DE3633027A1

DE3633027A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von mineralischen granulaten aus gipshaltigen materialien sowie verwendung der erhaltenen granulate

Info

Publication number: DE3633027A1
Application number: DE19863633027
Authority: DE
Inventors: Walter Kraemer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1988-06-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von mineralischen Granulaten aus gipshaltigen Materialien sowie die Verwendung der erhaltenen Produkte.

Nach dem Stand der Technik erfolgt die Herstellung von Granulaten (Agglomerieren von pulverigen Stoffen) unter Einsatz von Granuliertellern oder Granuliermischern im wesentlichen durch Aufrollen. Hierbei entstehen unter der Einwirkung von Rotation und Zentrifugalkräften und unter Besprühen mit einer Flüssigkeit, die in der Regel aus Wasser besteht, Agglomerate in runder kugeliger Form. Als Ergebnis hoher Energieeinleitung bilden sich eben kugelige Granulate, die stark verdichtet sind, das heißt ein Schüttgewicht von 800 g/l, vorzugsweise 1200 bis 1500 g/l, haben. Derartige Granulate haben nur eine geringe Porosität, wobei die kugelige Form dem angestrebten Verwendungszweck zusätzlich entgegensteht.

Weitere bekannte Verfahren bestehen in der Anwendung von Granuliertrommeln (zum Beispiel in der Düngemittelindustrie) oder in der Sprühtrocknung (zum Beispiel in der Waschmittelindustrie).

Es sind auch Mischsterne aus sehr dickwandigem Stahl, die unter einem Anstellwinkel von zum Beispiel 10° an der Rührwerkswelle befestigt sind, bekannt. Die Granulatbildung ist zwar je nach Art der zu granulierenden Materialien sehr gut, die Granulate sind aber immer stark verdichtet (Schüttgewichte: größer als 1000 g/l) und haben eine kugelige Kornform, was ihrer zweckdienlichen Verwendung entgegensteht.

Granulierverfahren zur Herstellung von überwiegend Gips enthaltenden Granulaten sind nicht bekannt. Vielmehr werden Gipsgranulate nach dem Stand der Technik aus Blöcken oder Tafeln aus Gips, welche durch Füllen von Stuckgips und Wasser als flüssige oder breiige Masse in Formen hergestellt werden, nach ihrem Abbinden und Trocknen durch Brechen hergestellt. Dadurch werden splittartige, gebrochene, stark mehlende Granulate erhalten. Sie haben minderwertige Eigenschaften, wie Schüttelgewichte von 600 bis 700 g/l und eine Wasseraufnahme von nur etwa 50%.

Bei der Herstellung von gipshaltigen Granulaten besteht ein weiteres Problem bei der Trocknung von Massen, die wesentliche Mengen Dihydratgips enthalten. Es ist bekannt, daß die Dehydratation von Dihydratgips (Abspaltung von Kristallwasser) bereits oberhalb 45°C einsetzt und im Temperaturbereich von etwa 60°C stattfindet. Unter Rückbildung zum Halbhydrat (Stuckgips) verliert ein solches Produkt seine Festigkeit und mehlt sehr stark und bei Wasserlagerung derartiger Granulate werden diese schmierig und zerfallen. Schon bei Produkttemperaturen von etwa 60°C treten die auf Dehydration des Dihydratgipses beruhenden Zerfallserscheinungen des Granulates auf. Solche Produkte wären also zur Anwendung, wie für Ab- beziehungsweise Adsorptionszwecke, völlig unbrauchbar. Die Trocknung solcher Granulate ist somit äußerst problematisch, da im Heißluftstrom Überhitzungen unvermeidbar sind, beziehungsweise die Einhaltung von Temperaturen von etwa 50°C oder weniger zu einer sehr langen Trocknungszeit führen würde.

Offensichtlich aus all diesen Gründen ist wie bereits gesagt bisher kein Verfahren zum Granulieren von überwiegend Gips enthaltenden Ausgangsmaterialien bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von mineralischen Granulaten aus gipshaltigen Materialien, mit welchen überlegene Produkte mit niedrigen Schüttgewichten (300 bis 500 g/l), hoher Porosität beziehungsweise hohem Saugvermögen (Wasseraufnahme: 75 bis 150 Gew.-%), einem pH-Wert von 6,5 bis 8,5 und hoher Festigkeit auch nach Wasserlagerung, welche ohne chemische Zusätze Gerüche, wie sie aus der Zersetzung von tierischen Ausscheidungen entstehen, ausgeprägt binden, einfacher, wirtschaftlicher sowie umweltfreundlicher erhalten werden können, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und die Verwendung der erhaltenen Produkte zu schaffen.

