CZ277097A3 - Způsob výroby směsi stavebního materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Způsob výroby směsi stavebního materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby směsi stavebního materiálu z jemně práškovítého, syntetického nosiče síranu vápenatého, i např. ze zbytkové sádry z odsiřovacího zařízení kouřových zplodin, ze zbytkové sádry po mokrém praní kouřových zplodin nebo z odpadní sádry při výrobě kyseliny fosforečné, přičemž syntetický nosič síranu vápenatého je smicháván s alespoň trochu latentně hydraulickým pojivém, přednostně s popílkem, jakož se vynález týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Jako surovina pro výrobu sádrových produktů slouží přírodní sádra, chemická sádra (jako odpadní produkt při výrobě kyseliny fosforečné) a REA - sádra (z odsiřování tepelných elektráren). Především REA - sádra získávala v posledních letech soustavně na významu, protože odsiřování tepelných elektráren bylo z ekologických důvodů velmi podporováno, přičemž se jako nejlepší osvědčilo takzvané mokré praní, při kterém je kysličník siřičitý přidáváním vápenných nosičů přeměňován na CaSC>4 . 2¾ O. Přitom vznikající značná množství sádry jsou kvalitativně vhodná k tomu, aby nahradila přírodní sádru. Tím se mohou přirozeně šetřit naleziště a vyhneme se nákladům a obtížím, vznikajícím při ukládání REA sádry.

Pod pojmem syntetický nosič síranu vápenatého se rozumí především chemické sádry a REA - sádry (sádry z kouřových zplodin). Poslední představují konečný produkt odsiřování.

• · • · • ·

například	• · · · • · · • · · · • · • · · · · při mokrém	• · · • · · • ♦ « · • · · · • · · · praní	• · · · • · · · • · · · · ·
• · · • · · ·	I nebo s
s vápencem	(CaCCb )
hydroxidem	vápenatým (Ca(OH)2)	nebo s kysličníkem	vápenatým

(CaO). Taková sádra z kouřových zplodin existuje zpravidla jako dihydrát síranu vápenatého (CaSC>4 . 2¾ O) s určitým podílem sulfidu vápenatého.

Sádry z kouřových zplodin se liší od přírodních sáder v mnoha ohledech. Již v surovém stavu je sádra z kouřových zplodin velmi jemné krystalická a má díky způsobu výroby podíl částic o velikosti dalece pod 50 um. Také vzhled krystalů se odchyluje od vzhledu krystalů přírodního hydrátu síranu vápenatého. Dále leží s adsorpcí spojená povrchová vlhkost sádry z kouřových zplodin s cca 10% váh. znatelně nad povrchovou vlhkostí přírodních sáder (cca 1 až 3% váh.).

toho vyplývá řada problémů, týkající se zejména sušení a kalcifikace. Extrémně jemně práškovitá sádra se nenechá vypalovat v pecích s otočnými trubkami, protože není sypká.

Syntetický nosič síranu vápenatého je tedy předupraven podle stavu techniky, aby se jeho vlastnosti staly podobnými vlastnostem přírodní sádry. Takový způsob je znám z DE-OS 27 30 707, Podle tohoto způsobu je kal, vznikající při odsiřování kouřových zplodin, mechanicky odvodňován a jeho část je tepelně zpracována. Přitom se vytváří ze sádrového dihydrátu. sádrový půlhydrát. Tepelně zpracovaná část se opět spojí s nezpracovanou částí, čímž sádrový půlhydrát reaguje opět na sádrový dihydrát a přitom váže vodu. Přitom získaný, relativně suchý produkt je briketován, sádra. Může mleti, takže takže může být dále být tedy např. mlet je sypký a může být upravován jako přírodní s odpovídající jemností vypalován v peci s otočnými trubkami.

Tento způsob je ale relativně nákladný; zejména tepelné zpracování vyžaduje značné náklady na energii.

• «···· · · · ···· é • · · · · · · · · • ·« · · ·· · · ·> · · ?

Z DE-AS 1 224 190 je také již známo přidávání popílku k syntetickému nosiči síranu vápenatého, který vzniká při výrobě kyseliny fosforečné, Přidání popílku zamezuje výkvětům, které jsou jinak u sádry z výroby kyseliny fosforečné způsobovány přítomnými zbytky kyseliny.

