DE2730707A1

DE2730707A1 - Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von gips-dihydrat aus gipshaltigen schlaemmen

Info

Publication number: DE2730707A1
Application number: DE19772730707
Authority: DE
Inventors: Arnold Aryus; Hugo Dipl Ing Bleckmann
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-07-07
Filing date: 1977-07-07
Publication date: 1979-01-25

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung
von Gips-Dihydrat aus gipshaltigen Schlämmen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Gips-Dihydrat in fester Form aus gipshaltigen Schlämmen, die insbesondere bei der Rauchgasentschwefelung mittels Kalkmilch anfallen.
Im Rahmen einer Aufbereitung von Abfallstoffen werden in zunehmendem Maße noch verwertbare Stoffanteile von den Abfallstoffen getrennt und in eine, der jeweils vorgesehenen Verwertung angepaßte Form überführt. Die beispielsweise bei der Rauchgasentschwefelung mittels Kalkmilch anfallenden Schlämme enthaltenoftbeträchtliche Mengen an Gips-Dihydrat, an deren Verwertung bisher nicht oder nur in ungenügendem Maße gedacht worden ist. Im Zuge einer Verschärfung von Umweltschutz-bestimmungen im Zusammenhang mit der Deponie dieser Schlämme besteht ein Bedürfnis, deren Gipsanteile zurückzugewinnen und für eine Wiederverwertung nutzbar zu machen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Gips-Dihydrat in fester Form aus gipshaltigen Schlämmen zu schaffen, das sich zugleich durch Plexibilität und Einfachheit auszeichnet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die schlammartigen Materialien zunächst mechanisch entwässert werden, daß von einem Hauptstrom der mechanisch entwässerten Materialien ein Teilstrom abgezweigt wird, daß der Teilstrom einer Wärmebehandlung zur teilweisen oder vollständigen Überführung des Gips-Dihydrates in Gips-Halbhydrat unterzogen wird, daß der Teil strom nach erfolgter Wärmebehandlung dem Hauptstrom wieder zugeführt wird und daß das Gemenge aus Gips-Dihydrat und Gips-Halbhydrat anschließend agglomeriert wird.
Der gesamte Wassergehalt des die mechanische Entwässerung verlassenden Materialstromes setzt sich aus einem adsorptiv gebundenen Anteil und einem Kristallwasseranteil zusammen.
Auf diese Weise findet im Rahmen der Wärmebehandlung, der der Teilstrom unterzogen wird, sowohl eine Entwässerung als auch eine chemische Umwandlung statt. Es wird das adsorptiv gebundene Wasser und ein definierter Teil des Kristallwassers ausgeschieden, so daß das Dihydrat (CaS04 . 2H20) zumindest teilweise in Halbhydrat (CaS04 1/2 H20) umgewandelt wird.
Während der anschließenden Vermischung des nahezu trockenen Teilstromes mit dem feuchten Hauptstrom findet eine Senkung des Wassergehaltes dadurch statt, daß die Halbhydratteilchen mit dem adsorptiv gebundenen Wasser des Dihydrates reagieren und dabei oberflächlich eine teigige Form annehmen. Der Wassergehalt des die Mischeinrichtung verlassenden Gemenges, welcher auf die Bedürfnisse des jeweiligen Agglomerierverfahrens abgestimmt sein muß, kann sehr vorteilhaft durch den Grad der im Rahmen der Wärmebehandlung erfolgenden chemischen Umwandlung des Dihydrates in Halbhydrat eingestellt werden. Die die Mischeinrichtung verlassenden, teilweise hydratisierten, leicht plastisch verformbaren Halbhydratteilchen wirken bei der nachfolgenden Agglomeration als Bindemittel, wodurch eine hohe Festigkeit der gebildeten Agglomerate gewährleistet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Gemenge aus Gips-Dihydrat und Gips-Halbhydrat brikettiert. Das Brikettierverfahren stellt ein vorteilhaftes Agglomerierverfahren dar, da das Gemenge aus Dihydrat und Halbhydrat in Agglomerate von genau definierter Form und Größe überführt werden kann. Der r,indungsmecizanisrrtus beruht beim Brikettieren auf einer teilweisen plastischen Verformung der Oberflächen der einzelnen Feststoffpartikel, so daß im allgemeinen ein entsprechend hoher Preßdruck eingestellt werden muß.