Das Obige wurde überraschenderweise durch die Erfindung erreicht.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von mineralischen Granulaten mit hoher Porosität (Wasseraufnahme 75 bis 150 Gew.-%) und niedrigem Schüttgewicht (300 bis 500 g/l) aus gipshaltigen Materialien mit Trocknen der Granulate ohne Zwischenlagerung bei erhöhten Temperaturen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß als Ausgangsmischung eine solche mit einem Gehalt an 50 bis 95 Gew.-% Gips, welcher mindestens ¼ aus Stuckgips und höchstens zu ¾ aus anderen Gipsen besteht, und 5 bis 50 Gew.-% Perlit, gegebenenfalls zusammen mit unter Mitbeteiligung von Produktüberkorn und -unterkorn erhaltenem Produktstaub, unter Zuführung eines Granulier- beziehungsweise Mischwassers zum Granulieren, welches einen Zusatz einer Silikatlösung 0,5 bis 6 Gew.-% SiO₂ entsprechenden Mengen enthält, und mit geringer Energieeinleitung von einer Größe entsprechend der Energie eines mit 2,0 bis 7,0 m/s Umfangsgeschwindigkeit gedrehten, in Abständen von 60 mm voneinander angeordneten, aus 1,5 mm dicken trapezförmig zugeschnittenen Blechen bestehenden Mischsternes, granuliert wird und das Trocknen der Granulate bei Temperaturen von mindestens 70°C derselben durchgeführt wird. Die obige Mengenangabe "Zusatz einer Silikatlösung von 0,5 bis 6 Gew.-% SiO₂ entsprechenden Mengen" bezieht sich auf die Ausgangsmischung.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt insbesondere die folgenden überraschenden Momente mit sich.

