DE3144583A1

DE3144583A1 - Verfahren und vorrichtung zum calcinieren von calciumsulfat-dihydrat

Info

Publication number: DE3144583A1
Application number: DE19813144583
Authority: DE
Inventors: David John West Bridgford Nottinghamshire Ball; Edward Ruddington Nottinghamshire Varney; Arthur George Terry Wilford Nottinghamshire Ward
Original assignee: BPB Industries PLC
Current assignee: BPB Ltd
Priority date: 1980-11-10
Filing date: 1981-11-10
Publication date: 1982-09-09
Also published as: AU7735781A; ES507492A0; ES8301850A1; DK496981A; NL8105079A; IT1140282B; JPS57111240A; IT8124957A0; NO813799L; AR226757A1; BE891065A; ZA817558B; FI813540L; BR8107289A; KR830007460A; NZ198927A; FR2493826A1; LU83742A1; CA1167641A; PL233756A1

Description

BPB INDUSTRIES PUBLIC LIMITED COMPANY, London, England

Verfahren und Vorrichtung zum Calcinieren von Calciumsulfat-Dihydrat

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des Verfahrens und der Vorrichtung zum Calcinieren von Calciumsulfat-Dihydrat oder Gips»

Beim Calcinieren des Dihydrate zum Halbhydrat ist jegliche Neigung zur Bildung von unlöslichem Anhydrit auf Kosten des Halbhydrats von Nachteil, da bei bestimmten Anwendungsformen dies zur Verringerung der Ausnutzung des als mineralische Beschickung verwendeten Gipses führt. Diese Neigung kann unter bestimmten Bedingungen bei kontinuierlichen Verfahren zur Calcinierung beobachtet werden„ die auf der unmittelbaren Erhitzung des Gipses durch heiße Gase beruht, wobei die mineralische Beschikkung sehr rasch zum Halbhydrat calciniert wird.

Es wurde nun ein Mittel zur Verringerung der Bildung unlöslichen Anhydrits bei der kontinuierlichen Calcinierung unter unmittelbarem Erhitzen eines Gipsbettes mit Gasen gefunden, das zu Werten Führt, die typisch für die Herstellung unter Verwendung von beispielsweise einem Kessel sind, der ohne die unmittelbare Einwirkung heißer Gase auf die mineralische Beschickung betrieben wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Calcinieren von Gips, wobei ein Bett aus gepulvertem Gips unmittelbar durch Einleiten eines heißen Gases in das Bett erhitzt und auf einer Temperatur gehalten wird, bei der Calciumsulfat-Hemihydrat gebildet wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in die Gasphase Feuchtigkeit einsprüht, wodurch die Bildung unlöslichen

Anhydrits verringert wird.

Die Feuchtigkeit wird in die Gasphase oberhalb des Bettes gesprüht, beispielsweise in den Abgasraum in dem oberen Bereich eines Calcinierungsgefäßes oder angrenzend daran oder in das Rohr, durch das das heiße Gas in das Bett eingeleitet wird, oder in beide genannten Bereiche.

Die Erfindung wird im. einzelnen unter besonderer Berücksichtigung der Herstellung von calciniertem Gips gemäß dem Verfahren nach GB-PS 1 488 665 sowie der britischen Patentveröffentlichung 2043219A beschrieben. Obwohl diese Beschreibung im einzelnen auf diese beiden Verfahren und die dazu verwendeten Vorrichtungen Bezug nimmt, kann natürlich die Erfindung auch auf andere Verfahren und Vorrichtungen zur kontinuierlichen CaI-cinierung von Calciumsulfat und insbesondere. auf Einrichtungen angewandt werden, durch die Calciumsulfat-Dihydrat in rascher Weise durch unmittelbares Erhitzen calciniert wird.

Aus der GB-PS 1 488 665 ist ein Verfahren zum Calcinieren von Calciumsulfat-Dihydrat bekannt, bei dem das Dihydrat in einem Calcinierungsgefäß erhitzt wird, wobei die Wärme indirekt durch die Außenwände des Gefäßes einwirkengelassen wird; außerdem wird das Dihydrat durch unmittelbare Einleitung von nichtreaktiven heißen Gasen, vorzugsweise heißen, gasförmigen Verbrennungsprodukten in das Innere der Masse des Dihydrats innerhalb des Gefäßes durch ein Rohr hindurch erhitzt, das sich allgemein vom Oberteil des Gefäßes nach unten hin erstreckt und in seinem unteren Bereich mit mindestens einer Öffnung versehen ist, wobei das Rohr in die Masse des Materials eingetaucht ist. Um einen maximalen Ausstoß zu erzielen und die Vorteile dieses Verfahrens voll ausnutzen zu können, wird das

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calcinierungsgefäß vorzugsweise kontinuierlich betrieben , wobei calciniertes Material über ein Wehr oder eine andere Einrichtung zur Steuerung des Pegels ausgebracht wird.

