DE2459739C3 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Calciumsulfat-alpha-Halbhydrat - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Herstellung von Calciumsulfat-alpha-Halbhydrat

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DE2459739C3 DE19742459739 DE2459739A DE2459739C3 DE 2459739 C3 DE2459739 C3 DE 2459739C3 DE 19742459739 DE19742459739 DE 19742459739 DE 2459739 A DE2459739 A DE 2459739A DE 2459739 C3 DE2459739 C3 DE 2459739C3
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Günter 5033 Knapsack; Stendenbach Karl-Heinz 5040 Brühl; Strie Lothar 5303 Bornheim; Tiedemann Jens Dr 5042 Erftstadt Reichert
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Calciuinsulfat-.vl lalbhydrat aus bei chemischen Prozessen, beispielsweise bei der Herstellung von Phosphorsäure durch Aufschluß von Rohphosphat mit Schwefelsäure, als Abfallprodukt anfallendem Calciumsulfat-Dihydrat, wobei das Calciumsulfat-Dihydrat gegebenenfalls zunächst durch Flotation von organischen und schleimigen anorganischen Verunreinigungen und durch Waschen von wasserlöslichen Verunreinigungen befreit wird und wobei das vorgereinigte Calciumsulfat-Dihydrat in wäßriger Suspension bei Temperaturen über 1100C kontinuierlich in einen Autoklav eingepumpt und darin umkristallisiert wird und wobei dem Autoklav kontinuierlich Calciumsulfat-a-Halbhydrat-Suspension zum Eintrag in eine Trennzone entnommen wird.
Es isi bekannt, bei chemischen Prozessen, insbesondere bei der Herstellung von Phosphorsäure durch Aufschluß von Rohphosphat mit Schwefelsäure, als Abfallprodukt anfallenden Gips nach seiner Flotierung und Gegenstromwaschung in einen Autoklav einzudosieren, worin bei etwa 1200C und pH-Werten von 1,5 bis 3 die Umkristallisation zu CalciumsuIfat-a-Halbhydrat erfolgt. Das entstandene Calciumsulfat-a-Halbhydrat wird als wäßrige Suspension aus dem Autoklav kontinuierlich abgezogen und nach Abkühlung in einem Wärmetauscher in einem Trennapparat (Zentrifuge oder Filter) von der Mutterlauge abgetrennt. In der abgetrennten Mutterlauge sind die gittergebundenen Fremdbestandteile nahezu vollständig enthalten, während das mit etwa 15% Restfeuchte anfallende Calciumsulfat-Ä-Halbhydrat entweder nach Vermischen mit Wasser direkt zu Gipsfertigteüen vergossen oder nach Trocknung mit Heißluft zu Pulvergipsen verarbeitet werden kann (vergl. »Chemie-Ingenieur Technik« 44 (1972), Seiten 969 bis 972; DT-PS 11 57 128).
Nachteilig ist bei der bekannten Arbeitsweise die indirekte Kühlung der aus dem Autoklav abgezogenen Calciumsulfat-a-Halbhydrat-Suspension, bevor diese auf den Trennapparat aufgegeben werden kann. Um beispielsweise bei den in der Regel verwendeten Doppelrohrwärmeaustauschern ein Maximum an Austauschfläche zu erhalten, muß man den zu kühlenden Suspensionsstrom auf einen möglichst kleinen Querschnitt begrenzen. Dies bedingt aber eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit, wodurch insbesondere an den Rohrleitungskrümmern und den Flanschen starke Erosion hervorgerufen wird. Darüber hinaus führen enge Strömungsquerschnitte zu häufigen Verstopfungen im Wärmeaustauscher durch Bruchstücke von Verkrustungen usw.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Calciumsulfat-«-Halbhydrat zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist, bei welchem vielmehr auf eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit bei der Kühlung der aus dem Autoklav abgezogenen Calciumsulfat-oc-Halbhydrat-Suspension verzichtet werden kann. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die Calciumsulfat-a-Halbhydrat-Suspension auf ihrem Wege vom Autoklav zur Trennzone Kaltwasser eingeleitet wird, wobei je Raumteil Calciumsulfat-«-Halbhydrat-Suspension OJ bis 1,0 Raumteile Kaltwasser angewendet werden.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit in der den Autoklav und den Trennapparat verbindenden Leitung erheblich herabzusetzen, wodurch die Erosion, insbesondere an den Krümmern und Flanschen, vernachlässigbar klein wird. Die Leitung wird durch ihren auf diese Weise möglichen großen Querschnitt auch nicht durch mitgerissene Bruchstücke von Verkrustungen verstopft.