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Verfahren und Vorrichtung zum Calcinieren von Gips
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Calcinieren von pulverisiertem Gips.
Die kontinuierliche Calcinierung von Gips wurde bisher durch kontinuierliches Aufgeben von zerkleinertem Gips mit Korngrössen von bis zu ungefähr 6,35 mm in einem Drehofen durchgeführt, der mittels einer Flamme oder mittels durch diesen oder um diesen herum geführten Heizgasen erhitzt wird.
Auch wurde schon vorgeschlagen, heisse Verbrennungsprodukte durch ein dünnes bewegtes Bett gebildet aus pulverisiertem Gips zu leiten, wobei eine kontinuierliche Zuleitung von Rohgips und eine kontinuier- liche Ableitung von calciniertem Gips aufrechterhalten wird.
Des weiteren wurde ein Verfahren beschrieben, nach welchem Gips mittels einer Förderschnecke in den unteren Teil eines geschlossenen Kessels eingebracht und aus dem oberen Teil desselben kontinuierlich ausgebracht wird, wobei die Verbrennungsprodukte der Brennstoffe zum Erhitzen des Kessels von aussen verwendet und ferner durch den Kessel Rohre über den oberen Teil des in dem Kessel befindlichen Gipses und durch die Plasterableitung geführt werden. (Als "Plaster" wird calcinierter Gips bezeichnet.)
Bei einem solchen Verfahren müssen Pumpen eingesetzt werden, um das Rohgipspulver in den Kessel gegen den Druck des Plasters einzuführen. Die Verwendung solcher Pumpen ist jedoch nicht erwünscht, da diese leicht verstopft werden.
Es wurde nunmehr festgestellt, dass eine kontinuierliche Calcinierung mit gutem Erfolg durchgeführt werden kann, wenn Rohgips auf im Kessel befindlichen calcinierten Gips eingebracht und calcinierter Gips infolge des hiemit bewirkten Druckes von dem unteren Teil des Kessels durch Verdrängung nach oben entfernt wird.
Wenn Rohgips auf die sich in dem Kessel befindliche Masse eingebracht wird, wird eine entsprechende Menge an calciniertem Material aus dem unteren Kesselteil verdrängt und auf diese Weise aus dem Kessel entfernt. Es wird eine nach oben führende Ableitung vorgesehen, deren eine Öffnung sich am unteren Kesselteil befindet, wobei durch diese Ableitung verdrängter calcinierter Gips durch deren obere Öffnung austritt. Die Ableitung kann zweckmässigerweise zu einer Wehr führen, über die das entfernte Material geleitet wird. Dieses Material kann aber auch aus dem oberen Ende der Ableitung, z. B. mittels einer Förderschnecke, mechanisch entfernt werden.
Es wurde festgestellt, dass, unter der Voraussetzung, dass für die zum Calcinieren des zugesetzten Rohgipses erforderliche Erhitzung gesorgt wird, das in die Ableitung gelangende Material zufriedenstellend calciniert wird und dessen Temperatur im wesentlichen konstant bleibt. Die calcinierte Gipsmasse absorbiert Schwankungen des Erhitzungsgrades und des Rohgipszusatzes, da sie eine Aufspeicherung von Hitze ermöglicht ; der Rohgips ist, bevor er aus dem Kessel austritt, calciniert. Die Gipsmasse ergibt bei der Calcinierungstemperatur ein grosses Kontaktbereich für die Erhitzung des Rohgipses, so dass der Calcinerungsvorgang rasch vor sich geht.
Beim Calcinieren von gepulvertem Gips zu dem Halbhydrat wird ungefähr 15 Gew. -0/0 des Gipses in Form von Dampf abgegeben, wodurch die vorhandene Masse fluidisiert wird ; sie scheint dann zu kochen und weist in diesem Zustand die Fliessmerkmale einer Flüssigkeit auf.
Wenn der Calcinierungsvorgang zu dem Halbhydrat beendet ist, hört das Kochen fast gänzlich auf.
Bei Fortsetzung des Erhitzens steigt die Temperatur der Masse an ; die Masse des Halbhydrats wird dann bei etwas höheren Temperaturen (die von der Feuchtigkeit der Umgebung und verschiedenen Verunrei-
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nigungen des Gipses abhängen) ein zweites Mal zum Kochen kommen, wonach die Temperatur eine Zeit lang nicht steigt. Fortgesetztes Erhitzen führt wieder zu einem jähen Ansteigen der Temperatur, womit angezeigt wird, dass die restlichen 5% Kristallwasser im wesentlichen entfernt sind. Die Masse besteht dann fast vollständig aus löslichem Anhydrit.