Liegt jedoch, wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Gemenge von zwei Feststoffkomponenten vor, von denen eine oberflächlich teigig ist, kann der Preßdruck entsprechend reduziert werden. Auf diese Weise wird ein schonender Betrieb der Brikettiereinrichtung ermöglicht und damit zur Wirtschaftlichkeit beigetragen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Einstellung des Mengenverhältnisses zwischen Haupt-und Teilstrom und/oder der Wärmebehandlung derart, daß das Gemenge aus Gips-Dihydrat und Gips-Fjalbhydrat einen Gehalt von etwa 5Masse % H2O an nicht chemisch gebundenem Wasser aufweist. Korngröße der Feststoffteilchen und Wassergehalt des Gemenges beeinflussen die Festigkeit der gebildeten Agglomerate und es hat sich gezeigt, daß bei den hier infrage-kommenden Korngrößen der Verfstigungserfolg mit einem Wassergehalt von etwa 5Masse % H20 optimal ist. Dabei kann die Einstellung dieses Wassergehaltes über das Mengenverhältnis zwischen Haupt- und Teilstrom, über die Wärmebehandlung oder auch über eine kombinierte Regelung des Mengenverhältnisses und der Wärmebehandlung erfolgen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, den Wassergehalt innerhalb weiter Grenzen sehr genau einstellen zu können.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens durch eine Entwässerungsstufe, einen Trockner, eine Mischeinrichtung, eine Aggiomeriereinrichtung und eine Meß- und Regelt in richtung zur Regelung des Wassergehaltes der zu agglomerierenden Materialien gekennzeichnet. Bei Schlämmen mit stark schwankenden Parametern können mittels einer Meß-und Regeleinrichtung diese Schwankungen erfaßt und ihre Auswirkungen auf die Beschaffenheit der Agglomerate weitgehend eliminiert werden.
Der Wassergehalt der Agglomerate kann durch eine entsprechende Regelung der Entwässerungsstufe, des Trockners und des Mengenverhältnisses zwischen Haupt- und Teilstrom jeweils in Abhängigkeit von einem gewünschten Wassergehalt eingestellt werden. Damit stehen drei Arten eines Regeleingriffs zur Verfügung, die jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination angewandt werden können, um ein schnelles und genaues Ausregeln von Störungen über einen großen Bereich zu gewährleisten.
Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel.
Eine Rauchgasentschwefelungsanlage 1 ist mit einer Zuleitung 2 für schwefelhaltige Rauchgase, einer weiteren Zuleitung 3 für Kalkmilch (Ca(OH)2), einer Ableitung 4 für weitgehend entschwefelte Rauchgase und einer Ableitung 5 für gipshaltige Schlämme versehen. Die Ableitung 5 steht mit einer Zentrifuge 6 in Verbindung, von der eine Leitung 7 zur Abführung von abgetrennten Wasser abzweigt.
Von der Zentrifuge 6 führt eine Leitung 8 zu einer Mischeinrichtung 9. Als Mischeinrichtung kann z.B, eine Schnecke eingesetzt sein. Die Leitung 8 weist an der Stelle 10 einen Verzweigungspunkt auf, von dem eine Leitung llabzweigt. Diese Leitung 11 führt über einen Trockner 12 zur Mischeinrichtung 9. Die Ziffer 13 am Trockner 12 bezeichnet eine Ableitung 13 für den abgetrennten Wasserdampf. Von der Mischeinrichtung 9 führt eine Leitung 14 zu einer Brikettierpresse 15.
Die in den Verlauf der Leitungen 2,3,4,5,8,11,14 gezeichneten Pfeile deuten schematisch die Flußrichtung der Materialien an. Die Leitung 11 ist unmittelbar hinter dem Verzweigungspunkt an der Stelle 10 mit einem Durchflußregelorgan 16 versehen.
Innerhalb der Leitung 14 befindet sich eine Meßstelle 17, welche über eine Signalleitung 18 mit einer Meß- und Regeleinrichtung 19 in Verbindung steht. Die Meßstelle 17 dient dem Erfassen des Wassergehaltes der der Brikettierpresse 15 zugeführten Materialien. Von der Meß- und Regel ein richtung 19 führen weitere Signalleitungen 20 und 21 zum Trockner 12 und zu dem Durchflußregelorgan 16.
Die Meß- und Regeleinrichtung 19 enthält einen Sollwertsteller 22 für den Wassergehalt, ein Vergleichsglied 23 und einen Regelbaustein 24. Die an der Meßstelle 17 kontinuierlich erfaßten Meßwerte für den Wassergehalt werden in dem Vergleichsglied 23 mit einem Sollwert, der über den Sollwertsteller 22 variierbar ist, verglichen.
