DE3800794C2 - - Google Patents
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- DE3800794C2 DE3800794C2 DE19883800794 DE3800794A DE3800794C2 DE 3800794 C2 DE3800794 C2 DE 3800794C2 DE 19883800794 DE19883800794 DE 19883800794 DE 3800794 A DE3800794 A DE 3800794A DE 3800794 C2 DE3800794 C2 DE 3800794C2
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B11/00—Calcium sulfate cements
- C04B11/02—Methods and apparatus for dehydrating gypsum
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur
Herstellung von Calciumsulfat-Halbhydrat in Alpha-Konfi
guration.
Alpha-Halbhydrat entsteht aus Calciumsulfat-Dihydrat durch
nasse Dehydratation in feuchter Atmosphäre unter Druck bei
wenig über 100°C oder in bestimmten Säure- oder Salzlösungen
ohne Druck und bei niedrigeren Temperaturen. Die Erfindung
betrifft die Herstellung von Alpha-Halbhydrat nach dem
erstgenannten Verfahren. Dabei erfolgt die Dehydratation
im Autoklaven, wobei im Stand der Technik zum Beispiel
Gipssteine von 30 bis 50 mm Durchmesser bei 2 bis 4 bar
Dampfdruck circa 3 bis 4 Stunden lang erhitzt werden.
Einen solchen Stand der Technik beschreibt auch die US-PS
23 83 254. Danach wurden Knorpel aus natürlichem Gipsstein
in einem Autoklaven zu Alpha-Halbhydrat calciniert.
Besondere Probleme entstehen bei der Dehydratation syn
thetischer Gipse, insbesondere Chemiegipse und Rauchgas
entschwefelungsgipse, weil diese gegenüber Naturgipsen
sehr viel feinteiliger sind und Teilchengrößen von deut
lich unterhalb 100 µm aufweisen. Auch der Kristallhabitus
weicht von dem der natürlichen Gipse ab. Darüber hinaus
liegt die adsorptiv gebundene Oberflächenfeuchtigkeit
dieser Gipse mit 10 und mehr Gewichtsprozent deutlich
über der von Naturgipsen (circa 1 bis 3 Gew.-%).
Gerade Rauchgasgipse fallen durch die gesetzlich vorge
schriebenen Rauchgasentschwefelungsanlagen in großen Men
gen an und es besteht ein dringendes Bedürfnis, diese
Gipse einer sinnvollen Weiterverwendung zuzuführen.
Die Dehydratation der feinteiligen Industriegipse zu Alpha-
Halbhydrat erfolgt beim Stand der Technik derart, daß
zunächst Suspensionen mit einem Wassergehalt von zum Teil
über 50 Gew.-% hergestellt und diese anschließend in einem
Autoklaven unter Einwirkung von gespanntem Wasserdampf
in wassergesättigter Umgebung entwässert werden. Dieses
Verfahren erfordert einen hohen apparativen Aufwand, weil
die Suspensionen während der Umwandlung im Autoklaven
bewegt und nachfolgend mit Entwässerungsmaschinen (zum
Beispiel Filterpressen) entwässert werden müssen, bevor
ihre Trocknung zur Entfernung des adsorptiv gebundenen
Restwassers erfolgt.
Dabei sind auch die Probleme einer Rehydratation zwischen
Autoklaven und Trockner noch nicht zufriedenstellend
gelöst.
Entsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage anzubieten, mit
denen synthetische Gipse, insbesondere Rauchgasentschwe
felungsgipse, mit möglichst geringem Aufwand und zumindest
quasi-kontinuierlich unter weitestgehender Vermeidung
einer Rehydratation zu Alpha-Halbhydrat umgewandelt werden
können. Dabei soll vorzugsweise auf die nach dem Stand
der Technik notwendige Aufschlämmung der Gipse zu Suspen
sionen verzichtet werden, weil diese einen erhöhten Ener
giebedarf bei der anschließenden Dehydratation notwendig
machen. Es muß dabei nämlich nicht nur der Feststoffanteil
(mit einer vergleichsweise niedrigen spezifischen Wärme)
auf die Reaktionstemperatur aufgeheizt werden, sondern
auch der erhebliche Wasseranteil in der Suspension, wodurch
nur zu einem Bruchteil die eingesetzte Energie auf die
eigentliche Dehydratation entfällt.