1.) Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden im Gegensatz zu den runden kugeligen Produkten des Standes der Technik Granulate mit unregelmäßiger (nicht runder) Oberfläche, die nahezu einem gebrochenen Korn entsprechen, jedoch diesem gegenüber keine scharfen Spitzen beziehungsweise Kanten aufweisen, erhalten. Diese unregelmäßige Oberfläche hat gegenüber einer runden Form den Vorteil, daß das Granulat nicht rollt und liegen bleibt. Dies wird durch die schonende Energieeinleitung mit geringster Verdichtung des zu granulierenden Ausgangsgemisches bewirkt. Die Energieeinleitung ist im erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu den bekannten Verfahren mit üblichen Granulierwerkzeugen wesentlich geringer. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dem zu granulierenden Mischgut ein geringerer Widerstand entgegengesetzt. Dabei stellt auch die geringe Verdichtung im erfindungsgemäßen Verfahren einen Vorteil dar, da dadurch die Produkte leichter werden.
2.) Das Obige begleitend wird durch das erfindungsgemäße Verfahren in den Produkten auch eine höhere Porosität erhalten und unter Betriebsbedingungen gewährleistet, was insbesondere bei der Verwendung für Ab- beziehungsweise Adsorptionszwecke von maßgeblicher Bedeutung ist, worauf noch unten eingegangen werden wird.
3.) Ganz besonders überraschend ist es, daß die Verwendung des Zusatzes der Silikatlösung im Granulier- beziehungsweise Mischwasser zum Granulieren beim erfindungsgemäßen Verfahren außer der günstigen Beeinflussung der Granulierung selbst eine Trocknung bei höherer Temperatur ermöglicht, und zwar auch dann, wenn hohe Mengenanteile von von Stuckgips verschiedenen Gipsen, wie von Dihydratgips, verwendet werden. Dies ist ein spezielles überraschendes Moment spezifisch im Hinblick auf gipshaltige Ausgangsmischungen, wodurch erst das Verfahren zur Herstellung von gipshaltigen Granulaten durch Granulieren von gipshaltigen Ausgangsmischungen ermöglicht wurde.
Durch die Verwendung des Zusatzes einer Silikatlösung im Granulier- beziehungsweise Mischwasser zum Granulieren werden vor allem die folgenden überraschenden Wirkungen entfaltet:
- a) Positive Beeinflussung des Granuliervorganges, das heißt der Kürzung der Zeit der Granulatbildung, im allgemeinen auf etwa 1 bis 1½, vorzugsweise etwa 1¼ Minuten, entsprechend einer bis zum Ende der Abbindung sich erstreckenden Granulierzeit von 10 bis 15 Minuten, mit der damit verbundenen geringen Verdichtung, besseren Porosität und niedrigem Schüttgewicht. Diese Eigenschaften werden also außer durch die festgelegte geringe Energieeinleitung durch den Zusatz der Silikatlösung beim Granulieren zustandegebracht, sie wirken also in diesem Sinne zusammen.
- b) Beschleunigung der Abbindung und damit höhere Festigkeit der Granulate vor dem Trocknen.
- c) Blockieren der Dehydratation der von Stuckgips verschiedenen Gipse, wie Dihydratgips, bei Temperaturen oberhalb 50°C und dabei Zulassen sogar einer Trocknung bei Temperaturen von mindestens 80°C, ohne daß die Stabilität der Granulate beeinträchtigt würde. Im Gegensatz zur Lage ohne Zusatz einer Silikatlösung, in welchem Falle selbst bei einer Produkttemperatur von etwa 60°C die auf der Dehydratation des Dihydratgipses beruhenden Zerfallserscheinungen des Granulates auftraten, bleiben die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Granulate auch bei Wasserlagerung stabil, fest in der Stuktur und griffig und werden nicht schmierig. Die Trocknung kann sogar bei Temperaturen, bei denen die Produkttemperatur (im Granulatstrom des Trocknerauslaufes gemessen) etwa 90 bis 110°C erreichte, durchgeführt werden, ohne daß ein Verlust an Festigkeit oder an Wasserstabilität auftritt. Der bei den bekannten Verfahren zu verzeichnende Schmierfilm ist nicht mehr festzustellen.
- d) Spontanes Inreaktiontreten der in der Silikatlösung enthaltenen Kieselsäure mit den Calciumionen des Gipses unter Bildung von Calciumsilikathydrat gemäß der Reaktionsgleichung SiO₂ + x CaO + y H₂O →
  → CaO · x SiO₂ · y H₂O.
- Die unter diesen Bedingungen gebildete C-S-H-Form ist bis etwa 120°C stabil.
Damit werden durch den Zusatz der Silikatlösung im Granulierwasser beziehungsweise Mischwasser zum Granulieren die folgenden Vorteile erzielt.
- A) Hohe Festigkeit der erhaltenen Granulate, insbesondere infolge der schnellen Verfestigung beim Granulieren und der Beibehaltung derselben beim Trocknen.
- B) Beitrag zur hohen Porosität bei geringer Verdichtung.
- C) Beherrschung der Trocknung bei hoher Temperatur auch bei Mitverwendung anderer Gipse als Stuckgips, wie Dihydratgips, in hohen Mengenanteilen in der Ausgangsmischung. Davon hängen außer der Erzielung einer viel höheren Festigkeit der Granulate nach dem Trocknen vor allem 3 spezielle Vorteile ab:
  - α) Als Gipse können minderwertigere Gipse und dabei Abfallprodukte, wie Dihydratgips, mit eingesetzt werden, und zwar auch in hohen Mengenanteilen.
  - b) Wegen der hohen Porosität der Produkte, an deren Zustandekommen aber wie bereits gesagt auch die festgelegte geringe Energieeinleitung beteiligt ist, können die für Ab- beziehungsweise Adsorptionszwecke sonst notwendigen Zusätze zur Porenbildung, wie Gas- beziehungsweise Schaumbildner, entfallen.
  - γ) Ein weiterer Vorteil ist die verkürzte Trocknungszeit bei der an sich bekannten der Granulierung nachgeschalteten Trocknung ohne Zwischenlagerung, die stoffspezifischer Natur ist, mußte wie bereits gesagt bei niedrigerer Temperatur und folglich bei wesentlich längeren Trocknungszeiten gearbeitet werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann dagegen die mittlere Verweildauer zur Verfestigung des Naßgranulates im Trockner durch die rasch fortschreitende Gipsreaktion etwa 2 bis 7 Minuten, insbesondere 4 Minuten, betragen, wobei das vom Mischer entleerte Granulat beispielsweise nur auf ein Stauband mit kastenartigem Aufbau zu fallen braucht und von diesem in geregelter Durchlaufmenge dem Trockner zugeführt werden kann.
4.) Insgesamt sind die Verfahrensschritte durch das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber den bekannten Granulierverfahren wesentlich vereinfacht und mit geringerem Aufwand verbunden.
5.) Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zur Herstellung von Ab- beziehungsweise Adsorptionsmitteln, wie Tierstreu, bei welchen generell Steine in einer Brecheranlage zerkleinert werden und dabei in der Regel nur 50 bis 60 Gew.-% Nutzkorn erhalten werden und der Rest Staub, das heißt Abfall, ist, werden beim erfindungsgemäßen Verfahren aus dem getrockneten Granulatstrom sofort mindestens 85% Nutzkorn im gewollten Kornspektrum von 1,0 bis 6,0 mm in der gewünschten Qualität erhalten. Bei Erweiterung des gewollten Kornspektrums auf 0,5 bis 6,5 mm erhöht sich die Nutzkornausbringung sogar auf mindestens 95%.

Vorteilhaft kann in der Ausgangsmischung als Stuckgips aus natürlichem Gipsgestein gebrannter Stuckgips eingesetzt werden. Es kann aber auch ein durch Aufbereiten und Dehydratisieren von bei der Abgasreinigung von Rauchgasentschwefelungsanlagen von Kohlekraftwerken anfallendem Dihydratgips hergestellter Stuckgips (sogenannter REA-Gips), der in der Bundesrepublik Deutschland in Mengen von 3 000 000 t/Jahr anfällt, verwendet werden. Dieser ist mit dem aus natürlichem Gipsgestein gebrannten Stuckgips qualitativ vergleichbar. Sehr nützlich ist ferner beispielsweise auch die Verwendung von Dihydratgips aus Abfallprodukten der chemischen Industrie, wie der Phosphorsäureherstellung in der Düngemittelindustrie.