Die Regelabweichung zwischen dem gemessenen Wert und dem Sollwert wird dem Regelbaustein 24 zugeführt, der in Abhängigkeit von dieser Regelabweichung entweder parallel oder nacheinander den Trockner 12 und/oder das Durchflußregelorgan 16 betätigt.
Der Regelbaustein 24 enthält einen Reglerlder aus der ihm zugeführten Regelabweichung als Eingangsgröße zwei Ausgangsgrößen£ nämlich die Stellgrößen für die Betätigung des Trockners 12 und des Durchflußregelorganes 16 bildet.
Eine ausschließliche Betätigung des Trockners 12 oder des Durchflußregelorganes 16 sowie eine teilweise gleichzeitige Betätigung kann in einfacher Weise mittels Grenzwertgeber jeweils in Abhängigkeit von der Größe der Regelabweichung oder auch des Meßwertes für den Wassergehalt erfolgen.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die aus der Rauchgasentschwefelungsanlage 1 über die Leitung 5 abgeführten Schlämme zunächst einer mechanischen Entwässerung in einer Zentrifuge 6 unterzogen. Diese Schlämme enthalten Gips in der Form von Dihydrat. Der die Zentrifuge 6 über die Leitung 8 verlassende Materialstrom enthält Wasser sowohl in adsorptiv gebundener Form als auch in Form von Kristall-wasser. Über die Leitung 11 wird ein Teil des durch die Leitung 8 geförderten Materialstromes abgezweigt und dem Trockner 12 zugeführt. Das Material erfährt im Trockner eine derartige Wärmezufuhr, daß das adsorptiv gebundene Wasser und ein definierter Teil des Kristallwassers verdampft, so daß eine teilweise oder vollständige Umwandlung des Dihydrates in Halbhydrat stattfindet.
In der Mischeinrichtung 9 wird das den Trockner 12 verlassende, weitgehend trockene Halbhydrat mit feuchtem Dihydrat vermengt.
Dabei findet eine teilweise Hydratation des Halbhydrates statt, welch letzteres dabei einen oberflächlich teigigen Zustand annimmt. Das die Mischeinrichtung 9 verlassende Gemenge enthält noch einen Anteil an nicht chemisch gebundenem Wasser, der für die nachfolgende Brikettierung von Bedeutung ist. Dieser Wasseranteil sollte mit Hinblick auf die Festigkeit des brikettierten Gutes bei den hier vorliegenden Korngrößen etwa SMasse % H20 betragen.
In der Brikettierungspresse 15 werden die zur Brikettierung sehr vorteilhaften Eigenschaften des aus Dihydrat und leicht plastisch verformbaren Halbhydrat bestehenden feuchten Gemenges genutzt, so daß nach der Erstarrung des Halbhydrates ein sehr fester Formkörper entsteht.
Eine Verwertung der auf diese Weise hergestellten Agglomerate kann zum Beispiel in der Verwendung als Ausgangsstoff zur Herstellung von Gips-Halbhydrat bestehen. Es kommt aber auch ein Einsatz in der Zement industrie als Zusatzstoff zum Zementrohmehl in Betracht, womit bekanntermaßen die Erstarrungszeit des Zementes geregelt wird.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Rückgewinnung von Gips-Dihydrat in fester Form aus gipshaltigen Schlämmen, die insbesondere bei der Rauchgasentschwefelung mittels Kalkmilch anfallen, d a d u r c h g e k e n r. z e i c h n e t, daß die schlammartigen Materialien mechanisch entwässert werden, daß von einem Haupt strom der mechanisch entw.isserten Materialien ein Teilstrom abgezweigt wird, daß der Teilstrom einer Wärmebehandlung zur teilweisen oder vollständigen Überführung des Gips-Dihydrates in Gips-Halbhydrat unterzogen wird, daß der Teilstrom nach erfolgter Wärmebehandlung dem Hauptstrom wieder zugeführt wird, und daß das Gemenge aus Gips-Dihydrat und Gips-Halbhydrat anschließend agglomeriert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge aus Gips-Dihydrat und Uips-Halbhydrat brikettiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Mengenverhältnisses zwischen Haupt- und Teilstrom und/oder der Wärmebehandlung derart erfolgt, daß das Gemenge aus Gips-Dihydrat und Gips-Iialbhydrat einen Gehalt von etwa 5Masse % H2O an nicht chemisch gebundenem Wasser aufweist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine EDntwässerungsstufe (6), einen Trockner (12), eine .lischeinrichtung (9), eine Agglomeriereinrichtung (15) und eine Meß- und Regeleinrichtung (19) zur Regelung des Wassergehaltes der zu agglomerierenden Materialien.