LU87424A1 - Verfahren und anlage zur herstellung von calciumsulfat-halbhydrat in alpha-konfiguration - Google Patents

Description

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‘ L GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG

.......jl_________* * *_ g&wjfà · Monsieur Ie Ministre du .13 .janvier 1.3.8..9.. JjpSg£„ de l’Économie et des Classes Moyennes

Titrfl dplivrft ri&Œ Service de la Propriété Intellectuelle

rg £ Γ ......................... (=j§^ LUXEMBOURG

Demande de Brevet d’invention ............................................................—...................................................................-.....................................— (1) I. Requête

La société dite : Rheinisch-Westfälische Kalkwerke , Âktiengeiseïï¥cHaft.........................................................................

...............................................................................................................................

Rapr.és.e.nt.é..e. par : E.T. FREYLINGER & E. MEYERS , inq. cons ..................... ( 3) en P... ..1...,...............46..,,. rue du Cimetière LUXEMBOURG Mandataires dépose(nt) ce treize janvier mil neuf cent quatre vingt ïîiûï ...............

à..................!.........9.......heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant: ........................................................................................................................................-......................................................................................................................................................................................................... ( 5) "VerfahrenundAnlage zur Herstellung von Calciumsulfat-

Halbhydrat in Mphä-^iiH^ratlonw......................................................................................................................................................................

2. la description en langue..................................................................de l’invention en trois exemplaires; 3.........................1.........................................planches de dessin, en trois exemplaires; „ _ . „ 1 , D F , ,23 décembre 1988 4. la quittance des taxes versees au Bureau.de l Enregigtrement a Luxembourg, le ...................................................................................; 5. la délégation de pouvoir, datée de.........................EE..-...................................... le...........21.......décembre.....1988 6. le document d’ayant cause (autorisation); déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont): ( 6)

Dr . Fr anz CLSMENTÏ, Erahari s très së 11, 808 0" EMMERING - RFA...................................

Günter......FÏSCHEDICK.....WürtÎëmBergstrâssé.......Il",.........4030"-RÂTïNGEN......6.....--.....-RFA

Hermann......05INCK.....An......der......Bück......1..1..,.........5,6,00......Wuppertal ίϊ______RFA _______________

Horst RÖSE Prozessionsweg 12o, 4358 HALTERN RFA

revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de ( 7) .......................brevet d.'..invention.................................déposée(s) en (8)..............................RFA........................................................................................

le (9) 14 janvier 19 8,8......................................................................................................................

sous le N° (10).................,?.......3.8.......0 ,0.......794.0...............................................................................................................................................................................................................................

au nom de (11).........Rheinisch-ïfeàfâlische Kalkwerke Aktiengesellschaft___________ élit(élisent) domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg...........................................................................................

.....................................................................„..46, rue du Cimetière ^ sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, avec ajournement de cette délivrance à.............................................................................................................................................................................................................mois. (13)

Le dépesant / mandataire:.............^ ....................::: ............................................................................................................................................................................................ (14) ^ T II. Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle àÎmxeqibourg, en date du: 13 janvier 1989 ; */ jg \ i ; Pr. le Ministre de FÉconjWte et des Classes Moyennes, à^....*.9.9...............heures ·. :· -.,/4 J, | Jp.d.

k v - ' < --éI Le chef du serviceifle la propriété intellectuelle, s\ ^Jfj TV, A68007__/]/\/_ EXPLICATIONS RELATIVES AU FORMULAIRE DEPEPÔT. / Jf * ( 1 ) s’il y a lieu "Demande de certificat d’addition au brevet principal, à la demande de brevet principal No..........//au............” - (2) inscrire les nom. prénom, profession.