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung liegt darin, daß die Mutterlauge der Calciumsulfat-a-Halbhydrat-Suspension durch das Einleiten des Kaltwassers verdünnt wird. Eine verdünnte Mutterlauge ist aber in der Trennzone besser aus dem Calciumsulff.t-Ä-Halbhydrat entfernbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Calciumsulfat-a-Halbhydlrat-Suspension 200 bis 600 g Feststoff/1 enthalten. Schließlich kann zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eine Anlage dienen, welche in strömungsmäßiger Hintereinanderschaltung aus einem ersten Einstellbehälter, einem Drehfilter, einem weiteren Einstellbehälter, einem Autoklav und einem Trennapparat besteht, wobei zwischen dem Autoklav und dem Trennapparat eine Mischstrecke angeordnet ist, in welche nahe ihrem dem Autoklav zugewandten Ende eine Kaltwasser-Zuführungsleitung einmündet. Dabei kann die Einleitung des Kaltwassers in die Mischstrecke über eine Kaskadenregelung vorgenommen werden, bei welcher die Temperatur der CalciumsuIfat-a-Halbhydrat-Suspension in der Mischstrecke nahe ihrem dem Trennapparat zugewandten Ende über einen Führungsregler den Sollwert eines Mengenreglers (Folgeregler) für das Kaltwasser entsprechend dem Zeitverhalten und der Temperaturabweichung korrigierend verstellt. Dadurch wird der Einfluß beispielsweise von Druckschwankungen am Eingang der Mischstrecke, welche durch Verkrustungen oder Änderungen des Druckes im Autoklav oder durch Schwankungen im Feststoffgehalt der Calciumsulfat-a-Halbhydrat-Suspension hervorgerufen werden können, weitgehend eliminiert.
In der Zeichnung ist diese Anlage schematisch dargestellt.
Eine Gipsmaische-Zuführungsleitung 1 ist durch den
Deckel eines ersten Einstellbehälters 2 hindurchgeführt. Der Einstellbehälter 2 ist über eine Leitung 3 mit der Wanne 4 eines Drehfilters 5 verbunden. Der von der Trommel 6 des Drehfilters 5 abfallende Gipskuchen wird über eine Rutsche 7 in einen weiteren Einstellbe-.lälter 8 eingetragen, in welchen ebenfalls eine Wasserzuführungsleitung 9 einmündet, im Einstellbehälter 8 wird der Gipskuchen mit Wasser zu einer Suspension vorgegebener Dichte angemaischt und die Suspension bezüglich ihres pH-Wertes und gegebenenfalls ihrer Temperatur eingestellt. Vom unteren Bereich des Einstellbehälters 8 gehl eine Leitung 10 ab, welche den Deckel eines Autoklavs 11 durchdringt. Vom Deckel des Autoklavs U geht weiterhin eine zu einer Mischstrecke 12 führenden Leitung ab, wobei die Mischstrecke 12,in einer Zentrifuge 16, welche einen Wasserablauf 17 und einen Halbhydrataustrag 18 aufweist, endet. In die Mischstrecke 12 mündet eine Kaltwasser-Zuführungsleitung 15 ein, in welcher sich ein Durchflußmesser 14 und ein automatisch betätigbares Ventil 13 befinden. In der Mischstreck^ 12 ist eine Temperaturmeßeinrichtung TC angeordnet, welche mit einer Mengenregelung FC leitend verbunden ist. Die Mengenregelung FC ist weiterhin mit dem Durchflußmesser 14 und dem automatisch betätigbaren Ventil 13 verbunden.
Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Fortschritt sei nun anhand von Beispielen aufgezeigt.
B e i s ρ i e I 1
(nach dem Stand der Technik)
Aus einem mit vorgereinigler Calciumsulfat-Dihydrat-Maische beschickten 25-m3-Auloklav wurden über eine Steigleitung kontinuierlich 10 m3/hCalciumsulfat-ix-Halbhydrat-Suspension über einen Doppelrohrwärmetauscher von 40 mm lichter Weite auf eine Zentrifuge aufgegeben. Die Temperatur der Suspension betrug vor dem Wärmetauscher 125°C, danach 85°C. Die Kühlstrecke war insgesamt ca. 32 m lang und wies 4 Bögen auf. Die 180°-Kühlbögen waren zum Schutz gegen Erosion emailliert. Nach etwa 100 Stunden Betriebszeit bei der sich ergebenden Strömungsgeschwindigkeit von ca. 2 m/sec traten durch Abrieb hervorgerufene Leckagen an den 180°-Kühlbögen sowie an den benachbarten Flanschen auf. Während der 100 Stunden mußte der Betrieb achtmal unterbrochen werden, um die Kühlstrecke von mitgerissenen Bruchstücken von Verkrustungen zu befreien, welche Verstopfungen verursachten, bzw. um erodierte Rohrleitungsteile auszutauschen.
