DE3114363C2 - Verfahren zur Herstellung von faserartigem, zumindest teilweise zu sphärischen Teilchen geformten Calciumsulfat-Hemihydrat vom α-Typ - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von faserartigem, zumindest teilweise zu sphärischen Teilchen geformten Calciumsulfat-Hemihydrat vom α-TypInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Calciumsulfat mit geringem Gewicht, bei dem es sich um ein faserartiges Calciumsulfat-Hemihydrat vom α-Typ handelt. Das Produkt kann in der Form von sphärischen Teilchen vorliegen, die gebildet wurden aus ineinander verschlungenen Fasern des faserartigen Calciumsulfat-Hemihydrats vom α-Typ. Das Produkt enthält man durch Leiten einer wäßrigen Aufschlämmung von Calciumsulfat durch einen rohrförmigen Reaktor und Einspritzen von Dampf in die wäßrige Aufschlämmung in dem rohrförmigen Reaktor, zur hydrothermischen Umwandlung des beschickten Calciumsulfats in das faserartige Calciumsulfat-Hemihydrat vom α-Typ.
Description
Durch die Erfindung wird ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Calciumsulfat mit geringem
Gewicht bereitgestellt. Insbesondere wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Calciumsulfat mit
geringem Gewicht und hoher Qualität bereitgestellt.
Es wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung von faserartlgsm Calciumsulfat mit geringem Gewicht
beschrieben, durch hydrothermlsche Reaktion von rohem Calciumsulfat, das hauptsächlich Calciumsulfat-Dlhydrat
enthält. Die offengelegte JA-Patent-Gazette (Kokai) Nr. 1 52 692/1979 beschreibt ein kontinuierliches
Verfahren zur Herstellung von nadeiförmigem Kristallinem Calciumsulfat, das darin besteht. Dampf In eine
wäßrige Aufschlämmung von rohem Calciumsulfat einzuspritzen, um die wäßrige Aufschlämmung auf eine
Temperatur von 115° C oder mehr zu erwärmen und anschließend die wäßrige Aufschlämmung In einen Autoklaven
einzuspritzen. Nach diesem Verfahren wird die wäßrige Aufschlämmung über 1150C mit dem Dampf In
einer hochleistungsfähigen Gas-Flüsslgkeits-Mischvorrichtung erwärmt, worauf die resultierende Aufschlämmung
In den Autoklaven eingeführt wird. Insbesondere ist es wichtig, die Temperatur der wäßrigen Aufschlämmung
über 115° C einzustellen, bevor sie in den Autoklaven eingeführt wird. Darüber hinaus wird In dieser
Beschreibung darauf hingewiesen, daß es einem Strom der wäßrigen Aufschlämmung ermöglicht werden sollte,
einer Kolbenströmung nahezukommen. Dementsprechend Ist die Steuerung der Beschickungsmenge der wäßrlgen
Aufschlämmung ein bedeutender Faktor, sowie die Steuerung der Reaktionstemperatur. Es wird auch
beschrieben, die Beschickungsmenge der wäßrigen Aufschlämmung vorzugsweise über ll,7cm/mln., besonders
bevorzugt auf 14cm/mln. einzustellen.
Das vorstehende Verfahren Ist jedoch vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt her Im Hinblick auf die Installationskosten
und die Produktivität nicht immer vorteilhaft, da die Dispersion der wäßrigen Aufschlämmung In
dem Autoklaven eine Rührvorrichtung erfordert und die Menge der Beschickung begrenzt Ist.
In der DE-OS 27 28 213 wird die Herstellung von kugelförmigem Calclumsulfat-Hemlhydrate vom α-Typ
Il beschrieben, wobei saure Lösungen von Calciumsulfat unter Rückfiuß und Rühren erhitzt werden. Nach der
DE-OS 28 08 101 wird Calciumsulfat-Hemlhydrat vom α-Typ mit einer Schüttdichte von 0,05 bis 0,5 g/cm1
« ebenfalls durch Erwärmen einer sauren Aufschlämmung von Gips unter Rühren erhalten. Diese Verfahren
>f. 45 haben jedoch den Nachteil, daß sie einerseits keine rasche, kontinuierliche Durchführung ermöglichen und
'If. andererseits zu keinem hohen Verhältnis von sphärischem zu faserförmlgem Calciumsulfat führen.
rj Aufgabe der Erfindung 1st die Bereitstellung eines kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung von Calclum-
','•1 sulfat mit geringem Gewicht und hohem Anteil an sphärischem Produkt mit einer ausgezeichneten Produktlvi-
ii'j tat.
p§ so Diese Aufgabe wird durch das In den Patentansprüchen beschriebene Verfahren gelöst, das den Gegenstand
P, der Erfindung darstellt.
