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.
Method for producing plaster of paris in flowing, superimposed steam and device for carrying out the method. To produce hardenable gypsum, especially hemihydrate, from the naturally occurring gypsum rock, the raw gypsum, part of the chemically bound crystal water must be expelled from the raw gypsum. This is done by supplying heat, which causes the desired part of the crystal water to evaporate. For this purpose, rotary kilns, in which the raw plaster is burned, or kettles, in which it is boiled, have been used so far.
It is. a method has also been proposed in which hot air is used. or flue gases are fed into the gypsum mill, so that the raw gypsum is ground at the same time and converted into hardenable gypsum by dewatering.
The hot gases as heat carriers give the raw gypsum the amount of heat required to evaporate the crystal water and absorb the water vapors that are formed, so that a water vapor-air mixture, i.e. moist air with a more or less high content of water vapor, is generated stands. Further proposals refer to devices in which water vapor is used as an additional heat carrier, which is brought into contact with continuously conveyed raw gypsum and is condensed and stored after draining the C-chip. Finally, a proposal has also become known according to which water vapor, which is outside the system, preferably enters the.
known gypsum kettles, is produced in overheated. State is added to the raw plaster in such an amount that the powdery mass is made flowable and brought to calcining temperature. However, this method could not find its way into practice because of its systematic shortcomings. For this reason it has not even been mentioned in the most recent specialist literature.
The present invention is a method for producing plaster of paris by steam treatment for the purpose of Ent watering, in which the material to be treated is introduced into an uninterrupted cycle guided by a heat source constantly heated water vapor stream and promoted by this, whereby the material to be treated is water withdrawn in vapor form, whereupon the dehydrated material is continuously carried out and the excess water vapor is removed from the circuit.
The invention also includes a Vorrich device for exercising this method, a feed organ for the material to be treated, a fan for conveying water vapor through the treatment room, at least one Ab Seheider for the promoted by the steam flow th, drained gypsum and a return line provided with a heater for has the steam freed from the plaster to the blower.
In the attached Figs. 1 and 2, two exemplary embodiments of the device for carrying out the method are shown schematically, on the basis of which the method according to the invention is exemplified in more detail.
In the arrangement according to Fig. 1, there is a feed element 51 for the comminuted material to be treated through a pipe 52 on the one hand with an overheating chamber 53, expediently in the form of an electric oven for the steam, and on the other in communication with a deposition chamber 55 through a channel 54.
The settling chamber 55 is. built according to the type of known Staubaiisscheider, in which the streamed solid particles are brought to Ab set by the them he shared spiral movement and by friction or impact on walls and possibly additional baffles.- Any known type of such separators is suitable here.
The separator chamber 55 is in turn connected to the overheating chamber 53 through a pipeline 56, while a fan 57 switched on in the pipeline 56 circulates the quantities of water vapor, air and material to be treated by suction. The overheating chamber 53 is heated in a manner known per se electrically by the wire windings 58 connected to a power source. Any other heating device can be used in place of the electrical overheating device 53.
At the separation chamber 55 be found a discharge opening 59, from which the dehydrated material to be treated is continuously removed.
In the drawing, the feed member 51 has the shape of an injector nozzle. The water vapor flowing through the constriction 60 from the superheater 53 entrains the particles of the treatment product entering through the nozzle 61 into the channel 54. The injector nozzle can be replaced by any other suitable input device, for example a cellular wheel, a feed screw, a Tefler feeder or a fall silo.
Through the stub 62 arranged on the pipe 56 with a weight-loaded outlet flap 63, the air initially in the apparatus and the excess water vapor escape according to the overpressure resulting from the continuous evaporation of the water of crystallization during the process.
If, in order to avoid dust nuisance in the surrounding area, work was carried out with a slight pressure on the plaster-carrying part of the apparatus. is to be, either a vacuum pump or a vapor evaporator (not shown in the drawing) is connected to the side of the pipeline 56, or a throttle disc, also not shown, is installed in the pipeline 52 ..
The arrows shown indicate the direction of travel of the substances circulating in the apparatus. The path of the water vapor is indicated by the single-feathered arrows, that of the item to be treated by the double. indicated by feathered arrows.
The embodiment described is. be especially suitable. if already milled items to be treated are to be entered, z. B. if an existing cave is to be used ver, the structural reasons are not suitable for use within the device itself.
In Fig. a further embodiment of the apparatus for performing the method is shown.
The feed hopper 81 for the treatment is through. the controllable closure 82 in connection with your storage container 83, in which a certain bulk height of pre-comminuted material to be treated 81 is continuously maintained. The wall of the storage container 83 is covered with a layer 85 for thermal insulation.
At the iuitern end of the cylindriselien part of the supply container 83 is a. a sieve closed connector 86. and on the top an outlet connector 87 for air passage to arranged. In addition, the storage container 85 is equipped with a heating coil 88, which has a supply pipe 89 and a discharge pipe 90. The outlet connection 91 of the storage container 83 opens into the tube 92, which is connected to the mill 94 via the metering device 93. The mill shown is a pendulum mill with pendulums 95, which is driven by the motor 97 via a shaft with pre-gelege 96.
