DE1927015B2

DE1927015B2 - Verfahren zur herstellung von alpha-hemihydrat-gips

Info

Publication number: DE1927015B2
Application number: DE19691927015
Authority: DE
Inventors: Gerald Woodborough Nottinghamshire Waterworth Cafferata (Großbritannien)
Original assignee: BPB Industries PLC
Current assignee: BPB Ltd
Priority date: 1968-05-28
Filing date: 1969-05-28
Publication date: 1976-12-16
Also published as: GB1262083A; FR1599625A; NL6908130A; IE32810L; BE733737A; NO124990B; DK131772B; LU58733A1; SE366531B; DK131772C; DE1927015A1; IE32810B1

Description

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Das vorliegende Verfahren zur Herstellung von ix-Hemihydrat-Gips geht von einem Gemisch aus Gipspulver und einem die Kristallform modifizierenden Stoff aus, das auf an sich bekannter Weise im Autoklav unter Druck und Erwärmen mit gesättigtem Wasserdampf behandelt wird.

Erfindungsgemäß formt man das Gemisch vor dem Aufgeben in dem Autoklav zu Agglomeraten, wie Kugeln, Briketts oder Pellets aus. die nach dem Calcinieren und Trocknen wieder pulverisiert werden.

Es ist bekannt, daß a-Hemihydrat-Gips mit geringer Konsistenz durch Calcinieren von pulverisiertem Gips (Calciumsulfatdihydrat), der in Form einer Aufschlämmung in Wasser vorliegt, im Autoklav unter stationären Bedingungen bei mäßigem Dampfdruck hergestellt werden kann. Gemäß diesem aus der britischen Patentschrift 10 79 502 bekannten Verfahren wird pulverisierter natürlicher oaer in der Technik als Nebenprodukt anfallender Gips mit Wasser vermischt, das eine Substanz enthält, die die Kristallbildung modifiziert. Beim Calcinieren werden große flache Λ-Hemihydratkristalle erhalten. Man verwendet so viel Wasser, daß ein Gipsbrei gebildet wird, dessen Konsistenz daj Calcinieren im Autoklav unter entsprechendem Dampfdruck und bei der vorgesehenen Temperatur innerhalb einer entsprechenden Zeitdauer ermöglicht. Nach dem Calcinieren wird ein Teil des überschüssigen Wassers aus der Aufschlämmung von Λ-Hemihydrat-Gips durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt und der Rückstand nach Trocknen in der Wärme gewonnen. Der getrocknete α-Gips wird anschließend auf den gewünschten Feinheitsgrad vermählen, um die vorgesehene Normalkonsistenz bzw. den entsprechenden Plastizitätsgrad zu erreichen. (Unter »Normalkonsistenz« ist dabei die Konsistenz zu verstehen, bei der das Gemisch gerade noch aus dem Behälter ausgegossen werden kann. Der Begriff bezieht sich auf die Wassermenge in g oder ml, die mit 100 g Gips angesetzt werden muß, um ein Gemisch dieser Konsistenz zu erhalten.)

Zu bestimmten Zwecken kann es jedoch erwünscht sein, a-Hemihydrat-Gips herzustellen, bei dem die Normalkonsistenz in einem Bereich zwischen der mit dem obenerwähnten Verfahren erzielbaren Konsistenz und der Normalkonsistenz von /i-Hemihydrat liegt. Man könnte zwar zu diesem Zweck beim Aufschlämmungsverfahren die zuzusetzende Menge an die Kristallbildung modifizierender Substanz in der Gipsaufschläm- 6; mung vermindern, aber es besteht dann die Gefahr, daß die Aufschlämmung von a-Hemihydratkristallen nur schwer zu filtrieren ist, da die Kristalle eine ungeeignete Form aufweisen. Das Filtrieren kann außerdem erschwert werden, wenn der verwendete pulverisierte Gips Ton oder andere Verunreinigungen in störenden Anieilen enthält. .

