DD263048B3

DD263048B3 - METHOD FOR DEHYDRATING GIPSBIHYDRATE TO GIPSHALBYDRATE

Info

Publication number: DD263048B3
Application number: DD30534387A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Doz Dr Sc Te Naundorf; Ralf Dr-Ing Wollenberg; Manfred Prof Dr Sc Techn Kohl; Michael Dipl-Ing Hofmann; Hartmut Dipl-Ing Heim; Harald Dr-Ing Guenther; Heike Ruediger; Uwe Dr-Ing Roemmling
Original assignee: Freiberg Bergakademie; Deutsches Brennstoffinst; Inst Baustoffe Aussenstelle Be; Entstaeubungsanlagen Magdeburg
Priority date: 1987-07-27
Filing date: 1987-07-27
Publication date: 1993-04-29
Also published as: DD263048A1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dehydration von Gipsbihydrat zum Gipshalbhydrat. Gipshalbhydrat findet als Bindemittel für Baustoffe und in der Agglomerationstechnik Anwendung.The invention relates to a process for the dehydration of gypsum bihydrate to gypsum hemihydrate. Gypsum hemihydrate is used as a binder for building materials and in the agglomeration technique.

Characteristic of the known state of the art

Zur Dehydration von Gipsbihydral zum Gipshalbhydrat finden überwiegend Schachtöfen, Drehrohröfen oder spezielle Gipskocher, aber auch Etagenöfen Anwendung (DE-OS 3502637, DE-OS 3239699, DE-OS 2900052, DE-PS 1151208, DT 460196).For dehydration of gypsum bihydrate to gypsum hemihydrate find mainly shaft furnaces, rotary kilns or special gypsum cooker, but also deck ovens application (DE-OS 3502637, DE-OS 3239699, DE-OS 2900052, DE-PS 1151208, DT 460196).

Eine gleichmäßige Durchwärmung des eingesetzten Gipsbihydrates ist für die Qualität des Produktes ausschlaggebend. Aus diesem Grunde wird möglichst kleinstückiges Gut in Drehrohröfen eingesetzt. Die spezifische Oberfläche des eingesetzton Gipsbihydrates hat außerdem einen großen Einfluß auf die Geschwindigkeit des Stoff- und Wärmeaustauschprozesses und damit auf die Leistungsfähigkeit des Drehrohrofens. Der Gutfeinheit sind jedoch bei Drehrohröfen Grenzen gesetzt, da ansonsten zu viel Staub mit dem strömenden Heizmedium ausgetragen wird. Außerdem wird eine möglichst eng begrenzte Aufgabekörnung gefordert, um ein höchstes Maß an Gleichmäßigkeit des Brennprozesses zu erreichen. Hierfür wurde vorgeschlagen, den Rohgips durch eine aufwendige Agglomerationsstufe in ein Granulat mit enger Körnung zu überführen. Gemäß DE 3002 025 ist eine Vorrichtung zum Brennen von Uips, insbesondere Industriegips, beschrieben. Diese Vorrichtung ist mit Röhrentrocknerbauarten vergleichbar, bei denen die Trocknerrohre innen vom Heißgas durchströmt werden, während das zu trocknende Gut in der Trommel außen über die Rohre herabrieselt. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, daß der Feststoff durch die als Mischungselemente wirkenden Wärmeeinleitungsrohre zu stark aufgewirbelt wird, was unweigerlich zu Staubproblemen führt.A uniform heating of the gypsum bihydrate used is crucial for the quality of the product. For this reason, the smallest possible material is used in rotary kilns. The specific surface area of the gypsum bihydrate used also has a great influence on the speed of the material and heat exchange process and thus on the efficiency of the rotary kiln. The Gutfeinheit are set at Drehrohröfen limits, otherwise too much dust is discharged with the flowing heating medium. In addition, as limited as possible a task grain is required in order to achieve the highest degree of uniformity of the firing process. For this purpose, it has been proposed to transfer the raw gypsum through a complex agglomeration stage into a granulate with a narrow grain size. According to DE 3002 025 an apparatus for burning Uips, in particular industrial gypsum, is described. This device is similar to tube dryer types in which the dryer tubes are flowed through inside the hot gas, while the material to be dried in the drum trickles down outside over the tubes. A disadvantage of this device is that the solid is swirled too much by acting as mixing elements heat pipes, which inevitably leads to dust problems.