Die Anwendung dieser Verfahrensweise erhöht sowohl den thermischen Wirkungsgrad als auch den Durchsatz eines herkömmlichen Kessels. Jedoch wurde bei Einbringung größerer Wärmemengen mit Hilfe der direkten Einführung heißer Gase die oben erwähnte Neigung zur Bildung unlöslichen Anhydrits auf Kosten des Halbhydrats beobachtet.

Wenngleich eine Vielfalt von Quellen für heißes Gas oder gasförmige Verbrennungsprodukte angewandt werden kann, wird gegenwärtig bevorzugt, einen Brenner zu verwenden, der im Oberteil des Calcinierungsgefäßes oder -rohres angeordnet Ist. Der Brenner kann zweckmäßig oben auf dem Calcinierungsgefäß für den Gips angeordnet sein, wobei sich das Rohr in das Bett hinein erstreckt. Die Verbrennungsgase werden vorzugsweise durch Löcher in den Seitenwänden des unteren Abschnittes des Rohres in das Bett hinein verteilt, während der untere Abschnitt des Rohres vorzugsweise offen ist. In einer bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Wasser oder eine andere wäßrige Flüssigkeit (oder Wasserdampf) in gesteuerter Menge pro Zeiteinheit in das Brennerrohr eingeleitet.

Die Menge an Wasser oder wäßriger Flüssigkeit, die eingeleitet wird, muß durch Ausprobieren festgelegt itferden, um die besten Ergebnisse zu erzielen und eine Destabilislerung der Flamme des Brenners in dem Rohr zu vermeiden. In einer typischen Einrichtung beträgt eine zweckmäßige Zufuhr 4^5 l/min»

Aus der britischen Patentveröffentlichung 2043219A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln von teilchenförmigen!, d»h. gepulvertem oder körnigem Material bekannt, die sich insbesondere für die Calcinierung eignen, wobei sämtliche notwendige Wärme unmittelbar in das Material,- das calciniert werden soll, eingeführt werden kann, so daß es möglich ist, auf einen großen Teil des feuerfesten Ziegelmaterials, durch das sich herkömmliche Kessel auszeichnen, zu verziehten und das System thermisch zu isolieren (to thermally lag the system), wodurch der thermische Wirkungsgrad erhöht und die Kosten für Kapital und Unterhaltung verringert werden.

Das in der letztgenannten Literaturs-fcelle beschriebene Verfahren besteht darin, daß man das zu calcinierende Material in ein Gefäß einbringt, wobei man es in dem Bodenteil des Gefäßes auf die Nachbarschaft des Heißgasauslasses beschränkt, indem man insbesondere ein Gefäß verwendet, das in seinem unteren. Abschnitt einen verringerten Querschnitt aufweist, daß man heißes Gas abwärts durch das Gefäß einführt und mit; dem Material in dem Bodenabschnitt in unmittelbaren Kontakt treten laß, wodurch das Material am Boden gleichzeitig erhitzt und im Kreis bewegt wird und sich das daraus resultierende Aufwirbeln und Erhitzen von dem Bodenabschnitt aus durch praktisch die Gesamtheit des Materials in dem Gefäß erstreckt, und daß man das wärmebehandelte Material aus dem Gefäß abzieht. Es ist vorgesehen, daß in den meisten Fällen die heißen Gase die Gesamtmenge der erforderlichen Wärme zur Wärmebehandlung in dem Gefäß liefern, wenngleich ein gewisses Ausmaß an Erhitzen durch die Wand hindurch vorgesehen werden kann, ohne daß von den Grundsätzen des Verfahrens abgewichen wird.