Das neue Verfahren wird durch die Verfahrensschritte a)
bis i) des Hauptanspruchs beschrieben.
Von dem aus der US-PS 23 83 254 bekannten Verfahren unter
scheidet es sich nicht nur durch die Aufbereitung synthe
tischer, feinteiliger Gipse, sondern vor allem durch das
Einstanzen oder Bohren von Löchern oder Kanälen in das
aufgrund der Feinteiligkeit relativ kompakte Material
sowie die temperierte Führung des Gutes zwischen Auto
klav und Trockner (Merkmale b), e) bis g)).
Durch die Löcher beziehungsweise länglichen Kanäle wird
eine größere freie Oberfläche des Materials im Autoklaven
zur Verfügung gestellt. Der Durchmesser der Kanäle soll
dabei zwischen 0,5 und 5 cm, vorzugsweise zwischen 1 und
2 cm betragen. Die Kanäle können ebenso in die Masse gebohrt
oder gedreht oder sonstwie eingebracht werden.
Es ist vorteilhaft, wenn der Autoklav nach der Aufnahme
des Transportbehälters vollständig entlüftet und erst
anschließend mit gespanntem Wasserdampf unter Einstellung
einer Temperatur im Autoklaven zwischen 105 und 180°C
beschickt wird, dann die hydrothermalen Bedingungen im
Autoklaven so lange aufrechterhalten werden, bis das
Calciumsulfat-Dihydrat vollständig in Calciumsulfat-Halb
hydrat der Alpha-Konfiguration umgewandelt ist, bevor
der Autoklav anschließend wieder auf Normaldruck abgesenkt
wird und das gebildete Calciumsulfat-Halbhydrat entnommen
und in den beheizten Trog überführt wird.
Bei diesem Verfahren ist es nicht notwendig, eine wäßrige
Suspension als Ausgangsmaterial einzusetzen, welche eine
katalytische Aktivität hinsichtlich der Kristallisation
von Alpha-Halbhydrat als Medium für die Dehydratations
reaktion besitzt. Vielmehr hat die Erfindung erkannt,
daß ein wesentliches Problem bei der Dehydratation im
Autoklaven die zwischen den Teilchen befindliche Luft
darstellt. Durch kleine oder größere Luftpolster zwischen
den einzelnen Feststoffteilchen des Ausgangsmaterials
wird nämlich der Wärmeübergang bei der anschließenden
Autoklavbehandlung erheblich erschwert. Je nachdem, wie
die Schüttung im Autoklaven anfällt, kommt es auch bei
längerer Autoklavbehandlung noch zu Unregelmäßigkeiten
der Temperaturverteilung im Autoklaven und damit zu schwan
kenden Dehydratationsgraden und damit unterschiedlichen
Qualitäten des Endproduktes. Mit der Erfindung wird es
dagegen ermöglicht, die Luftpolster zwischen den Feststoff
teilchen zu beseitigen. Dies wird gefördert durch die
eingestanzten Löcher oder Kanäle, durch die die Luft beim
Entlüften besser abgesaugt werden kann. Dabei bleibt dann
jedoch eine Art "Gerüst" aus den Feststoffteilchen mit
dazwischen befindlichen Hohlräumen stehen, in die der
anschließend in den Autoklaven eingespeiste gespannte
Wasserdampf dann ohne weiteres leicht und gleichmäßig
eindringen kann.
Das Aufheizen des Ausgangsmaterials auf die vorgesehene
Temperatur erfolgt dabei durch die Zuführung der Wärme,
die bei der Kondensation des Wasserdampfes an den kälteren
Oberflächen der Feststoffpartikel freigesetzt wird.
Durch das "offene Gerüst" wird nicht nur die dem Dampf
unmittelbar zugewandte Oberfläche sehr schnell die jeweilige
Temperatur im Autoklaven annehmen, sondern auch die Teil
chen im Schüttungsinneren, zu denen der Wasserdampf über
die entlüfteten Hohlräume (Kanäle) der Schüttung schnell
und direkt gelangen kann.
