流速で湿潤ガス供給口から冷却域に流入する。

本発明の他の好ましい実施形態において、湿潤ガスは、焼石膏処理装置が設置された工場内又はプラント内において使用され又は共用されているプロセス蒸気等の水蒸気（又は過熱水蒸気）、或いは、水蒸気及び空気の混合気体である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

図１（Ａ）は、焼石膏処理装置の全体構成を示す側面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線における焼石膏処理装置の断面図であり、図１（Ｃ）は、焼石膏処理装置の背面図である。

図１（Ａ）に示す如く、焼石膏処理装置は、空冷式熱交換器を構成する多数の冷却管２を円筒状シェル(殻体)３内に配設したインナーチューブ・ロータリー型の多管式冷却装置１（以下、「冷却装置１」という。）を有する。冷却装置１は、焼石膏Ｇを冷却装置１の冷却域Ｄに供給するスクリューフィーダー式の焼石膏供給装置１０を備える。焼石膏処理装置は更に、比較的多量の水分を含む湿潤空気や、水蒸気（steam，water vapor）等の湿潤な気体Ｓ（以下、「湿潤ガスＳ」という。）を冷却域Ｄに直に導入する湿潤ガス供給装置２０を有する。

冷却装置１の中心軸線Ｘ−Ｘは、水平な床面又は地盤面Ｊ（水平面）に対して所定角度をなして傾斜しており、シェル３の基端部３ａにおいてシェル３内に導入された比較的高温且つ改質前の焼石膏Ｇは、シェル３の傾斜勾配に従って先端部３ｂに移動し、冷却後且つ改質後の焼石膏Ｇａとして先端部３ｂの排出口４から排出される。

冷却装置１は、中心軸線Ｘ−Ｘを中心にシェル３を回転させる回転駆動装置５（仮想線で概略的に示す。）を備える。回転駆動装置５は、所定の回転数でシェル３を回転駆動し、シェル３内の冷却域Ｄは、シェル３内の焼石膏Ｇを攪拌しながら、焼石膏Ｇを先端部３ｂに向かって移動させる。

冷却管２は、冷却域Ｄにおいて中心軸線Ｘ−Ｘと平行に延び、シェル３と一体的に回転する。冷却管２の先端部２ｂは、図１（Ｃ）に示す如く、シェル３の先端面において大気に開放される。図１（Ａ）に示す如く、排気マニホールド６がシェル３の基端部３ａに連接し、冷却管２の基端部２ａが排気マニホールド６の流路に開口する。排気マニホールド６は、排気管Ｅａを介して排気ファン（又は排気ブロワ）Ｅｂに接続される。排気ファンＥｂの吸引圧力は、排気管Ｅａ及び排気マニホールド６を介して各冷却管２の管内領域及び先端部２ｂに作用し、各冷却管２は、先端部２ｂから大気温度の外気（外界空気）を吸引する。冷却管２内に流入した外気は、冷却管２を流通して排気マニホールド６内に流入し、排気ファンＥｂによって系外に排気される。冷却管２内を流動する外気は、冷却管２の管壁を介して冷却域Ｄの焼石膏Ｇと熱交換し、焼石膏Ｇを冷却する。即ち、冷却管２は、外気を冷熱媒体とした空冷式熱交換器を構成し、昇温後の外気（大気）は、排気マニホールド６を介して系外に排気される。

シェル３内の雰囲気ガスを排気するための排気口７が、先端部３ｂの頂部に配設される。排気口７は、排気流路Ｆａを介して排気ファン又は排気ブロワＦｂに接続される。排気ファンＦｂの吸引圧力は、排気管Ｆａ及び排気口７を介して冷却域Ｄに作用し、冷却域Ｄの雰囲気ガスは、排気ファンＦｂによって系外に排気される。所望により、バグフィルター等の除塵装置Ｆｃ（仮想線で示す）が排気管Ｆａに介装される。