Erfindungsgemäß wird auch in diesem Falle Wasser,

eine andere wäßrige Flüssigkeit oder Wasserdampf einge-

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leitet, und zwar entweder oberhalb des Gefäßinhalts oder vorzugsweise in das Heizrohr für die heißen Gase hinein,

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, worin

FIG. 1 einen schematischen Schnitt eines CaI-cinierungskessels gemäß GB-PS 1 488 665» der gemäß der Erfindung modifiziert worden ist_s

F I G . 2 einen Längsschnitt durch ein Brennerrohr_s das sich für den Kessel gemäß Fig« 1 eignet, und

F I G , 3 einen schematischen Schnitt durch ein Calcinierungsgefäß gemäß der britischen Patentveröffentlichung 2043219As, das gemäß der Erfindung modifiziert ist,

darstellen»

Gemäß Fig. 1 besteht ein Calcinierungskessel 10 aus einem Gefäß 11, das von einer Heizkammer 12 umgeben istρ die mit einem Brenner 14 oder einer anderen Quelle für heißes Gas versehen ist, um den Inhalt des Gefäßes indirekt durch Wärmeleitung durch die Wände hindurch und insbesondere durch den Boden des Gefäßes hindurch zu erhitzen. Herkömmliche Querzüge (cross-flues) 15 tragen zu der Wärmeübertragung auf den Gefäßinhalt bei. Der Deckel 16 des Kessels ist mit Öffnungen 17 zur vorzugsweise kontinuierlichen Einbringung von gemahlenem oder auf andere Weise gepulvertem Calciumsulfat-Dihydrat sowie 18 für den Abzug von Abgasen zu einem Staubsammler versehen. Ein mechanischer Rührer 19 wird durch eine Welle 20, die sich durch den Deckel hindurch erstreckt, angetrieben. Ein Überlauf oder Entleerungsrohr 21, das durch ein Prallblech 22 geschützt ist, zum Ausbingen von

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calciniertem^Material gemäß GB-PS 1 018 464 ist ebenso wie ein herkömmlicher Auslaß 23 mit einem Ventil an seinem unteren Teil vorgesehen.

Um die Grundsätze der GB-PS 1 488 665 anwenden zu können, ist eine allgemein senkrechte Röhre 24 innerhalb des Gefäßes angeordnet und mit einem Brenner ausgestattet, der mit Brennstoff und Luft über Leitungen 25 bzw. 26 versorgt wird. Die heißen Verbrenungsgase, die von dem Brenner erzeugt werden, werden mit Hilfe von öffnungen im unteren Ende 27 der Röhre unmittelbar in die zu calcinierende Masse eingeleitet. -

Erfindungsgemäß werden Wasser, Wasserdampf oder eine wäßrige Lösung oberhalb des zu calcini er enden Materials in das Calcinierungsgefäß eingesprüht. Beispiele für Stellen, an denen eine Wassersprüheinrichtung in einem Kessel angeordnet sein kann, sind mit der Bezugszahl 30 im oberen Abschnitt der Heißgasröhre 24, mit der Bezugszahl 31 gegen den unteren Abschnitt und oberhalb der Öffnungen des Rohres sowie mit der Bezugszahl 32 im freien Raum oberhalb der zu calcini er enden Masse in dem Gefäß 11 selbst angedeutet.

Eine bevorzugte Ausführung des Heißgasrohres 24 und der damit verbundenen Ausrüstung ist in Fig. 2 dargestellt. Am oberen Ende des Rohres oberhalb des Niveaus 34 des Kesseldeckels sind Gas- und Lufteinlässe 25 bzw. 26 zusammen mit Wassereinlässen 35 angeordnet.

In die Röhre 24 ist ein Radialbrenner 36, der von einer konischen Abschirmung 37 umgeben ist, eingepaßt und mit dem Gaseinlaß verbunden. In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist der Brenner gerade unterhalb des Niveaus 38 des Materialbet-tes in dem Gefäß 11 angeordnet, jedoch in anderen Ausführungsformen kann der Brenner auch höher angeordnet sein, beispielsweise unmittelbar unterhalb des Niveaus des Kesseldeckels 34.

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Der untere Abschnitt des Rohres 24 besitzt seitliche Öffnungen 39> und das* untere Ende des Rohres ist vollständig offen.

Zwei Sprühdüsen 40 in Hohlkegelform sind innerhalb des Rohres 24 etwa auf dem Niveau des Brenners 36 zum Einführen von Feuchtigkeit gemäß der Erfindung montiert. Die Düsen sind über die Wassereinlässe 35 mit einem Vorrat an unter Druck stehendem Wasser verbunden.