adresse du demandeur, lorsque celui-ci est un particulier ou les dénomination sociale, forme juridique, adresse du siège Social, lorsque le demandeur est une personne morale - (3) inscrire les nom. prénom, adresse du mandataire agréé, conseil en propriété industrielle, muni d’un pouvoir spécial, s’il y a lieu: "représenté par............agissant en qualité de mandataire" - (4) date de dépôt en toutes lettres - (5) titre de l’invention- (6) inscrire les noms, prénoms, adresses des inventeurs ou l’indication "(voir) désignation séparée (suivra)”, lorsque la dési-/>__ i ^ gnatîon se fait ou se fera dans un document séparé, ou encore l’indication "ne pas mentionner”, lorsque l’inventeur signe ou signera un document de non-mention à joindre à une désignation 1 (f/t/ r\ séparée présente ou future-(7) brevet, certificat d’addition, modèle d’utilité, brevet européen (CBE), protection internationale (PCT) - (8) Etat dans lequel le premier dépôt a été effectué * l # * ψ BL 4203 *

Revendication de la priorité de la demande de brevet déposée en RFA le 14 janvier 1988 No P 38 00 794.0 Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de brevet d'invention pour : "Verfahren und Anlage zur Herstellung von Calciumsulfat-Halbhydrat in Alpha-Konfiguration"

Rheinisch-Westfälische Kalkwerke Aktiengesellschaft D-5600- Wuppertal- Dornap

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Verfahren und Anlage zur Herstellung von 10

Calciumsulfat-Halbhydrat in Alpha-Konfiguration

Beschreibung 15

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Calciumsulfat-Halbhydrat in Alpha-Konfiguration .

20 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 20 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.

30 35 *

V

- 2 - *

Besondere Probleme entstehen bei der Dehydratation synthetischer Gipse insbesondere Chemiegipse und Rauchgas-5 entschwefelungsgipse, weil diese gegenüber Naturgipsen sehr viel feinteiliger sind und Teilchengrößen von deutlich unterhalb 100 pm aufweisen. Auch der Kristallhabitus weicht von dem der natürlichen Gipse ab. Darüber hinaus liegt die adsorptiv gebundene Oberflächenfeuchtigkeit 10 dieser Gipse mit 10 und mehr Gewichtsprozent deutlich über der von Naturgipsen (circa 1 bis 3 Gew.-%).

Gerade Rauchgasgipse fallen durch die gesetzlich vorgeschriebenen Rauchgasentschwefelungsanlagen in großen Men-15 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 20 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 25 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.

30

Dabei sind auch die Probleme einer Rehydratation zwischen Autoklaven und Trockner noch nicht zufriedenstellend gelöst.

35 .6 - 3 -

Entsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage anzubieten, mit 5 denen sowohl Natur- wie auch synthetische Gipse, insbesondere Rauchgasentschwefelungsgipse, mit möglichst geringem Aufwand und zumindest quasi-kontinuierlich unter weitestgehender Vermeidung einer Rehydratation zu Alpha-Halbhydrat umgewandelt werden können. Dabei soll vorzugs-10 weise auch bei der Dehydratation von synthetischen Gipsen (Industriegipsen) auf die nach dem Stand der Technik notwendige Aufschlämmung der Gipse zu Suspensionen verzichtet werden, weil diese einen erhöhten Energiebedarf bei der anschließenden Dehydratation notwendig machen. Es muß 15 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 eigent-20 liehe Dehydratation entfällt.

Das neue Verfahren wird durch folgende Verfahrensschritte beschrieben : 25 a) Einfüllen des im wesentlichen aus Calciumsulfat-Dihydrat bestehenden Ausgangsmaterials in einen zumindest oben offenen Transportbehälter b) Überführen des so gefüllten Transportbehälters in einen Autoklaven 30 c) Autoklavieren des aufgegebenen Materials mit gespanntem Wasserdampf bis zur Umwandlung in Calciumsulfat-Halbhydrat der Alpha-Konfiguration d) Entnahme des Transportbehälters aus dem Autoklaven und direktes Ausschütten des feuchten Materials in 35 einen beheizten Trog , % - 4 - e) Sukzessive Überführung des in den·Trog aufgegebenen Materials über eine Auslaßöffnung auf ein beheiztes 5 Förderaggregat f) Überführen des Materialstromes mittels des Förderaggregates in einen Trockner g) Befreien des feuchten Gutes von adsorptiv anhaftendem Restwasser im Trockner 10 h) Entnahme des getrockneten Materials und Überführen in ein Lager- oder Transportgefäß.