Gemäß den sachlich eng miteinander verwandten US-PS 29 07 667 und 29 07 668 wird der Rohgips lediglich zu Brocken von etwa 1 mm bis 5 cm Durchmesser zerkleinert und diese dann mit der wäßrigen Lösung des die Kristallform beeinf.ussenden organischen Zusatzes, die gegebenenfalls auch ein Netzmittel enthält, getränkt und in den Autoklav eingebracht Die Beschaffenheit des erhaltenen Hemihvdraies ist jedoch in vieler Beziehung unbefriedigend.

In der US-PS 30 81 152 wird vorgeschlagen, die Behandlungszeit im Autoklav durch gewisse Modifikationen des Dampfdruckes beträchtlich herabzusetzen. Laut den Tabellen IV und V dieser Patentschrift beträgt diese Zeitspanne aber immer noch mindestens rund 5 Stunden was für die Praxis reichlich fang rst. Ein besonderer Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß das stufenweise Modifizieren des Dampfdruckes komplizierte Einrichtungen erfordert und die Arbeitsweise sehr umständlich macht.

Dem gegenüber ist. wie bereits eingangs erwähnt, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von .x-Hemihydrat-Gips durch Druckbehandlung eines Gemisches aus Gipspulver und einem die Knstallform modifizierenden Stoff mit gesättigtem Wasserdampf be. höherer Temperatur im Autoklav dadurch gekennzeichnet daß man das trockene oder angefeuchtete Gemisch vor dem Aufgeben in den Autoklav zu Agglomerat wie Kugeln, Briketts oder Pellets ausformt, die nach dem Ca'zinieren und Trocknen wieder pulverisiert werden.

Beispiele von für das erfindungsgemaße Verfahren geeigneten kristallmodifizierenden Stoffe sind Bernsteinsäure Maleinsäure. Zitronensäure. Phthalsäure und Apfelsäure und deren lösliche Salze. Neben den genannten kristallmodifizierenden Stoffen in Form von freien organischen Säuren oder ihren löslichen Salzen können verschiedene Derivate dieser Verbindungen verwendet werden, wie der Bernsteinsäuremethylester und ähnliche Ester sowie ltaconsäurc. Die kristallmodifizierenden Stoffe werden gründlich mit dem pulverisierten Gips vermischt, entweder trocken als Pulver oder durch Besprühen oder anderweitiges Anfeuchten des Gipspulvers mit einer Lösung des krisiallmodifizierenden Stoffes. .

Das Gemisch aus Gipspulver und knstallmodilizierendem Stoff wird erfindungsgemäß zu Kugeln oder Briketts oder anderen Agglomeraten ausgeformt, bevor es calriniert wird, damit das Material, insbesondere wenn es feucht ist, leichter zu handhaben ist und das Trocknen nach dem Calcinieren erleichtert wird. Das Verpressen des trockenen oder feuchten Pulvers muß so erfolgen, daß ausreichende Festigkeit der Kugeln, Briketts oder anderen Agglomerate gegenüber mechanischen Einwirkungen bei der Handhabung und gegenüber dem Dampfdruck im Autoklav während des Calcinicrens erreicht wird, um zu vermeiden, daß die Zwischenräume zwischen den einzelnen Agglomeraten durch Bruchstücke verstopft werden und damit das Trocknen verzögert wird. Der beim Calcinieren angewandte Dampfdruck liegt etwa im gleichen Bereich , wie beim bekannten Aufschlämmungsvertahren, d. h, er liegt vorzugsweise zwischen 1,4 und 4,9 kg/cm² Überdruck. Die Calcinierzeit hängt von der Größe der Agglomerate und von dem Wasserdampfdruck ab, und

zwar ist die zur vollständigen Calcinierung notwendige Zeit um so langer, je grobkörniger das Agglomerat und je geringer der Dampfdruck ist