焼石膏供給装置１０の円筒状筐体１１が、排気マニホールド６を貫通して基端部３ａに接続される。焼石膏供給装置１０は、電動モータ等の駆動装置１２と、駆動装置１２の回転駆動軸１３に直列に連結したスクリュー部１４と、比較的高温の焼石膏Ｇが投入されるホッパー形態の投入部１５と、冷却域Ｄに開口して焼石膏Ｇを冷却域Ｄに投入する円形輪郭の焼石膏装入口１６とから構成される。焼石膏装入口１６は、焼石膏Ｇを冷却域Ｄに導入する前述の「焼石膏導入口」を構成する。スクリュー部１４及び焼石膏装入口１６の中心軸線は、シェル３の中心軸線Ｘ−Ｘと実質的に一致する。投入部１５には、焼石膏給送管１７が接続される。焼石膏給送管１７は、原料石膏を焼成する焼成装置（図示せず）に接続される。焼成装置の焼石膏Ｇは、焼石膏給送管１７及び投入部１５を介してスクリュー部１４に供給される。回転するスクリュー部１４は、焼石膏Ｇを焼石膏装入口１６から冷却域Ｄに押し出し、焼石膏Ｇは、矢印で示す如く冷却域Ｄに導入される。

湿潤ガス供給装置２０は、焼石膏Ｇを加水処理により改質すべく、所要の湿潤ガスを冷却域Ｄに直に供給する。前述のとおり、加水処理による焼石膏Ｇの改質は、焼石膏スラリー化用の練混水量を低減し、或いは、焼石膏スラリー化用の練混水量の増量を防止するためのものである。

図２及び図３は、焼石膏処理装置の主要構成要素を概略的に示す横断面図及び縦断面図である。また、図４は、冷却域Ｄより視認した焼石膏装入口１６及び湿潤ガス供給口２２の構成を示す概略斜視図であり、図５は、湿潤ガス供給口２２の変形例を示す図４と同様の概略斜視図である。

図２及び図３に示す如く、湿潤ガス供給装置２０は、焼石膏供給装置１０の筐体１１を囲繞する円筒状筐体２１と、焼石膏装入口１６を囲むように焼石膏装入口１６の外側に配置された環状の湿潤ガス供給口２２とを備える。筐体２１と筐体１１との間には、湿潤ガス供給口２２と連通する環状の湿潤ガス流路２５が形成される。湿潤ガス給送管２３が、湿潤ガスＳを湿潤ガス流路２５に導入するように筐体２１に接続される。湿潤ガス給送管２３の上流端は、湿潤ガス供給源（図示せず）に接続される。

湿潤ガスＳとして、焼成装置（図示せず）において生成した湿潤空気又は多湿ガス（焼成装置のプロセスガス）、製造設備全体で共用されるプロセス蒸気等の水蒸気、或いは、水蒸気及び空気の混合気体等を好ましく使用し得る。例えば、焼成装置を湿潤ガス供給源として用いる場合、焼成装置の焼成炉内又は反応容器内において発生した高温多湿ガス（プロセスガス）が、フィルターユニット等の除塵装置（図示せず）によって焼石膏から分離され、湿潤ガスＳとして湿潤ガス給送管２３内の流路又は管路を給送され、湿潤ガス流路２５に供給される。

図２及び図３には、冷却管２を流通する空気（冷熱媒体）の流れが、細い実線の矢印（Air）で示されている。また、図２及び図３には、投入部１５に投入された焼石膏Ｇの流動方向が太い白抜きの矢印（Ｇ）で示され、湿潤ガス供給装置２０に供給された湿潤ガスＳの流動方向が太い黒塗りの矢印（Ｓ）で示されている。

各冷却管２に流入した大気温度Ｔ１（例えば、２０℃）の空気は、冷却域Ｄの焼石膏Ｇと熱交換して温度Ｔ２（例えば、６０℃）に昇温する。昇温後の空気は、排気マニホールド６に流入し、前述のとおり、排気ファンＥｂ（図１）によって系外に排気される。焼石膏供給装置１０に投入される焼石膏Ｇの温度（品温）Ｔ３は、例えば、約１５０℃である。焼石膏Ｇは、冷却管２内を流通する空気と熱交換して冷却する。排出口４から排出される焼石膏Ｇａの温度Ｔ４は、例えば、約８０℃である。

