DE2658915A1 - Verfahren zur herstellung von stueckigem calciumsulfat - Google Patents
Verfahren zur herstellung von stueckigem calciumsulfatInfo
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Description
DIPL.-CHEM. JOACHIM DRESSLER PATENTANWALT Talstr.28, Eichenhof, 3520 Hofgeismar 4
den 20. Dezember 1976 1439/76 Dr/ve
Gebr. Knauf Westdeutsche Gipswerke, Iphofen
"Verfahren zur Herstellung von stückigem Calciumsulfat"
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Gebr. Knauf Westdeutsche Gipswerke 1439/76
Feinteilige Calciumsulfate, wie sie beispielsweise beim
Brechen von Naturgips oder natürlichem Anhydrit als Abrieb oder Filterstaub anfallen, können in der Bauindustrie ebensowenig
eingesetzt werden wie fcxn'.-eilige Calciumsulfate,
die als Nebenprodukte in chemischen Verfahren, wie beispielsweise
bei der Erzeugung von Phosphorsäure durch Umsetzung von Rohphosphat mit Schwefelsäure oder bei der Erzeugung
von Flußsäure durch Einwirken von Schwefelsäure auf Flußspat oder bei der Rauchgasentschwefelung erhalten
werden. Diese feinteiligen Calciumsulfate können mit den
herlänmlichen Dosiereinrichtungen nicht dosiert und weiterverarbeitet
werden. Außerdem ist die Handhabung solcher feinteiliger Calciumsulfate mit erheblichen Staubbelästigungen
verbunden.
1.5 Aus diesen Gründen sind Verfahren entwickelt worden, derartige
feinteilige Calciumsulfate im Wege des Pelletierens
in stückige Produkte zu überführen. Hierzu ist es jedoch erforderlich,
das feinteilige Calciumsulfat ganz oder teilweise
zu trocknen und zu dehydratisieren oder dem feinteiligen
Calciumsulfat ein abbindefähiges Calciumsulfat, z.B.
Calciumsulfat-Halbhydrat, vor oder während der Pelletierung
zuzumischen. Erst aus diesen feinteiligen Produkten können
Pellets hergestellt werden, die nach anschließender Rehydratisierung
eine für die Handhabung ausreichende Festigkeit besitzen. Für die Rehydratisierung solcher Pellets kann
es vorteilhaft sein, den feinteiligen Produkten Anreger zuzusetzen.
Derartige Verfahren sind in der DT-AS 1 109 355
oder in der US-PS 2 412 170 beschrieben.
Außerdem sind Verfahren bekannt, nach denen Calciumsulfate
unter Zusatz von Bindemitteln, wie beispielsweise Carboximethylzellulöse, oder in Gegenwart von kristallmodifizierenden
Stoffen in stückige Form übergeführt werden. Diese
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Verfahren sind in der DT-OS 2 5Ö"£ 954 bzw. 1 927 015 offenbart.
Da diese über die Pelletisierung führenden Wege zur Erzeugung von stückigen Produkten aus feinteiligen Calciumsulfaten
als mehrstufige Arbeitsweise technisch aufwendig sind, ist nach Möglichkeiten gesucht worden, diese feinteiligen
Calciumsulfate in einem möglichst einstufigen Verfahren
in ein grobstückiges Produkt zu überführen, dessen Teilchengröße und mechanische Festigkeit für die meisten
Anwendungszwecke ausreichend ist.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von stückigem Calciumsulfat aus feinteiligem Calciumsulfat gefunden worden« Danach
wird das feinteilige Calciumsulfat auf einen Gehalt an
freiem Wasser von mehr als 0 bis 4 Gew.% gebracht und anschließend mit einer Walzenpresse unter einem Anpreßdruck
von 1 bis 5 Mp pro cm Walzenbreite verpreßt.
