Verfahren zum Herstellen von Gips in strömendem, überbitztem Wasserdampf und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens. Utn ans dem in der Natur vorkommenden Gipsgestein, dem Rohgips, abbindefähigen Gips, insbesondere Halbhydrat, herzustellen, muss aus dem Rohgips ein Teil des chemisch gebundenen Kristallwassers ausgetrieben wer den. Dies geschieht durch Zufuhr von Wärme, wodurch der gewünschte Teil des Kristallwas sers zuin Verdampfen gebracht wird. Hierzu verwendet man bisher Drehrohröfen, in denen der Rohgips gebrannt wird, oder Kessel, in denen er gekocht wird.
Es ist. auch ein Ver fahren vorgeschlagen worden, bei dem heisse Luft. oder Rauchgase in die Gipsmühle ein geleitet werden, so dass der Rohgips gleich zeitig gemahlen und durch Entwässern in abbindefähigen Gips umgewandelt wird.
Die heissen Gase als Wärmeträger geben dabei an den Rohgips die zum Verdampfen des Kristallwassers erforderlichen Wärmemen gen ab und nehmen die sich bildenden Was serdämpfe auf, so dass ein Wasserdampf-Luft- Gemisch, also eine feuchte Luft mit mehr oder weniger hohem Gehalt an Wasserdampf ent steht. Weitere Vorschläge bezogen sieh auf Vorrichtungen, in welchen als zusätzlicher Wärmeträger Wasserdampf dient, der mit kontinuierlich gefördertem Rohgips in Berüh rung gebracht und nach Entwässerung des CTipses kondensiert und gespeichert wird. Schliesslich ist auch ein Vorschlag bekannt geworden, nach welchem Wasserdampf, der ausserhalb des Systems, vorzugsweise in den.
bekannten Gipskochkesseln, erzeugt wird, in überhitztem. Zustand dem Rohgips in einer solchen Menge zugeführt wird, dass die pul verige Masse fliessbar gemacht und auf Kal- ziniertemperatur gebracht wird. Dieses Ver fahren konnte jedoch wegen seiner systema tischen Mängel keinen Eingang in die Praxis finden. Es ist in der neuesten Fachliteratur aus diesem Grund nicht einmal erwähnt wor den.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum Herstellen von Gips durch Wasserdampfbehandlung zwecks Ent wässerung, bei dem das Behandlungsgut in einen in ununterbrochenem Kreislauf geführ ten, durch eine Heizquelle ständig aufgeheiz ten Wasserdampfstrom eingeführt und von diesem gefördert wird, wobei man dem Be handlungsgut Wasser in Dampfform entzieht, worauf das entwässerte Gut fortwährend aus getragen und der überschüssige Wasserdampf aus dem Kreislauf entfernt wird.
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrich tung zur Ausübung dieses Verfahrens, die ein Aufgabeorgan für das Behandlungsgut, ein Gebläse zum Fördern von Wasserdampf durch den Behandlungsraum, mindestens einen Ab seheider für den vom Dampfstrom geförder ten, entwässerten Gips und eine mit einer Beheizung versehene Rückführleitung für den vom Gips befreiten Dampf zum Gebläse auf weist.
In den beigefügten Abb. 1 und 2 sind zwei beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens schematisch dargestellt, an Hand deren auch das erfindungsgemässe Verfahren beispiels weise näher erläutert wird.
Bei der Anordnung nach Abb. 1 steht ein Aufgabeorgan 51 für das zerkleinerte Be handlungsgut durch eine Rohrleitung 52 einerseits mit einer Überhitzungskammer 53, zweckmässigerweise in Form eines<B>E</B> lektro- ofens für den Wasserdampf, und auf der andern Seite durch einen Kanal 54 mit einer Abschei- dungskammer 55 in Verbindung.
Die Absehei- clungskammer 55 ist. nach der Art. der bekannten Staubaiisscheider gebaut, in denen die strö menden festen Teilchen durch die ihnen er teilte spiralförmige Bewegung und durch Rei bung oder Stoss an Wandungen und gege benenfalls zusätzlichen Prallfläehen zum Ab setzen gebracht werden.- Jede bekannte Bau art von derartigen Abscheidern ist hier geeig net.