Der Stuckgips wird beim Granulieren des erfindungsgemäßen Verfahrens nach der folgenden Reaktionsgleichung zu Dihydratgips hydratisiert.

CaSO₄ · ½ H₂O + 1,5 H₂O → CaSO₄ · 2 H₂O

Der Stuckgips hat primär die Funktion der Verfestigung des Granulates. Die Umsetzung von Stuckgips zum Dihydratgips setzt sofort nach der Zugabe von Wasser ein und ist zweckmäßig nach 8 bis 11 Minuten abgeschlossen. Während des eigentlichen Misch- Granulatbildungs-Vorganges, das heißt während des Mischens selbst, welcher Vorgang zweckmäßig etwa 2 bis 4 Minuten, vorzugsweise 2½ Minuten, durchgeführt wird, setzt die Verfestigung ein und ist zum Zeitpunkt der Zuführung zur Trocknung abgeschlossen. Die Zeitdauer von der Granulatherstellung bis zum Trocknungsbeginn wird zweckmäßig zu etwa 10 bis 15 Minuten gewählt. Bei der Anfangstrocknung besteht in der Regel noch ein Wasserüberschuß von etwa 25 Gew.-%.

Der in der Ausgangsmischung des erfindungsgemäßen Verfahrens ferner eingesetzte Perlit ist ein geblähtes Lavagestein und dient als Beitrag zur Einstellung des Schüttgewichtes der herzustellenden Granulate und damit der Porosierung ohne Zusatz von Gas- oder Schaumbildner.

Vorzugsweise wird in der Ausgangsmischung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Gips in Mengenanteilen von 80 bis 95 Gew.-% und der Perlit in Mengenanteilen von 5 bis 20 Gew.-% eingesetzt.

Ferner ist es bevorzugt, als Gips in der Ausgangsmischung einen solchen, der mindestens zu ¹/₃ aus Stuckgips und höchstens zu ²/₃ aus anderen Gipsen besteht, zu verwenden.

Weiterhin ist es bevorzugt, als andere[n] Gips(e) Dihydratgips, Halbhydratgips und/oder Anhydrit einzusetzen, wobei die Verwendung des ersteren besonders bevorzugt ist. Gerade die Verwendung des ersteren im erfindungsgemäßen Verfahren bietet nämlich den besonderen Vorteil, daß ein sonst nur ein Abfallprodukt darstellendes Material nutzbringend verwendet werden kann, ohne daß er die Produkteigenschaften nachteilig beeinflussen würde. So wird nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als Dihydratgips ein Industriegips, insbesondere von der Abgasreinigung, wie Entstaubungs- beziehungsweise Rauchgasentschwefelungsanlagen, beispielsweise von Kohlekraftwerken, eingesetzt.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die als Zusatz zum Granulieren dienende Silikatlösung in 1 bis 4 Gew.-%, insbesondere 1 bis 2 Gew.-%, SiO₂ entsprechenden Mengen eingesetzt. Dieser Silikatzusatz muß in Form einer Lösung erfolgen, feste reine SiO₂-Zusätze führen nicht zum Erfolg.

