CH639925A5

CH639925A5 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von gipsbauplatten.

Info

Publication number: CH639925A5
Application number: CH271278A
Authority: CH
Inventors: Eugene Edward O'neill
Original assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1978-03-13
Publication date: 1983-12-15
Also published as: SE7802950L; FI65223B; JPS53115693A; GB1602645A; US4153373A; AU510965B2; NL7802772A; FI780809A; ATA180778A; NZ186617A; IT1093580B; AU3165677A; ES467789A1; NO149954B; NO149954C; IL54205A0; ZA781473B; IT7821248A0; BR7801519A; DK110478A

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Branntgips als Speisematerial für einen Gipsbreimischer, wobei der Branntgips mit Wasser behandelt wird. Die Bedeutung des Ausdrucks «Branntgips» umfasst hier kalzinierten Gips und Calciumsulfathalbhydrat.

Gemäss bekannten Verfahren dieser Art hergestellter Branntgips ist mit dem Nachteil behaftet, dass seine Eigenschaften insbesondere hinsichtlich Abbindezeit, Vergiess-steife, Festigkeitsentwicklungsvermögen usw. in der kontinuierlichen Gipsbauplattenfabrikation unzufriedenstellend sind. Insbesondere weist das gemäss den bekannten Verfahren vorstehend genannter Art erhaltene stabilisierte Calciumsulfathalbhydrat den Nachteil auf, dass seine Eigenschaften u.a. hinsichtlich Wasser- und Energiebedarf für die kontinuierliche automatische Herstellung von Gipsbauplatten unzufriedenstellend sind.

Ein bekanntes Verfahren zum kontinuierlichen Kalzinieren von Gips ist in der USA-Patentschrift Nr. 3 236 509 beschrieben. Verfahren dieser Art sind von erheblicher Bedeutung für die wirtschaftliche Herstellung von der automatischen Gipsbauplattenfabrikation angepasstem Putzgips (Calciumsulfathalbhydrat). Die von diesem Putzgips erforderten Eigenschaften sind wesentlich verschieden von jenen des Chargenkochergipses oder Sackgipses, der gewöhnlich in gemäss absatzweisen Verfahren betriebenen Gipskochern hergestellt wird. Insbesondere das Alterungs- und Abbindeverhalten des gemäss dem kontinuierlichen Verfahren produzierten Putzgipses sind von jenen des absatzweise produzierten Putzgipses unterschiedlich. Da das kontinuierlich hergestellte Gipsputzmaterial praktisch nicht gelagert sondern, wenn nicht sofort, doch in ein oder zwei Tagen verarbeitet wird, braucht dieses Material keine langfristige Alterungsstabilität aufzuweisen.

In der automatischen Gipsbauplattenfabrikation wird ein erheblicher Teil der Verarbeitungszeit und -energie zur Entfernung des Wasserüberschusses aus der feuchten Gipsbauplatte verwendet. In der Gipsbauplattenfabrikation sind nämlich zur Fliessbefähigung des Branntgipses und zur Erhaltung eines einwandfreien Gipsbreistromes grosse Überschusswassermengen notwendig. Der kontinuierlich kalzinierte Branntgips weist dabei eine etwa 120-200 cc betragende dispergierte Konsistenz auf, wobei in einer herkömmlichen modernen Gipsbauplattenfabrikationsanlage etwa 85-100 Wasseranteile für 100 Branntgipsanteile verwendet werden. Da die zur Umwandlung des Branntgipscalciumsul-fathalbhydrats in erstarrtes Gipsdihydrat notwendige Wassermenge theoretisch bloss 18,7 Gew.% beträgt, müssen etwa 67-82% des in der feuchten Gipsbauplatte enthaltenen Wassers aus dieser durch Verdampfung entfernt werden.

Zur Kostensenkung und Produktionsgeschwindigkeitsteigerung sollten somit Mittel zur Reduktion der Wassermenge gefunden werden, die zur zufriedenstellenden Verflüssigung des Branntgipses in der automatischen kontinuierlichen Gipsbauplattenfabrikation notwendig ist. Wenn diese Wassermenge um etwa 20-50% reduziert werden kann, dann ist eine entsprechend geringere freie Wassermenge aus der feuchten Gipsbauplatte zu entfernen. Dadurch kann die zur Trocknung eines gegebenen feuchten Gipsbauplattenvolumens erforderliche Energie reduziert werden, was eine Abkürzung der Aufenthaltsdauer der Gipsbauplatten im Trocknungsofen und/oder eine Senkung der Ofentemperatur erlaubt.

