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Gegenstand der Patentschrift Nr. 307298 ist ein Verfahren zum Brennen von Gips in einem durch Erhitzen des Gases gebildeten Heizgasstrom in einer Zyklon-Brennanlage mit vorzugsweise mehreren hintereinandergeschalteten Zyklonen, wobei die Temperatur des eintretenden Heizgasstromes so eingeregelt wird, dass sie das
1, 1- bis 2, 6fache der Austrittstemperatur des zu behandelnden Gutes beträgt, wobei die Verweilzeit des Gutes im Heizgasstrom in einem Bereich von 0, 5 bis 10 sec geregelt wird und wobei die relative Feuchtigkeit des Heizgasstromes im Bereich von 40 bis 95%, bezogen auf die Betriebstemperatur geregelt wird, und wobei ein Rohmaterial mit einer Korngrösse bis maximal 2 mm mit einer bevorzugten Kornklasse zwischen 5 bis 400 li in Anwendung kommt.
Das Verfahren dient dem Zweck, in ein und derselben Anlage und in kontinuierlicher Arbeitsweise die verschiedenenGipsphasen und-modifikationen weitgehend getrennt voneinander oder in einer gewünschten Mischung und ferner Sondergipssorten treffsicher herzustellen.
Soweit es sich nun um die Herstellung von Gipssorten handelt, die aus einer Mischung verschiedener Phasen oder Modifikationen bestehen, wie Putzgips, der z. B. aus 42% Anhydrit II, 13% Anhydrit HI, 33% Halbhydrat, 2% Dihydrat und 10% Inertes besteht, aber auch bei der Herstellung einzelner Phasen und Modifikationen. hat sich eine ständige Überwachung der Zusammensetzung sowohl des Endproduktes als auch der Produkte der einzelnen Behandlungstufen als notwendig herausgestellt.
Diese Überwachung ist auch bei fest eingestellten Behandlungsgrössen, wie Temperaturen, Korngrössen usw. insofern empfehlenswert, als das Ausgangsprodukt oft einen wechselnden Wassergehalt (Kristallwasser und freies Wasser) hat, eadass sich trotz gleichbleibender Behandlungsbedingungen Verschiebungen der Anteile der einzelnen Phasen und Modifikationen im Endprodukt ergeben können, die zu andern Produkteigenschaften führen.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, das Verfahren gemäss dem Stammpatent so zu vervollkommen, dass eine genaue Überwachung der Produktzusammensetzung aus den einzelnen Phasen und Modifikationen und eine Steuerung im Sinne einer gezielten Herstellung eines Gipses von einer bestimmten Zusammensetzung unabhängig von den Schwankungen des Ausgangsmaterials ermöglicht wird. Sie geht dabei von der Erkenntnis aus, dass der Gehalt an Kristallwasser ein Erkennungsmerkmal für das Vorliegen der einzelnen Phasen, nämlich Anhydrit, Halbhydrat und Dihydrat und im Zusammenhang mit der Führung des Brennprozesses auch der einzelnen Modifikationen nämlich der < x-oder ss-Modifikation ist.
Die Erfindung besteht darin, dass der Kristallwassergehalt des aus den einzelnen Zyklonstufen austretenden Gutes in bekannter Weise durch Messen des Kristallwasservolumens mit Hilfe schneller Neutronen und durch Messen der Materialdichte mit Hilfe von emittierten y-Strahlen ermittelt wird. daraus die Zusammensetzung des Gutes bestimmt wird und danach die durch die einzelnen Stufen fliessenden Anteile des Gesamt-Brenngutes im Sinne einer bestimmten Zusammensetzung des Endproduktes aus den einzelnen Phasen und Modifikationen mengenmässig gesteuert werden.