Sádra jako stavební materiál má dnes, vedle použití při výrobě cementu, v podstatě tři oblasti použití: prefabrikáty (desky ke stavbě stěn, sádrokartonové desky), omítková sádra (dnes většinou strojní omítky) a estrichová sádra (dnes často 1 itý potěr) .

Tato hlavní použití sádrových produktů vyžadují různé vlastnosti zpracování výsledného produktu, které v podstatě vznikají rozdílným vypalováním sádry a jsou doplňovány pozdějším přidáváním regulačních prostředků.

Zvláštní význam přitom má rychlost rozpouštění a tuhnutí sádry, která vyplývá z takzvaných fází sádry (dihydrát, půlhydrát, anhydrid).

Tak prefabrikace vyžaduje rychle rozpustný a rychle a. najednou tuhnoucí produkt. Vlastnosti, které má především půlhydrát sádry.

Omítková sádra, zejména pro strojní omítání, vyžaduje naproti tomu vicefázovou sádru, aby se sádra, nanesená na stěnu, již ztuhlá a mající jistou pevnost v tlaku, nechala v poslední pracovní fázi zvlhčit a uhladit. Tato vlastnost je dosahována směsí půlhydrátu, který ovlivňuje základní pevnost díky rychlému tuhnutí, a anhydridu, který jako pomalu Fojící složka umožňuje pozdější zvlhčení a uhlazení.

Estrichová sádra se skládá v podstatě z těžko rozpustného anhydridu, který aktivován chemickými přísadami, jako např.

•·· · · · · · ··>· · • ·

síran draselný, tuhne velmi pomalu (až 24 hodin).

Fázových vlastností sádry je dosahováno kalcifikačním procesem, přičemž je rozhodující dosažená teplota materiálu. Tato je opět závislá na teplotě ve vypalovací komoře a na době setrvání vypalovaného materiálu při této teplotě. PGlhydrát vzniká od cca 110 ®C, stabilní pGlhydrát ale obvykle teprve při 180 ^C; anhydrid III od cca 200*0; a anhydrid II od cca 250*C výše.

i

Podstata vynálezu

Úkolem předloženého vynálezu je vytvořit zpGsob, kterým může být jemně práškovitý, syntetický nosič síranu vápenatého přímo vypalován v peci s otočnými trubkami bez fyzikální předúpravy (tedy bez briketování nebo spékání).

Tento úkol je podle vynálezu řešen způsobem typu uvedeného na začátku tak, že nosič síranu vápenatého je dodatečně smicháván s kalcifikovanou sádrou, přednostně s pGlhydrátem síranu vápenatého, a ve své jemně práškovité formě ’./ypalován v peci s otočnými trubkami.

Pod pojmem kalcifikovaná sádra se rozumí sádra, která byla vypalována při alespoň 100 ^eC, lépe při alespoň 120 ^cC.

Použitím kalcifikované sádry se dosáhne fyzikálního a chemického efektu:

Fyzikálně se odebere Ρ.ΕΆ - sádře volná povrchová voda, což potřebuje kalcifikovaná sádra ke krystalizaci na dihydrát. Přitom se uvolňuje hydratační teplo, což má. pozitivní vliv na energetickou bilanci, jestliže ihned poté dojde k vypalování.

Tímto, a také přidáním popílku materiál stane sypkým • · · v • · ····· · ·· «··« · • · · · · ··· • · · · ·· ·· ·· a mftže být vypalován v peci s otočnými trubkami.

Chemicky způsobí přidání kalciíikované sádry, ze které se ještě před kalciíikačním procesem stane s pomocí volné vody z RSA - sádry dihydrát, vznik jiné krystalické struktury. Zejména přechází monokrystalická struktura syntetického nosiče síranu vápenatého do struktury směsného krystalu, což má za následek, že sypné množství vypáleného produktu poklesne podle DIN o 10 - 15%. Materiál se stane přidáním vody pastovítéjší a vláčnější při zpracování. Minerály, obsažené v popílku, způsobují béhem tuhnutí velký vzestup pevnosti ve srovnání s čistou sádrou.