Verfahren zum Herstellen von künstlich gealtertem oder eine niedrige Konsistenz aufweisendem Kocherputzgips wurden unter Verwendung von absatzweise arbeitenden Gipskochern entwickelt. Die in der USA-Patentschrift Nr. 1 371 581 und anderen darauffolgenden Patentschriften offenbarten Verfahren umfassen den Schritt, dass eine zer-fliessliche Substanz wie ein Alkalierdmetallchlorid während dem Kalzinieren im absatzweise arbeitenden Kessel in den Putzgips gegeben wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, mit kontinuierlich kalziniertem Gips nicht wirksam verwendbar zu sein. Ferner ist die Eingabe von Salz unerwünscht, da diese hygroskopische Verunreinigung wertvolle Eigenschaften des Gipsbauplattenmaterials wie plastisches Fliessvermögen und Bindungsvermögen zwischen Papier und Kern weitgehend beeinträchtigt. Bekanntlich kann andererseits künstliches Altern beim absatzweisen Kalzinieren durch Eingabe von Wasser erzielt werden. Ein in der USA-Patentschrift Nr. 1 713 879 offenbartes Verfahren umfasst den Schritt, dass ein einfach- oder doppelgekochter Branntgips dadurch gealtert wird, dass eine Tonne von Putz5

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gips in einen Gipsputzmischer geladen und über eine 5-10 Minuten betragende Zeitspanne Wasser eingegeben wird. Ein anderes in der USA Patentschrift Nr. 2 177 668 beschriebenes Verfahren umfasst den Schritt, dass Branntgips mit einem die Anwesenheit von viel aktivem Anhydrit zeigenden kombinierten Feuchtigkeitsgehalt von etwa 2% einem befeuchteten Gas wie Luft von 60% betragender relativer Feuchtigkeit ausgesetzt wird, bis dem überkalzinierten Gips eine Feuchtigkeitsmenge abgegeben wird, die zur Rehydratation des Anhydritgehaltes zu Halbhydrat ausreicht. Der gemäss diesem Verfahren behandelte Branntgips hat nicht nur eine reduzierte Konsistenz sondern auch eine verkürzte Abbinde- und Härtungszeit. Ein die Konsistenz des gelöschten Branntgipses auf 56 reduzierender Löschschritt verkürzt dabei die Abbindezeit sofort auf 25 Minuten, die aber nach 14 Tagen Alterung nur noch 6 Minuten beträgt. Ein so schnell abbindendes Material hat dabei offenbar den Nachteil zur automatischen kontinuierlichen Gipsbauplattenfabrikation ohne umfangreiche korrektive Wiederformulierung ungeeignet zu sein, da die Breimasse während ihrer Mischung im Gipsbauplattenbreimi-scher abzubinden beginnen und dabei die Gipsbauplattenqualität beeinträchtigen und untragbare Maschinenstillstandszeiten und -reinigungsarbeiten verursachen würde. Ein in der USA-Patentschrift Nr. 3 415 910 offenbartes Verfahren schlägt zur Beseitigung des Schnellbindungsnachteiles des absatzweise gelöschten Branntgipses den Schritt vor, dass der noch warme Gips mit grossen Mengen von Wasser gelöscht und das Putzmaterial nachher durch Wiedererwärmung des Kocherinhaltes auf etwa 123,5°C stabilisiert wird. Das so stabilisierte Material hat nebst einer reduzierten Konsistenz die Eigenschaft, dass die Abbindezeit und der Betrag der disper-gierten Fläche sich in Funktion des Alterns nicht übertrieben ändern. Eine solche Behandlung erfordert jedoch zur Abkühlung des heissen Materials viel Wasser sowie eine erhebliche Menge von Energie sowohl zur anfänglichen Erwärmung des Materials vor dem Löschen als auch zur Wiedererwärmung des gelöschten Materials zwecks dessen Stabilisierung. Die durch diese zwei Vorgänge bewirkte Verlängerung der absatzweisen Arbeitscyclusdauer würde bei gleicher Produktionskapazität einen wirtschaftlich untragbaren Kapitalaufwand in der Gipsbauplattenfabrikationsanlage und eine empfindliche Erhöhung des Energieverbrauchs verursachen. Dieses Verfahren bewirkt eine Reduktion der Kocherkapazität um etwa 50% und seine Anwendung würde bei den gegenwärtigen Brennmaterial- und Ausrüstungskosten für die Wirtschaftlichkeit der Gipsbauplattenfabrikation untragbar.

Zusammenfassend hat der wasserbehandelte Branntgips die Nachteile, dass er unerwünscht schnell abbindet und die Maschinen der kontinuierlichen Gipsbauplattenfabrika-tionsanlage blockiert, ausser wenn er auf umständliche und kostspielige Weise stabilisiert wird.