Der Brennprozeß im Schachtofen bzw. Gipskocher erfordert eine Mindeststückigkeit des Einsatzgutes, damit die Durchströmbarkeit für das Heizmedium gewährleistet ist. Im Interesse des Durchsatzes werden üblicherweise weitaus höhere Heizmitteltemperaturen angewandt, als sie für die Dehydration zum Gipshalbhydrat erforderlich sind. In Verbindung mit der gröberen Körnung führt dies zu dem wesentlichen Nachteil eines ungleichmäßig gebrannten Produktes, das dadurch bis zu etwa 30% an totgebranntem Anhydrit enthalten kann.The firing process in the shaft furnace or gypsum boiler requires a minimum amount of material to be used, so that the flow through the heating medium is guaranteed. In the interest of throughput, much higher heating medium temperatures are usually used than are required for dehydration to gypsum hemihydrate. In conjunction with the coarser grain size, this results in the significant drawback of a non-uniformly fired product, which can thereby contain up to about 30% deadburned anhydrite.

Bei der Dehydration von Gipsbihydrat zum Gipshalbhydrat mit Hilfe von Etagenöfen unter Verwendung von Brenngasen oder Dampf als Wärmeübertrager besteht die Zielstellung zumeist in der Herstellung von unterschiedlichen Produktqualitäten durch separate Temperaturführung in den einzelnen Etagen. Durch die mechanische Bewegung des Gutes über die Etagen im Gegenstrom zum Heizmedium wird ein intensiver Stoff- und Wärmeaustausch erzielt. Allerdings wird auch beim Etagenofen die Kornfeinheit des Aufgabegutes durch den zulässigen Staubaustrag begrenzt. Ein bedeutender Nachteil des Etagenofens besteht im hohen apparativen Aufwand.In the dehydration of gypsum bihydrate to gypsum hemihydrate using deck ovens using fuel gases or steam as a heat exchanger, the goal is usually in the production of different product qualities by separate temperature control in the individual floors. The mechanical movement of the material over the floors in countercurrent to the heating medium an intensive mass and heat exchange is achieved. However, the grain fineness of the feed material is limited by the permissible dust discharge even in multi-deck oven. A significant disadvantage of the bunk oven is the high expenditure on equipment.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Qualität des durch Dehydration von Gipsbihydrat hergestellten Gipshalbhydrates zu verbessern bzw. gezielt einzustellen.The aim of the invention is to improve the quality of gypsum hemihydrate produced by dehydration of gypsum bihydrate or to adjust it in a targeted manner.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung Hegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Dehydration von Gipsbihydrat zum Gipshalbhydrat zu entwickeln, mit dem Gipsbihydrat mit einer Korngröße von kleiner 1 mm bei hohen Staubgehalten zum Gipshalbhydrat dehydratisiert werden kann, ohne daß Staubprobleme auftreten.The invention has the technical object of developing a process for the dehydration of gypsum bihydrate to gypsum hemihydrate, can be dehydrated with the gypsum bihydrate with a particle size of less than 1 mm at high dust contents to gypsum hemihydrate without dust problems occur.

Die technische Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Dehydration von Gipsbihydrat zum Gipshalbhydrat in einem indirekt beheizten Röhrentrockner bei dafür üblichenTemperaturen von 120-18O⁰C erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Gipsbihydrat mit einer Korngröße von kleiner 1mm auf die Rohre eines indirekt mit Wasserdampf beheizten Röhrentrockners verteilt, bei einer Verweilzeit in den Rohren von 10-50 Minuten dehydratisiert und der freigesetzte Wasserdampf einem dem Röhrentrockner nachgeschalteten Kondensator zugef ihrt wird.The technical problem is solved by a method for dehydration of gypsum bihydrate to gypsum hemihydrate in an indirectly heated tube dryer at usual temperatures of 120-18O ⁰ C according to the invention that gypsum bihydrate with a particle size of less than 1mm distributed to the tubes of a indirectly steam heated tubular dryer, dehydrated at a residence time in the tubes of 10-50 minutes and the released water vapor is fed to a condenser downstream of the tube dryer.