Je účelné, uhlí. Hlinitany když popílek pochází ze spalování hnědého a kysličníky železa, které se nacházejí v popílku z hnédého uhlí , působí při vypalování nosiče síranu vápenatého jako katalyzátor, který způsobuje snížení teploty vypalování, která je potřebná k dosažení (půlhydrát, anhydrit III, anhydrid II příslušné íáze lehce rozpustný a anhydrid II - Špatně rozpustný). Tím vzniká stabilní půlhydrát již při průměrné výstupní teplotě materiálu 140°C, anhydrid III ve větším množství při 180 ^eC, anhydrid II ve větším množství při 230 - 240 °C a anhydrid na litý potěr mezi 300 a 450 *C. Dosažené snížení teploty je tedy v části přes 20%. Tento efekt má velmi příznivý vliv na energetickou bi1anci.

Popílek je bez dalších úprav latentnš hydraulické pojivo. Smísením s vlhkým nosičem síranu vápenatého a díky následnému společnému zahřátí jsou horkou parou (z volné vody a z krystalicky vázané vody v sádře) od 150°C aktivovány různé, latentnš hydraulické minerály a je zvyšována jejich rychlost uvolňování. Tím, a díky hašení CaO a hydrataci anhydridu, nacházejícím se v popelu, vzniká exotermické teplo, které snižuje potřebu energie v procesu.

• · · • · ·

Přednostně jsou dílčí množství směsi vypalována při různých teplotách a/nebo různě dlouho, a. získaná vypálená dílčí množství jsou smíchána. Jak bylo rozvedeno výše, je pro některá použití (např. pro omítkovou sádru) zapotřebí směsný hydrát. Protože u způsobu podle vynálezu je velikost zrn velice malá, dochází vždy k velice homogennímu vypalování, (u větších částic dochází vně ke k silnějšímu vypalování než uvnitř, takže při vhodnější volbě teploty a době setrvání automaticky vznikají směsné hydráty.) Proto k vypálení směsného hydrátu⁷podle předloženého vynálezu musí být směs rozdělena, odděleně vypálena (např. na půlhydrát na jedné straně a na anhydrid na druhé straně), a potom opět smísena.

Je účelné, když se jako kalciíikovaná sádra používá část produktu, získaného uvedeným způsobem. Takto není pro přimíchávaný půlhydrát síranu vápenatého zapotřebí žádné oddělené vypalování, pouze musí být část konečného produktu zpětně vedena k výchozímu produktu. Popílek, obsažený v konečném produktu by ale měl být zohledněn při přimíchávání popílku.

Obzvláště příznivých výsledků může být dosaženo, když se přimíchává 10 - 50% váh., zejména přibližně 25% váh., vztaženo na směs, popř. když se přimíchává 5 - 20% váh., zejména přibližně 15% váh. kalciíikované sádry, vztaženo na směs.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že se skládá z vodorovně umístěné vypalovací pece s hořákem umístěným podélně ve středu, a z několika otočných trubek, které jsou umístěny kolem hořáku a mohou se pohybovat s různou rychlostí, na jejichž vnitřní straně je upevněn vády jeden pás ve tvaru šneku. Tímto zařízením je možno získat nanejvýše racionálním způsobem víceíázovou vypálenou látku, protože je třeba jenom jeden hořák pro všehny otočné trubky. Různými rychlostmi pohánění dostaneme různé doby setrvání.

• · · · 7· • · čímž může být způsobeno různě silné vypalování v jednotlivých otočných trubkách.

Pokud je použito několik otočných trubek (např. 12), potom je účelné, když vždy několik, například tři otočné trubky, mají společný pohon. Toto postačuje k vypalování různých íází sádry a je mechanicky méně náročné oproti řečení s vlastním pohonem pro každou otočnou trubku.