In Betrieb wird gepulverter Gips kontinuierlich durch die Öffnung 17 in das Gefäß 11 eingebracht, wo der Gips teilweise indirekt von der Heizkammer 12 aus erhitzt wird. Gleichzeitig liefern Brennstoff und Luft, die in das Rohr 24 eingeführt werden, weitere Hitze durch unmittelbare Einleitung heißer Verbrennungsgase, die außerdem das Material in dem Gefäß aufrühren. Der Inhalt des Gefäßes wird außerdem durch den Wasserdampf gerührt und aufgewirbelt, der während des Calcinierens entweicht, während das Material in dem Gefäß darüber hinaus noch durch den Rührer 19 gerührt wird. Das calcinierte Produkt läuft kontinuierlich aus dem Ablaßrohr 21 aus, wobei das Prallblech 22 die unmittelbare Zuführung von möglicherweise noch nicht calciniertem Material aus dem Einlaß 17 in den Auslaß 21 verhindert. In die Gase wird innerhalb des Rohres 24 Wasser oder eine wäßrige Lösung mit Hilfe der Sprühdüsen 40 eingesprüht, wodurch die Bildung von unlöslichem Anhydrit im Gefäß auf einen vernachlässigbar niedrigen Wert vermindert wird.

In einem weiteren Beispiel, das in Fig. 3 erläutert ist, wird die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf die Herstellung von calciniertem Gips gemäß der britischen Patentveröffentlichung 2043219A beschrieben.

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Gemäß Fig. 3 besitzt ein Gefäß 45 von Trichterform einen abgerundeten Boden 46 von geringer Fläche und trägt einen zylindrischen oberen Abschnitt 47, der seinerseits durch einen Deckel 48 geschlossen ist, der mit einer Beschickungsröhre 49 für das zu calcinierende Material, wie beispielsweise gepulverten Gips, sowie einem Auslaßrohr 50 für Abgase, das mit einem nicht dargestellten Staubsammler verbunden ist, ausgestattet ist. Ein Heizrohr 51, das weiter unten näher beschrieben wird, tritt ebenfalls durch den Deckel 48 hindurch in das Innere des Gefäßes. Das Beschickungsrohr 49 für den Gips ist mit einem Dosimeterventil in Form eines rotierenden Beschickers 52 versehen, der mit einem Gipsbunker 53 verbunden ist. Das Gefäß 45 und sein oberer Abschnitt 47 sind in geeigneter Weise isoliert (lagged), wie mit der Bezugszahl 54 angedeutet.

Das normale Niveau an gepulvertem Material in dem Gefäß während des Betriebes ist bei 10 angegeben. Ein Auslaß für calciniertes Material ist in Form eines äußeren Überlaufs 55 vorgesehen, der mit einem Abzugsrohr 56 verbunden ist. Außerdem ist ein mit einem Ventil versehener Bodenauslaß 57 vorgesehen.

Das Heizrohr 51 erstreckt sich praktisch längs der Achse des Gefäßes nach unten. Es ist an seinem unteren Ende 58 offen und endet nahe dem Boden 46 des Gefäßes. Das Rohr ist außerdem im unteren Teil seiner Wand mit symmetrisch verteilten Öffnungen 61 versehen, die die Verteilung der heißen Gase, in das zu calcinierende Material weiter erleichtern. Die Verteilung von Gasen, die aus dem Rohr 51 austreten, wird außerdem durch die Anordnung eines aufrechtstehenden Kegels oder eines anderen Vorsprungs 62 aus wärmefestem Material gefördert, der auf dem Boden 46 des Gefäßes unmittelbar unter der Rohröffnung 58 sitzt.

Durch ein Rohr 63 wird Brenngas, beispielsweise Erdgas, einem Gasbrenner 64 vom Kreuzstromtyp (nozzle- mxx type) zugeführt, der innerhalb des Rohres 51 etwa auf dem Niveau 10 des Materials in dem Gefäß angeordnet istο Getrennt davon wird Luft diesem Brenner von einem Gebläse 66 durch ein Luftrohr 65 zugeführt« Die heißen gasförmigen Verbrennungsprodukte gelangen durch das Rohr 51 nach unten und verlassen es durch sein offenes Ende 58 sowie die Öffnungen 61_o Eine Hilfsluftversorgung für das Heizrohr xirird bei diesem System im allgemeinen nicht angewandt»

Erfindungsgemäß wird Wasser oder eine wäßrige Losungp Wasserdampf oder eine andere Art von Feuchtigkeit vorzugsweise in das Rohr 51 einge sprüht j, und zwar entweder in dem oberen Teil des Gefäßes _g wie mit der Be-.zugszahl 30 angedeutet, oder weiter unten in dem Rohr, beispielsweise in der Nähe des Niveaus des Materials oder in der Nachbarschaft des Brenners 64, wie mit der Bezugszahl 31 angedeutet» Alternativ oder zusätzlich kann Feuchtigkeit auch in den freien Raum des Gefäßes in der Nähe des Abgasauslasses 50 oder mindestens teilweise in das Auslaßrohr selbst eingesprüht werden, wie mit der Bezugszahl 32 angedeutet ist.