Die Separatorkammer 55 ist ihrerseits durch eine Rohrleitnug 56 mit der Ü berhit- zungska.mmer 53 in Verbindung, während ein in die Rohrleitung 56 eingeschaltetes Gebläse 57 die in dem Svstem befindlichen Mengen von Wasserdampf, Luft und Behandlungsgut durch Ansaugen umwälzt. Die Beheizung der Überhitzungskammer 53 erfolgt, in an sich bekannter Weise elek trisch durch die an eine Stromquelle ange schlossenen Drahtwicklungen 58. An die Stelle der elektrischen Überhitzungsvorrich tung 53 kann jede andere Heizvorrichtung treten.
An der Abseheidungskammer 55 be findet sieh eine Austragöffnung 59, aus der das entwässerte Behandlungsgut fortlaufend entnommen wird.
In der Zeichnung hat das Aufgabeorgan 51 die Gestalt einer Injektordüse. Der durch die Verengung 60 vom Überhit.zer 53 strö mende Wasserdampf reisst die durch den Stutzen 61 eintretenden Teilchen des Behand- lungsbfites mit in den Kanal 54. Die Injektor- düse kann durch jede andere geeignete Ein tragsvorrichtung ersetzt werden, beispielsweise durch ein Zellenrad, eine Zuteilschnecke, einen Tefleraufgeber oder ein Fallsilo.
Durch den am Rohr 56 angeordneten Stut zen 62 mit gewichtsbelasteter Auslassklappe 63 entweicht die anfänglich in der Apparatur befindliche Luft und der überschüssige Was serdampf nach Massgabe des im Laufe des Verfahrens durch die fortlaufende Verdamp fung des Kristallwassers entstehenden Über druckes.
Falls zur Vermeidung von Staubbelästi gung im umgebenden Raum mit leichtem L\n- terdruek im gipsführenden Teil der Appara tur gearbeitet. werden soll, wird entweder an die Rohrleitung 56 eine Vakuumpumpe oder ein Brüdenverdiehter (in der Zeichnung nicht dargestellt) seitlich angeschlossen, oder in die Rohrleitung 52 eine ebenfalls nicht darge stellte Drosselscheibe eingebaut..
Die eingezeichneten Pfeile zeigen die Lauf- r ichtung der in der Apparatur umlaufenden Stoffe an. Der Gang des Wasserdampfes wird durch die einfach gefiederten Pfeile, der des Behandlungsgutes durch die doppelt. ge fiederten Pfeile angedeutet.
Die beschriebene Ausführungsform ist. be sonders dann geeignet., wenn bereits gemah lenes Behandlungsgut eingetragen werden soll, z. B. wenn eine bereits vorhandene Hühle ver wendet werden soll, die sieh ans baulichen Gründen nicht für die Verwendung innerhalb der Vorrichtung selbst eignet.
In Abb. ? ist eine weitere Ausführungs form der Apparatur zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.
Der Aufgabetrichter 81 für das Behand lungsgut steht durch. den regelbaren Ver- sehluss 82 mit, dein Vorratsbehälter 83 in Ver bindung, in dem laufend eine gewisse Schütt- höhe von vorzerkleinertem Behandlungsgut 81 aufrechterhalten wird. Die Wandung des Vorratsbehälters 83 ist mit einer Schicht 85 zur Wärmeisolierung verkleidet..
Am iuitern Ende des zylindriselien Teils des Vorrats behälters 83 ist ein mit. einem Sieb verschlos sener Stutzen 86. und an der Oberseite ein Austrittsstutzen 87 zur Luftdurchleitung an geordnet. Ausserdem ist der 'Vorratsbehälter 85 mit einer Heizschlange 88 ausgestattet., die einen Zuleitungsstutzen 89 und einen Ablei- tungsstutzen 90 besitzt. Der Austrittsstutzen 91 des Vorratsbehälters 83 mündet in das Rohr 92, das über die Zuteilvorriehtung 93 mit der Mühle 94 in Verbindung steht. Die dargestellte Mühle ist eine Pendelmühle mit Pendeln 95, die über eine Welle mit Vor gelege 96 von dem Motor 97 angetrieben wird.