Damit wird nicht nur eine sehr viel schnellere, sondern
auch gleichmäßigere Wärmeübertragung auf das Gut erreicht,
so daß die sich dabei vollziehende Dehydratation ebenso
definiert in kurzer Zeit ablaufen kann.
Für die Entlüftung bieten sich verschiedene Möglichkeiten
an. Eine Möglichkeit besteht darin, den Autoklaven mit
Wasserdampf zu spülen. Dabei drückt der Wasserdampf die
Luft zwischen den einzelnen Teilchen des aufgegebenen
Materials heraus, wobei auch hier die eingedrückten Löcher
beziehungsweise Kanäle positiv wirken. Die Wasserdampf
spülung kann dabei bei Atmosphärendruck erfolgen.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, die Entlüftung
mittels einer Evakuierungseinrichtung, zum Beispiel einer
Vakuumpumpe, durchzuführen. Auch hier sind die Löcher
oder Kanäle quasi Entlüftungsbahnen, über die Luft abge
saugt werden kann. Der Effekt ist der gleiche, die Luft
zwischen den Feststoffteilchen wird vollständig abgesaugt.
In einer dritten Ausführungsvariante wird so vorgegangen,
daß zunächst der Autoklav mit Wasserdampf unter Einstellung
eines Druckes von circa 2 bis 3 bar, gegebenenfalls auch
höher, beschickt wird. Die Luft zwischen den Teilchen
wird dabei komprimiert und entweicht zunächst nicht. Durch
anschließendes Entspannen (Druckabsenkung) gelingt es,
die Luft zwischen den Teilchen herauszureißen, die gleich
zeitig insbesondere über die eingestanzten Löcher oder
Kanäle abgeführt wird. Je größer die Druckabsenkung (maximal
auf Atmosphärendruck) ist, um so energischer erfolgt die
Entlüftung. Versuche haben gezeigt, daß bei Einstellung
eines Druckes von 2,5 bar in der ersten Stufe eine an
schließende Entspannung auf circa 1,5 bar genügt, eine
nahezu vollständige Entlüftung zu erzielen.
Versuche haben weiter gezeigt, daß es in der Regel genügt,
die Evakuierung bis etwa 70 Prozent zu führen, um soviel
Luft abzuziehen, daß anschließend ein ausreichender Poren
raum zur Verfügung steht, um den anschließend aufgegebenen
gespannten Wasserdampf vollständig und gleichmäßig in
die Hohlräume führen zu können.
Um eine anschließende Rehydratation des aus dem Autoklaven
entnommenen Materials zu verhindern, schlägt die Erfindung
in einer vorteilhaften Ausführungsform vor, das Material
im Zeitpunkt zwischen Entnahme aus dem Autoklaven und
Überführung in den Trockner auf einer Temperatur oberhalb
vom 80°C zu halten.
Dies geschieht vorzugsweise mittels indirekter Wärmeüber
tragung mit Hilfe noch näher beschriebener Anlagenteile.
Dabei ist es gleichzeitig vorteilhaft, das Material auf
dem Weg zwischen Autoklaven und Trockner zu zerkleinern.
"Zerkleinern" bedeutet hier, daß das feinteilige, zum
Teil in Batzen agglomerierte Material wieder in einen
feinen Materialstrom aufgeteilt wird. Hierdurch wird der
Anteil der freien Oberfläche deutlich erhöht, und damit
kann der Trockner effektiver arbeiten. Wie bereits ausge
führt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, sowohl den
Trog, in den das Material vom Transportbehälter aufgegeben
wird, wie auch die anschließende Fördereinrichtung zum
Trockner zu beheizen.
Dazu wird weiter vorgeschlagen, den Trog vorzugsweise
doppelwandig auszubilden und den Hohlraum in der Wandung
durch ein Heizmedium, zum Beispiel heißen Wasserdampf
oder Thermoöl zu beheizen. Ebenso kann aber auch eine
elektrische Beheizung des Troges erfolgen.
Der Trog, der in der erfindungsgemäßen Anlage eine Art
Staufunktion erfüllt, soll das vom Transportbehälter auf
genommene Material möglichst sukzessive auf das Förder
aggregat abgeben, weshalb in einer vorteilhaften Ausfüh
rungsform vorgeschlagen wird, den Trog zwischen seinem
Aufgabe- und Entnahmeende mit einem Gitterrost auszubilden,
durch den der Materialstrom noch einmal aufgelockert wird.