Wenn die kristallmodifizierende Substanz als wäßrige Lösung zugefügt worden war, kann man die BrikeUs, Kugeln oder anderen Agglomerate aus Gipspulver und kristallmodifizierendem Stoff (gegebenenfalls unter Abdeckung) vor dem Calcinieren an der Luft austrocknen lassen. Das calcinierte und getrocknete Produkt wird wieder zerkleinert und, z. B. in einer Kugelmühle, fein vermählen, so daß man einen Plaster erhält, dessen Normalkonsistenz bzw. Plastizitätsgrad dem jeweiligen Verwendungszweck entspricht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ha: u. a. den Vorteil, daß kein Filtrieren erforderlich ist, weil es sich nicht um ein Äufschlämmungsverfahren handelt. Die verwendete Menge an kristallmodifizierenden Stoffen beeinflußt im vorliegenden Fail nur die Form der Λ-Hemihydratkristalle in dem zu Kugeln. Briketts od. dgl. verpreßten pulverisierten Gips, was sich auf die Konsistenz des nach dem Vermählen erhaltenen Plasters auswirkt. Die Verarbeitung der erfindungsgemäß zu solchen Agglomeraten verpreßten Ausgangsstoffe wird selbst dann nicht erschwert, wenn beim Verpressen ungünstig geformte Hemihydratkristalle gebildet werden und die Konsistenz des erhaltenen Plasters größer als gewünscht ausfällt, was beim Äufschlämmungsverfahren zur Erschwerung oder völligen Verhinderung des Filtrierens führen würde. Außerdem kann man beim erfindungsgemäßen Verfahren anstelle der aufwendigen kristallmodifizierenden Stoffe, die beim Äufschlämmungsverfahren verwendet werden müssen wenn man zuverlässige Ergebnisse erhalten will, weniger aufwendige Stoffe verwenden, die beim Äufschlämmungsverfahren nur schwer filtrierbare Kristalle ergeben würden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

1000 g weicher Gips (sog. »saccharoider Typ« mit einer Reinheit von 99,5%) wurden gemahlen, bis sich die folgende Siebanalyse ergab:

6,6% > 0,251 mm
17,4% 0,251 bis 0,124 mm
76,0% < 0,124 mm

40

45

100,0%

Das Gipspulver wurde dann innig mit KIOmI l,5%iger Natriumcitratlösung vermischt und das feuchte Gipspulver wurde anschließend zu Briketts von ' 20 g Durchschnittsgewicht verformt, die man an der Luft austrocknen ließ. Die Briketts wurden im Autoklav 2 Stunden unter gesättigtem Wasserdampf bei 140°C und einem Dampfdruck von etwa 2,6 kg/cm² calciniert.

Nach dem Calcinieren wurden die Briketts, die nun aus (X-Hemihydrat-Plaster bestanden, bei einer Temperatur von nicht mehr als 100°C getrocknet. Der Gewichtsverlust beim Calcinieren betrug 15,6%.

Die relativ weichen Briketts aus Λ-Plaster wurden anschließend leicht im Mörser auf eine Körnung von bis zu 0,251 mm zerkleinert. Eine Prüfung der Kristalle des erhaltenen «-Hemihydrates unter dem Mikroskop zeigte, daß es sich um kurze, flache Kristalle mit einem größten Durchmesser von im Mittel etwa 50 μτη handelte. Der Plaster wurde dann in einer Kugelmühle eine Stunde gemahlen, wonach er eine spezifische Oberfläche von 7 220 cm²/g hatte.

Der aus der Kugelmühle kommende Plaster hatte eine Normalkonsistenz von 36 und eine »Kittkonsistenz« von 19 (bestimmt mit einem Messingkegel mit einem Neigungswinkel von 20° und 300 g Gewicht, wobei die Eindringtiefe des Kegels in das Gemisch 2 cm ± 1 mm betrug).

Die Untersuchung mit einer Vorrichtung zur Prüfung der Diamanthärte ergab bei einer Probe, die auf »Kittkonsistenz« eingestellt war, eine Trockenhärtezahl von 51,5.