Dále je příznivé, když je zařízení na alespoň jedné čelní straně vybaveno vzduchovými tryskami. Tímto způsobem mohou být v peci vytvořeny zóny s různou teplotou, čímž existuje dalčí možnost ovlivňování způsobu vypalování.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení podle vynálezu (kalciíikátor) se skládá z vypalovací pece 1 o průměru 2,75 m a délce 9 m. Ve vypalovací peci _1 je do kruhu umístěno dvanáct horizontálních otočných trubek 3. Otočné trubky 3 mají průměr 350 mm, délku 9,6 m a sílu stěny 10 mm. V otočných trubkách 3. je vždy po celé délce montován pás ve tvaru šneku, který je pevně spojen s příslušnou otočnou trubkou 3. a. s touto se otáčí . Vždy tři otočné trubky 3. jsou otáčeny motorem s plynule regulovatelnými otáčkami (1 - 10 ot/min). Pás ve tvaru šneku v otočné trubce

3. má stoupání 125 mm, takže materiál, který se nachází v otočné trubce 3., se každých 3 otáček posune o 1 m dopředu. K plnění otočné trubky 2 j« na čelní straně vypalovací pece X umístěna komora 6. o čířce 2,75 m, hloubce 0,4 m a výčce 4 m. Tato komora 6. je zeshora zavážena směsí, zhotovovanou v průběžném misiči. Otočné trubky 3. vyčnívají cca 300 mm do této komory 6. a jsou na svém začátku tak konstruovány, že přijímají materiál do čneků pomocí drapáků. Na konci otočných trubek 3 je konstruována stejná komora. Otočné trubky 3. jsou na konci opatřeny drážkami, ze kterých padá vypálený materiál ········· ··· ·· ·· ·· ·· ·· í dolů, zatímco výpalky odchází horem. Ve středu vypalovací pece X je otvor o průměru cca 700 mm, který pokračuje komorou 6 a do kterého je zvenku umístěn hořák 2.. Vypalovací pec X je opatřena 10 cm silnou šamotovou vyzdívkou 5. Hořák má výkon

1,7 MW. Tím je dosahováno na horní straně vypalovací pece X c

teploty cca 420 C a na spodní straně cca 340 C.

Vypalovací pec X má na čelních stranách vzduchová trysky 7, která vyčnívají cca 5 cm do jeho vnitřku. Příslušnou regulací prává přiváděného množství vzduchu se může ovlivňovat půběh teploty uvnitř pece.

Následuje popis příkladu způsobu podle vynálezu.

Suroviny: REA - sádra (dihydrát), která vzniká při odsíření kouřových zplodin, s 8 - 10% volné H₂0, která má následující chemické složení

SiO₂ : 0,65%

AL₂ 0₃ : 0,4%

Fe₂ 0₃: 0,22%

CaO: 40,84%

MgO: neprokazatelné K₂ 0: 0,04%

Na₂0: 0,08%

F:0,17%

50₂ : neprokazatelné

50₃ : 54,46%

TiO₂ : neprokazatelné Fb: neprokazatelné Zn: 0,00 2%

Cu: 0,0009%

Cl: 0,035%

C (volný): 0,13% _PH: 6,5

Popílek z odlučovače je hnědouhelný popílek z filtru, který má. následující chemické složení:

• · .9

SiO₂ : 35 - 70%

Alz Oa · 8 - 25%

Fe₂0₃ : 3 - 8%

CaO: 15 - 35%

CaO volný: 4 - 10% MgO: 0,1 - 2%

K₂ 0: 0 - 0,5%

Na₂ O: 0 - 0,3%

SO₃ : 0,5 - 10% CaS0₄ II : 4 - 8%

Kalciíikací se získá kalciíikovaná sádra, v tomto, případě půlhydrát.

Spotřeba surovin/h: 7,2 t REA - sádry (dihydrát) (60%) t hnědouhelného popílku z odlučovače (25%)

1,3 t půlhydrátu (15%)

V tom je obsaženo cca 2 100 kg· volné a krystalické H₂0.

Mokrá REA - sádra je kontinuálně dávkována na pásový dopravník, který zaváží průběžný misič. Do misiče jsou kontinuálně přidávány popílek z filtru a půlhydrát. Po mísícím procesu je směs přiváděna do kalcifikátoru a kalciíikována.