Die Feststellung des Kristallwassergewichtes eines körnigen Stoffes durch Messen des Kristallwasservolumens mit Hilfe der nuklearen Methode der Feuchtigkeitsmessung und durch Messen der Materialdichte mit Hilfe von emittierten y-Strahlen ist bekannt, wie z. B. aus dem Aufsatz "Industrielle Feuchtemessung mit Neutro-
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inhervorgeht, wo auch deren Einzelheiten beschrieben sind. Die nukleare Methode ist gemäss der DDR-Patentschrift Nr. 82664 auch schon beider Gipsherstellung zu der Feststellung des Kristallwasservolumens des Endproduktes angewandt worden ; jedoch dient sie dort nicht zur Steuerung der Zwischenprodukte hinter den einzelnen Brennstufen, wobei die Feststellung des Kristallwassergewichtes notwendig ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Wassergehalt des vorgetrockneten Rohmaterials ermittelt wird und durch den Messwert seine Vortrocknung so gesteuert wird, dass im Rohmaterial praktisch keine freie Feuchtigkeit mehr vorhanden ist.
Weiter besteht die Erfindung darin, dass das aus der letzten Stufe (Hochtemperaturstufe) austretende Gut oder Anteile desselben im Kreislauf in diese oder eine vorhergehende Stufe zurückgeführt werden. Auf diese Weise kann die Verweilzeit des Gutes in der Brennanlage wirksam verlängert werden, so dass in der Hochtemperaturstufe mit Sicherheit Hochtemperaturgips (Anhydrit II und III) erzielt wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung darin, dass die einzelnen Zyklone durch Fallrohre mit einer Fördervorrichtung (Dosiervorrichtung) verbunden sind, wobei das von der letzten (Hochtemperatur)-Stufe kommende Fallrohr am Anfang der Fördervorrichtung einmündet, das von der ersten (Niedertemperatur)-Stufe kommende Fallrohr in Förderrichtung dahinter und schliesslich ein vom Bunker des vorgetrockneten Rohmaterials kommendes Fallrohr weiter dahinter einmündet und wobei über der Fördervorrichtung hinter jeder Fallrohreinmündung je ein Messinstrument zum Messen des Kristallwassergehaltes angeordnet ist.
Weiter ist die erfindungsgemässe Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem ersten Messinstrument im Boden der Fördervorrichtung eine Abzugsvorrichtung zur Rückführung des aus dem ersten Fallrohr kommenden Gutes oder eines Anteiles desselben in die letzte oder eine andere Zyklonstufe vorgesehen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Zyklon-Brennanlage dargestellt, die weitere Einzelheiten der Erfindung zeigt.
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Es bezei chnet --1-- den ersten (Niedertemperatur)-Zykion und --2-- den zweiten (Hochtemperatur)-Zyk- lon, die durch das Heizgasrohr --16-- miteinander verbunden sind. Die in der Brennkammer --3-- erzeugten Heizgase gelangen über das Heizgasrohr --8-- in den Zyklon-2-. Ihre Temperatur wird von einem im Gutauslauf des Zyklons --2 -- befindlichen Messinstrument --28-- über einen Regelkreis gesteuert.
Ferner ist die Brennkammer --3-- über die Gasrückführungsleitung-4-, die eine Regelklappe --6-- enthält. mit dem Absaugeventilator --5-- des Zyklons --1-- verbunden. Durch die Gasrückführungsleitung --4-- kann eine geregelte Menge Abgas in die Brennkammer zurückgeführt werden, u. zw. teils aus Gründen der Wärmeeinsparung und teils zum Zwecke der Temperaturminderung der heissen Brennkammergase. Das restliche, nicht zurückgeführte Abgas wird durch die Leitung --29-- den Staubabscheidern --11-- zugeführt. die mit dem Absaugeventilator --12-- verbunden sind.
Das gemahlene und getrocknete Rohmaterial gelangt über die Staubabscheider --11-- und die Förderein- richtung --13-- in den Silo-14-, von wo es über die Leitung --15-- in das zum Zyklon-l-fahrende Heizgasrohr --16-- aufgegeben wird; eine geringe Menge des Rohmaterials gelangt über die regelbare Zuteil- einrichtung --24-- und das Fallrohr --18 -- unmittelbar auf die Fördervorrichtung --10-- für das Endprodukt.