Nach dem Verfahren der Erfindung können Feinstäube, die bei der mechanischen Aufbereitung von natürlichen Calciumsulfaten
anfallen oder daraus gewonnene Halbhydrate, in stückige Form übergeführt werden. Ebenso können synthetische
feinteilige Calciumsulfate, wie sie in der chemischen Industrie als Nebenprodukte oder bei der Rauchgasentschwefelung erhalten
werden, nach dem Verfahren der Erfindung in stückige Form gebracht werden. Diese Calciumsulfate können als natürliehe
oder synthetische Dihydrate oder als synthetische Halbhydratt- sowie als natürliche oder synthetische Anhydrite
eingesetzt werden. Es ist auch möglich, OC-Calciumsulfat-Halbhydrate,
wie sie beispielsweise aus der Phosphorsäure-Erzeugung nach dem Naßverfahren oder aus der Entwässerung
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von Calciumsulfat-Dihydraten in Autoklaven erhalten werden,
nach( dem Verfahren der Erfindung zu verarbeiten.Vor der
Kömpakl^ierimg kann es vorteilhaft sein, diese A-Calciumsulfat-Halbhydrate
zu stabilisieren. Anschließend ist es vorteilhaft, das in Form von Briketts bzw. Schülpen vorliegende
-G-Calciumsulfat-Halbhydrat durch Eintauchen in Wasser
oder durch Aufsprühen von Wasser zum Dihydrat zu rehydratisieren.
Mit besonderem Vorteil können diese Ausgangsmaterialien eingesetzt werden, wenn die Teilchengröße bei
90 Gew.% der Einsatzmenge kleiner als 200/um ist und keine
Teilchen über 500/um vorliegen.
Dieses feinteilige Ausgangsmaterial muß zunächst auf einen Gehalt an freiem Wasser von größer als 0 bis zu einem Wassergehalt
von 4 Gew.% gebracht werden. Dieser Gehalt an freiem Wasser des Ausgangsmaterials kann durch Vermischen
entsprechender Mengen an feuhterem Ausgangsmaterial mit trockenem Ausgangsmaterial eingestellt werden. Bei feuchtem
Ausgangsmaterial kann dieses ohne weiteres auf einen Gehalt an freiem Wasser zwischen größer als 0 und 4 Gew.?£
getrocknet werden, wofür gebräuchliche Trocknungsanlagen,
wie beispißlsweise Stromtrockner, Kontakttrockner, Turbinentrockner,
Schnelltrockner und dgl. eingesetzt werden können.
Das auf diese Weise vorbereitete und in seinem Gehalt an
freiem Wasser auf einen Wert zwischen größer als 0 und 4 Gew.%
eingestellte feinteilige Calciumsulfat wird anschließend
einer Walzenpresse zugeführt und dort bei Temperaturen zwischen größer als 0 und 60°C unter einem Anpreßdruck
von 1 bis 5 Mp pro cm Walzenbreite in stückige Form übergeführt. Hierzu können sogenannte Brikettierwalzen eingesetzt
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werden, in deren Mantel brikettförmige Mulden eingeschnitten
sind. Bei Verwendung von Brikettierwalzen ist es vorteilhaft, das Ausgangsmaterial mit einem Gehalt an freiem
Wasser einzusetzen, der an der oberen Grenze des vorstehend genannten Bereichs liegt. Im anderen Fall muß beim Brikettieren
die durch den geringeren Gehalt an freiem Wasser des Ausgangsmaterials bedingte geringere Gleitwirkung durch
höhere spezifische Anpreßdrücke ausgeglichen werden. Hierdurch kann ,-jedoch ein Aufspalten der Briketts bewirkt werden,
wobei die entstehenden Briketthälften die Walzenformen
so zusetzen, daß sie nur schwer daraus zu entfernen sind. Beim Kompaktieren des Ausgangsmaterials mit glatten oder
profilierten Walzen tritt diese Erscheinung nicht auf, so daß das Ausgangsmaterial hierfür mit Gehalten an freiem Wasser
eingesetzt werden kann, die an der unteren Grenze des vorstehend angegebenen Bereichs liegen. Hierbei entstehen
die sogenannten Schülpen, die gegebenenfalls nach dem Austrag
aus der Walzenpresse zusätzlich gebrochen werden können, wenn eine beonders gleichmäßige Korngröße des kompaktierten
Produktes erreicht werden soll. In manchen Fällen kann es auch erwünscht sein, die bruchanfälligen scharfen Kanten
der Schülpen zu beseitigen. Hierzu werden die Schülpen unter roulierenden Bewegung, beispielsweise in einer Drehtrommel,
geschliffen,
Beim Unterschreiten des angegebenen Gehalts an freiem Wasser ist die Haftung, die durch Verpressen in einer Walzenpresse
zwischen den einzelnen Teilchen des feinteiligen Ausgangsmaterials erreicht werden kann, zu gering, als daß
eine wesentliche Kornvergrößerung erreicht werden kann. Bei einem Gehalt an freiem Wasser von mehr als 4 Gew. /ό im Ausgangsmaterial
wird beim Verpressen mittels Walzen aus dem
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feinteiligen Preßgut Wasser aus den entstehenden Preßstücken
herausgepreßt, wodurch die Festigkeit der erhaltenen Briketts bzw. Schülpen so vermindert wird, daß
bereits beim Austrag aus der Walzenpresse oder bei andereu geringfügigen mechanischen Einwirkungen diese zerfallen.
