DE3603596A1 - Verfahren zum stueckigmachen von feinteiligen gips - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stückigmachen von feinteiligem Gips, wie er bei chemischen Umwandlungsprozessen anfällt, insbesondere von Gips aus Rauchgasentschwefelungs-Anlagen (REA).

Dabei bedeutet "feinteilig" im Sinne der Erfindung, daß die maximale Teilchengröße in der Regel nicht größer als 0,2 mm ist. Bei den stückig zu machenden feinteiligen Gipsen handelt es sich vorzugsweise um Kalziumsulfat-Dihydrat und insbesondere um solche feinteiligen Gipse, die eine relativ hohe Restfeuchte, insbesondere eine Restfeuchte von etwa 10% aufweisen. Derartige Gipse unterscheiden sich von dem in der Natur vorkommenden Gipsstein und Naturanhydrit (sogenannte Naturgipse) in erster Linie hinsichtlich der Teilchengrößen, die beim Naturgips in der Regel weit oberhalb von 5 mm liegen. Der in Rauchgasentschwefelungs-Anlagen anfallende, sogenannte REA-Gips, für den das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft ist, hat im übrigen einen höheren Kalziumsulfat- Gehalt als Naturgips.

Insbesondere der REA-Gips fällt aufgrund der für Großfeuerungsanlagen vorgeschriebenen Rauchgasentschwefelung in sehr großen Mengen an. Es wird daher seit längerem nach mit vernünftigem technischen Aufwand möglichst wirtschaftlich durchführbaren Verfahren zur Weiterverwendung solcher als Rückstand aus industrieller Produktion anfallender Gipse gesucht, z. B. für die Herstellung von Baugips, Gipsbauplatten, Zement, Mörtel oder Bergbaumörtel. Für diese Anwendungsgebiete steht allerdings ein großes Angebot an Naturgips zur Verfügung. Auf diesen Naturgips, insbesondere dessen Stückigkeit sind die bestehenden Verarbeitungsanlagen und -verfahren abgestimmt. Im Sinne der Erfindung feinteilige Gipse, insbesondere REA-Gipse haben gegenüber dem Naturgips den Nachteil höherer Feuchte und schlechteren Fließverhaltens. Außerdem ist im Erfindungssinne feinteiliger Gips in den auf den stückigen Naturgips ausgerichteten Verarbeitungsanlagen nur unter hohen Schwierigkeiten dosierbar. Darüberhinaus gibt es aber auch Lager- und Transportprobleme, die beim Naturgips nicht existieren.

Es sind zwar bereits Verfahren zum Stückigmachen von feinteiligem Gips bekannt. Diese erweisen sich jedoch als zu aufwendig, um ein mit dem Naturgips konkurrenzfähiges Produkt zu erhalten. Unter anderem ist REA-Gips in Brikettierpressen brikettiert worden, was eine Vortrocknung auf eine Restfeuchte von weniger als 1% erfordert. Zur Vortrocknung kann nicht-entschwefeltes Rauchgas eingesetzt werden; dann sind die Trocknungsanlage und nachgeschaltete Rauchgasleitungen allerdings gegen Korrosion, z. B. durch Einsatz korrosionsfester Werkstoffe oder durch Beschichtungen oder Anstriche zu schützen, weil das Rauchgas bis unter den Säuretaupunkt abgekühlt werden muß. Außerdem leidet dabei die Gipsqualität durch Staubeintrag und Kondensationsprodukte aus dem Rauchgas. Dieses bekannte Verfahren zum Stückigmachen von feinteiligem Gips erfordert also relativ hohe Investitionskosten für Korrosionsschutzmaßnahmen, zusätzliche Rauchgaskanäle und rauchgasdichte Absperrklappen sowie relativ hohe Betriebskosten vor allem durch Energieverbrauch für den Trocknungsprozeß. Wenn bei der Trocknung statt Rauchgas Dampf eingesetzt werden muß, steigen die Energiekosten weiter. Außerdem ist bei diesem bekannten Verfahren mit einem erheblichen Teileverschleiß zu rechnen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter möglichst weitgehender Vermeidung vorerwähnter Nachteile ein besonders kostengünstiges Verfahren zum Stückigmachen von feinteiligem Gips bereitzustellen, durch das eine ausreichende Festigkeit des stückiggemachten Gipses erreicht wird und der Gips in den gleichen Weiterverarbeitungsanlagen und auf gleiche Weise weiterverarbeitet werden kann, wie Naturgips und ähnliche Gipsarten; insbesondere soll solcher feinteiliger Gips stückig gemacht werden, der bei chemischen Umwandlungsprozessen, insbesondere in Rauchgasentschwefelungs-Anlagen anfällt, dessen Teilchengröße maximal 0,2 mm beträgt, dessen Restfeuchte etwa 10% beträgt und/oder bei dem es sich um ein Kalziumsulfat-Dihydrat handelt; mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll der feinteilige Gips zu einem Zwischenprodukt für die Zementindustrie verarbeitet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der feinteilige Gips und ein Bindemittel derart gemischt werden, daß durch die beim Mischen auftretende mechanische Beanspruchung des Mischgutes dessen Struktur verändert wird, und die Mischung nachfolgend in einer Pelletiervorrichtung pelletiert wird. Die Erfindung basiert demnach auf dem Grundgedanken, den feinteiligen Gips mit einem Bindemittel gründlich zu mischen, so daß eine möglichst gleichmäßige Verteilung von feinteiligem Gips und Bindemittel erzielt wird, und die Struktur des Gipses durch eine strukturändernde Bearbeitung, zu verändern sowie nachfolgend das so bearbeitete Gemisch in einer Pelletiervorrichtung zu pelletieren.