Dem Gehäuse der Mühle 94- wird durch das Rohr 98 vom 1?berhitzer 99 ein Dampf strom zugeführt, der das zwischen dem Mantel der Pendel 95 und der Mühlenwandung zer kleinerte Gut zu dem Windsichter 100 führt, aus dem das Material durch das Sieb 101 in die Rohrleitung 102 tritt. Gegebenenfalls kann das Dampfzuleitungsrohr 98 zweiarmig in der Weise ausgebildet werden, dass der eine Arm zur Mühle 94 führt und der andere Arm in das Rohr 102 einmündet. Auf diese Weise wird das zu entwässernde Gut sowohl in der Mühle als auch nach dem Austritt aus der selben mit Wasserdampf vermischt.
Zur Bewegung des Dampfstromes dient. das Gebläse 103, das durch die Rohrleitung 104 mit dem -C@fiberhitzer 99 in Verbindung steht, in dem die aus einer Stromquelle gespei sten Heizdrähte 105 angeordnet sind.
Die Rohrleitung 102 ist mit dem Abschei- der 106 verbunden, der die gleiche Bauart wie der in Abb.l dargestellte Abscheider 55 be sitzt. Durch das Rohr 107 ist er mit dem Staubabscheider 108 und den darin angeord neten, aus einer Stromquelle aufgeladenen Elektroden 109 verbunden (Elektrofilter nach Art der Cottrell-Entstaubung). Der Staub abseheider 108 steht durch das Rohr 110 mit dem oben erwähnten Gebläse 103 in Verbin dung.
Der Staubabscheider <B>108</B> dient zur Be seitigung der im Wasserdampfstrom schwe benden und im Abscheider 106 noch nicht abgeschiedenen kleinsten Staubteilchen.
Die vom Gebläse 103 ausgehende Rohr leitung verzweigt sich in den zum Überhitzer führenden Arm 104 und den Arm 111, wel cher zu den regelbaren Ventilen 112,<B>113</B> und 114 führt. Durch die Ventile 112 und 113 wird der überschüssige, während des Dampf vorganges, d. h. während der Umwandlung des Gipses fortlaufend entstehende Wasserdampf zu beliebigen Verwertungsstellen, wie Auf- gabevorriehtung, Zerteilvorrichtung an der Mühle oder Trockenvorrichtungen für andere Zwecke geführt.
Durch das Regelventil 11..1 führt das Rohr 111 zum Zuleitungsstutzen 89 der bereits beschriebenen Heizschlange 88 zur Beheizung des Vorratsbehälters und Rohgut silos 83. Aus der Heizschlange 88 fliesst das entstehende Kondensat durch den Stutzen 90 ab.
Am Fuss des Abscheiders 106 ist eine För- derschnecke 115 in einem Rohr<B>116</B> ange schlossen, die das im Abscheider nach unten sinkende entwässerte Gut laufend herausbe- fördert. Dieses kann, wenn es an dieser Stelle bereits hinreichend abgekühlt ist, durch den mit einem Schieber 1.17 abschliessbaren Ab füllstutzen<B>118</B> abgezogen und zu einer nicht dargestellten Abfüllstelle geführt werden. Wenn der Sperrschieber 117 geschlossen ist, führt die Förderschnecke 115 das Gut zum Gebläse 119. Hier wird es mit durch den An saugstutzen 120 eingeführter Frischluft. ver mischt.
Das Gebläse 119 ist durch das Rohr 121 mit einer weiteren Separatorkammer 122 verbunden, in der das Gut weiter gekühlt und durch die Auslassöffnung 123 ausgetragen wird. Zur Verstärkung der Kühlwirkung kön nen in der Rohrleitung 121 oder in der Se paratkammer 122 noch zusätzliche Kühlungs elemente bekannter Bauart eingeschaltet sein, die hier nicht dargestellt sind.