Γ] Die beigefügte Figur stellt ein schematlsches Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
Ii Das rohe Calciumsulfat, das erfindungsgemäß verwendet wird. Ist gewöhnlich Calclumsulfat-Dlhyürat.
L·' Zusätzlich können Calciumsulfat-Hemlhydrat, lösliches Calclumsulfat-Anhydrlt und ein Gemisch davon
i,i 55 verwendet werden. Jegliches Calciumsulfat-Hemlhydrat vom α-Typ und vom /?-Typ kann verwendet werden.
>;, Als ein derartiges rohes Calciumsulfat kann jedes natürliche Calciumsulfat, chemisch hergestelltes Calciumsulfit
fat und Nebenprodukt-Calclumsulfat, hergestellt z. B. bei einem Rohöl-Entschwefelungsverfahren, verwendet
in. werden.
Wasserlösliche organische Verbindungen, die bei der Herstellung der die wasserlösliche organische Verblndung
enthaltenden wäßrigen Lösung verwendet werden, umfassen Polyhydroxyverbindungen, wie Äthylen-
L glykol, Diäthylenglykol und Glyzerin. Der Gehalt an wasserlöslicher, organischer Verbindung liegt gewöhnlich
bei etwa 0,1 bis 20 Gew.-Teilchen pro 100 Gew.-Teile Wasser, obwohl er in Abhängigkeit von verschiedenen
Bedingungen variiert. Der Zusatz einer derartigen wasserlöslichen organischen Verbindung zu Wasser erleichtert
die Ausfällung von Calciumsulfat in nachfolgenden Stufen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine wäßrige Aufschlämmung verwendet, die hergestellt wurde
durch Zusatz von rohem, d.h. Beschlckungs-Calclumsuifat zu dem vorstehenden Lösungsmittel. Die Fcstsioffkonzentratlon
In der Aufschlämmung kann In geeigneter Weise je nach der Art des verwendeten Lösungsmittels
innerhalb des Bereichs von 2 bis 20 Gew.-% bestimmt werden. Die wäßrige Aufschlämmung kann bei Raum-
temperatur gehalten werden und wird vorzugsweise auf 60 bis 100° C eingestellt durch Einführen von Dampf
direkt in den Aufschlämmungsbehältei oder Erwärmung des Aufschlämmungsbehälters von außen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die vorstehende wäßrige Aufschlämmung kontinuierlich in einen
rohrförmigen Reaktor eingeführt und gleichzeitig wird Dampf direkt in die wäßrige Aufschlämmung in dem
rohrförmigen Reaktor eingeführt, um das rohe Calciumsulfat einer hydrothermischen Reaktion zu unterziehen.
Der Dampf wird im allgemeinen in den Reaktor durch die gleiche Seite eingeführt, durch die die wäßrige
Aufschlämmung eingeführt wird und In der gleichen Richtung wie die Strömung der wäßrigen Aufschlämmung.
Alternativ kann der Dampf Im Gegenstrom in den rohrförmigen Reaktor durch die Seite eingeführt werden,
durch die das Reaktionsprodukt abgezogen wird. Es können auch andere Positionen der Dampfeinführung in
den Reaktor angewendet werden.