Beispiel 2

1000 g dichter und harter Gips mit einem Reinheitsgrad von 99% (Herkunft Southard, Oklahoma, USA) wurden auf folgende Feinheit vermählen (Siebanalyse):

1,8% > 0,251 mm
12,7% 0,251 bis 0,124 mm
85,5% < 0,124 mm

100.0%

Das Pulver wurde dann mit 100 ml einer l,5%igen Lösung von Natriumcitra; vermischt und feucht zu Stücken vom Durchschnittsgewicht 120 g brikettieri. Nach Austrocknen wurden die Briketts 2 Std. im Autoklav unter gesättigtem Wasserdampf bei 140^cC und einem Wasserdampfdruck von etwa 2.6 kg/cm² calciniert.

Nach dem Calcinieren wurden die nunmehr aus λ Hemihydrat-Plaster bestehenden Stücke bei einer Temperatur von nicht mehr als 100⁰C getrocknet. Der Gewichtsverlust beim Calcinieren betrug 15,7%.

Die Piasterstücke wurden dann auf eine Körnung von höchstens 6,35 mm zerkleinert und das Produkt in einem Laboratoriums-Mahlwerk vermählen, das eine Lochplatte mit Löchern von 1,58 mm Durchmesser hatte. Die Untersuchung des Λ-Hemihydrates unter dem Mikroskop zeigte kurze, flache Kristalle mit einem mittleren Durchmesser von 30 μηι. Nach weiterem einslündigen Vermählen in einer Kugelmühle hatte das Pulver eine spezifische Oberfläche von 8 020 cm²/g.

Die Normalkonsistenz des Plasters betrug 38 und die ■>Kittkonsistenz« (bestimmt mit dem Messingkegel gemäß Beispiel 1) war gleich 28.

Die Härtezahl einer Probe, die auf Kittkonsistenz eingestellt war (bestimmt wie oben) betrug 48,2.

Beispiel 3

1000 g Gips (Herkunft Neuschouiand) mil einem Reinheitsgrad von 98% wurde vermählen, bis sich folgende Siebanalyse ergab:

0,5%

12,0%

87,5%

100,0%

> 0,251 mm

0,251 bis 0,124 mm
< 0,124 mm

Das Pulver wurde innig mit 100 ml einer 3%igen Lösung von Natriumeitrat vermischt und im feuchten Zustand zu Stücken mit enem Durchschnittsgewicht von 120 g brikettiert, die nach dem Austrocknen gelassen im Autoklav unter gesättigtem Wasserdampf 2 Stunden bei 140^cC und einem Dampfdruck von etwa 2,6 kg/cm² calciniert wurden.

Nach dem Calcinieren wurden die <x-Hemihydrat-Stücke bei einer Temperatur von nicht mehr als 100^cC getrocknet, »vobei der Gewichtsverlust 15,8% betrug.

Die relativ weichen Piasterstücke wurden anschließend auf eine Körnung von nicht mehr als 6,35 mm zerkleinert und im Mörser auf eine Teilchengröße von höchstens 0,251 mm verrieben. Die Untersuchung des Ä-Hemihydrats unter dem Mikroskop ergab kurze, flache Kristalle mit einem mittleren Durchmesser von etwa 40 μπι. Nach weiierem einstündigem Vermählen in einer Kugelmühle hatte das Pulv;r eine spezifische Oberfläche von 7 900 Cm²Ig.

Der Pläsier hatte nunmehr eine Normalkonsistenz von 40 und eine »Kittkonsister.z« von 23, bestimmt wie oben.

Die Trockenhärtezahl einer Probe, die auf Kittkonsistenz eingestellt war (bestimmt wie oben) betrug 43.9.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Λ-Hemihydrat-Gips durch Druckbehandlung eines Gemisches aus Gipspulver und einem die Kristallform modifizierenden Stoff mit gesättigtem Wasserdampf bei höherer Temperatur im Autoklav, dadurch gekennzeichne t. daß man das trockene oder a.igefeuchtete Gemisch vor dem Aufgeben in den Autoklav zu Agglomeraten wie Kugeln, Briketts oder Pellets ausformt, die nach dem Calcinieren und Trocknen wieder pulverisiert werden.