In Ausführung der Erfindung wird die Gipsmasse zu dem Halbhydrat calciniert, indem der Kessel von aussen erhitzt wird, bis das "Kochen" nachlässt. Gemäss dem herkömmlichen Verfahren würde jetzt die Masse durch Öffnen eines Hahnes am unteren Seitenteil des Kessels entfernt werden. Die Masse kocht in diesem Zustand zwar weniger stark, befindet sich jedoch in einem flüssigen Zustand und fliesst leicht aus dem Kessel ab. Anstatt nun den Kessel nach Beendigung der Calcinierung zum Halbhydrat zu entleeren, wird erfindungsgemäss zusätzlicher vermahlener Rohgips kontinuierlich auf die Reaktionsmasse in bestimmten Anteilen gebracht, wobei die Einführung dieses Rohmaterials die Masse sofort zum heftigen Kochen bringt.
Dies ist auf die plötzliche Abgabe von Dampf bei Kontakt mit dem Halbhydrat der Reaktionsmasse zurückzuführen, die eine Temperatur aufweist, welche oberhalb der normalen Kochtemperatur bei den in der Masse vorherrscnenden Bedingungen liegt. Auf Grund des innigen Kontaktes des "über- hitzten"Halbhydrats und des Rohgipses geht die Calcinierung sehr schnell vor sich ; unter der Voraussetzung, dass die Temperatur hinreichend hoch über der normalen "KochtemperatUr" des Gipses gehalten wird, wird aus der Ableitung gewerblich verwendbares calciniertes Halbhydrat erhalten.
Es wurde festgestellt, dass zur Herste llung von gewerblich verwendbarem Halbhydrat die Plastermasse in einem Kessel der üblichen Art mit einem Durchmesser von etwa 3 m und einer Tiefe von etwa 3 m vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 138 bis 1710C gehalten werden soll. Bei Temperaturen unter 1380C besteht die Neigung zur Bildung eines einen Gipsüberschuss einschliessenden Piasters, wogegen bei Temperaturen-über 1710C die Fliesseigenschaften der Masse beeinträchtigt werden können, so dass im Kessel ein stärkerer Materialdruck erforderlich wird, um den Fluss durch die Ableitung aufrecht zu erhalten.
Mittels des vorliegenden Verfahrens ist es möglich, entweder Halbhydrat-Plaster oder ss-Anhydrit oder löslichen Anhydrit herzustellen.
Es wurde festgestellt, dass die Ausbeute in einem der üblichen Kessel, wenn er gemäss vorliegender Erfindung abgeändert ist und kontinuierlich betrieben wird, ohne Schädigung des Ofens oder anderer Teile des Kessels beträchtlich vergrössert werden kann und dass hiebei bei gleicher Plasterausbeute eine erhebliche Brennstoffmenge eingespart werden kann.
Durch vorliegende Erfindung wird auch eine automatische Regelung erleichtert ; so kann, wenn die gewünschte Temperatur ermittelt worden ist, die Zusatzgeschwindigkeit des Rohgipses leicht so eingestellt werden, dass diese Temperatur bei konstant bleibender Erhitzung durch übliche Kontrollmittel leicht geregelt werden kann. Anderseits kann bei konstanter Zuführungsgeschwindigkeit des Rohgipses das Erhitzen variiert werden, um die gewünschte Temperatur aufrecht zu erhalten. Durch eine solche Regelung können konstante Calcinierungsbedingungen, die zu einem einheitlich calcinierten Produkt führen, leicht eingehalten werden.
In einer abgeänderten Form vorliegender Erfindung werden heisse Gase in den unteren Teil der calci nierten Gipsmasse eingeleitet, um die erforderliche Calcinierungsnltze vorzusehen und die Fluidisierung der Masse zu fördern. Bevorzugt werden als heisse Gase die Verbrennungsprodukte eines gasförmigen Brennstoffes (obgleich auch die Verbrennungsprodukte jedes reinen Brennstoffes verwendet werden können), wobei diese Gase in die im unteren Kesselteil befindliche calcinierte Gipsmasse bei einem etwas oberhalb desjenigen Druckes gelegenen Druck eingeführt werden sollen, der durch die fluidisierte Masse bei der Einführungshöhe der heissen Gase ausgeübt wird.
Bei dieser erfindungsgemässen Ausführungsform trägt die Einleitung heisser Gase dazu bei, dass der austretende Dampf die Fluidisierung der Masse aufrecht erhält, und es ist möglich, den fluidisierten Zustand der Masse während der Bildung'von Halbhydrat und bis zu der löslichen Anhydrit ergebenden Calcinierungsstufe aufrecht zu erhalten. Bei Durchführung dieser erfindungsgemässen Ausführungsweise wird die untere Temperaturgrenze in Folge des verminderten Wasserdampf-Partialdruckes in der Atmosphäre innerhalb des Kessels auf 104 C herabgesetzt.