Voraussetzung zur Durchführung de¹, arfindungsgemäßen Verfahrens ist die Änderung der traditionellen Fahrweise eines derartigen Röhrentrockners in der Weise, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Gasphase in den das Gipsbihydrat bzw. Gipshalbhydrat enthaltenden Röhren sehr klein gehalten wird. Es wurde gefunden, daß maximale Durchsätze bei guter Produktqualität dann möglich sind, wenn durch Einstellung der Druckverhältnisse gerade der bei der Dehydration gebildete Wassere impf abgeführt, aber keine Luft durch die Rohre gesaugt wird. Unter diesen Bedingungen ist die Strömun isgeschwindigkeit in den Rohren minimal, wodurch keine Staubprobleme auftreten, obwohl sehr feinkörniges Material eingeseUv wird. Dabei kann der Füllungsgrad des Röhrentrockners, der bei der traditionellen Fahrweise als Kohletrockner bei etwa 0,4 liegt, bis auf 0,85, vorzugsweise 0,55-0,7, erhöht werden. Die große Heizfläche des Röhrentrockners, die durch die Funktion der Wendeleisten unterstützte kontinuierliche Umwälzung des feinen Gutes und die intensive Wärmeübertragung durch die Kondensation des Wasserdampfes bei konstanter Heizflächentemperatur gewährleisten eine schneite und vor allem gleichmäßige Durchwärmung des Gutes. Die daraus resultierende hohe Gleichmäßigkeit der Qualität des Gipshalbhydrates sowie die Möglichkeit der gezielten Einstellung der Gipshalbhydratqualität sind die Hauptvorteile des für die Dehydration eingesetzten Röhrentrockners gegenüber anderen Brennöfen. Durch Abstimmung von Heizflächentemperatur und Verweilzeit des Gutes in den Trockenrohren sind verschiedene Gipshalbhydratqualitäten auch unter den Bedingungen der vorteilhaften Kraft-Wärme-Kopplung gezielt herstellbar. So wird bei einer Verweilzeit von 15 bis 25 Minuten und einer Heizflächentemperatur von 170-18O⁰C ein langsam abbindendes Gipshalbhydrat erhalten, während bei einer Verweilzeit von 35-45 Minuten und einer Heizflächentemperatur von 170-18O⁰C ein Gipshalbhydrat mit Stuckgipsqualität erhalten wird.Prerequisite for performing de ^1, arfindungsgemäßen method is to change the traditional mode of operation of such a tube dryer in such a manner that the flow rate of gas phase is in the Gipsbihydrat or plaster of paris containing tubes kept very small. It has been found that maximum throughputs with good product quality are possible if the water formed during the dehydration is removed by adjusting the pressure conditions, but no air is sucked through the pipes. Under these conditions, the flow velocity in the tubes is minimal, causing no dust problems, although very fine-grained material is seized. In this case, the degree of filling of the tube dryer, which is about 0.4 in the traditional procedure as a coal dryer, can be increased to 0.85, preferably 0.55-0.7. The large heating surface of the tube dryer, the continuous circulation of the fine material supported by the function of the turning strips and the intensive heat transfer due to the condensation of the water vapor at a constant heating surface temperature ensure a snowy and, above all, uniform heating of the material. The resulting high uniformity of the quality of the gypsum hemihydrate and the possibility of targeted adjustment of the gypsum hemihydrate quality are the main advantages of the tube dryer used for the dehydration over other furnaces. By matching Heizflächentemperatur and residence time of the material in the drying tubes different Gipshalbhydratqualitäten are selectively produced even under the conditions of advantageous cogeneration. Thus, with a residence time of 15 to 25 minutes and a heating surface temperature of 170-18O ⁰ C, a slowly setting gypsum hemihydrate is obtained, while at a residence time of 35-45 minutes and a Heizflächentemperatur 170-18O ⁰ C a gypsum hemihydrate is obtained with stucco quality.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Kondensationswärme von Niederdruckdampf aus Kraftwerken bei der Dehydration von Gipsbihydrat, das bei der Rauchgasentschwefelung in pulvriger Form anfällt, genutzt werden kann. Durch die Kondensation des bei der Dehydration anfallenden Wasserdampfes entsteht zudem eine geringe Umweltbelastung.Another advantage of the method according to the invention is that the heat of condensation of low-pressure steam from power plants in the dehydration of gypsum bihydrate, which is obtained in the flue gas desulfurization in powdery form, can be used. The condensation of the water vapor produced during the dehydration also causes a low environmental impact.