Falls zur Vermeidung von Staubbelästi gung im umgebenden Raum mit leichtem Un terdruck im gipsführenden Teil der Appa ratur gearbeitet werden soll, wird entweder an der Rohrleitung 104 eine Vakuumpumpe oder ein Brüdenverdichter seitlich angeschlos sen oder in die Rohrleitung 98 kurz vor der Zuleitung zur Mühle 94 eine Drosselscheibe eingebaut (beides in der Zeichnung nicht dar gestellt). Im übrigen sorgt das Gebläse<B>1.19</B> für Entlüftung des Arbeitsraumes, indem es laufend Luft durch den Ansaugstutzen 120 abzieht.
Aus der Separatorkammer 122 führt eine Rohrleitung 124 über den Stutzen 86 des Silos 83 in das Innere desselben. Diese Leitung dient. zur Einführung der aus der Separator- kammer 122 austretenden, gegebenenfalls noch mit feinsten Staubteilchen beladenen Luft, die beim Durchtreten durch das Schüttgut. 84 fil triert wird und durch den Stutzen 87 ins Freie tritt. Die Bewegung des in der Apparatur um laufenden Gutes ist durch gerade Pfeile ange deutet. Der Gang des Wasserdampfes wird durch einfach gefiederte Pfeile, der des Be handlungsgutes durch doppelt gefiederte Pfeile, der der Luft durch dreifach gefiederte Pfeile angedeutet.
Das Verfahren wird zweekmässigerweise so durchgeführt, dass man Rohgips in -\'@Tasser- dampf einträgt, den Rohgips mit diesem bis zur Erreichung des gewünschten Entwässe- rungsgrades behandelt, danach den Gips aus dem Dampf abseheidet und den wiederaufge heizten Umlaufdampf zur Eintragstelle zu- rückführt, und zwar ohne Zugabe von Dampf oder andern Gasen.
Der Rohgips kann gegebenenfalls vorge wärmt werden, was eine Verminderung des Wärmeaufwandes innerhalb des Behandlungs systems mit. sich bringt. Das Eintragen des Rohgipses in den Wasserdampf erfolgt vor zugsweise unter Ausschluss und Beseitigung schädlicher gas- oder dampfförmiger Medien, damit im ganzen System eine reine Wasser dampfatmosphäre vorhanden ist, die eine schonende Behandlung ermöglicht. Versuche haben nämlich gezeigt, dass in reiner Wasser- dampfatmosphäre ein besserer Gips zu erzie len ist, als wenn ausser dem Wasserdampf auch noch Luft in dem Behandlungssvstem vorhanden ist.
Die Behandlung des Rohgipses mit Was serdampf bewirkt, dass das Kristallwasser sehr gleichmässig verdampft, so dass örtliches L?ber- hitzen des Behandlungsgutes, insbesondere Tot brennen, aasgeschlossen ist. Die Befürchtung, dass Wasserdampf kondensieren und so ein Abbinden der schon fertig entwässerten Gips teilchen bewirken könne, ist unbegründet, wie Versuche gezeigt haben.
Falls das Tempera turgefälle zwischen dem überhitzten Wasser- dampf und dem Behandlungsgut. sehr gross ist, kann in der Berührungszone dem Wasser dampf mehr Wärme entzogen werden als der Überhitzungswärme entspricht, so dass örtlich der Sattdampfzustand unterschritten wird. Dies ist unschädlich, sofern nur laufend hin reichend überhitzter Dampf zugeführt wird, um dies auszugleichen.
Um einen guten Gips zu erzielen, gibt man dem Dampf an der Eintragstelle des Roh gipses eine Temperatur von mindestens 150 C, zweckmä.ssigerweise \350 bis 500 C. Als opti male Temperatur innerhalb dieses Intervalles ist durch Versuche der Bereich von 350 bis 4000 C ermittelt worden. Nach einer sehr kurzen För- derzeit, die man zweckmässigerweise mit 0,2 bis 5 Sekunden bemisst, scheidet man das Fertiggrit aus dem Dampf ab.