Vorzugsweise werden Natriumsilikatlösungen verwendet. Besonders vorteilhaft kann als Silikatlösung Wasserglas eingesetzt werden. Dabei kann beispielsweise ein solches mit einem SiO₂-Gehalt von 26,9 Gew.-% und einer Dichte von 1,35 kg/l verwendet werden. Vorzugsweise wird die Wasserglaslösung in Mengenanteilen von 5 bis 15 Gew.-% dem Granulier- beziehungsweise Mischwasser zum Granulieren zugesetzt. Weitere Beispiele sind Kalium- und Kalium/Natriumsilikatlösungen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Ausgangsmischung eine solche, in welcher auf Kosten des Gipses 1 oder mehr weitere[s] SiO₂-haltige[s] Material(ien) in als SiO₂ ausgedrückten Mengen von 20 bis 50 Gew.-%, insbesondere 20 bis 40 Gew.-%, enthalten sind, verwendet. Diese SiO₂-haltigen Materialien, welche als Feststoffe eingesetzt werden können, bringen den Vorteil mit sich, daß sie die genannten Wirkungen des Zusatzes der Silikatlösung zum Granulierwasser beziehungsweise Mischwasser zum Granulieren unterstützen. Bei ihrer Verwendung kann entsprechend ihrem Mengenanteil mit geringeren Mengen des Zusatzes der Silikatlösung dieselbe Wirkung wie sonst mit größeren Mengen innerhalb des erfindungsgemäß festgelegten Mengenbereiches erzielt werden. Wenn beispielsweise die als Zusatz zum Granulieren dienende Silikatlösung in nur 0,5 Gew.-% SiO₂ entsprechenden Mengen eingesetzt wird, ist es zweckmäßig, in der Ausgangsmischung ein oder mehr weitere[s] SiO₂- haltige[s] Material(ien) in als SiO₂ ausgedrückten Mengen von 40 bis 50 Gew.-% zu verwenden. Bevorzugt wird beziehungsweise werden dabei als weitere[s] SiO₂-haltige[s] Material(ien) 1 oder mehr Calciumsilikat(e), Kieselgur und/oder Flugasche(n) verwendet. Kieselgur enthält vorzugsweise amorphes SiO₂. Im erfindungsgemäßen Verfahren kann vorteilhaft auch ein Kieselgur minderer Qualität in der Ausgangsmischung eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist Kieselgur aus der Sichterabscheidung. Diese ist grobkörniger und enthält auch sandige Bestandteile in Form von Quarz. Als Flugaschen können vorteilhaft solche, welche in Entstaubungsanlagen von Kraftwerksanlagen, wie Kohlekraftwerken, anfallen, eingesetzt werden. Sie bestehen im allgemeinen zum überwiegenden Teil aus SiO₂ und sind als calciumsilikat- und calciumaluminathaltige Materialien anzusprechen. Beispielsweise können sie 60 Gew.-% SiO₂, 15 Gew.-% CaO, 15 bis 20 Gew.-% Al₂O₃ und 4 bis 9 Gew.-% SO₃ enthalten.

Vorzugsweise wird eine Energieeinleitung, ausgedrückt als 3,0 bis 6,0 m/s Umfangsgeschwindigkeit eines aus in Abständen von 60 mm voneinander angeordneten 1,5 mm dicken trapezförmig zugeschnittenen Blechen bestehenden Mischsternes, angewandt. Die Meßwerte der Energieeinleitung, ausgedrückt in kW/100 kg Naßgranulat hängen von vielen Faktoren, wie dem Füllungsgrad des Granuliermischers, der Zähigkeit des Mischgutes und der Drehzahl des Misch- und Granulierwerkzeuges, ab. Meistens entsprechen der obigen Definition der Energieeinleitung Werte von 0,9 kW bis 1,8 kW/100 kg Naßgranulat, wobei 1,5 kW/100 kg Naßgranulat bevorzugt sind.

Es ist auch bevorzugt, das Trocknen der Granulate bei Temperaturen von mindestens 80°C, insbesondere 80 bis 110°C, derselben durchzuführen. Auch wird vorzugsweise das Trocknen der Granulate mit einem Heißluftstrom mit Temperaturen von 170 bis 210°C, durchgeführt. Als Trockner können übliche, wie Fließbetttrockner und Bandtrockner, verwendet werden. Die mit Wasserdampf und Staub belastete Abluft tritt vorzugsweise mit Temperaturen von 70 bis 110°C, insbesondere 85°C, aus.

Ferner ist es bevorzugt, mit einer Durchlaufzeit von 13 bis 20 Minuten, insbesondere 15 Minuten, von der Ausgangsmischungsherstellung bis zum Fertigproduktabgang zu arbeiten. Spezieller ist als Durchlaufzeit die Gesamtzeit von der Ausgangsmischungsherstellung bis zum Auslauf des Fertigproduktes aus der Siebmaschine zu verstehen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein 1,0 bis 2,5 mm dicke trapezförmig zugeschnittene Bleche (4) aufweisendes Misch- und Granulierwerkzeug, insbesondere Mischstern, ist.

Vorzugsweise beträgt die Stärke der Bleche etwa 1,5 mm. Es ist auch bevorzugt, daß sie aus Stahl sind.

Zweckmäßig ist die erfindungsgemäße Vorrichtung wie folgt ausgeführt. Es sind an einer Rührwerkswelle 1,0 bis 2,5 mm dicke Bleche in trapezförmigem Zuschnitt derart angeordnet, daß diese im Abstand von etwa 60 mm übereinander, zweckmäßig 3- bis 4fach, einen Mischstern bilden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie bereits gesagt mit geringster Energieeinleitung und bewerkstelligt die Homogenisierung der pulverigen Ausgangsmischung in wenigen Minuten, durchschneidet sich bildende Agglomerate und bewirkt so die Bildung von Granulaten mit geringer Verdichtung und unregelmäßiger Oberfläche. Zur Förderung dieses Vorganges wird zweckmäßig das zur Granulierung erforderliche Mischwasser mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Gehalt am Zusatz einer Silikatlösung durch eine im Zentrum der Rührwerkswelle angeordneten Bohrung eingeführt und jeweils auf der Ebene der sternförmig angeordneten trapezförmigen Bleche über dort angeordnete Düsenfeinstrahler und unter Druck verteilt. Hiermit wird erreicht, daß die im Bereich der trapezförmigen Mischwerkzeuge stattfindende stetige Materialerneuerung stets mit der zugeordneten Wassermenge beaufschlagt wird und so eine gleichmäßige Granulatbildung bewirkt wird. Durch stufenlose Regelung der Drehzahl kann zusätzlich die Energieeinleitung dem Vorgang angepaßt werden, so daß stets die angestrebten Produkteparameter geregelt werden beziehungsweise dem angestrebten Endprodukt entsprechen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der folgenden beispielhaften Darlegungen in Verbindung mit der beiliegenden Fig. 1, die ein Fließschema einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, näher erläutert.

