DE2323376C3 - Vorrichtung zur Herstellung von Gipskörnern oder -brocken - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von verfestigten Gipskörnern oder -brocken durch Umsatz von Kalkstein mit Schwefelsäure.

Der bei der K rstellung von Phosphordünger als Nebenprodukt anfallende ebenso v:'". der aus schwefelhaltigen Abgasen und Kalkstein erzeugte kristalline Gips liegt in Pulverform mit Korngrc^Ren von ca. 100 bis & 300 μπι und einem erheblichen Wasseranteil vor. Wird ein derartiger Gips mit einem relativ hohen Wassergehalt zur Zementherstellung eingesetzt, ergeben sich Probleme hinsichtlich eines gleichmäßigen Austrages aus einem Aufgabetrichter, weil dieser Gips aufgrund seiner Adhäsionkräfte nicht ausreichend rieselfähig ist. Ein gleichmäßiger Gipseintrag in die Reaktoren ist bei der Zementherstellung für die Qualität des erzeugten Zements jedoch von gravierender Bedeutung.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Vorrichtung zur « kontinuierlichen Herstellung von Gips aus Schwefelsäure und Kalkstein zu schaffen, in der der Gips während oder unmittelbar nach seiner Reaktion zu Brocken von ausreichender Festigkeit agglomeriert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch so einen konischen, sich nach oben erweiternden Reaktor mit zentrisch geführter Rührwelle und mit auf diese aufgesetzte spiralförmig gewundene gesonderte Rührblätter deren Kreisrand sich bis an den Innenmantel des konischen Behälters erstreckt und die sich in axialer ^r>5 Richtung zur Rührwelle überlappen.

Zum Erhalt von Gipsbrocken mit einer geeigneten Größe und insbesondere Festigkeit soll die Reaktionstemperatur im konischen Reaktor zwischen normal und 60°C betragen und die Schwefelsäure-Konzentration bo zwischen 5Q und 60 Gew. % liegen, Der in den Reaktor kontinuierlich eingeführte Kalkstein ist pulverförmig, lind zwar vorzugsweise mit einem Obefkörti Von 0,074 bis 0,15 mm,

in dem Reaktor werden die Verfestigten Dihydral* κ Gipsbrocken durch die ständig intensive Rührbewegung gebildet, wobei in einem ersten Stadium Halbhydrat (CaSO₄ · 1/2H₂O) anfällt, das in einer nachfolgenden Hydration zu Dihydratgips (CaSO₄ · 2HaO) umgewandelt wird. Dieser durch die Hydration gebildete Dihydratgips besteht aus stark verzahnten Kristallen und fällt in relativ harten Brocken an, die zwischen den Fingern nicht mehr zerdrückt werden können. Die Hydration entspricht einer Reaktion zwischen kalziniertem Gips und Wasser und tritt nur bei den obigen Reaktionsbedingungen ausreichend intensiv ein.

Bei diesen Reaktionen von Kalkstein mit 50- bis 60%iger Schwefelsäure entstehen im Reaktor Phasenänderungen des Gemisches von einer sehr hohen Rieselbzw. Fließfähigkeit beim Misch- und Reaktionsbeginn der Rohrmaterialien bis zu einer sehr geringen Fließfähigkeit des zu Brocken verfestigten Gipses im F.ndstadium der Reaktion. Als Zwischenzustand gibt es ein plastisches Stadium, bei dem die gebildeten Reaktionsprodukte eine äußerst hohe Klebefähigkeit besitzen. Durch die spezifische Ausbildung der Rührblätter wird ein Anbacken oder Ankleben des plastischen Zwischenproduktes vermieden, wie es bei herkömmlichen Schraubenrührern mit einer durchgehender. Rührwenuei eintritt Dieser Wirkung koiiinH insofern eine erhebliche Bedeutung zu, weil das sich an den Rührblättern bekannter Art oder an der Rührwendel absetzende plastische Zwischenprodukt weiter reagiert und sich dabei verfestigt, was bereits nach kurzer Betriebszeit zum Zusetzen des Reaktors und damit zur Unterbrechung des Betriebes führt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung,

F i g. 2 den Reaktor nach F i g. 1 im Querschnitt.