Da. durch das Verdampfen des in dem Behandlungsgut enthaltenen Kristallwassers laufend Wasser dampf entsteht, die umlaufende Dampfmenge sich also stetig vergrössern würde, muss der Dampfüberschuss laufend entnommen werden. Die verbleibende Dampfmenge wird wieder aufgeheizt und zur Eintragstelle zurückge führt. Versuche haben ergeben, da.ss es zweek- mässig ist, die Zugabe des Behandlungsgutes zu dem umlaufenden Wasserdampf so zu be messen, dass auf ein Gewiehtsteil Rohgips fünf bis ein Gewichtsteil Dampf kommt.
Be sonders günstige Verhältnisse werden dann erzielt, wenn man einen Gewichtsteil Roh gut zu 2,5 bis 1,5 Gewiehtsteilen Dampf ein trägt. An der Abseheidestelle ergeben sich in der Regel Temperaturen, die zwischen 140 und 300 C liegen. Zweekmässigerweise wird man es so einrichten, dass ein Temperatur bereich von<B>170</B> bis \'100 C eingehalten wird, da dann nicht. nur der Wärmeverbrauch am günstigsten, sondern im allgemeinen auch die Qualität des erzeugten Fertiggutes am besten ist.
Wenn elektrische Energie unter günstigen Bedingungen zur Verfügung steht, ist es vor teilhaft, diese zum -Viederaufheizen des Was serdampfes zu verwenden, da sieh dann eine einfache Überhitzerbauart ergibt. Zweck mässigerweise führt man das Verfahren etwa im Bereich atmosphärischen Druckes durch, uni. mit einer einfachen Apparatur arbeiten zii können.
Vorteilhaft ist es, den gegebenenfalls vor gewärmten Rohgips in einer Mühle zu zer kleinern und innerhalb dieser unter den an gegebenen Verhältnissen in den Wasserdampf einzutragen. Hierdurch kann das sonst not wendige Einlagern des Gipses in einem Silo zwischen dem Mahlen und dem Eintragen in den Wasserdampf vermieden werden.
Beim Inbetriebsetzen wird zunächst die in der Apparatur befindliche Luft angeheizt und dann in diese das Behandlungsgut eingetra gen. Es verdampft sofort aus diesem heraus Kristallwasser, das die umlaufende Luft immer mehr und mehr zunehmend mit Was serdampf anreichert. Ilierdurchwird die Luft stetig aus dem Behandlungssystem verdrängt, bis dieses mit reinem Wasserdampf angefüllt ist. Dieser Zustand ist schon nach kurzer Zeit, im allgemeinen selion nach einigen Mi nuten oder sogar schon nach Bruchteilen von Minuten, erreicht. Falls auch nach dieser Zeit der Wasserdampf noch geringe Beimen gungen von Luft aufweist, so beeinträchtigt dies nicht die beabsichtigte Wirkung.
Zur Verbesserung der Festigkeit des Fer tiggutes kann man dem Rohgut andere feste oder flüssige Stoffe, beispielsweise Alaun, Borax oder Wasserglas zusetzen. Zum glei- ehen Zweck kann man in den Wasserdampf- Umlauf auch flüssige oder gasförmige Stoffe einführen. Im allgemeinen wird es sich dabei nur um geringe Mengen handeln.
Bei diesem Verfahren wird die Verdamp- fungswä.rme des Kristallwassers durch die Überhitzungswärme des Wasserdampfes ge deckt. Die I\berhitzungstemperatur des Damp fes muss anfänglich also hoch genug sein, damit während des ganzen Umwandlungspro- zesses der Sättigungszustand des Wasserdamp fes möglichst nicht unterschritten wird., jedoch ist auch ein geringes Unterschreiten des Satt dampfzustandes zum Nassdampfzustand hin nicht von erheblicher Bedeutung.
Es wird daher zweckmässig sein, den Wasserdampf auf mindestens 150 C wiederaufzuheizen. Grund- sätzlieh ändert sich jedoch auch bei gerin geren Temperaturen nichts, da auch dann die notwendigen Wärmemengen durch Vergrössern der umlaufenden W asserdampfmengen aufzu bringen sind. Man kann in diesem Falle ent weder die Umlaufgeschwindigkeit des Wasser dampfes erhöhen oder die Durehsatzmenge des Gipses vermindern.