Anstelle eines Gitterrostes können auch Spannseile quer
über den Querschnitt des Troges, der vorzugsweise trichter
förmig ausgebildet ist, gespannt werden.
Als Förderaggregat schlägt die Erfindung in einer vorteil
haften Ausführungsform einen Trogkettenförderer vor, der
in besonderer Weise geeignet ist, das heiße, feuchte und
klebrige Calciumsulfat-Halbhydrat kontinuierlich und ohne
Verklumpungen zu fördern.
Auch der Trogkettenförderer wird wieder beheizt, und zwar
entweder analog der vorbeschriebenen Beheizung des Troges
über ein doppelwandig ausgeführtes Gehäuse oder aber elek
trisch.
Das Gehäuse selbst ist vollkommen geschlossen ausgebildet,
und zwar auch im Übergangsbereich zum Trog, um Wärmever
luste zu verhindern und die Unfallsicherheit der Einrichtung
zu erhöhen.
Der Trogkettenförderer wird vorzugsweise ansteigend zum
Trockner hin ausgebildet, was die Aufteilung des Material
stromes entlang des Transportweges begünstigt.
Als Trocknungsaggregat schlägt die Erfindung vor, einen
Schaufeltrockner einzusetzen, dessen Schaufeln, Wellen
und/oder Mantel mit einem Heizmittelmedium durchströmbar
sind.
Schaufeltrockner haben sich zur thermischen Behandlung
zum Beispiel von Ölsamen, Tabaken oder Getreidemehl bewährt,
können aber überraschenderweise ebenso vorteilhaft zur
Trocknung von Calciumsulfat-Halbhydrat eingesetzt werden.
Durch eine gute Pfropfenströmung wird hier eine gleich
mäßige Trocknung und Produktqualität erreicht.
Der Wärmeübergang erfolgt dabei durch direkten Kontakt
mit den geheizten Wänden der einzelnen Bauteile. Große
Luftmengen, um die Wärme zu übertragen, sind nicht not
wendig, lediglich ein kleiner Luftstrom (oder Inertgas
strom) ist nötig, um die Brüden zu entfernen.
Der Schaufeltrockner besteht aus einem Trog mit umlaufen
dem Mantel und beispielsweise zwei oder vier angetriebenen
Wellen. Auf die Wellen sind hohlräumige, keilförmige Schau
feln, senkrecht zur Wellenrichtung und parallel nebenein
ander angeordnet. Die Schaufeln einer Welle bewegen sich
zwischen den Schaufeln der Nachbarwelle. Dabei wird ein
hohes Oberflächen-Volumen-Verhältnis erzeugt.
Das Calciumsulfat-Halbhydrat wird an einer Seite des Troges
eingespeist, und es transportiert sich nach der anderen
Seite aufgrund der hydrostatischen Kräfte. Der Austritt
erfolgt über einen entsprechenden Überlauf.
Die Schaufeln dienen demnach nicht zum Transport des Ma
terials, sondern lediglich zur Wärmeübertragung.
Dabei soll die gesamte Anlage so gefahren werden, daß das
behandelte Material zwischen Ausgangsende des Autoklaven
und Ausgangsende des Trockners nie unterhalb einer Tem
peratur von circa 80°C abkühlt.
Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Anlage
dann betrieben, wenn der aus dem Autoklaven abgezogene
gespannte Wasserdampf gleichzeitig zur Beheizung der nach
folgenden Anlagenteile verwendet wird.
Die eingangs beschriebene Auflockerung des Ausgangsmaterials
für die nachfolgende Entlüftung kann dadurch begünstigt
werden, daß der Transportbehälter wand- und/oder boden
seitig durchlöchert ist, so daß auf dem Weg zum Autoklaven
und insbesondere während des Einstanzens der Löcher und/oder
Kanäle bereits überschüssiges Wasser austreten kann. Dazu
ist der Behälter vorzugsweise über entsprechende Abstand
halter auf einer Wanne angeordnet, in die das Wasser ab
fließen kann.