Die Anwendung der Behandlung mit Wasser in einem kontinuierlichen Kalzinationsverfahren bringt andererseits Nachteile wie eine unvollständige Behandlung der Produkte, eine unerwünschte Verkürzung der Abbindezeit und eine Erhöhung des Energieverbrauchs mit sich.

Die bekannten Branntgipsverarbeitungsverfahren sind deshalb in der kontinuierlichen automatischen Gipsbauplattenfabrikation nicht anwendbar, obwohl sie in absatzweisen Fabrikationsvorgängen eingeführt wurden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren vorstehend genannter Art zur Behandlung von Branntgips mit reduzierter Wassermenge zu schaffen, das die Nachteile bekannter Verfahren dieser Art unter Beibehaltung ihrer Vorteile zu vermeiden erlaubt.

Das Verfahren gemäss der Erfindung ist durch den Patentanspruch 1 definiert.

Die nachfolgende Beschreibung betrifft beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens zur Behandlung von Branntgips mit reduzierter Wassermenge, die teils anhand der Zeichnung näher beschrieben werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das die dispergierte Konsistenz in Funktion der eingegebenen Wassermenge illustriert, und

Fig. 2 ein Diagramm, das die Änderung der dispergierten Konsistenz in Funktion der seit Behandlung mit Wasser vergangenen Zeit illustriert.

Das beschriebene Verfahren zur Behandlung von Branntgips mit reduzierter Wassermenge hat den Vorteil, dass es die kontinuierliche Behandlung von Calciumsulfathalbhydrat bei Verminderung des Wasserbedarfes dieses Gipses erlaubt. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass es die Verminderung des Wasserbedarfes in der Gipsbauplattenfabrikation erlaubt. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht in der Reduktion um etwa 20-30% des Wasserbedarfes bei der Weiterverwendung des Branntgipses. Das beschriebene Verfahren bietet schliesslich den erheblichen Vorteil seiner Anwendbarkeit in der kontinuierlichen automatischen Fabrikation von Gipsbauplatten.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden etwa 50-75 Gew.% des einer Gipsbauplattenfabrikationsanlage zugeführten Brannt-gipsspeisestromes abgezweigt, einem Mischer eingegeben und mit einem Wasserstrom gleichmässig vermischt, wobei etwa 6% freie Feuchtigkeit in den abgezweigten Teil des Branntgipsspeisestromes einverleibt werden. Der so behandelte abgezweigte Strom wird mit dem unbehandelten Branntgipsstrom unter Rühren erneut vermischt, wobei der so wiedervermischte Gesamtstrom einen etwa 3-4% betragenden Freiwassergehalt aufweist. Dieser wiedervermischte Gesamtstrom lässt man dann vor seinem Eintritt in den Gipsbreimischer der automatischen Gipsbauplattenfabrikations-anlage für etwa 2 Minuten stabilisieren. Das so erhaltene genesene Material ist in seiner Gesamtheit gleichmässig stabilisiert, obwohl nur etwa die Hälfte des gesamten Materials ursprünglich mit Wasser behandelt wurde. Branntgips ist ein hochdynamisches System, das sich in Funktion der Zeit, der Temperaturänderungen und der Feuchtigkeitsänderungen ändert. Zur Erzielung einer gleichmässigen Konsistenz wurden Feuchtbelüftung, Lagerbunkerrotation und andere ähnliche Massnahmen vorgeschlagen. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erlaubt jedoch eine erhebliche Verminderung der dispergierten Konsistenz, die diese vorstehend genannten Massnahmen nicht herbeizuführen vermochten. Diese Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erlaubt dabei die Erzielung einer gleichmässigen Abbindung und einer gleichmässigen Reduktion des Wasserbedarfes, die in herkömmlichen Gipsbauplattenfabrikation bisher nicht realisiert werden konnten.

Obwohl die Möglichkeit der Alterung von Branntgips mit Wasser in absatzweise arbeitenden Anlagen seit einiger Zeit bekannt ist, wurde sie in kontinuierlichen Gipsverarbeitungsvorgängen wegen unerwünschten Nebenerscheinungen wie die für den nicht wiedererwärmten, mit Wasser behandelten Putzgips charakteristische Schnellbindung sowie Materialumschlagprobleme bisher nicht verwendet. Auch wurde bis jetzt kein kontinuierliches Branntgipsalterungsverfahren mit Wasser ohne umständliche und kostspielige Änderungen der bestehenden Produktionsanlagen vorgeschlagen. Andererseits resultiert die Einverleibung der erwünschten Wassermenge in der gewöhnlichen Mischausrüstung in der höchst unerwünschten Bildung von die Produktionsmaschinen blok-