Die Ausgangsmaterialien Perlit und Stuckgips sowie gegebenenfalls Dihydratgips, Kieselgur, Flugasche und/oder Calciumsilikat werden in erfindungsgemäß festgelegten Mengenanteilen und ferner unten näher beschriebener Produktstaub mittels gravimetrischer Dosierung, und zwar mittels Waagenbehälter mit Materialzuführung durch Förderschnecken aus einem Mischgranulat, zugeführt. Ferner wird eine Silikatlösung gemäß den erfindungsgemäßen Festlegungen mit dem Granulier- beziehungsweise Mischwasser zum Granulieren mittels volumetrischer Dosierung, und zwar mittels einer Hochdruckpumpe, die als Dosierpumpe arbeitet, dem Mischgranulator zugeführt. Wie bereits gesagt wird die Silikatlösung vorzugsweise durch eine im Zentrum der Rührwerkswelle eines Mischsternes angeordnete Bohrung dem Mischgranulator zugeführt. Als andere Möglichkeit kann die Silikatlösung mit dem Granulier- beziehungsweise Mischwasser zum Granulieren über ein seitlich im Mischgranulator angeordnetes Düsenrohr in die zu granulierende Mischung eingeführt werden. Nach einer Alternative wird auch der Perlit dem Mischgranulator volumetrisch zudosiert. Im Mischgranulator erfolgt das Granulieren zweckmäßig mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Aus dem Mischgranulator tritt das Granulat-Naßgut aus. Dieses wird durch eine Trocknerzuführung einem Trockner zugeführt. In den Trockner wird auch Heißluft von einer Temperatur von 190°C eingeleitet. So wird das Granulat-Naßgut im Trockner bei einer Temperatur desselben von 100°C getrocknet.

Der vom Trockner abgehende Materialstrom des Granulates (Körnung: Bis 12 mm) wird kontinuierlich zum Sieben in einer Siebmaschine mit einer oberen Siebbespannung von 6 mm und einer unteren Siebbespannung von 1 mm geleitet. Das Überkorn (über 6 mm) fällt vom oberen Sieb direkt in eine Mühle, zweckmäßig Planscheibenmühle, wie Condux- Mühle, wird in dieser gemahlen und mit einem Gebläse zusammen mit dem durch die untere Siebbespannung hindurchgegangenen Unterkorn durch eine Rohrleitung in den vom Trockner kommenden mit einer Temperatur von 85°C ausgetretenen staubhaltigen Abluftstrom eingeblasen und einer zentralen Entstaubungsanlage zugeführt. Nach einer Alternative kann das Überkorn gebrochen und erneut der Siebung zugeführt werden.

Die Entstaubungsanlage weist Filterschläuche auf, und zwar eingehängte Filterschläuche mit einer Gesamtfläche von 125 m². Für eine Großanlage muß die Filterfläche größer ausgelegt werden, da ein größerer Trockner auch einen höheren Luftdurchsatz erfordert. Da es sich um eine mit Feuchtigkeit und Staub belastete Abluft handelt, muß die Entstaubungsanlage zur Vermeidung von Kondensation (Unterschreitung des Taupunktes) in den Filterschläuchen gegen Wärmeverlust isoliert sein. Die Entstaubungsanlage hat die Funktion der Abluftreinigung. In ihr werden die staubförmigen Feststoffe abgetrennt und in einem zentralen Sammelbehälter abgeschieden. Die gereinigte Abluft verläßt die Entstaubungsanlage mit einer Feststoffbelastung von höchstens 40 mg/m³ über einen Kamin.

Der anfallende Staub wird aus dem zentralen Sammelbehälter mittels einer Förderschnecke der gravimetrischen Dosierung zugeführt und vollständig in der durchschnittlich anfallenden Gewichtsmenge in die neue Ausgangsmischung zurückgeführt.

Eine solche Staubrückführung war nicht bekannt, da wie bereits erwähnt ein Granulieren von überwiegend Gips enthaltenden Produkten nicht bekannt war.