Die Stanzeinrichtung selbst kann relativ einfach ausge
bildet sein, zum Beispiel kann sie aus einer Platte be
stehen, von der unterseitig zylinderförmige Stifte weg
ragen, die in das Ausgangsmaterial hineingedrückt werden.
Um einen möglichst kontinuierlichen (quasi-kontinuier
lichen) Materialtransport zu erreichen, schlägt die Erfin
dung weiterhin vor, die Anlage mit einer Kippeinrichtung
für den Transportbehälter auszubilden, mittels der das
Material aus dem Transportbehälter in den zylinderförmigen
Trog überführt wird, wobei der Trog vorzugsweise mit einem
Deckel ausgebildet ist, der geschlossen wird, sobald der
Transportbehälter vollständig entleert wurde. Hierdurch
wird auch im Bereich des Troges ein Wärmeverlust weitest
gehend verhindert.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich des Auf
baus und der Betriebsweise des Autoklaven auf die nachfol
gende Figurenbeschreibung verwiesen, die insbesondere
insoweit nicht beschränkend ist.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der zuge
hörigen Anlage wird eine quasi-kontinuierliche Herstellung
von Calciumsulfat-Halbhydrat der Alpha-Konfiguration auch
für die Dehydratation von industriellen Gipsen ermöglicht,
wobei der für die Dehydratation erforderliche Energie
bedarf außerordentlich gering ist, da das Ausgangsmaterial
nicht erst zu Suspensionen aufgeschlämmt werden muß, sondern
direkt dehydratisiert werden kann.
Durch die Verwendung auch großvolumiger Transportbehälter,
die beispielsweise 1500 kg Gips oder auch mehr aufnehmen
können, wird eine hohe Durchgangsleistung erreicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung
näher erläutert, die in stark schematisierter Weise eine
erfindungsgemäße Anlage darstellt.
Mit 10 ist dabei ein Transportbehälter zur Aufnahme von
Gips, insbesondere synthetischem Gips, dargestellt. Wie
sich insbesondere der vergrößerten Darstellung unterhalb
der oberen Zeichenebene entnehmen läßt, besteht der
Transportbehälter 10 aus vier perforierten Wänden sowie
einem perforierten Boden und ist über (nicht dargestellte)
Abstandhalter in eine Wanne 12 eingesetzt.
Der Transportbehälter 10 mit Wanne 12 ist auf vier Rä
dern verfahrbar angeordnet.
Nach dem Einfüllen des Gipses in den Transportbehälter,
dessen Volumen hier 1 m3 beträgt, wird der Behälter in
Transportrichtung (Pfeil T) nach rechts vorgeschoben,
und zwar unter eine Stanzeinheit 14. Diese besteht aus
einer Platte 14 a und mehreren senkrecht davon nach unten
vorstehenden zylindrischen Stangen 14 b. Die Stanzeinheit
14 ist über eine (nicht dargestellte) Hubeinrichtung verti
kal verfahrbar, und zwar in die im Transportbehälter 10
befindliche Gipsmasse, sobald der Transportbehälter 10
unter die Stanzeinheit 14 gefahren worden ist. Beim Nieder
fahren der Stanzeinheit 14 werden dabei längliche Kanäle
in die Gipsmasse gedrückt, die auch nach dem Herausfahren
der Stanzeinheit verbleiben, da insbesondere industrieller
Abfallgips eine weitestgehend klebrige, auch nach Ver
formung formbeständige Masse ist.
Die Wanne 12 dient zur Aufnahme von Wasser, das durch
die Perforationen des Transportbehälters 10 austritt.
Der Transportbehälter 10 mit dem zu dehydratisierenden
Material wird anschließend in einen Autoklaven 16 weiter
vorgefahren, dessen Türen 18 anschließend verschlossen
werden.
Der Autoklav 16 ist mit einer Evakuierungseinrichtung
22 ausgebildet, deren wesentlicher Bestandteil eine Vakuum
pumpe 20 ist. Mit Hilfe der Vakuumpumpe 20 wird jetzt
eine Evakuierung des Autoklaven 16 durchgeführt, und zwar
so lange, bis mindestens 70% der im Autoklaven zuvor be
findlichen Luft abgezogen worden sind.