湿潤ガス供給装置２０に供給される湿潤ガスＳの温度Ｔ５は、好ましくは、 １００〜２００℃の範囲内の温度、例えば、約１５０℃である。湿潤ガスＳは、湿潤ガス供給口２２から冷却域Ｄに噴流し又は吐出する。即ち、湿潤ガスＳは、冷却域Ｄに直に導入される。好ましくは、湿潤ガスＳは、０．１〜２．０ｋｇ／ｋｇ’の範囲内の水分量(絶対湿度)を有し、上記冷却域に導入される焼石膏に対して質量比０．３〜６．０ｗｔ％の範囲内の流量比で上記冷却域に導入される。例えば、焼石膏供給装置１０の焼石膏供給量が５０ｔ／ｈであるとき、湿潤ガスＳは、５００〜１５００ｋｇ／ｈ（１〜３ｗｔ％）の水分を冷却域Ｄに供給する。好適には、湿潤ガスＳは、５〜２５ｍ／ｓの範囲内の流速（例えば、１０ｍ／ｓ又は２０ｍ／ｓの流速）で湿潤ガス供給口２２から冷却域Ｄに流入する。

焼石膏Ｇは、シェル３の回転により冷却域Ｄで攪拌され、冷却域Ｄに流入した湿潤ガスＳは、焼石膏Ｇの石膏粒子の多くと迅速且つ効率的に混合接触する。焼石膏Ｇは、湿潤ガスＳ中の水分を吸湿又は吸水し、焼石膏スラリー化用の練混水量を低減(或いは、焼石膏スラリー化用の練混水量の増量を防止)し得る組成、成分、物性又は性状に改質され、このように改質された状態で排出口４から機外に排出される。

図４には、焼石膏装入口１６及び湿潤ガス供給口２２の構成及び位置関係が示されている。焼石膏装入口１６及び湿潤ガス供給口２２は、いずれも、冷却域Ｄの端壁８に開口する。焼石膏装入口１６は、直径αを有する円形（真円形）輪郭の開口である。湿潤ガス供給口２２は、焼石膏装入口１６の外周域に同心状に配置された環状開口であり、幅γの帯状開口として中心軸線Ｘ−Ｘ廻りに帯状且つ環状に延在する。焼石膏装入口１６の外周縁と湿潤ガス供給口２２の内周縁との間には、環状の緩衝帯９が形成される。緩衝帯９の幅ηは、湿潤ガス供給口２２の幅γに対し、γ×0.3〜3.0の範囲内の値(好適には、γ×0.5〜2.5の範囲内の値)に好ましく設定し得る。

湿潤ガス供給口２２は、湿潤ガスＳの噴流又は吐出流を冷却域Ｄに直に吐出し又は噴射するので、湿潤ガスＳ中の水分（水蒸気）が焼石膏Ｇの搬送経路において凝縮する虞はなく、従って、焼石膏Ｇの搬送経路における結露水の発生を確実に防止することができる。また、湿潤ガス供給口２２は、焼石膏装入口１６の近傍において湿潤ガスＳを吐出し又は噴射するので、湿潤ガスＳは、焼石膏Ｇの石膏粒子と確実且つ円滑に混合接触する。比較的大容積の冷却域に解放された湿潤ガスＳの噴流又は吐出流は、迅速且つ効率的に比較的多量の焼石膏Ｇに接触するので、湿潤ガスＳ中の水分は、効果的に焼石膏Ｇに与えられる。従って、焼石膏Ｇの加水処理の効率を向上し、余剰の水分が冷却域Ｄにおいて結露するのを防止することができる。

上記のとおり、図４に示す湿潤ガス供給口２２は、焼石膏装入口１６廻りに延びる環状且つ帯状の開口である。変形例として、多数の湿潤ガス供給口２２を焼石膏装入口１６廻りに分散配置しても良い。図５には、比較的小径の円形開口として焼石膏装入口１６廻りに等間隔に分散配置された多数の湿潤ガス供給口２２が示されている。

図５に示す湿潤ガス供給口２２は、湿潤ガス給送管２３を分岐してなる分岐管２３ａに夫々接続される。各々の湿潤ガス供給口２２は、湿潤ガスＳの噴流又は吐出流を冷却域Ｄに同時に吐出し又は噴射する。