Ein Beispiel für die Korngrößenverteilung der nach dem Trocknen erhaltenen Granulate sind 90 Gew.-% Nutzkorn mit 1,0 bis 6,0 mm sowie 4 Gew.-% Überkorn und 6 Gew.-% Unterkorn, welch letzteren 10 Gew.-% in die Ausgangsmischung rückgeführt werden. Im allgemeinen beträgt die Nutzkornausbeute 85 bis 90 Gew.-% und entsprechend der Anteil von Überkorn + Unterkorn 10 bis 15 Gew.-%.

So kann beim erfindungsgemäßen Verfahren eine 100%ige Nutzkornausbringung im kontinuierlichen Verfahrensablauf erzielt werden, wobei keinerlei Nachteile in der Qualität entstehen. Dabei entsteht auch keine Abwasserbelastung. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mittels vollautomatischer Prozeßsteuerung durch Programmvorgabe mit 1-Mann-Bedienung durchgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand der beiliegenden Fig. 2 und 3 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die trapezförmigen Stahlbleche dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welcher die sternförmige Anordnung derselben veranschaulicht.

In Fig. 2 sind an einer in einem Granuliermischbehälter 1 mit einem Boden 2 angeordneten Rührwerkwelle 3 1,5 mm dicke Stahlbleche 4 in trapezförmigem Zuschnitt in Abständen von etwa 60 mm in sternförmiger Anordnung (Fig. 3) leicht austauschbar befestigt. In der Rührwerkswelle 3 ist eine zentrale Bohrung 5 als Granulierflüssigkeitszuführung angeordnet, von welcher Breitstrahldüsen 6 für die Verteilung der Granulier- beziehungsweise Mischflüssigkeit zum Granulieren abzweigen. Die Zuführung der Granulier- beziehungsweise Mischflüssigkeit zum Granulieren erfolgt zweckmäßig unter einem Druck von 20 bis 40 bar. Die dargestellte Vorrichtung weist auch eine Bodenreinigungseinheit 7 auf.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Granulate als Ab- beziehungsweise Adsorptionsmittel oder Abdeckmassen für die Stahlindustrie, wie Kokillenabdeckung- Isolierung zur Vermeidung von Schrumpfung und Unterdrückung der Wärmeabstrahlung. Bei der letztgenannten Anwendung geht es um die Vermeidung von Lunkern im gegossenen Stahlblock, die primär durch unerwünschte Auskühlung im offenen Bereich entstehen und das Gefüge stören. Durch die erfindungsgemäße Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Granulate als Abdeckmassen, die eine wärmeisolierende Materialschicht bilden, wird die störende Lunkerbildung vermieden. Sie bringen den Vorteil mit sich, daß sie nicht staubend sind.

Besonders bevorzugte Verwendungen sind die als Tierstreu, vor allem Katzenstreu, und Ölbinder, ganz besonders die erstere.

Für die Verwendung als Tierstreu sind die folgenden Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Granulate, von welchen ein Teil schon abgehandelt wurde, von besonderer Bedeutung.

I) Geringes Schüttgewicht von 300 bis 500 g/l.
II) Hohe Festigkeit und Stabilität.
III) Hohes Saugvermögen von 75 bis 150 Gew.-%.
IV) pH-Wert: 6,5 bis 8,5.
V) Ausgezeichnetes Granulatverhalten: Stabil in Wasser und wäßrigen Flüssigkeiten, kein Kleben, Schmieren und Quellen.
VI) Hervorragende Geruchsbindung: Ohne chemische Zusätze ausgeprägte Bindung von Gerüchen, so wie diese aus der Zersetzung von tierischen Ausscheidungen entstehen.
VII) Erreichbarkeit eines hohen Weißgrades.

Was speziell den pH-Wert und die Geruchsbindung betrifft, hat der in großer Menge eingesetzte Gips einen natürlichen pH-Wert von 6,5 bis 7,0. Durch den Zusatz der alkalisch reagierenden Silikatlösung erfolgt eine Änderung des pH-Wertes nur auf etwa 8,0 bis höchstens 8,5. Bei der Verwendung als Tierstreu wird somit gegenüber den stark alkalisch wirkenden Granulaten aus Gasbeton oder Calciumsilikat mit einem pH-Wert von 9,5 bis 10 ohne speziellen Überzug mit Chemikalien die Geruchsbindung bewirkt.

Das Granulatverhalten in Bezug auf Öl ist ähnlich hervorragend wie in Bezug auf Wasser und wäßrige Flüssigkeiten.