A steam stream is fed to the housing of the mill 94 through the pipe 98 from the superheater 99, which leads the comminuted material between the shell of the pendulum 95 and the mill wall to the air classifier 100, from which the material passes through the sieve 101 in the pipe 102 enters. If necessary, the steam feed pipe 98 can have two arms in such a way that one arm leads to the mill 94 and the other arm opens into the pipe 102. In this way, the material to be dewatered is mixed with water vapor both in the mill and after it has left the mill.
Used to move the steam stream. the fan 103, which is through the pipe 104 with the -C @ fiberheater 99 in connection, in which the most fed from a power source heating wires 105 are arranged.
The pipeline 102 is connected to the separator 106, which is of the same design as the separator 55 shown in FIG. Through the pipe 107 it is connected to the dust separator 108 and the electrodes 109 arranged therein, charged from a power source (electrostatic precipitator in the manner of Cottrell dedusting). The dust separator 108 is through the pipe 110 with the above-mentioned fan 103 in connec tion.
The dust separator 108 serves to remove the smallest dust particles floating in the water vapor stream and not yet separated in the separator 106.
The pipe extending from the fan 103 branches into the arm 104 leading to the superheater and the arm 111, which leads to the controllable valves 112, 113 and 114. Through the valves 112 and 113, the excess, during the steam process, d. H. During the transformation of the gypsum, the water vapor that is continuously generated is routed to any recycling point, such as feed device, cutting device at the mill or drying devices for other purposes.
The pipe 111 leads through the control valve 11... 1 to the feed connector 89 of the heating coil 88 already described for heating the storage container and raw material silo 83. The condensate that is formed flows out of the heating coil 88 through the connector 90.
At the foot of the separator 106, a screw conveyor 115 is connected in a pipe 116, which continuously conveys out the dewatered material that is sinking down in the separator. If it has already cooled down sufficiently at this point, this can be withdrawn through the filler neck, which can be locked with a slide 1.17, and fed to a filling point (not shown). When the gate valve 117 is closed, the screw conveyor 115 leads the material to the fan 119. Here it is with fresh air introduced through the suction nozzle 120. mixed up.
The blower 119 is connected by the pipe 121 to a further separator chamber 122 in which the material is further cooled and discharged through the outlet opening 123. To increase the cooling effect, additional cooling elements of known design can be switched on in the pipeline 121 or in the Se paratkammer 122, which are not shown here.
If to avoid dust nuisance in the surrounding room with a slight negative pressure in the plaster-carrying part of the apparatus, a vacuum pump or a vapor compressor is either connected to the side of pipeline 104 or in pipeline 98 just before the supply line to mill 94 Throttle disc installed (both are not shown in the drawing). In addition, the fan <B> 1.19 </B> ensures ventilation of the working space by continuously drawing air through the intake port 120.
A pipeline 124 leads from the separator chamber 122 via the nozzle 86 of the silo 83 into the interior of the same. This line serves. for introducing the air emerging from the separator chamber 122, possibly still laden with the finest dust particles, which is released when passing through the bulk material. 84 fil trated and occurs through the connection 87 into the open. The movement of the goods running around in the apparatus is indicated by straight arrows. The course of the water vapor is indicated by single-feathered arrows, that of the goods to be treated by double-feathered arrows, and that of the air by triple-feathered arrows.
The process is carried out in two ways that raw plaster of paris is introduced into - \ '@ cup steam, the raw plaster of paris is treated with this until the desired degree of dehydration is reached, then the plaster of paris is separated from the steam and the reheated circulating steam is added to the entry point. recirculates, without adding steam or other gases.
The raw plaster of paris can optionally be preheated, which reduces the heat input within the treatment system. brings itself. The raw plaster of paris is introduced into the steam, preferably with the exclusion and elimination of harmful gaseous or vaporous media, so that a pure water vapor atmosphere is present in the entire system, which enables gentle treatment. Tests have shown that a better plaster of paris can be achieved in a pure steam atmosphere than if, in addition to the steam, air is also present in the treatment system.
The treatment of the raw plaster of paris with water vapor has the effect that the crystal water evaporates very evenly, so that local overheating of the items to be treated, in particular burning dead, is excluded. The fear that water vapor could condense and thus cause the already drained gypsum particles to set is unfounded, as tests have shown.
If the temperature gradient between the superheated steam and the item to be treated. is very large, more heat can be extracted from the water vapor in the contact zone than corresponds to the superheating heat, so that the saturated steam state is not reached locally. This is harmless provided that sufficient superheated steam is continuously supplied to compensate for this.
In order to achieve a good plaster of paris, the steam at the point of entry of the raw plaster of paris is given a temperature of at least 150 C, expediently 350 to 500 C. Experiments have shown that the optimum temperature within this range is from 350 to 4000 C. has been determined. After a very short delivery time, which is expediently measured at 0.2 to 5 seconds, the finished grit is separated from the steam.