図６は、湿潤ガス供給口２２の位置を概念的に示す断面図である。なお、図６においては、湿潤ガス供給口２２は、図５に示すように分散配置された多数の小径開口として示されているが、湿潤ガス供給口２２は、図４に示す環状開口、或いは、他の形態の開口であっても良い。

湿潤ガスＳと焼石膏Ｇとの確実且つ円滑な混合接触を図るには、湿潤ガス供給口２２を焼石膏装入口１６の近傍に配置することが望ましい。焼石膏装入口１６の直径又は最大寸法を寸法αとすると、湿潤ガス供給口２２は、好ましくは、焼石膏装入口１６の中心βを中心とした半径１．５αの円形領域の範囲内、更に好ましくは、半径αの円形領域の範囲内に配置される。

また、湿潤ガス供給口２２は、図６に破線で示す如く、端壁８から突出した位置に配置することも可能である。このような構成においては、湿潤ガス供給口２２は、好ましくは、焼石膏装入口１６の中心βを中心とした半径１．５αの半球形領域の範囲内、更に好ましくは、半径αの半球形領域の範囲内に配置される。

図７（Ａ）は、焼石膏装入口１６の中心軸線Ｘ'−Ｘ'が中心軸線Ｘ−Ｘから偏倚した冷却装置１に関し、好適な湿潤ガス供給口２２の位置を概念的に示す断面図である。また、図７（Ｂ）は、焼石膏装入口１６を端壁８から引込んだ位置に配置した構成を有する冷却装置１に関し、好適な湿潤ガス供給口２２の位置を概念的に示す断面図である。

焼石膏装入口１６の中心軸線Ｘ'−Ｘ'は、図７（Ａ）に示す如く、中心軸線Ｘ−Ｘから偏倚した位置に配置することも可能である。また、焼石膏装入口１６は、図７（Ｂ）に示す如く、端壁８を部分的に基端側に後退させ、焼石膏装入口１６を端壁８の位置から引込んだ位置に配置しても良い。このような構成においても、湿潤ガス供給口２２は、好ましくは、石膏装入口１６の中心βを中心とした半径１．５αの円形領域又は半球形領域の範囲内、更に好ましくは、半径αの円形領域又は半球形領域の範囲内に配置される。

図８は、焼石膏装入口１６をシェル３の内周壁面に配置した冷却装置１における湿潤ガス供給口２２の位置を概念的に示す断面図である。

図８に示す如く、焼石膏装入口１６をシェル３の内周壁面に配置することも可能である。このような構成においても、湿潤ガス供給口２２は、好ましくは、焼石膏装入口１６の中心βを中心とした半径１．５αの円形領域又は半球形領域の範囲内、更に好ましくは、半径αの円形領域又は半球形領域の範囲内に配置される。

図９は、図５に示す湿潤ガス供給口２２の変形例を示す断面図である。

湿潤ガス供給口２２が吐出し又は噴射する湿潤ガス直進流の方向は、必ずしも、中心軸線Ｘ−Ｘ、Ｘ'−Ｘ'と平行でなくとも良く、例えば、湿潤ガス供給口２２の中心軸線は、図９に示す如く、中心軸線Ｘ−Ｘ、Ｘ'−Ｘ'に対して所定の角度θをなす方向に配向しても良い。好ましくは、角度θは、湿潤ガス供給口２２が噴射する湿潤ガス直進流が、中心軸線Ｘ−Ｘ、Ｘ'−Ｘ'に接近する方向に吐出し又は噴流するように設定される。

以上、本発明の好適な実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態又は実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能である。

例えば、上記実施例に係る冷却装置は、シェルの回転によりシェル内の焼石膏を攪拌する回転撹拌式の冷却装置であるが、冷却装置は、パドル撹拌式、スクリュー撹拌式、或いは、デイスク撹拌式等の他の形式の冷却装置であっても良い。

また、上記実施例においては、湿潤ガスは、焼成装置の湿潤ガス、プロセス蒸気等として例示したが、湿潤ガスは、このような供給源の湿潤ガスに限られるものではなく、例えば、原料石膏の予備乾燥炉から排出される湿潤ガス、石膏製品乾燥機から排出される湿潤ガス等の如く、任意の供給源の湿潤ガスを用いることができる。