Der ri/hrförmlge Reaktor, der hier verwendet wird, ist im allgemeinen ein Reaktor vom Turmtyp, wie er in
der Figur gezeigt wird, worin der rohrförmige Reaktor senkrecht installiert 1st. Solange die Form des Reaktors
rohrförmig ist, ist die Stellung, in der er aufgestellt ist, nicht kritisch. Beispielswelse kann der rohrförmige Reaktor
entweder waagerecht oder angewinkelt installiert sein. Einer der Vorteile der Erfindung liegt darin, daß in
derartigen waagerecht oder winkelförmig aufgestellten Reaktoren keine Probleme bezüglich der Dispersion des
rohen Calciumsulfate und des Reaktionsprodukts in der wäßrigen Aufschlämmung auftreten.
Im folgenden wird das Verfahren der Erfindung genauer unter Bezugnahme auf die Figur erläutert.
Rohes Calciumsulfat und ein Lösungsmittel werden in einen Aufschlämmungsbehälter bzw. Aufschlämmungstank
1 eingeführt, in dem eine wäßrige Aufschlämmung bereitet wird. Die so hergestellte Aufschlämmung
wird kontinuierlich zu einem Reaktor vom Turmtyp (rohrförmig) 3 unter Anwendung einer Pumpe 2
geführt. Gewöhnlich wird die wäßrige Aufschlämmung in den Reaktor von dessen Boden her eingeführt, einer
hydrothermischen Reaktion während der Aufwärtsbewegung unterzogen und anschließend vom oberen Ende
bzw. vom Kopf des Reaktors abgezogen. Ist der Reaktor vom nicht rohrförmigen Behälter- oder Tanktyp, so
treten Schwierigkeiten bei der Durchführung der kontinuierlichen Arbeitsweise auf und darüber hinaus wird es
notwendig zu rühren. Daher sind derartige nicht rohrförmige Reaktoren nicht geeignet für die wirksame und
kontinuierliche Herstellung von Calciumsulfat mit geringem Gewicht, das eine gleichmäßige Qualität aufweist.
Die In den vorstehenden Reaktor 3 vom Turmtyp eingeführte wäßrige Aufschlämmung wird erwärmt durch
direktes Einführen von Dampf, zur Bewirkung einer hydrothermischen Reaktion des rohen Calciumsulfats.
Hilfsweise kann auch von der Außenseite des Reaktors erwärmt werden, um den Reaktorinhalt zu erhitzen.
Wird jedoch der Reaktor nur von außen her erwärmt, ohne Einführung von Dampf, so bilden sich Ablagerungen
und kleben an den Innenwänden des Reaktors, wodurch ein kontinuierlicher Betrieb unmöglich wird, da der
Reaktor selbst erwärmt wird.
Die lineare Geschwindigkeit der wäßrigen Aufschlämmung In dem vorstehenden Reaktor 3 vom Turmtyp
beträgt 250 bis 350 cm/mln. Das erhaltene Calciumsulfat besteht Im wesentlichen aus Ineinander verschlungenen
Calciumsulfatfasern.
Die Mengen der wäßrigen Aufschlämmung und des Dampfs, die in den Reaktor 3 eingeführt werden, werden
in Abhängigkeit von der Länge und dem Durchmesser des Reaktors, der Reaktionstemperatur und so weiter
bestimmt, so daß die vorstehende lineare Geschwindigkeit erzielt wird.
Die hydrothermlsche Reaktion in dem rohrförmigen Turm wird durchgeführt durch Erwärmen der wäßrigen
Aufschlämmung auf eine Temperatur von zwischen 1050C und 180° C und vorzugsweise von zwischen HO0C
und 160° C.
In den Reaktor 3 vom turmförmigen Typ wird die wäßrige Aufschlämmung kontinuierlich ».ingeführt und
bewegt und darüber hinaus wird eine turbulente Strömung erzeugt durch Einführen von Dampf derart, daß
die wäUrlge Aufschlämmung und der Dampf ausreichend gerührt werden. Ein statischer Mischer 4 1st In'dem
Reaktor 3 vorgesehen
Die Verweilzeit wird auf mindestens 30 Sekunden eingestellt. Die Verweilzeit wird bestimmt unter Berücksichtigung
der Reaktionstemperatur.