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kierenden Verarbeitungsmaterialklumpen. Es ist deshalb überraschend, dass die Teilung des Gesamtspeisestromes zur Gipsbauplattenproduktionsanlage, die Behandlung bloss etwa einer abgetrennten Stromhälfte durch Eingabe von etwa 7,6 Liter Wasser in der Minute in einen etwa 4,5 Tonnen in der Stunde betragenden kontinuierlichen Bauplattenputz-gipsstrom bei gleichmässiger Vermischung und die Wiedervereinigung der abgetrennten und nicht behandelten Materialstromhälften in einem herkömmlichen Schraubenförderer gemäss der vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens eine gleichmässige homogene Mischung des Materials ohne Klumpenbildung und ohne mechanische Umschlagschwierigkeiten ergibt und gleichzeitig die Verminderung des Wasserbedarfes des Breis und der Bauplattenbreimischausrüstung um etwa 30 Liter in der Minute erlaubt.

Änderungen der Qualität des verwendeten Branntgipsma-terials sind für die Verarbeitung gemäss dem beschriebenen Verfahren nicht kritisch oder ausschlaggebend, so dass gewöhnliches herkömmliches Branntgips beliebiger Herkunft zur Speisung der Gipsbauplattenfabrikationsausrü-stung verwendet werden kann. Die Verwendung von kontinuierlich hergestelltem Putzgips mit einer etwa 100-160 cc betragenden dispergierten Siebensekundenkonsistenz als Speisebranntgips wird bevorzugt. Die Qualität des verwendeten Speisematerials kann jedoch bekanntlich in Abhängigkeit vom jeweils angewendeten Fabrikationsverfahren variieren.

Herkömmliche Beschleunigungsmittel, Verzögerungsmittel sowie ihre Mischungen für Calciumsulfathalbhydrat können in den gewöhnlichen Mengen zwecks Erzielung ihrer bekannten Wirkungen in den gemäss dem beschriebenen Verfahren behandelten Branntgipsstrom eingegeben werden. Die vorstehend angeführten verschiedenen Wassermengen, Stabilisierungsdauer und Putzgipsplattenmaschinenspeise-stromteilbeträge können andererseits in Abhängigkeit von der jeweiligen Produktionsgeschwindigkeit der besonderen Gipsbauplattenproduktionsanlage und von anderen ähnlichen Bedingungen in weiten Grenzen variieren.

Die nachfolgenden Beispiele betreffen konkrete Einzelheiten bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens und des gemäss diesem Verfahren hergestellten Branntgipsproduktes und beschränken keineswegs die Tragweite des erfindungsgemässen Verfahrens.

Beispiel 1

Ein Teil des vom Vorratsbunker zum Gipsbauplattenbrei-mischer zugeführten Branntgipses wurde abgezweigt und kontinuierlich durch einen Schermischer mittlerer Mischenergie geleitet. Der trockene Branntgips von etwa 66,5-76,5°C betragender Temperatur wurde seitlich in das Gefäss des Schermischers bei einem etwa 50% des Gesamtspeise-: stromes betragendem Durchsatz von 4,5 Tonnen in der Stunde eingeführt, während ein 7,6 Liter in der Minute betragender Wasserstrom kontinuierlich in der Mitte des Schermischers zugeführt wurde. Das Schervermischen wurde unter Verwendung eines Propellers der in Motorbooten üblichen Art von etwa 25,4 cm betragendem Durchmesser in einem zylindrischen Behälter von etwa 30,5 cm betragendem Durchmesser und etwa 38 cm betragender Höhe durchgeführt. Der Propeller rotierte bei einer etwa 350 Umdrehungen in der Minute betragenden Drehgeschwindigkeit. Dabei wurde eine derartige Schermischwirkung ausgeübt, dass das eintretende Wasser mit dem Branntgips gleichmässig vermischt und das Gemisch zunächst nach unten, dann im Schermischergefäss herum und schliesslich nach oben und durch eine Überlauföffnung im Oberteil des Schermischers hindurch gefördert wurde. Das den Schermischer verlassende Material wurde dann mit dem nicht behandelten Rest des Branntgipsspeisestromes wiedervereinigt und der vereinigte Gesamtstrom wurde zwecks Mischung mit Wasser und darauffolgender Gipsbauplattenherstellung dem Gipsbauplat-tenbreimischer zugeführt. Etwa 7,6 Liter Wasser in der Minute wurden in den abgetrennten Branntgipsstrom eingegeben. Der darauffolgend in den Gipsbauplattenbreimischer eingeführte verminderte Wasserstrom betrug bloss etwa 26,5 Liter in der Minute, da kein zusätzliches Wasser zur Herbeiführung einer zufriedenstellenden dispergierten Konsistenz des behandelten Gipses erforderlich war. Demzufolge konnte die Gipsbauplattentrocknungsofentemperatur ohne Verminderung der Gipsbauplattenprodulctionsgeschwindigkeit um etwa 22°C (40°F) vermindert werden. Die zwecks Trocknung des feuchten Bauplattengipsmaterials verdampfte Wassermenge wurde dabei um etwa 20% reduziert.