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Claims

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Patentanwälte _:" : - : : . .". : 314458

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Parksirafe 13
6000 Frankfurt a. M. 1

BPB INDUSTRIES PUBLIC LIMITED COMPANY, London, England

Patentansprüche

sIy Verfahren zum Calcinieren von Gips, wobei ein Bett aus gepulvertem Gips direkt durch Einleiten von heißem Gas in das Bett erhitzt und auf einer Temperatur gehalten wird, die sich zur Herstellung von Calciumsulfat-Hemihydrat eignet,

dadurch gekennzeichnet, daß man in die Gasphase Feuchtigkeit einsprüht, wodurch die Bildung von unlöslichem Anhydrit verringert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Feuchtigkeit in das heiße Gas einsprüht, bevor dieses mit dem Gips in Kontakt tritt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Feuchtigkeit in einen Bereich oberhalb des Gipsbettes einsprüht, der von den Abgasen aus dem Bett ausgefüllt oder durchzogen wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß man das heiße Gas in den Gips in einem Gefäß durch ein Rohr einführt, das sich allgemeinen vom Oberteil des Gefäßes nach unten erstreckt und sich im unteren Abschnitt des Gefäßes öffnet, und daß man die Feuchtigkeit innerhalb dieses Rohres versprüht.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß man das heiße Gas durch einen Brenner, der innerhalb des Rohres angeordnet ist, erzeugt und daß man die Feuchtigkeit auf praktisch demselben Niveau versprüht, auf dem sich der Brenner befindet.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gips in einem Gefäß hält und außerdem indirekt durch Wärmeleitung durch die Wände des Gefäßes hindurch erhitzt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, daß man den Gips in einem Gefäß hält, dessen unterer Abschnitt so geformt ist, daß der Gips in die Nähe des unteren Endes des Rohres geführt wird, wodurch heißes Gas aus dem Rohr sämtliches Material in dem Gefäß aufrührt und erhitzt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gips kontinuierlich in das Gefäß einführt und kontinuierlich daraus in calcinierter Form abfließen läßt oder abzieht.

9. Vorrichtung zum Calcinieren von Gips, enthaltend ein Calcinierungsgefäß (11, 45), das ein Bett aus zu calcinierendem Gips enthält, sowie Mittel (24, 51) zum unmittelbaren Einführen von heißem Gas in das Gipsbett, gekennzeichnet durch Mittel (30, 31, 32) zum Einsprühen von Feuchtigkeit in die Gasphase in dem Gefäß oder daran angrenzend.

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10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (11, 45) mit einem Rohr (24, 51) zum Einführen von heißem Gas versehen ist, das sich innerhalb des Gefäßes (11, 45) allgemein nach unten erstreckt und sich im unteren Abschnitt davon öffnet, und daß mindestens eine Sprühdüse (30, 31, 32) für Feuchtigkeit innerhalb des Rohres (24, 51) angeordnet ist.

¹¹· Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brenner (36, 64) in das Rohr (24, 51) eingepaßt ist und eine Quelle für das heiße Gas bildet und daß mindestens eine Wassersprühdüse (30, 31, 32) in das Rohr etwa auf dem Niveau des Brenners eingepaßt ist.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (11) thermisch leitfähige Wände aufweist und von einer Heizkammer (12) zum indirekten Erhitzen des Gefäßinhaltes umgeben ist.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (45) einen unteren Abschnitt aufweist, der derart geformt ist, daß der Inhält des Gefäßes während des Betriebes auf das untere Ende des Rohres (51) zu geführt wird.

14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Mitteln (52) zum kontinuierlichen Einführen von gepulvertem Gips und einer Auslaßleitung (21) oder einem Überlauf (55) ausgestattet ist, durch die calciniertes Material kontinuierlich abgezogen wird.

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15. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Sprühdüse (30, 31» 32) für Feuchtigkeit in oder neben dem Gefäß auf einem Niveau, das während des Betriebes oberhalb des Gipsbettes liegt, in einem Bereich angeordnet ist, der von Abgasen aus dem Bett ausgefüllt oder durchzogen wird.