Die erfxndungsgeroäß aus einem feinteiligen Ausgangsmaterial
tab mehr als 0 bis 4 Gew. % Gehalt an freiem Wasser ohne
Bindemittel oder andere Zusätze erzeugten Briketts oder Schülpen besitzen eine für die meisten Verwendungen in der
Bau-industrie ausreichende Festigkeit, ohne daß dadurch
die übrigen wertvollen Eigenschaften, wie beispielsweise
Abbindeverhalten oder Festigkeiten daraus erbrannter Gipse, der eingesetzten Calciumsulfate in irgend einer Form nach—
teilig beeinflußt xverdeno Außerdem haben die erfindungsgemäß
erzeugten Briketts bzw. Schülpen nur einen geringen Abrieb und können ohne großen Staubanfall gehandhabt werden.
Die aus der Walzenpresse abgezogenen Briketts bzw. Schülpen erhöhen ihre Festigkeit noch während der direkt anschließenden
Lagerung. Eine weitere zusätzliche Erhöhung der Festigkeit
und eine Verminderung des Abriebs erfolgt beim Nachtrocknen der Briketts oder Schülpen.
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Gereinigtes, feinteiliges, stabilisiertes -Xr-Calciumsulfat-Halbhydrat,
wie es bei der Erzeugung von Phosphorsäure aus Rohphosphat und Schwefelsäure nach dem sogenannten HaIbhydrat-Verfahren
anfällt, hat eine Korngrößenverteilung, nach der die Teilchengrößen von 24 Gew.% kleiner als 63
/um und von 0,3 Gew.% größer als 200/um sind. Dieses Ausgangsmaterial
wird in einem Stromtrockner mit Rückmischeinrichtung von ursprünglich 18,1 Gew.% an freiem Wasser
auf einen Gehalt an freiem Wasser von 1,6 Gew.% getrocknet. Dieses Ausgangsmaterial wird dann bei Raumtemperatur in einer
Brikettier-Walzenpresse unter einer spezifischen Anpreßkraft von 2,75 Mp pro cm Walzenbreite zu Briketts mit
einem mittleren Korndurchmesser von 25 mm verpreßt, ohne daß ein Zusetzen der Brikettformen auftritt. Die Grünpunktfestigkeit
der Briketts (direkt nach dem Verlassen der Walzenpresse gemessen) liegt zwischen 19 und 21 kp bei einem
Abrieb von maximal 5 Gew.^, dessen Korngröße unter 1 mm liegt. Diese Halbhydratbrxketts können nach Entstabilisierung
und durch Aufsprühen von 15 Gew.% Wasser in Dihydratbriketts
mit noch höheren Festigkeiten und einem geringeren Abrieb übergeführt werden.
Gereinigtes, feinteiliges Calciumsulfat-Dihydrat, wie es
bei der Erzeugung von Phosphorsäure nach dem Naßverfahren anfällt, hat eine Korngrößenverteilung, nach der die Teilchengrößen
von 55*8 Gew. % kleiner als 63/tun und von 0,7 Gew.