Dabei wird zwischen den Feststoffteilchen des Gipses be
findliche Luft abgesaugt und es entsteht eine Art "offenes
Gerüst".
Wird der Autoklav jetzt mit gespanntem Wasserdampf unter
Einstellung einer Temperatur im Autoklaven zwischen 105
und 180°C bei gesättigter Wasserdampfatmosphäre beschickt,
so wird nicht nur die dem Dampf unmittelbar zugewandte
Oberfläche des Gipses sehr schnell die jeweilige Tempe
ratur im Autoklaven annehmen, sondern auch die Teilchen
im Schüttungsinneren, zu denen der Wasserdampf über die
zuvor eingestanzten Kanäle der Schüttung sowie die ent
lüfteten Hohlräume schnell und direkt gelangen kann.
Die feuchte Atmosphäre unter Druck bei den genannten
Temperaturen wird so lange aufrechterhalten, bis die Um
wandlung von Dihydrat in Alpha-Halbhydrat möglichst voll
ständig erfolgt ist. Dabei wird eine 100%ige Umwandlung
in der Regel nicht zu erzielen sein. Der Begriff "voll
ständige Umwandlung" ist deshalb dahingehend zu verstehen,
daß eine möglichst vollständige Umwandlung, zum Beispiel
98% und mehr, gemeint ist.
Bei einem Autoklaven, in den beispielsweise drei Transport
behälter 10 mit jeweils 1,5 m3 Abfallstoff (Rauchgasent
schwefelungsgips) aufgegeben werden, beträgt die Halte
zeit circa 1,5 Stunden.
Anschließend wird die Atmosphäre im Autoklaven auf Normal
druck entspannt.
Anschließend werden die Türen 18 des Autoklaven 16 wie
der durch Verfahren nach oben geöffnet und der oder die
Transportbehälter werden in Transportrichtung T nach rechts
aus dem Autoklaven herausgeführt. Danach wird das Material
aus einem Transportbehälter 10 unmittelbar über eine im
einzelnen nicht dargestellte Kippeinrichtung (Pfeil K)
in einen Trog 24 abgekippt, dessen Deckel 26 zuvor ge
öffnet wurde. Das gesamte Behältervolumen fällt dabei
in den Trog 24 und wird auf dem Weg zum unterseitigen
Auslaß 28 über einen Gitterrost 30 aufgelockert. Zuvor
ist der Deckel 26 wieder verschlossen worden.
Der Trog 24 ist doppelwandig ausgeführt und der Hohlraum
der Wände wird ständig mit Heißdampf beschickt, um im
Trog 24 eine Temperatur von über 80°C, vorzugsweise zwi
schen 90 und 100°C aufrechtzuerhalten.
Das in den Trog 24 aufgegebene Material fällt danach ab
schnittweise auf einen Trogkettenförderer 32, der in Trans
portrichtung T ansteigend ausgerichtet ist. Der Trogket
tenförderer 32 weist ein vollkommen geschlossenes Gehäuse
auf, das - wie das Gehäuse des Troges 24 - wieder mittels
Heißdampf beschickt wird, um auch auf dem Transportweg
zum Trockner 36 eine Abkühlung des transportierten Materials
zu verhindern. Hierdurch wird vor allem auch eine Rehy
dratation des Materials verhindert.
Das obere Auslaßende 34 des Trogkettenförderers 32 geht
direkt in die Aufnahmeöffnung des Trockners 36 über, der
hier als Schaufeltrockner ausgebildet ist. Der Schaufel
trockner 36 ist in Transportrichtung T etwas geneigt aus
gebildet, so daß der Materialstrom auf seinem Weg zum
Auslaß 38 des Trockners 36 automatisch vortransportiert
wird.
Der Schaufeltrockner 36 besteht aus zwei parallel zueinander
angeordneten angetriebenen Wellen, auf denen hohlräumige,
keilförmige Schaufeln, senkrecht zur Wellenrichtung auf
sitzen, wobei die Schaufeln auf den einzelnen Wellen etwas
versetzt zueinander angeordnet sind. So bewegen sich die
Schaufeln der einen Welle genau zwischen zwei Schaufeln
der benachbarten Welle. Hierdurch wird ein hohes Ober
flächen-Volumen-Verhältnis erzeugt. Das Produkt wird auf
dem Weg zum Auslaß 38 aufgrund der hydrostatischen Kräfte
transportiert. Der Auslaß 38 erfolgt über einen Überlauf.