更に、上記実施例では、焼成装置によって焼成された焼石膏を直ちに冷却装置によって冷却する装置系において冷却域を焼石膏の改質域として用いた構成のものであるが、改質すべき焼石膏は、必ずしも焼成直後の焼石膏でなくとも良く、例えば、或る程度まで冷却した後の焼石膏でも良い。また、上記冷却装置を冷却・乾燥装置として構成し、或る程度まで既に冷却した焼石膏を更に冷却し且つ乾燥させる冷却・乾燥域として上記冷却域を構成しても良い。

本発明は、焼石膏処理装置及び焼石膏処理方法、殊に、焼石膏に水分を供給し、焼石膏を加水処理して改質する焼石膏処理装置及び焼石膏処理方法に適用される。

本発明によれば、焼石膏を加水処理して改質する改質過程において、焼石膏及び水分の接触域や、改質後の焼石膏の搬送路等に結露水が生成するのを確実に防止するとともに、焼石膏の加水処理の効率を向上することができるので、その実用的効果は、顕著である。

１ 冷却装置
２ 冷却管
３ 円筒状シェル
４ 排出口
５ 回転駆動装置
６ 排気マニホールド
７ 排気口
１０ 焼石膏供給装置
１１ 円筒状筐体
１４ スクリュー部
１６ 焼石膏装入口
２０ 湿潤ガス供給装置
２１ 円筒状筐体
２２ 湿潤ガス供給口
２５ 湿潤ガス流路
Ｄ 冷却域
Ｇ 焼石膏（改質前）
Ｇａ 焼石膏（改質後）
Ｓ 湿潤ガス
Ｘ−Ｘ、Ｘ'−Ｘ' 中心軸線

Claims (16)