Das Reaktionsprodukt, das heißt Calclumsulfat-Hemlhydrat vom α-Typ, das In dem turmförmigen Reaktor 3
durch hjürothermische Reaktion erzeugt wurde, wird kontinuierlich aus dem Reaktor abgezogen und in einen
Vorratsbehälter 5 eingespeist. Falls notwendig, wird es welter in einen Feststoff-Flüssigkeits-Separator (der nicht
dargestellt ist) eingeführt, wo Wasser entfernt wird und es als feuchtes Produkt entnommen wird. Das so erhaltene
feuchte Produkt wird bei 50 bis 120° C getrocknet unter Bildung von trockenem Calciumsulfat Hemihydrat
vom α-Typ.
Das so erhaltene Calclumsulfatprodukt ist ein faserförmlges Calciumsulfat-Hemihydrat vom α-Typ, das zu
sphärischen Teilchen geformt 1st. Die Calciumsulfatfasern wurden Ineinander, unter Bildung von sphärischen
Teilchen, verschlungen, so daß sie ein sehr geringes Gewicht aufweisen. Das Produkt ist gewöhnlich ein
Gemisch des Produkts In der Form von Fasern und der größten sphärischen Teilchen.
Wenn Calclumsulfat-Hemlhydrat, lösliches Calciumsulfat-Anhydrlt oder eine pulverförmige anorganische
Substanz als Teil des rohen Calciumsuli'ats verwendet werden, Ist der Hauptteil des erhaltenen Calciumsulfate
sphärisch.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die Wärmewirksamkeit groß, da Dampf direkt als Wärmequelle eingerührt
wird und die Menge der beschickten wäßrigen Aufschlämmung kann erhöht werden. Somit ist die
Produktivität sehr hoch und die Anlagen- und Betriebskosten können stark verringert werden. Darüber hinaus
kann durch Steuerung der Menge der Aufschlämmung odf;r des beschickten Dampfes Calciumsulfat mit
verschiedenen physikalischen Eigenschaften erzeugt werden. Auch wird, da die hydrothermlsche Reaktion
durch Einführen von Dampf bewirkt und der Reaktor selbst nicht erwärmt wird, die Anhaftung von Ablagerungen
an den Wandungen des Reaktors verhindert und der Betrieb kann kontinuierlich während langer Zeiträume
durchgeführt werden.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene faserartige Calclumsulfatprodukt weist einen geringen
Durchmesser auf und 1st sehr lang. Das sphärische Calclumsulfatprodukt, das aus derartigem faserförmlgcn
Calciumsulfat gebildet wurde, weist eine sehr geringe Dichte auf. Somit weist das aus faserförmlge Calciumsulfat
bestehende sphärische Calclumsulfatprodukt eine sehr hohe Qualität auf.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Calciumsulfat mit geringem Gewicht weist eine
hohe und gleichmäßige Qualität und eine hohe Festigkeit auf. Es kann als Bau- bzw. Konstruktlonsmaterlal,
wie als Deckenmaterial, Zwischen- bzw. Trennwandmaierial, wärmeisolierendes Material, Kernmaterial, Sprühmaterial
usw. sowie auch als Füllstoff für Kunststoffe auf verschiedenen Gebieten verwendet werden.
ίο Beispiele 1 bis 12
Eine wäßrige Aufschlämmung von rohem Calciumsulfat (Calciumsulfat-Nebenprodukt eines Verfahrens zur
Entschwefelung von Rohöl) wurde auf 75° C gebracht und kontinuierlich in einen Reaktor vom Turmtyp
(Innendurchmesser 8 cm, Länge 550 cm) durch den Boden mit einer vorbestimmten linearen Geschwindigkeit
unter Anwendung einer Pumpe eingeführt. Gleichzeitig wurde Dampf !n den Reaktor durch dessen Boden
eingeführt und direkt durch eine Gas-Flüssigketts-Mlschvorrlchtung, die an dessen Boden vorgesehen war.
eingespritzt, um das resultierende Gemisch bei einer vorbestimmten Reaktionstemperatur zu halten. Das Reaktionsprodukt
wurde kontinuierlich vom oberen Ende des Reaktors abgezogen und In einen Vorratsbehälter
eingebracht und es wurde anschließend einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennung durch einen Zentrifugenabscheider
unterzogen. Das so erhaltene Produkt wurde bei 800C drei Stunden getrocknet unter Erzielung von Calclumsulfat-Hemihydrat
vom ct-Typ mit geringem Gewicht.