embodiment The invention will be explained in more detail with reference to 2 examples. example 1

Industrieanfallgips aus Gußformen für die Porzellanherstellung wird mit Prallmühlen auf eine Körnung von Δα = 0,5/0mm mit einem Anteil Ad = 0,25/0 mm von über 50% zerkleinert und ohne weitere Vorbehandlung einem Röhrentrockner aufgegeben. Der Trockner wird mit 0,8-MPa-Heizdampf gespeist, so daß sich eine Heizflächentemperatur von 17O⁰C einstellt. Die Trocknerneigung und Trocknerdrehzahl sind so aufeinander abgestimmt, daß die Verweilzeit des Gutes in den Rohren bei einem Füllungsgrad von ca. 60 Vol.-% 20 Minuten beträgt. Am Trocknerausgang wird ein geeigneter geringer Unterdruck angelegt, der gerade den durch Resttrocknung und Dehydration entstandenen Wasserdampf zum Kondensator abführt, aber keine Luft durch die Trockenrohre saugt. Der im Kondensator abgeschiedene Staub beträgt etwa 0,8 Ma.-%, bezogen auf die Ausgangsmasse. Es entsteht ohne zusätzliche Nachzerkleinerung ein pulverförmiges Gipshalbhydrat mit verzögerter Bindewirkung.Industrial gypsum from castings for porcelain production is crushed with impact mills to a grain size of Δα = 0.5 / 0mm with a proportion Ad = 0.25 / 0 mm of over 50% and fed without further pretreatment a tube dryer. The dryer is fed with 0.8 MPa heating steam, so that a heating surface temperature of 17O ⁰ C is established. The Trocknerneigung and dryer speed are coordinated so that the residence time of the material in the tubes at a filling level of about 60 vol .-% is 20 minutes. At the dryer outlet a suitable low vacuum is applied, which just dissipates the water vapor produced by residual drying and dehydration to the condenser, but does not suck air through the drying tubes. The dust deposited in the condenser is about 0.8 mass%, based on the starting mass. It creates without additional post-shredding a powdered gypsum hemihydrate with delayed binding effect.

Example 2

Die Dehydration von Naturgipsstein unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1 führt zum gleichen Ergebnis. Es wird ein pulverförmiges Gipshalbhydrat mit verzögerter Bindewirkung erhalten. Durch Erhöhen der Verweilzeit auf 40 Minuten über die Verringerung der Trocknerneigung ändern sich die Gipshalbhydrateigenschaften markant. Das Gipshalbhydrat zeigt ein schnelles Abbinden analog der Stuckgipsqualität.The dehydration of natural gypsum stone under the conditions of Example 1 leads to the same result. A powdered gypsum hemihydrate with delayed binding effect is obtained. Increasing the residence time to 40 minutes by reducing the tendency to dryness drastically changes the gypsum hemihydrate properties. The gypsum hemihydrate shows a fast setting analogous to the stucco plaster quality.

Claims

1. A method for dehydration of gypsum bihydrate to gypsum hemihydrate in an indirectly heated tube dryer at usual temperatures of 120-180 ⁰ C, characterized in that gypsum bihydrate with a particle size of less than 1 mm distributed to the tubes of an indirectly heated with hydrogen tube dryer, at a Dwell time in the tubes of 15-50 minutes dehydrated and the released water vapor is fed to a condenser downstream of the tube dryer.

2. The method according to claim 1, gekennzelchnetdadurch that very fine-grained starting materials in the form of natural gypsum or industrial gypsum with grain sizes of less than 1 mm at dust contents less than 0.25 mm of over 50% are used.

3. The method according to claim 1, characterized in that the tube dryer with a degree of filling of 0.4-0.85, preferably 0.55-0.7, is operated.

4. The method according to claim 1, characterized in that gypsum bihydrate is dehydrated at a residence time of 15-25 minutes and a Heizflächentemporatur of 170-190 ⁰ C to a slowly setting gypsum hemihydrate.

5. The method according to claim 1, characterized in that gypsum bihydrate is dehydrated at a residence time of 35-50 minutes and a Heizflächentemperatur of 170-180 ⁰ C to a gypsum hemihydrate with stucco quality.