1. 焼石膏に加水する加水装置と、焼石膏を冷却する冷却域を備えた攪拌式の冷却装置とを有する焼石膏処理装置において、
   前記加水装置は、水分又は水蒸気を含む湿潤ガスの噴流又は吐出流を前記冷却域に直に導入する湿潤ガス供給口を有し、
   前記冷却装置は、前記焼石膏を前記冷却域に導入する焼石膏導入口を有し、
   前記湿潤ガス供給口は、前記冷却域に導入された直後の焼石膏に前記湿潤ガスの噴流又は吐出流が接触するように、前記焼石膏導入口の近傍に配置されることを特徴とする焼石膏処理装置。
2. 前記湿潤ガスは、前記焼石膏を焼成する焼成装置において生成し且つ前記焼石膏から分離された高温多湿ガスであり、前記冷却装置は、焼石膏導入口を含む焼石膏供給装置を有し、前記焼石膏を給送する焼石膏給送管が、前記焼石膏供給装置に接続され、前記高温多湿ガスを給送する湿潤ガス給送管が、前記湿潤ガス供給口と連通することを特徴とする請求項１に記載の焼石膏処理装置。
3. 前記冷却装置は、前記冷却域を形成する回転攪拌式の円筒状シェルと、空気を冷熱媒体とした空冷式熱交換器とを有する多管式冷却装置であり、前記シェルの回転中心軸線は、水平面に対して所定角度をなして傾斜して横方向に延び、前記焼石膏導入口は、前記シェルの基端部又は一端部に配置され、前記冷却域に導入された焼石膏は、前記シェルの傾斜勾配に従って該シェルの先端部又は他端部に移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の焼石膏処理装置。
4. 前記湿潤ガス供給口は、前記焼石膏導入口の直径又は最大寸法（α）に対し、前記焼石膏導入口の中心（β）を中心とした半径１．５αの円形領域又は半球形領域の範囲内に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焼石膏処理装置。
5. 前記焼石膏導入口は、円形輪郭を有し、前記湿潤ガス供給口は、前記焼石膏導入口を同心状に囲む環状の開口部、或いは、前記焼石膏導入口の周囲に環状に配列された複数の開口部からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焼石膏処理装置。
6. 前記焼石膏供給装置は、回転駆動されるスクリュー部を有し且つ前記焼石膏導入口に向かって焼石膏を押出すスクリューフィーダー式の焼石膏供給装置であり、前記加水装置は、前記スクリュー部の円筒状筐体を囲むように配置された湿潤ガス供給装置を有し、該湿潤ガス供給装置は、前記湿潤ガス給送管を前記湿潤ガス供給口と連通させる湿潤ガス流路を有し、該湿潤ガス流路は、前記スクリュー部の外周域に形成された環状断面の流路であることを特徴とする請求項２に記載の焼石膏処理装置。
7. 前記湿潤ガス供給口は、前記焼石膏導入口の中心軸線と実質的に平行な方向、或いは、該中心軸線に接近する方向に前記噴流又は吐出流を差し向けるように配向されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焼石膏処理装置。
8. 冷却前の焼石膏を水分と接触させるとともに、冷却域を有する攪拌式の冷却装置によって焼石膏を冷却する焼石膏処理方法において、
   水分又は水蒸気を含む湿潤ガスを吐出し又は噴射する湿潤ガス供給口を前記冷却装置の焼石膏導入口の近傍に配置し、
   前記焼石膏を前記焼石膏導入口から前記冷却装置の冷却域に導入し、
   前記湿潤ガスを前記湿潤ガス供給口から前記冷却域に直に導入し、
   前記冷却域に導入された直後の焼石膏に対して前記湿潤ガスの噴流又は吐出流を接触せしめて、該冷却域において焼石膏を加水処理することを特徴とする焼石膏処理方法。
9. 前記湿潤ガスは、前記焼石膏を焼成する焼成装置において生成し且つ前記焼石膏から分離された高温多湿ガス又は水蒸気であり、前記焼石膏は、前記焼石膏導入口を有する焼石膏供給装置に対して焼石膏給送管で給送され、前記焼石膏から分離した前記高温多湿ガス又は水蒸気は、湿潤ガス給送管によって前記湿潤ガス供給口に給送されることを特徴とする請求項８に記載の焼石膏処理方法。
10. 前記冷却装置は、前記冷却域を形成する回転攪拌式の円筒状シェルと、空気を冷熱媒体とした空冷式熱交換器とを有し、前記シェルの回転中心軸線は、水平面に対して所定角度をなして傾斜して横方向に延び、前記焼石膏導入口は、前記シェルの基端部又は一端部に配置され、前記冷却域に導入された焼石膏は、前記シェルの傾斜勾配に従って該シェルの先端部又は他端部に移動することを特徴とする請求項８又は９に記載の焼石膏処理方法。
11. 前記湿潤ガス供給口は、前記焼石膏導入口の中心軸線と実質的に平行な方向、或いは、該中心軸線に接近する方向に前記噴流又は吐出流を差し向けることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の焼石膏処理方法。
12. 前記湿潤ガス供給口は、前記焼石膏導入口を同心状に囲む環状の開口部、或いは、前記焼石膏導入口の周囲に環状に配列された複数の開口部からなり、前記噴流又は吐出流は、前記焼石膏導入口を全体的に囲むように前記冷却域に流入することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の焼石膏処理方法。
13. 前記焼石膏供給装置は、回転駆動されるスクリュー部を有するスクリューフィーダー式の焼石膏供給装置であり、前記湿潤ガス供給口を有する湿潤ガス供給装置が、前記スクリュー部の円筒状筐体を囲むように配置され、前記湿潤ガス給送管を前記湿潤ガス供給口と連通させる環状の湿潤ガス流路が、前記円筒状筐体の外周域に形成され、前記湿潤ガスは、前記湿潤ガス流路を介して前記湿潤ガス供給口に給送されることを特徴とする請求項９に記載の焼石膏処理方法。
14. 前記湿潤ガスは、飽和水蒸気、過熱水蒸気、水蒸気及び空気の混合気体、或いは、所定重量比以上の水分を含有する気体であることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の焼石膏処理方法。
15. 前記湿潤ガスは、０．１〜２．０ｋｇ／ｋｇ’の範囲内の水分量を有し、前記冷却域に導入される焼石膏に対して質量比０．３〜６．０ｗｔ％の比率の流量で前記冷却域に導入されることを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の焼石膏処理方法。
16. 前記湿潤ガスは、５〜２５ｍ／ｓの範囲内の流速で前記湿潤ガス供給口から前記冷却域に流入することを特徴とする請求項８乃至１５のいずれか１項に記載の焼石膏処理方法。

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