Die dargestellte Vorrichtung enthält einen als konischer, sich nach oben erweiternder Behälter 32 ausgebildeten Reaktor 20. in dem eine Rührwelle 33 zentrisch geführt ist An der Rührwjlle sind mehrere Rührblätter 34, 35, 36 mehrstufig unttr Ausbildung von Zwischenabständen angeordnet. Gemahlener Kalkstein in vorbestimmter Menge und Konigröße wird in den Behälter 32 durch einen Eintrag 37 und Schwefelsäure über einen Zulauf 38 eingetragen. Die Materialien werden durch den vom Motor 39 über ein Reduktionsgetriebe 40 angetriebenen Rührer gemischt. Die Gemischmenge im Reaktor wird durch geeignete Meßfühler so gesteuert, daß der Füllungsgrad, d. h. das obere Niveau des Gemisches, in etwa in der Höhe des ersten Rührblattes 34 liegt. Durch die Drehbewegung der Rührblätter 34 und 35 wird das Reaktionsgemisch unter gleichzeitigem gegenseitigen Reagieren nach abvärts gedrückt. Der gebildete verfestigte Gips wird durch das unterste Rührblatt 36 abgefördert und gelangt dann in einen Austragsförderer 22, der ein zylindrisches Gehäuse 41, eine mit verwundenen oder schraubenförmigen gekerbten Blättern besetzte angetriebene Welle 42 und einen Austrag 43 enthält.

Die Rührblätter 34,35, 36 sind ?ls Kreissektoren von jeweils einem Winkel von 120 bis 160° ausgebildet und übereinander an der Rührwelle 33 so befestigt, daß ihr Scheitelpunkt in der Welle liegt und sich ihr Kreisrand bis an den Innenmantel des konischen Behälters 32 erstreckt. Ihre Neigung zur Horizontalen liegt Vorzügsweise bei 25 bis 30°. Die Rührblätter überlappen sich gegenseitig axial und senkrecht zur Rührwelle 33 unter Ausbildung von Zwischenräumen. Die Förderblätter des Austragsförderers 22 sind in gleicher Weise wie die

Rührblätter 34 bis 36 des Reaktors aufgebaut und angeordnet

Der gebildete Gips wird im Endstadium der Reaktion in den Austragsförderer 22 abgeführt und dabei einer Kreisbewegung mit einem Rückfluß in den Raum zwischen dem letzten Rührblatt 36 unmittelbar oberhalb des Austragsförderers 22 in Richtung der Pfeile in Fig. 1 unterworfen. Der Gips wird als verfestigte Gipsbrocken von 20 bis 30 mm Korngröße aus dem Förderer 42 in ständiger Kreisbewegung ausgetragen. Die Drehzahl des Rührers soll dabei 30 Upm oder weniger betragen. Zur Verbesserung der nach abwärts gerichteten Bewegungskoinponente des Reaktionsgemisches kann dem Rührblatt eine geeignete Bogenform gegeben werden, wobei dieser Fördereffekt sich bei Verwendung von schmaleren Rührblättern vergrößert

Es ist ausreichend, wenn die Verweilzeit des Gutes im Reaktor 5 bis 10 min beträgt und die gesamte Verweilzeit inklusive der im Austragsförderer 22 nur bei 20 min oder weniger liegt. Wird Kalkstein im Überschuß von ca. 10 Gew.-°/o über dem Reaktionsgleichgewicht in den Reaktor 20 eingeführt, dann vollzieht sich die Reaktion meist in einer Zeit von 5 min. Ein Oberschuß an Kalkstein von mehr als 10Gew.-% ist nicht wünschenswert, da sich dadurch die Qualität des erzeugten Gipses beeinträchtigt.

Der beschriebene Reaktor ist außerordentlich kompakt. Bei der ablaufenden Reaktion wird im Reaktor eine große Wärmemenge freigesetzt, die zu Reaktionstemperaturen von über 100⁰C führen kann. Aufgrund dieser vergleichsweise hohen Reaktionstemperatur verdampft ein Teil der Schwefelsäure und wird durch eine Entlüftungsleitung zusammen mit dem bei der Reaktion entstandenen Kohlendioxyd abgeführt. Durch einen nachgeschalteten Abscheider können die Schwefeldämpfe auskondensiert und dem Reaktor als Schwefelsäure von geeigneter Konzentration wieder zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von verfestigten Gipskörnern oder -brocken durch Umsatz von Kalkstein mit Schwefelsäure, gekennzeichnet durch einen konischen, sich nach oben erweiternden Reaktor (20, 32) mit zentrisch geführter Rührwelle (33) und mit auf diese aufgesetzten spiralförmig gewundenen einzelnen Rührblättern (34-36), deren Kreisrand sich bis an den Innenmantel des konischen Eehälters (32) erstreckt und die sich in axialer Richtung zur Rührwelle (32) überlappen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rührblätter (34-36) zusätzlich '5 noch senkrecht zur Rührwelle (32) gemäß (45) überlappen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Aust.ragsförderer (22) mit horizontaler, mit Flügeln besetzter Welle (42).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Abscheider für Schwefeisäuredämpfe.