Beispiel 2
(erfindungsgemäß)
Aus einem mit vorgereinigter Calciumsulfat-Dihydrat-Maische beschickten 25-m3-Autoklav 11 (vergleiehe die Figur) wurden über eine Steigleitung kontinuierlich lOmVh Calciumsulfat-ix-Halbhydrat-Suspension über eine 7 m lange Mischstrecke 12 von 80 mm lichter Weite auf eine mit einer wasserbeaufschlagten Räumschale nach der DT-AS 24 55 312 versehene Zentrifuge 16 aufgegeben. Unmittelbar am Anfang der Mischstrekke wurden über ein T-Stück 5 mVh Kaltwasser (29C C) in die Halbhydrat-Suspension eingeleitet. Die Temperatur der Halbhydrat-Suspension betrug vor der Mischstrec 125° C, danach 87°C.
Der Autoklav wurde mit mehreren Dihydrat-Maischen mit unterschiedlicher Feststoffkonzentration beaufschlagt. Dabei wurden bei jeder Dihydrat-Maische jeweils Proben aus der Leitung 10 (d. h. vor dem Autoklav), aus dem Autoklav 11, aus der Mischstrecke 12 nach Einleitung von Kaltwasser und am Austrag 18 der Zentrifuge 16 entnommen. Die Proben wurden heiß filtriert. Ihr Feststoffanteil wurde mit Äthanol ausgewaschen und bei 4O0C getrocknet. Anschließend wurde der Kristallwassergehalt der Feststoffe ermittelt. Die Ergebnisse zeigt folgende Tabelle:
Probeentnahme
Kristallwassergehalt
(Gewidits-%)
Feststoffkonzentration (g/l)
im Autoklav
180 350 450 650
Aus Leitung 10
Aus Autoklav 1)
Aus Mischstrecke 12
(Nach Einleitung von
Kaltwasser)
Am Austrag 18
19,5 19,7 19,8 19,4 5,9 5,9 6,0 5,9 6.0 6,0 6,1 5,9
6,2
6,3
6,3
Vergleicht man die ermittelten Kristallwassergehalte mit dem theoretischen Wert für Calciumsulfat-Halbhydrat (= 6,2 Gewichts-%), so ergibt sich eindeutig, daß im Rahmen der Analysengenauigkeit weder nach der Zugabe von Kaltwasser noch bei der Abkühlung und Abtrennung der Halbhydrat-Suspension eine Umwandlung zu Calciumsulfat-Dihydrat erfolgt.
Mit der sich ergebenden Strömungsgeschwindigkeit von ca. 0,8 m/sec konnte die Anlage einige Monate lang ohne Unterbrechung betrieben werden. Die mit dem Haftwasser am Calciumsulfat-a-Halbhydrat nach Abtrennung von der Mutterlauge verbleibenden wasserlöslichen Verunreinigungen verringerten sich auf Grund des Verdünnungseffektes um 38%.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Vorfahren zur Herstellung von Calciumsulfat-a-Hdlbhydrat aus bei chemischen Prozessen, beispielsweise bei der Herstellung von Phosphorsäure durch Aufschluß von Rohphosphat mit Schwefelsäure, als Abfallprodukt anfallendem Calciumsulfat-Dihydrai, wobei das Calciumsulfat-Dihyclrat gegebenenfalls zunächst durch Flotation von organischen und |0 schleimigen anorganischen Verunreinigungen und durch Waschen von wasserlöslichen Verunreinigungen befreit wird und wobei das vorgereinigte Calciumsulfat-Dihydrat in wäßriger Suspension bei Temperaturen über 1100C kontinuierlich in einen ,5 Autoklav eingepumpt und darin umkristallisiert wird und wobei dem Autoklav kontinuierlich Calciumsulfat-a-Halbhydrat-Suspension zum Eintrag in eine Trennzone entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Calciumsulfat-«- Halbhydrat-Suspension auf ihrem Wege vom Autoklav zur Trennzone Kaltwasser eingeleitet wird, wobei je Raumteil Calciumsulfat-a-Halbhydrat-Suspension 0,3 bis 1,0 Raumteile Kaltwasser angewendet werden.
DE19742459739 1974-12-18 1974-12-18 Verfahren und Anlage zur Herstellung von Calciumsulfat-alpha-Halbhydrat Expired DE2459739C3 (de)

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RO7584191A RO67270A (ro) 1974-12-18 1975-12-12 Procedeu si instalatie pentru obtinerea de alfa-hemihidrat al sulfatului de calciu
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SU752199179A SU805943A3 (ru) 1974-12-18 1975-12-15 Способ получени -полугидрата суль-фАТА КАльци
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LU74027A LU74027A1 (de) 1974-12-18 1975-12-16
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