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größer als 200/um sind. Der Gehalt an freiem Wasser von
20,2 Gew.% dieses Ausgangsmaterials wird durch Zumischen von 8,2 Gew.-Teilen trockenem Calciumsulfat-Dihydrat
pro Gew.-Teil Ausgangsmaterial auf 2,2 Gew.% gesenkt. Dieses Preßgut wird bei Raumtemperatur in einer Brikettier-Walzenpresse
unter einer spezifischen Anpreßkraft von 2>75 Mp pro cm Walzenbreite zu Briketts mit einem mittleren
Korndurchmesser von 25 mm verpreßt, ohne daß ein Zusetzen
der BrAettformen auftritt. Die Grünpunktfestigkeit der erhaltenen
Briketts beträgt 12 - 15 kp bei einem Abrieb von 7 Gew.Sa, dessen Korngröße unter 1 mm liegt.
Gereinigtes, feinteiliges Calciumaifat-Dihydrat, wie es bei
der Rauchgasentschwefelung mit einem Gehalt an freiem Wasser
von 10 Gew.% anfällt, weist eine Korngrößenverteilung auf, nach der 53>6 Gew.% kleiner sind als 63/ui und 1,5
Gew.% größer als 200/um. Durch Zumischen von 2,5 Gew.-Teilen
trockenem Calciumsulfat-Dihydrat pro Gew.-Teil feuchtes Calciumsulfat-Dihydrat wird ein Preßgut mit einem Gehalt
an freiem Wasser von 2,9 Gew.% erhalten. Dieses Preßgut wird bei Raumtemperatur in einer Brikettier^Walzenpresse unter
einer spezifischen Anpreßkraft von 2 ,-try Mp pro cm Walzenbreite zu Briketts mit einem mittleren Korndurchmesser von
43 mm verpreßt, ohne daß ein Zusetzen der Brikettformen auftritt. Die Grünpunktfestigkeit der erhaltenen Briketts beträgt
9 - 10 kp bei einem Abrieb von 8 Gew.^, dessen Kerngröße
unter 1 mm liegt.
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Aus dem in Beispiel 2 spezifiziertenCalciumsulfat-Dihydrat
wird durch Zumischen von 17,4 Gew.-Teilen trockenem Calciumsulfat-Dihydrat
ein Preßgut mit einem Gehalt an freiem Wasser von 1,1 Gew.% erhalten, das bei Raumtemperatur einer
Kompaktier-Walzenpresse zugeführt und darin unter einer spezifischen Anpreßkraft von 3,3 Mp pro cm Walzenbreite zu
Schülpen verpreßt wird. Die Grünpunktfestigkeit dieser Schülpen beträgt 11 - 13 kp bei einem Abrieb von 8Gew.%,
dessen Korngröße unter 1 mm liegt.
Feinstmaterial aus der Entstaubung von Naturgipsfabriken
mit einem Gehalt an freiem Wasser von 0,6 Gew.% besitzt eine Korngrößenverteilung, nach der 95,6 Gew.% kleiner sind
als 63/um und 0 Gew. % größer als 200 /um. Dieses Preßgutwird
bei Raumtemperatur in einer Brikettier-Walzenpresse unter einer spezifischen Anpreßkraft von 2,75 Mp pro cm
Walzenbreite zu Briketts mit einem mittleren Korndurchmesser von 25 mm verpreßt, ohne daß ein Zusetzen der
Brikettformen auftritt. Die Grünpunktfestigkeit der erhaltenen Briketts beträgt 10 - 14 kp bei einem Abrieb von
10 Gew.%, dessen Korngröße unter 1 mm liegt.
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Claims (3)
1) Verfahren zur Herstellung von stückigem Calciumsulfat
aus feinteiligem, natürlichem oder synthetischem Calciumsulfat
in Gegenwart von Wasser, dadurch gekenn zeichnet, daß das feinteilige Calciumsulfat mit einem
Gehalt an freiem V/asser von größer als 0 bis 4 Gew. % mittels Walzenpressen unter einem Anpreßdruck von
1 bis 5 Mp pro cm Walzenbreite verpreßt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß während des Verpressens eine Temperatur von größer als 0 bis 60 C aufrechterhalten wird.
3) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Calciumsulfat eingesetzt wird, dessen Teilchengröße
zu 90 Gew.% unter 200/um liegt und das keine
Teilchen mit einer Größe von über 500/um enthält.
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