There. The evaporation of the water of crystallization contained in the material to be treated causes water vapor to be continuously generated, so the circulating amount of steam would increase steadily if the excess steam had to be removed continuously. The remaining amount of steam is heated up again and leads back to the entry point. Tests have shown that it is two-fold to measure the addition of the material to be treated to the circulating steam in such a way that there is five to one part by weight of steam for one part by weight of raw plaster.
Particularly favorable ratios are achieved if one part by weight of raw material adds well to 2.5 to 1.5 parts by weight of steam. Temperatures between 140 and 300 ° C usually result at the separation point. For the most part, it will be set up in such a way that a temperature range of <B> 170 </B> to \ '100 C is maintained, because then not. only the heat consumption is cheapest, but generally also the quality of the finished goods produced is best.
If electrical energy is available under favorable conditions, it is advantageous to use this steam for heating up the water, as it is then a simple superheater design. It is expedient to carry out the process approximately in the range of atmospheric pressure, uni. be able to work with a simple apparatus.
It is advantageous to reduce the possibly pre-warmed raw plaster of paris in a mill and enter it into the water vapor within this under the given conditions. This avoids the otherwise necessary storage of the gypsum in a silo between the grinding and the introduction into the steam.
When it is started up, the air in the apparatus is first heated and then the material to be treated is fed into it. It immediately evaporates from this water of crystallization, which increasingly enriches the circulating air with water vapor. Through this, the air is constantly displaced from the treatment system until it is filled with pure water vapor. This state is reached after a short time, generally after a few minutes or even after a fraction of minutes. If, even after this time, the water vapor still contains a small amount of air, this does not affect the intended effect.
To improve the strength of the Fer tiggutes, other solid or liquid substances, such as alum, borax or water glass, can be added to the raw material. For the same purpose, liquid or gaseous substances can also be introduced into the steam circulation. In general, these will only be small amounts.
In this process, the heat of evaporation of the water of crystallization is covered by the overheating of the water vapor. The overheating temperature of the steam must initially be high enough so that the saturation state of the water vapor is not undershot during the entire conversion process. However, even a slight undershooting of the saturated steam state towards the wet steam state is not of considerable importance.
It will therefore be advisable to reheat the water vapor to at least 150 ° C. In principle, however, nothing changes even at lower temperatures, since the necessary amounts of heat then have to be generated by increasing the amount of circulating water vapor. In this case, you can either increase the circulation speed of the steam or reduce the flow rate of the gypsum.
The procedure is. applicable to raw gypsum of all kinds, as it is obtained in quarries or mines. Other types of admixtures that are naturally occurring or that are intentionally added are permitted. Likewise, however, an already partially dehydrated plaster of paris can be subjected to the method if it is to be given a certain other setting ability. To facilitate and speed up the process, it is advisable to pre-break the raw plaster of paris before treatment. The final grain size depends on the respective needs and can move between a few millimeters and fractions of millimeters in the continuous process.
A grain size between 0.1 and 0.01 mm has proven to be useful.
The intimate contact between the steam and the material to be treated enables very good heat transfer, which explains the extremely short treatment times. However, in a very simple device with circulating steam, these enable the continuous process, ie the constant supply and removal of the material to be treated.
One advantage of the process is that the steam temperature can be easily and precisely adjusted to the required value, so that a plaster of paris can be produced which has very specific, desired setting properties.
Another advantage is that this process enables good waste heat recovery, because the waste heat is generated in the form of water vapor, the condensation of which recovers the entire heat of evaporation, ie most of its heat content.
As a result, it is even possible to reheat the water vapor circulating in the system by means of electrical heat, which is relatively expensive and then not. to be used if considerable amounts of heat are not used from the apparatus. who must be removed, as is the case, for example, with the use of air or hot flue gases as heat carriers. By using electric ovens, which can be arranged more favorably within the overall system, whoever the costs for the building are lower than with the known method.
For example, the enclosed space and the built-up area are only about a quarter the size of a system with rotary kilns or boilers and only about half the size of a system with a mill into which hot gases are blown.
With the specified process it is possible to obtain a building material which contains calcium sulfate exclusively in the form of the hemihydrate, that is to say without the addition of bi- hydrate and anhydrite. While such admixtures are always present in the production of plaster of paris by known methods, they can be completely absent in the plaster of paris produced by the method described.
This can be explained by the fact that by regulating the amount of entry of the temperatures and the amount of steam circulating in the unit of time, any desired operating state can be easily established, that the treatment with steam is very gentle and, on the one hand, the contact between the steam that serves as a heat carrier short enough to prevent the hemihydrate from being converted into anhydrate, but also long enough to completely convert the hemihydrate into hemihydrate.
As a result, higher strengths of the plaster of paris are achieved than with the known methods. If the test is performed on a standardized, constant-weight test specimen, the compressive strength is at least 130 kg / cm2 and the flexural strength. at least 35 kg / cm2.