Als wärmeübertragendes Medium wird wiederum Wasserdampf
eingesetzt, das in die Wellen, Schaufeln beziehungsweise
den Mantel des Trockners eingespeist wird (Pfeil H) , die
- wie ausgeführt - wieder als Hohlkörper ausgebildet sind.
Das Heizmedium fließt dabei von einer Seite der Welle
zur gegenüberliegenden.
Dadurch, daß beim Schaufeltrockner die einzelnen keilför
migen Schaufeln das Produkt selbst nicht transportieren,
sondern der Transport nur aufgrund der hydrostatischen
Kräfte erfolgt, bewirken die einzelnen Schaufeln ledig
lich eine Auflockerung des zum Teil noch klebrigen, feuch
ten Materials, wodurch die Trocknerleistung insgesamt
erhöht wird. Unterhalb der schematischen Darstellung des
Trockners 36 ist in der Figur ein Querschnitt einer Schaufel
sowie der Weg des Heißdampfes (Pfeil H) dargestellt.
Dadurch, daß der Wärmeübergang durch einen direkten Kon
takt mit der geheizten Metallwand der Bauteile des Schau
feltrockners erfolgt, sind große Luftmengen zur Wärmeüber
tragung nicht notwendig, und der Energiebedarf kann ent
sprechend kleingehalten werden.
Umgekehrt kann die Anlage mit hohen Wärmedurchgangskoeffizienten (k-Wert) gefahren
werden, was die Wirtschaftlichkeit erhöht.
Aufgrund der hohen Trocknerleistung kann die Anlage selbst
relativ klein gestaltet werden, ohne Kapazitätsverluste
in Kauf nehmen zu müssen.
Die keilförmigen Schaufeln sind selbstreinigend und werden
mit relativ geringer Drehzahl gefahren.
Für einen Trockner mit einer Durchsatzmenge von etwa
15 000 kg/Stunde Calciumsulfat-Halbhydrat der Alpha-Konfi
guration mit einem Feuchtegehalt am Eingang von circa
25 Gew.-% und einem Feuchtegehalt am Auslaß 38 von etwa null
Gew.-% wird lediglich eine Anlage mit einer Gesamtlänge
von 6 m benötigt.
Der Heißdampf zur Beheizung der Anlage wird so eingestellt,
daß das Material stets eine Temperatur zwischen etwa 100
und 130°C aufweist.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anlage kann quasi-konti
nuierlich Calciumsulfat-Dihydrat in Halbhydrat der Alpha-
Konfiguration umgewandelt werden, und zwar unter Vermeidung
einer Zwischenlagerung, wobei gleichzeitig jedoch eine
Rehydratation des Materials sicher verhindert wird.
Damit kann am Auslaß 38 der Anlage ein Alpha-Halbhydrat
optimaler Qualität kontinuierlich entnommen und in geeig
nete Transportgefäße oder Silos eingespeist werden.