Das aus dem Zyklon-l-austretende Gut wird durch die Leitung --7-- dem Heizgasrohr --8-- und damit dem Hochtemperaturzyklon --2-- und teilweise in geregelter Menge als Niederbrandgips durch das Fallrohr - unmittelbar der Fördervorrichtung --10-- zugeführt. Der Fördervorrichtung --10-- wird durch das Fallrohr --17-- auch das aus dem Hochtemperaturzyklon --2-- kommende Gut (Hochbrandgips) zugeführt.
Die Anordnung der Fallrohre-17, 9 und 18-ist so getroffen, dass das vom Hochtemperaturzyklon --2-- kommende Fallrohr --17-- am Anfang der Fördervorrichtung --10-- in diese einmündet, danach das vom Niedertemperaturzyklon --1-- kommende Fallrohr --9-- und schliesslich das vom Silo --14-- kommende Fallrohr - -18--.
Über der Fördervorrichtung --10-- ist hinter der Einmündung der Fallrohre --17, 9 und 18-- je ein kombiniertes Messinstrument --19, 20 und 21-- zum Messen des Kristallwasservolumens und der Materialdichte des Fördergutes angeordnet, aus dem sich das Kristallwassergewicht ergibt. Die Messinstrumente --20 und 21-steuern über je einen Regelkreis die Zuteilorgane --23 und 24-- der Falleitungen-9 und 18--. Das Messinstrument. --19-- steuert über einen Regelkreis die Abzugsvorrichtung --22-- im Boden der Fördervorrichtung - hinter dem Messinstrument --19--.
Durch sie kann das aus dem Hochtemperaturzyklon --2-- austretende Material oder ein Anteil desselben über den Förderer --25-- und die Leitung --26-- im Kreislauf in den Zyklon --2-- zurückgeführt werden, wodurch die Verweilzeit des Gutes in der Anlage verlängert wird. um in
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Über der Fördervorrichtung --13-- für das vorgetrocknete Rohmaterial ist ein weiteres kombiniertes Messinstrument --30-- zum Messen des Wassergehaltes angeordnet, das über einen nicht gezeichneten Regelkreis die ausserhalb der Anlage vorgenommene Vortrocknung, gegebenenfalls die Mahltrocknung des Rohmaterials in dem Sinne steuert, dass in diesem praktisch keine freie Feuchtigkeit mehr vorhanden ist.
Bei der Regelung wird davon ausgegangen, dass die Anhydritphasen (I, II, III) kristallwasserfrei sind, die Halbhydratphase stöchiometrisch einen Kristallwassergehalt von 6, 21 Gew.-% und die Dihydratphase einen Kristallwassergehalt von 20, 92 Gew.-% hat.
Durch das Messinstrument --19-- wird festgestellt, ob das aus dem Fallrohr --17-- des Zyklons --2-- austretende Gut kristallwasserfrei ist, woraus sich ergibt, dass es nur aus Anhydrit besteht. Die Messung der Gutaustrittstemperatur durch das Messinstrument --28-- gibt dabei Aufschluss über die darin enthaltenen Anteile von Anhydrit II und Anhydrit III, wobei bei einer Brenntemperatur von 150 bis 2900C nur Anhydrit III und bei einer Brenntemperatur von 400 bis 6000C Anhydrit II gebildet wird.