Weiterhin wird die Erfindung an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele 1 bis 10

Es wurden nach der oben an Hand des Fließschemas erläuterten Verfahrensweise Stuckgips und Perlit sowie gegebenenfalls Dihydratgips, Kieselgur, Flugasche oder Calciumsilikat in den in der folgenden Tabelle angegebenen Mengenanteilen gravimetrisch dem Mischgranulator zudosiert. Ebenfalls nach der oben an Hand des Fließschemas erläuterten Verfahrensweise wurde im Granulier- beziehungsweise Mischwasser zum Granulieren eine 26,9%ige Wasserglaslösung in den ebenfalls in der folgenden Tabelle angegebenen Mengenanteil volumetrisch zudosiert. Auch das Granulieren und Trocknen sowie Sieben und die Korn- und Staubrückführung wurden nach der an Hand des Fließschemas erläuterten Verfahrensweise durchgeführt. Die Zeit des Misch- Granulatbildungs-Vorganges betrug etwa 2½ Minuten und davon die Granulatbildung 1¼ Minuten. Im einzelnen waren die Zeiten wie folgt:

Entleerung der Trockenstoffe aus den Waagenbehälternetwa 15 Sekunden Trockenmischenetwa 30 Sekunden Zuführen der Granulierflüssigkeitetwa 75 Sekunden Entleeren des Mischersetwa 30 Sekunden

Die Eigenschaften der erhaltenen Granulate sind ebenfalls in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Tabelle

Beispiele 1 bis 10

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von mineralischen Granulaten mit hoher Porosität (Wasseraufnahme 75 bis 150 Gew.-%) und niedrigem Schüttgewicht (300 bis 500 g/l) aus gipshaltigen Materialien mit Trocknen der Granulate ohne Zwischenlagerung bei erhöhten Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmischung eine solche mit einem Gehalt an 50 bis 95 Gew.-% Gips, welcher mindestens zu ¼ aus Stuckgips und höchstens zu ¾ aus anderen Gipsen besteht, und 5 bis 50 Gew.-% Perlit, gegebenenfalls zusammen mit unter Mitbeteiligung von Produktüberkorn und -unterkorn erhaltenem Produktstaub, unter Zuführung eines Granulier- beziehungsweise Mischwassers zum Granulieren, welches einen Zusatz einer Silikatlösung in 0,5 bis 6 Gew.-% SiO₂ entsprechenden Mengen enthält, und mit geringer Energieeinleitung von einer Größe entsprechend der Energie eines mit 2,0 bis 7,0 m/s Umfangsgeschwindigkeit gedrehten, in Abständen von 60 mm voneinander angeordneten, aus 1,5 mm dicken trapezförmig zugeschnittenen Blechen bestehenden Mischsternes, granuliert und das Trocknen der Granulate bei Temperaturen von mindestens 70°C derselben durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gips in Mengenanteilen von 80 bis 95 Gew.-% und den Perlit in Mengenanteilen von 5 bis 20 Gew.-% einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gips in der Ausgangsmischung einen solchen, der mindestens zu ¹/₃ aus Stuckgips und höchstens zu ²/₃ aus anderen Gipsen besteht, verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als andere[n] Gips(e) Dihydratgips, Halbhydratgips und/oder Anhydrit einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dihydratgips einen Industriegips, insbesondere von der Abgasreinigung, einsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die als Zusatz zum Granulieren dienende Silikatlösung in 1 bis 4 Gew.-%, insbesondere 1 bis 2 Gew.-%, SiO₂ entsprechenden Mengen einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmischung eine solche, in welcher auf Kosten des Gipses 1 oder mehr weitere[s] SiO₂-haltige[s] Material(ien) in als SiO₂ ausgedrückten Mengen von 20 bis 50 Gew.-%, insbesondere 20 bis 40 Gew.-%, enthalten sind, verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als weitere[s] SiO₂-haltige[s] Material(ien) 1 oder mehr Calciumsilikat(e), Kieselgur und/oder Flugasche(n) verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Energieeinleitung, ausgedrückt als 3,0 bis 6,0 m/s Umfangsgeschwindigkeit eines aus in Abständen von 60 mm voneinander angeordneten 1,5 mm dicken trapezförmig zugeschnittenen Blechen bestehenden Mischsternes, anwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Trocknen der Granulate bei Temperaturen von mindestens 80°C, insbesondere 80 bis 110°C, derselben durchführt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Trocknen der Granulate mit einem Heißluftstrom mit Temperaturen von 170 bis 210°C durchführt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Durchlaufzeit von 13 bis 20 Minuten von der Ausgangsmischungsherstellung bis zum Fertigproduktabgang arbeitet.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein 1,0 bis 2,5 mm dicke trapezförmig zugeschnittene Bleche (4) aufweisendes Misch- und Granulierwerkzeug, insbesondere Mischstern, ist.

14. Verwendung der nach dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 12 hergestellten Granulate als beziehungsweise in Ab- beziehungsweise Adsorptionsmittel(n) oder Abdeckmassen für die Stahlindustrie.

15. Verwendung nach Anspruch 14 als beziehungsweise in Tierstreue(n) oder Ölbinder(n).