Verfahren und Vorrichtungen gemäss vorliegender Erfindung sollen nun an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig. l ist ein schematischer Querschnitt eines üblichen Gipskessels, der erfindungsgemäss abgeändert ist, Fig. 2 ein teilweiser Querschnitt eines Gipskessels, der gemäss einer Ausführungsform vorliegender Erfindung ausgebildet ist.
In beiden Figuren sind gleiche Bezugsti1e mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der in Fig. l gezeigte zylindrische Calcinierungskessel 10 besteht aus Seitenwänden 11, einem konvexen Basisteil 12 einer zentrisch angeordneten Welle 13 mit Rührarmen 14,15 und 16.
Der Kessel 10 ist in einer Verbrennungskammer 17 auf zwei über der Verbrennungskammer befindlichen Querstützen 18 aufgehängt, wobei durch den Kessel 10 Quersieder 19 verlaufen, welche die Wärmeübertragung von der Verbrennungskammer zu dem im Kessel befindlichen Gips erleichtern.
Der obere Kesselteil 20 ist abgeschlossen und mit einer verstellbaren, mit einem Vorratsbehälter (nicht gezeigt) verbundenen Zuleitung 21 versehen. Ein Ventil 22 ist mit dem oberen Kesselteil verbunden und dient dazu, über einen Staubabscheider (nicht gezeigt) Dampf in die Atmosphäre abzugeben.
In der Nähe des Basisteiles des Kessels ist ein Auslass 23 vorgesehen, mit welchem ein nach oben und nach aussen hin geneigtes Standrohr 24 mit z. B. einem Durchmesser von 203 mm verbunden ist, dessen Ausmündung 25 über den Kesselabschluss, 20 hinaus reicht.
Vom Standrohr weg führt ein mit diesem fluchtender nach unten und nach aussen hin geneigter Abfluss, der zu einer herkömmlichen Kühlbucht 27 führt. Die Verbindungsstelle des Abschlusses mit dem Standrohr 24 ist mit 28 bezeichnet, wobei ersichtlich ist, dass sich diese Stelle unterhalb des Abschlusses 20 des Calcinierungskessels 10 befindet. Es ist erwünscht, dass sich diese Stelle etwa 457 mm unter dem Kesselabschluss befindet.
Im Betrieb wird der langsam aufgeheizte Kessel mit Rohgips durch den Einlass 21 bis. ungefähr zu einer mit 29 bezeichneten Höhe aufgefüllt. Sobald der Kesselinhalt calciniert und die gewünschte Temperatur erreicht ist, wird aus dem Vorratsbehälter durch den Einlass 21 kontinuierlich Rohgips eingebracht. Der calcinierte Gips wird fluidisiert und erhält Fliessmerkmale, die mit denjenigen von Halbflüssigkeiten vergleichbar sind. Daher wird, sobald zusätzliches Rohmaterial durch den Einlass in den Kessel eingebracht ist, eine Menge an calciniertem Produkt aus dem Standrohr 24 überfliessen und durch das Rohr 28 zu der Kühlbucht gelangen, die der Menge des durch den Einlass eingebrachten Rohmaterials entspricht.
Durch Einstellung der Zusatzgeschwindigkeit wird bewirkt, dass lediglich calcinierter Gips durch das Standrohr 24 zu dem Rohr 28 gelangt, womit ein kontinuierliches Verfahren erzielt wird, bei welchem der durch das Einfüllen und Ausleeren der Kessel bedingte Zeitverlust vermieden wird.
Gemäss der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform besteht die Erhitzungsquelle aus einem Gasbrenner oder einem andern Brenner 30, der neben dem Basisteil des Kessels 10 angeordnet ist. Ein Verteilungsrohr (oder Schlauch) 31 erstreckt sich vom Brenner 30 weg durch die Wandung 11 des Kessels und überbrückt den Basisteil des Kessels. Dieses Rohr (oder dieser Schlauch) ist bei 32 mit Löchern versehen, um die heissen Verbrennungsgase in das Kesselinnere durch den Gips hindurch abzugeben, so dass nicht nur der Gips calciniert wird, sondern auch die Fluidisierung der Masse in dem Kessel unterstützt wird. Wie schon zuvor erwähnt, soll der Druck der durch das Rohr 31 austretenden Gase grösser sein als der Druck, der von der das Rohr umgebenden Gipsmasse ausgeübt wird.
In Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wurde gemahlener Rohgips, von dem 90% durch ein 100-Maschensieb getrieben werden konnte und der einen Calciumsulfatgehalt von ungefähr 86%, Rest vorwiegend Kalkstein, aufwies, kontinuierlich bei 1490C mit einer Geschwindigkeit von 10,5 Tonnen pro Stunde calciniert.
Der erhaltene Plaster ergab ungefähr folgende Analyse :
EMI3.1
<tb>
<tb> Halbhydrat <SEP> 77, <SEP> 21o
<tb> Löslicher <SEP> Anhydrit <SEP> 3, <SEP> 3%
<tb> Dihydrat <SEP> 3, <SEP> 601o
<tb>
Dasselbe Material führte bei einer Calcinierung bei 1660C ungefähr zu folgendem Resultat :
EMI3.2
<tb>
<tb> Halbhydrat <SEP> 67, <SEP> 00/0
<tb> Löslicher <SEP> Anhydrit <SEP> 13, <SEP> 1%
<tb> Dihydrat <SEP> 3, <SEP> 5% <SEP>
<tb>
Es wurde festgestellt, dass wenn ein üblicher Kessel zur Ausführung vorliegender Erfindung adaptiert wird, auf eine oder mehrere der Rührarme verzichtet werden kann, wodurch die zum Antrieb des Rührers erforderliche Energie herabgesetzt wird.
Es wird vorgezogen, den unteren Rührarm (in den Fig. 1 und 2 mit 14 bezeichnet) beizubehalten, wobei jedoch der obere Rührarm (15 in Fig. l) weggelassen werden kann, ohne dass hiedurch die Qualität des erhaltenen Produktes beeinträchtigt wird.
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Es wurde ferner festgestellt, dass der Betrieb des Kessels und insbesondere der freie Durchgang des Halbhydrats durch die Ableitung oder das Standrohr wesentlich verbessert wird, wenn diese Ableitung oder dieses Standrohr bei einer Temperatur gehalten wird, die oberhalb der Gleichgewichtstemperatur des Halbhydrats (die höher liegt als die für Gips) gehalten wird, um eine kontinuierliche Dampfentwicklung in der Ableitung oder im Standrohr zu bewirken. Wenn das Standrohr durch den Heizkanal des Kessels verläuft, wird dies automatisch erreicht. Wenn die Ableitung sich nicht in Kontakt mit den heissen Gasen der Verbrennungskammer befindet oder von dieser isoliert ist, kann es erwünscht sein, in der Nähe des unteren
EMI4.1
kann die Fluidisierung des Materials in der Ableitung auch durch Einführung von Luft in diese verbessert werden.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsweisen können in verschiedener Weise modifiziert werden.. So kann die Ableitung innerhalb des Kessels von einer nahe dem Basisteil des Kessels gelegenen Öffnung zu einer Stelle im oberen Kesselteil verlaufen, in deren Höhe eine Öffnung in der Kessel'land zur Durchleitung der Ableitung vorgesehen sein kann. Auf diese Weise wird die Öffnung im unteren Kesselteil vermieden.
Erfindungsgemäss kann das Ableitungsrohr aber auch senkrecht innerhalb des Kessels verlaufen und mit seinem oberen Ende in einen geschlossenen Teil mit einem grösseren Durchmesser enden, von wo ein waagrechtes mit einer Förderschnecke versehenes Rohr durch den Seitenteil des Kessels in einer Höhe verläuft, die ungefähr dem Stand der Reaktionsmasse im Kessel entspricht. Der Zusatz von Rohgips auf die im Kessel befindliche Masse bewirkt die Verdrängung einer entsprechenden Menge von calciniertem Gips in das Ableitungsrohr, wobei sich oben im Ableitungsrohr befindliches Material in das waagrechte Rohr gelangt, von wo es von der Förderschnecke entfernt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass diese Förderschnecke lediglich zur Entfernung des in das waagrechte Rohr gelangenden Materials dient und weder einen Abschluss dieses Rohres bildet noch mit dem Eintritt des Materials in dasAbleitungsrohr oder dessen Durchgang durch dieses etwas zu tun hat.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Calcinieren von Gips, nach welchem pulverisierter Gips in einem Kessel erhitzt wird, aus dem sodann calcinierter Gips entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Gips in den oberen Kesselteil kontinuierlich eingebracht und der calcinierte Gips in fluidisertem Zustand, infolge des Materialdruckes im Kessel, durch eine aus dem unteren Kesselteil in Richtung nach oben führende Ableitung kontinuierlich aus dem Kessel verdrängt wird.