Die Pelletierung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Rollen der Teilchen auf einem Pelletierteller, wobei die Agglomeration durch ausreichende Benetzung der Teilchen mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und das Bindemittel unterstützt wird. Die Größe der Pellets kann dabei dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt werden. Die etwa in dem feinteiligen Gips vorliegende Restfeuchte kann unter gegebenen Umständen als Benetzung bereits ausreichen.

Versuche haben gezeigt, daß ein Pelletieren von REA-Gips nur dann möglich ist, wenn auch ein Bindemittel verwendet wird. Das Befeuchten des REA-Gipses oder die Nutzung der bereits vorhandenen und an sich ausreichenden Eigenfeuchtigkeit allein reichen also noch nicht zum Herstellen von Pellets in einer Pelletiermaschine aus. Ferner wurde gefunden, daß auch bei der Verwendung von Bindemitteln sich nur dann Pellets mit ausreichender Festigkeit herstellen lassen, wenn Bindemittel in der Größenordnung von mehr als 10% zugegeben werden. Diese Zugabemengen sind jedoch unwirtschaftlich.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß Pellets genügender Grün- und Endfestigkeit mit Bindemittelzusätzen von nur 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des feinteiligen Gipses, erhalten werden, wenn vor dem Pelletieren durch geeignete Maßnahmen die Struktur des Gipses verändert wird. Diese Strukturveränderung wird überraschenderweise in Walzenmischern infolge mechanischer Beanspruchung des Gipses durch die Walzen, insbesondere in Kollergangmischern, erreicht.

Für den Einsatz des stückig gemachten Gipses in der Zementindustrie darf das Bindemittel keine die Zementverwendung störenden Komponenten enthalten. Versuche haben gezeigt, daß als Bindemittel Zement in einem Anteil von wenigen Gewichtsprozenten zu Gips-Pellets ausreichender Grün- und Endfestigkeit führt. Zementzusätze als Bindemittel in Anteilen von 2 bis 8 Gew.-% ergeben Grünfestigkeiten, die bei der Fallfestigkeitsprüfung Fallhöhen von 2 m auf Betonflächen zulassen. Damit ist eine ausreichende Festigkeit gegeben, um das frische Pelletiergut vom Herstellungsort bis zu den Lagerplätzen bzw. in Siloanlagen zu transportieren.

Eine Verbesserung der Frühfestigkeit der Pellets wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß dem Aufgabegut im Mischer sogenannte Abbindebeschleuniger in wässriger Form zugegeben werden die vorzugsweise nach DIN 1045 zugelassene Stoffe sein sollten, z. B. anorganische Salze, wie Aluminate, Karbonate, Silikate und Metallchloride, aber auch organische Stoffe, z. B. Netzmittel. Hierdurch wird die Kaltdruckfestigkeit sowohl in der Früh- als auch in der Endphase erhöht. Die Kombination von Bindemittelzusatz und Abbindebeschleuniger (als Erstarrungsbeschleuniger bekannt), gestattet, insbesondere wegen der höheren Grünfestigkeit, eine vereinfachte und kostengünstigere Handhabung der grünen Pellets beim Transport und bei der Lagerung. Zugabemengen an Abbindebeschleuniger = 0,10 Gew.-%, bezogen auf den feinteiligen Gips, haben sich als ausreichend erwiesen.