In den Beispielen wurden drei statische Mischer in einem oberen Teil des Gas-Flüsslgkelts-Mischers
angebracht.
Die verwendeten Reaktionsbedingungen und die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Calciumsulfate
mit geringem Gewicht sind In der folgenden Tabelle aufgeführt.
Der Vergleich wurde in saurer Lösung, ohne statischen Mischer und bei geringer linearer Geschwindigkeit
durchgeführt. Er zeigt, daß hohe Anteile an sphärischem Produkt unter den erfindungsgemäßen Bedingungen
erzielt werden.
35
45
| Bsp. Nr. |
Wäßrige Aufschlämmung von Calciumsulfat Lösungs- rohes Calcium- mittel sulfat Typ Menge |
Dihydrat- 10 > typ |
Reaktions temperatur (0C) *) |
Strömungs menge (l/h) |
lineare Ge schwindig keit (cm/min) |
Calciumsulfat mit Biegefestig- geringem Gewicht keit Schüttdichte Anteil am (kPa> "*> (g/cm3) sphärischem Calcium sulfat (%) ·*) |
5,0 |
| Ver gleich |
0,5% Essigsäure |
Dihydrat- 10 typ |
140 | 90 | 29 | 0,14 | 61 |
| 1 | Wasser | Dihydrat- 10 typ |
140 | 940 | 306 | 0,12 | 67 588 |
| 2 | Wasser | Dihydrat- 10 typ |
140 | 1050 | 341 | 0,12 | 27 |
| 3 | Wasser | 135 | 1350 | 439 | 0,15 |
*) Pro 100 Gew.-Teile des Lösungsmittels
*·) 3 ml Calciumsulfat mit geringem Gewicht wurden in ein Gefäß von 10 ml Inhalt gefugt und mii Mcihanol gewaschen, üiü die
Calciumsulfatfasern zu entfernen, die nicht zu sphärischen Teilchen von Calciumsulfat geformt waren und so wurde das Gewichtsverhältnis bzw. der Gewichtsanteil bestimmt.
·*·) Zu 100 Gew.-Teilen des erhaltenen Calciumsulfat mit geringem Gewicht wurden 400 bis 600 Gew.-Teile Wasser unter Bildung
einer Aufschlämmung gefügt Die so erhaltene Aufschlämmung wurde durch Pressen und Entwässern zu einer Platte (10 x 10 x 2 cm)
geformt, die anschließend bei 600C während 8 Stunden getrocknet wurde unter Erzielung eines preßgeformten Produkts
aus Calciumsulfat mit geringem Gewicht, mit einer Dicht von 0,4 g/cm3. Anschließend wurde die Festigkeit des so erhaltenen
preßgeformten Produkts gemessen.
60
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
65
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von faserartigem, zumindest teilweise zu sphärischen Teilchen geformten
Calciumsulfat-Hemlhydrat vom α-Typ, mit einer Schüttdichte im Bereich 0,05 bis 0,5 g/cm3, durch hydrothermische
Behandlung einer wäßrigen Aufschlämmung von Calciumsulfat, dadurch gekennzeichnet,
daß man in eine kontinuierliche Strömung einer wäßrigen Aufschlämmung von Calciumsulfat mit
einer Feststoffkonzentration von 2 bis 20 Gew.-« und einer linearen Geschwindigkeit von 250 bis
350 cm/min, in einem rohrförmigen Reaktor unter Verwendung eines statischen Mischers Dampf einführt
unter Bildung von sphärischem Calciumsulfat-Hemlhydrat vom α-Typ mit einer Schüttdichte von 0,08 bis
0,16g/cmJ.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Aufschlämmung von Calciumsulfat
auf eine Temperatur von 60° bis 190° C erwärmt wird, bevor die Aufschlämmung in den rohrförmigen
Reaktor eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als rohrförmlger Reaktor ein Reaktor
vom Turmtyp verwendet wird.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4803780A JPS56145116A (en) | 1980-04-14 | 1980-04-14 | Continuous preparation of light gypsum |
Publications (2)
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