Beispiel 2

In jedem von acht verschiedenen Versuchen wurden etwa 4000 g Branntgips bei Raumtemperatur mit verschiedenen Wassermengen behandelt. Etwa 20 Minuten nach dieser Behandlung wurde die dispergierte Konsistenz oder Wasserbedarfbestimmt und die Resultate wurden im Diagramm der Fig. 1 eingetragen. Die dabei erhaltene Kurve illustriert, dass die dispergierte Konsistenz DC in cc mit Steigerung der Behandlung SPT in % vermindert wird, wobei die optimale Verminderung etwa bei 3'/2% betragender Behandlung erreicht wird.

Beispiel 3

Mehrere Branntgipsmuster wurden mit 3% Wasser auf jener des Beispiels 2 ähnliche Weise behandelt.

Die dispergierte Konsistenz oder Wasserbedarf DC in cc wurde in genau kontrollierten, seit der Behandlung bis zur Kontrolle vergangenen Zeitabschnitten T in Minuten gemessen und die Resultate wurden im Diagramm der Fig. 2 eingetragen. Die Kurve der Fig. 2 zeigt, dass die Konsistenzreduktion mit der Verlängerung der Behandlungszeit gesteigert wird, wobei jedoch der grösste Teil der endgültigen Konsistenz- oder Wasserbedarfreduktion innert der ersten zwei Minuten und ein praktisches Reduktionsmaximum innert etwa 20 Minuten erreicht werden.

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1 Blatt Zeichnungen

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(1 ) Branntgips wird zugeführt;

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Gipsbauplatten, unter Verwendung von Wasser zur Verflüssigung von Branntgips zwecks Bildung des Gipsbreis, der in die Gipsbauplattenherstellmaschinen eingespeist wird, durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die im Schritt (3) mit dem eingegebenen Branntgipsteil vermischte Wassermenge 2-16 Gew.% des abgezweigten Branntgipses beträgt, mit dem sie vermischt wird.

(2) mindestens 50 Gew.% des zugeführten Branntgipses werden einem Mischer eingegeben;

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PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der zum Mischer abgezweigte Branntgipsteil 50-75 Gew.% des gesamthaft zugeführten Branntgipses beträgt.

(3) Wasser, im Verhältnis von 1 bis 8 Gew.% des gesamthaft zugeführten Branntgipses, wird mit dem eingegebenen Branntgipsteil im Mischer gleichmässig gemischt;
4. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem im Verfahrensschritt (2) die gesamte Branntgipsmenge dem Mischer zugeführt wird und dabei der Verfahrensschritt (4) wegfällt.

(4) der feuchte, eingegebene Branntgipsteil wird mit dem trockenen, nicht eingegebenen Restanteil des Branntgipses, sofern ein Restanteil übrigbleibt, zu einer gleichmässigen Branntgipsmischung gemischt;

(5) die erhaltene gleichmässige Branntgipsmischung lässt man stabilisieren;

(6) die stabilisierte Branntgipsmischung wird in den Gipsbreimischer eingespeist;

(7) eine solche Menge von zusätzlichem Wasser wird im Gipsbreimischer in die stabilisierte Branntgipsmischung gegeben, dass mit dem dem Mischer zugeführten Wasser der Wasseranteil 65 bis 80 Teile für 100 Teile Branntgips ausmacht;

(8) die stabilisierte Branntgipsmischung und das Wasser werden im Gipsbreimischer zu einem gleichmässigen Brei gemischt;

(9) der so erhaltene Brei wird für die Fabrikation einer feuchten Gipsbauplatte in die Gipsbauplattenherstellma-schine eingespeist;

{10) die feuchte Gipsbauplatte wird für ihre Trocknung in einen Ofen geführt;

(11) die im wesentlichen aus Calciumsulfatdihydrat bestehende trockene Gipsbauplatte wird in Empfang genommen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Wassergehalt der wiedergemischten, gleichmässigen Branntgipsmischung im Schritt (4) circa 3 Gew.% des Branntgipses beträgt.