Claims (17)
1. Verfahren zur Herstellung von Calciumsulfat-Halbhydrat
in Alpha-Konfiguration mit folgenden Schritten:
- a) Einfüllen des im wesentlichen aus feinteiligem Calcium sulfat-Dihydrat bestehenden Ausgangsmaterials in einen zumindest oben offenen Transportbehälter,
- b) Einstanzen oder Bohren von Löchern oder Kanälen von oben in das in den Transportbehälter eingefüllte Ausgangsmaterial,
- c) Überführen des so gefüllten Transportbehälters in einen Autoklaven,
- d) Autoklavieren des aufgegebenen Materials bis zur Um wandlung in Calciumsulfat-Halbhydrat der Alpha-Kon figuration,
- e) Entnahme des Transportbehälters aus dem Autoklaven und direktes Ausschütten des feuchten Materials in einen beheizten Trog,
- f) Sukzessive Überführung des in den Trog aufgegebenen Materials über eine Auslaßöffnung auf ein beheiztes Förderaggregat,
- g) Überführen des Materialstromes mittels des Förder aggregates in einen Trockner,
- h) Befreien des feuchten Materials von adsorptiv anhaften dem Restwasser im Trockner,
- i) Entnahme des getrockneten Materials und Überführen in ein Lager- und/oder Transportgefäß.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in das Material läng
liche Kanäle mit einem mittleren Durchmesser zwischen
0,5 und 5 cm, vorzugsweise 1 und 2 cm, eingestanzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Material
zwischen Entnahme aus dem Autoklaven und Überführen in
den Trockner auf einer Temperatur oberhalb 80°C gehalten
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der
Materialstrom nach der Aufgabe in den Trog bis zur Über
führung in den Trockner wasser- und staubdicht transpor
tiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der
Autoklav, nach Aufnahme des Materials und Verschließen,
- a) entlüftet,
- b) anschließend mit gespanntem Wasserdampf unter Ein stellung einer Temperatur im Autoklaven zwischen 105 und 180°C beschickt und
- c) die hydraulisch thermalen Bedingungen im Autoklaven so lange aufrechterhalten werden, bis sich das Calcium sulfat-Dihydrat vollständig in Calciumsulfat-Halb hydrat der Alpha-Konfiguration umgewandelt hat, bevor
- d) der Druck im Autoklaven auf Normaldruck abgesenkt und
- e) das gebildete Calciumsulfat-Halbhydrat entnommen und dann gemäß den Merkmalen e) bis i) des Anspruches 1 weiterbehandelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Beheizung des Materials zwischen Trog und Trockner
durch indirekte Wärmeübertragung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die
Trocknung des Materials im Trockner durch indirekte
Wärmeübertragung erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der
Materialstrom während der Förderung zwischen Trog und
Trockner und/oder im Trockner ohne Kornzertrümmerung
zerkleinert wird.
9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 8 mit
- a) einem zumindest oben offenen Transportbehälter, dessen Wände und/oder dessen Boden gelocht sind,
- b) einer Stanzeinrichtung (14), bestehend aus einer Grundplatte (14 a) und von dieser nach unten vorragen den zylinderförmigen Stangen (14 b), die in das im Transportbehälter (10) befindliche Material verfahr bar ausgebildet sind,
- c) einem diskontinuierlich arbeitenden Autoklaven (16),
- d) einem indirekt beheizten Trog (24),
- e) einem indirekt beheizten Förderaggregat (32) zur Überführung des Materialstromes in den Trockner (36), der
- f) indirekt beheizt ist, wobei
- g) die Übergangsbereiche zwischen Trog (24), Förder aggregat (32) und Trockner (36) wasser- und staub dicht sowie weitestgehend wärmeverlustfrei ausgebil det sind.
10. Anlage nach Anspruch 9, wobei der Trog (24) zwischen
seinem Aufgabeabschnitt und seinem Auslaß (28) mit
einem Gitterrost (30) ausgebildet ist.
11. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Förderaggre
gat (32) ein Trogkettenförderer ist.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die
Wände des Troges (24) und/oder des Förderaggregates
(32) doppelwandig zur Durchströmung mit einem Heiz
medium ausgebildet sind.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der
Trockner (36) ein Schaufeltrockner ist, dessen Schau
feln, Wellen und/oder Mantel heizmitteldurchströmbar
ausgebildet sind.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der
Trog (24), das Förderaggregat (32) und/oder der Trock
ner (36) mittels Dampf oder Thermoöl beheizbar sind.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das
Förderaggregat (32) und/oder der Trockner (36) geneigt
ausgebildet sind.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei der
Transportbehälter (10) bei Ausbildung mit perforierten
Wänden und/oder Boden auf einer bodenseitigen Wanne
(12) aufsitzt, wobei zwischen Boden des Transportbehäl
ters (10) und Wannenboden entsprechende Abstandhalter
angeordnet sind.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 16 mit einer
Kippeinrichtung (K) zum Überführen des Materials aus
dem Transportbehälter (10) in den Trog (24).
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883800794 DE3800794A1 (de) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | Verfahren und anlage zur herstellung von calciumsulfat-halbhydrat in alpha-konfiguration |
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