Gute Ergebnisse haben sich ergeben bei 4% Zugabe von PZ 55 Portlandzement mit und ohne Abbindebeschleuniger. Bei Zugaben von 4% PZ 55 und 0,08% Abbindebeschleuniger erhöhen sich die Anfangsfestigkeiten.

Durch die Erfindung werden u. a. folgende Vorteile erzielt:

• - Die erfindungsgemäß hergestellten Pellets sind in allen bekannten gipsspezifischen Anlageteilen verwendbar, insbesondere mit den bekannten Dosierungssteuerungen;
• - die Pellets können, z. B. beim antizyklischen Anfall von REA-Gips, auch im Freien gelagert werden, weil sie - wie sich überraschenderweise gezeigt hat - unter allen meteorologischen Bedingungen (trocken, feucht, Niederschlag, Frost, usw.) nicht zerfallen; dies wurde u. a. durch Frost-/Tauwechsel-Versuche nach entsprechender Befeuchtung nachgewiesen;
• - der Transport der Pellets kann in offenen Transportfahrzeugen erfolgen, insbesondere entsteht dadurch keine Staubbelästigung.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich u. a. die in der Zeichnung schematisch dargestellte Vorrichtung. Diese weist einen Speicherbehälter 1 für Zement als Bindemittel auf (Fassungsvermögen 100 t Zement). Ein zweiter Speicherbehälter 2 nimmt z. B. 20 m³ feinteiligen Gips auf, der über Förderer 3 mit Kalziumsulfat-Dihydrat aus der Rauchgasentschwefelungs- Anlage eines Kraftwerkes beaufschlagt wird. Die Mischungskomponenten werden über entsprechende Fördereinrichtungen einer Waage 4, die z. B. für ein Fassungsvermögen von 4.000 kg ausgelegt ist, zugeführt und gelangen von dort über eine Dosierschnecke 5 in einen Mischer 6, in dem sie gründlich gemischt und aufgrund der beim Mischen auftretenden mechanischen Beanspruchung in ihrer Struktur verändert werden - letzteres trifft in erster Linie für die Gips-Komponente zu. Der Mischer ist z. B. auf eine Leistung von 20 t pro Stunde ausgelegt; ihm ist ein Vorsilo 7 mit einem Fassungsvermögen von 8 t nachgeordnet. Von dem Vorsilo 7 aus gelangt das Mischgut auf einen von zwei Pelletiertellern 8, die für einen stündlichen Durchsatz von 10 t ausgelegt sind. Von den Pelletiertellern werden die Pellets auf im Gegenstrom durchlüftete Vorratsspeicher 9 mit jeweils 2.000 m³ Fassungsvermögen verteilt. Von der Austragsseite am unteren Ende dieser Vorratsspeicher 9 gelangen die Pellets zur Verladung für den Weitertransport.

Claims (8)

1. Verfahren zum Stückigmachen von feinteiligem Gips, dadurch gekennzeichnet, daß der feinteilige Gips und ein Bindemittel derart gemischt werden, daß durch die beim Mischen auftretende mechanische Beanspruchung des Mischgutes dessen Struktur verändert wird, und die Mischung nachfolgend in einer Pelletiervorrichtung pelletiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischer ein Walzenmischer oder ein Kollergangmischer verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in einer Menge von 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des feinteiligen Gipses, zugegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelzugabe im Vorlauf des Mischers erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem feinteiligen Gips und dem Bindemittel ein Abbindebeschleuniger in wässriger Form zugegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Abbindebeschleuniger anorganische Salze, wie Aluminate, Karbonate, Silikate oder Metallchloride, und/oder organische Stoffe, wie Netzmittel, verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Zement verwendet wird.

8. Verwendung des Verfahrensproduktes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Zwischenprodukt für die Herstellung von Zementprodukten.