Materiál je v komoře 6, opatřené žely, přijímán otočnými trubkami 3. a dopravován kupředu šneky, umístěnými v otočných trubkách 3., Rychlost transportu materiálu a tím doba setrvání materiálu v vypalovací zóně je přitom závislá na počtu otáčel; otočné trubky 3., Při délce otočné trubky 9 m a stoupání Šneku 125 mm dostaneme 72 závitů. Skrz ně prochází materiál např. při 6 ot/min za 12 minut a při 4 ot/min za 18 minut. Kvůli různým dobám setrvání prodlevy ve vypalovací zóně dochází k zahřátí materiálu na různé teploty. Protože jsou vždy tři trubky 3. kalci f ikátoru poháněny jedním plynule regulovatelným • ·· ·«— ·ί«0 ~ ·· ·· ···· ·· · ···· • · · ·· · ···· • · · · · · · ·· ···· · • ····· ··· ··· ·· ·· ·· .. .. ί motorem, může být rozdílným nastavením počtu otáček motoru vypalována sádra s různě vysokou teplotou materiálu. Tento efekt je zesilován tím, že otočná trubky 3., ve kterých se nachází šneky, jsou uspořádány v kruhu ve vypalovací peci £ kolem hořáku 2. a proto je na otočných trubkách 3_, umí stáných nahoře, teplota plynu 420 stupňů a na otočných trubkách 3, umístěných dole, teplota plynu 340 stupňů. Sádra, vystupující z otočných trubek 3., se promíchává a je vynášena společným šnekovým dopravníkem, u kterého se ale otáčí jenom šnekový list a ne trubka. ¹

Počet otáček otočné trubky 3. v peci 1. a teplota se může měnit tak, že ve stejném zařízení je vypalován čistý půlhydrát, vícefázová sádra nebo jenom anhydrid.

Na jednu tunu je zapotřebí 544 MJ tepelné energie a 10 kW elektrické energie (včetně uložení v silu).

Popsaný způsob se nechá kontinuálně provádět ze zařízením podle vynálezu. Umožňuje zpracování RE A - sádry na jedno- nebo vícefázovou sádru v jediném vypalovacím procesu, bez dřívájgí nákladné přípravy surovin, při využití přirozených vlastností KEA - sádry a hnědouhelného popílku z odlučovače.

• ’ · ···· ···

Claims (7)

1. ··· ·$· ·· ·· ·· ··

   PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zpflsob výroby směsi stavebního materiálu z jemně práškovítého, syntetického nosiče síranu vápenatého, např. ze zbytkové sádry odsiřovacího zařízení kouřových zplodin, ze zbytkové sádry po mokrém praní kouřových zplodin nebo z odpadní sádry při výrobě kyseliny fosforečné, přičemž syntetický nosič síranu vápenatého je smícháván s alespoň trochu latentně hydraulickým pojivém, přednostně s popílkem, vyznačující se tím, že syntetický nosič síranu vápenatého je dodatečně smícháván s kalciíikovanou sádrou, přednostně s půlhydrátem síranu vápenatého a ve své jemně práškovité formě je vypalován v peci s otočnými trubkami.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t· í m, že popílek pochází ze spalování hnědého uhlí.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačuj í c í se tím, že dílčí množství směsi jsou vypalována při různých teplotách a/nebo různě dlouho a získaná vypálená množství jsou smíchávána.
4. 4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že jako kalcifikovaná sádra je používána část produktu, získaného uvedeným způsobem.
5. 5. Způsob podle jednoho z vyznačující se t váh. , zejména přibližně 25?° váh

   5. Způsob podle jednoho z v yznačující se t váh., zejména přibližně vztahováno na směs.

   nároků 1 až 4, í m, že se přimíchává 10 . popílku, vztahováno na nároků 1 až 5, í m, že se přimíchává 5 kalc i f i kované

   - 50% směs.

   váh.

   - 20% sádry,

   15%

   Zařízení k provedení způsobu podle nároku 1 až 6, vyznačující se tím, že se skládá z vodorovně umístěná vypalovací pece (1), s hořákem (2), umístěným podélně ve středu, a z několika otočných trubek (3), které jsou umístěny kolem hořáku a mohou se otáčet různou rychlostí, na jejichž vnitřních stěnách je vždy připevněn pás ve tvaru šneku.
6. 8. Zařízení podle nároku 7,vyznačující se tím, že vždy několik otóčných trubek, například 3, mají společný pohon.
7. 9. Zařízeni podle jednoho z nároků 7 vyznačující se tím, že čelní straně vzduchové trysky (7).

   nebo 8, má alespoň na jedné

   TV ZTř-δ-^Τ ·· ·» ··· * · ·· ·· · 1 · · · ’ * ·· « * * · t · ·