Durch das Messinstrument --20-- wird der Kristallwassergehalt des in übereinander gelagerten Schichten aus den Fallrohren --17 und 9-- austretenden Gutes (Anhydrit und Halbhydrat) gemessen. Aus dem Wert des Kristallwassergehaltes kann, da der Anhydrit kristallwasserfrei ist, gemäss der nachstehenden Formel das Verhältnis des Halbhydrates zum Anhydrit ermittelt werden :
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wobei ist
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<tb>
<tb> mi <SEP> am <SEP> Instrument <SEP> --20-- <SEP> gemessener <SEP> Kristallwassergehalt <SEP> des <SEP> Gemisches <SEP> in <SEP> Gew.-olo
<tb> 6, <SEP> 21 <SEP> stöchiometrischer <SEP> Kristallwassergehalt <SEP> des <SEP> Halbhydrates <SEP> in <SEP> Gew. <SEP> -0 <SEP> ;
<SEP> 0 <SEP>
<tb> 1 <SEP> Anteil <SEP> des <SEP> Anhydrits
<tb> x <SEP> Verhältnis <SEP> des <SEP> Halbhydrates <SEP> zum <SEP> Anhydrit <SEP> (II <SEP> und <SEP> Ill).
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Durch das Messinstrument --21-- wird der Kristallwassergehalt des aus allen Fallrohren-17, 9 und 18- übereinandergelagerten Schichten austretenden Gutes gemessen. Aus dem Wert des Kristallwassergehaltes kann
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unter Berücksichtigung des vorhergehenden Messwertes --M1-- vom Instrument --20-- das Verhältnis des hinzugekommenenDihydrates zum Anhydrit gemäss der nachstehenden Formel ermittelt werden, wodurch auch die Zusammensetzung des Endproduktes bekannt ist :
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wobei ist
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<tb>
<tb> Mz <SEP> am <SEP> Instrument <SEP> --21-- <SEP> gemessener <SEP> Kristallwassergehalt <SEP> des <SEP> Gemisches <SEP> in <SEP> Gew.-%
<tb> 20. <SEP> 92 <SEP> stöchiometrischer <SEP> KristallwasGergehalt <SEP> des <SEP> Dihydrates <SEP> in <SEP> Gew.-%
<tb> y <SEP> Verhältnis <SEP> des <SEP> Dihydrates <SEP> zum <SEP> Anhydrit <SEP> (II <SEP> und <SEP> III).
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In der Praxis wird man so arbeiten, dass man für eine als gut befundene Gipszusammensetzung labormässig die Anteile der einzelnen Phasen bestimmt, aus diesen mittels der Formeln die an den verschiedenen Messstel- leneinzuhaltenden Kristallwassergehalte errechnet und diese den Mess- und Steuergeräten als Sollwerte für die Regelung vorgibt.
Durch eine entsprechende Schaltung der Regelkreise ist es selbstverständlich auch möglich, einen Einphasengips zu erzeugen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Brennen von Gips in einem durch Erhitzen eines Gases gebildeten Heizgasstrom in einer Zyklon-Brennanlage mit vorzugsweise mehreren hintereinander geschalteten Zyklonen, wobei die Temperatur des eintretenden Heizgasstromes so geregelt wird, dass sie das zo bis 2, 6fache der Austrittstemperatur des zu behandelnden Gutes beträgt und wobei die Verweilzeit des Gutes im Heizgasstrom in einem Bereich von 0, 5 bis 10 sec geregeltwird und wobei die relative Feuchtigkeit des Heizgasstromes im Bereich von 40 bis 950 ;
0. bezogen auf die Betriebstemperatur, geregelt wird und wobei ein Rohmaterial mit einer Korngrösse bis maximal 2 mm mit einer bevorzugten Kornklasse zwischen 5 bis 400 p in Anwendung kommt nach der Patentschrift Nr. 307298, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallwassergehalt des aus den einzelnen Zyklonstufen austretenden Gutes in bekannter Weise durch Messen des Kristallwasservolumens mit Hilfe schneller Neutronen und durch Messen der Materialdichte mit Hilfe von emittierten y-Strahlen ermittelt wird, daraus die Zusammensetzung des Gutes bestimmt wird und danach die durch die einzelnen Stufen fliessenden Anteile des Gesamt-Brenngutes im Sinne einer bestimmten Zusammensetzung des Endproduktes aus den einzelnen Phasen und Modifikationen mengenmässig gesteuert werden.