Das Verfahren ist. anwendbar auf Rohgips aller Art, wie er in Brüchen oder Bergwerken gewonnen wird. Beimengungen anderer Art, die sieh aus dem natürlichen Vorkommen er geben oder absichtlich zugemengt werden, sind zulässig. Ebenso kann aber dem Verfah ren ein bereits teilweise entwässerter Gips unterworfen werden, wenn ihm eine bestimmte andere Abbindefähigkeit verliehen werden soll. Zur Erleichterung und Beschleunigung des Verfahrens ist es zweckmässig, den Roh gips vor der Behandlung vorzubrechen. Die endgültige Korngrösse richtet sich nach den jeweiligen Bedürfnissen und kann im kon tinuierlichen Verfahren zwischen einigen Millimetern und Bruchteilen von Millimetern sieh bewegen.
Eine Korngrösse zwischen 0,1 bis 0,01 mm hat sich als zweckmässig erwiesen.
Die innige Berührung zwischen Wasser dampf und Behandlungsgut ermöglicht eine sehr gute Wärmeübertragung, wodurch die ausserordentlich kurzen Behandlungszeiten zti erklären sind. Diese ermöglichen aber in einer sehr einfachen Vorrichtung bei umlaufendem Wasserdampf das kontinuierliche Verfahren, also die stetige Zu- und Abfuhr des Behand lungsgutes.
Ein Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass sich die Dampftemperatur leicht und genau auf den erforderlichen Wert einregeln lässt, so da.ss ein Gips erzeugt werden kann, der ganz bestimmte gewünschte Abbindeeigen- sehaften aufweist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dieses Verfahren eine gute Abwärmeverwer- tung ermöglicht, denn die Abwärme fällt in Form von Wasserdampf an, bei dessen Kon densation seine gesamte Verdampfungswärme, also der grösste Teil seines Wärmegehaltes zurückgewonnen wird.
Infolgedessen ist es sogar möglich, das Wiedererwärmen des in dem System umlaufenden Wasserdampfes durch Elektrowärme zu bewirken, die an sich verhältnismässig teuer und dann nicht. zu ver wenden ist, wenn erhebliche Wärmemengen unverwertet aus dem Apparat. abgeführt wer den müssen, wie es beispielsweise bei der Ver wendung von Luft oder heissen Rauchgasen als Wärmeträger der Fall ist. Durch Verwen dung von Elektroöfen, die sieh innerhalb der Gesamtanlage günstiger anordnen lassen, wer den die Kosten für das Gebäude niedriger als bei den bekannten Verfahren.
Beispielsweise sind der umbaute Raum und die bebaute Fläche nur etwa ein Viertel so gross wie bei einer Anlage mit Drehrohröfen oder mit Koch kesseln und nur etwa halb so gross wie bei einer Anlage mit einer Mühle, in die heisse Gase eingeblasen werden.
Mit dem angegebenen Verfahren ist es möglich, einen Baustoff zu erzielen, der Kal- ziumsulfat ausschliesslich in Form des Halb- hydrates, also ohne Beimengungen von Bi- hydrat und Anhydrit, enthält. Während bei der Herstellung von Gips nach bekannten Verfahren derartige Beimengungen stets vor handen sind, können sie bei dem nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Gips vollständig fehlen.
Dies ist dadurch zu er klären, dass durch Regeln der Eintragmenge der Temperaturen und der Menge des in der Zeiteinheit, umlaufendenZVasserdampfes jeder gewünschte Betriebszustand leicht herzustellen ist, dass die Behandlung mit Wasserdampf sehr sehonend erfolgt und die Berührung zwi schen dem als Wärmeträger dienenden Was serdampf einerseits kurzzeitig genug ist, um ein Umwandeln von Halbhydrat in Anhy dr it zu verhindern, anderseits aber auch lang genug, um das.Bihydrat vollständig in Halb hydrat umzuwandeln.
Infolgedessen werden höhere Festigkeiten des Gipses erreicht als bei den bekannten Verfahren. Es beträgt die Druckfestigkeit, wenn die Prüfung am ge normten, gewichtskonstanten Probekörper er folgt, mindestens 130 kg/cm2 und die Biege festigkeit. mindestens 35 kg/cm2.