Vorzugsweise werden dabei zwischen den Verfahrensschritten a) und b) in das in den Transportbehälter eingefüllte 15 Ausgangsmaterial von oben Löcher beziehungsweise längliche Kanäle eingestanzt. Hierdurch 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 be-20 tragen. Die Kanäle können ebenso in die Masse gebohrt oder gedreht oder sonstwie eingebracht werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Autoklav nach der Aufnahme des Transportbehälters vollständig entlüftet 25 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 Calcium-30 sulfat-Halbhydrat 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.

35 Bei diesem Verfahren ist es nicht notwendig, eine wässrige - 5 -

Suspension als Ausgangsmaterial einzusetzen, welche eine katalytische Aktivität hinsichtlich der Kristallisation 5 von Alpha-Halbhydrat als Medium für die Dehydratationsreaktion 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 10 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 15 der Temperaturverteilung im Autoklaven und damit zu schwankenden Dehydratationsgraden und damit unterschiedlichen Qualitäten des Endproduktes. Mit der Erfindung wird es dagegen ermöglicht, die Luftpolster zwischen den Feststoffteilchen zu beseitigen. Dies wird gefördert durch die 20 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 25 Wasserdampf dann ohne weiteres leicht und gleichmäßig eindringen kann.

Das Aufheizen des Ausgangsmaterials auf die vorgesehene Temperatur erfolgt dabei durch die Zuführung der Wärme, 30 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 35 Temperatur im Autoklaven annehmen, sondern auch die Teil- , - 6 - chen im Schüttungsinneren, zu denen der Wasserdampf über die entlüfteten Hohlräume (Kanäle) der Schüttung schnell 5 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 10 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 15 Luft zwischen den einzelnen Teilchen des aufgegebenen

Materials heraus, wobei auch hier die eingedrückten Löcher beziehungsweise Kanäle positiv wirken. Die Wasserdampfspülung kann dabei bei Atmosphärendruck erfolgen.

20 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 abgesaugt werden kann. Der Effekt ist der gleiche, die Luft 25 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 30 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 gleichzeitig insbesondere über die eingestanzten Löcher oder 35 Kanäle abgeführt wird. Je größer die Druckabsenkung (maximal s - 7 - auf Atmosphärendruck) ist, um so energischer erfolgt die Entlüftung. Versuche haben gezeigt, daß bei Einstellung 5 eines Druckes von 2,5 bar in der ersten Stufe eine anschließende Entspannung auf circa 1,5 bar genügt, eine nahezu vollständige Entlüftung zu erzielen.

Versuche haben weiter gezeigt, daß es in der Regel genügt, 10 die Evakuierung bis etwa 70 Prozent zu führen, um soviel

Luft abzuziehen, daß anschließend ein ausreichender Porenraum zur Verfügung steht, um den anschließend aufgegebenen gespannten Wasserdampf vollständig und gleichmäßig in die Hohlräume führen zu können.

15

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 20 Überführung in den Trockner auf einer Temperatur oberhalb vom 80° C zu halten.

Dies geschieht vorzugsweise mittels indirekter Wärmeübertragung mit Hilfe noch näher beschriebener Anlagenteile.

25

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 30 feinen Materialstrom aufgeteilt wird. Hierdurch wird der Anteil der freien Oberfläche deutlich erhöht und damit kann der Trockner effektiver arbeiten. Wie bereits ausgeführt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, sowohl den Trog, in den das Material vom Transportbehälter aufgegeben 35 wird, wie auch die anschließende Fördereinrichtung zum f . % - 8 -Trockner zu beheizen.

5 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.

10

Der Trog, der in der erfindungsgemößen Anlage eine Art Staufunktion erfüllt, soll das vom Transportbehälter aufgenommene Material möglichst sukzessive auf das Förderaggregat abgeben, weshalb in einer vorteilhaften Ausfüh-15 rungsform vorgeschlagen wird, den Trog zwischen seinem

Aufgabe- und Entnahmeende mit einem Gitterrost auszubilden, durch den der Matrialstrom noch einmal aufgelockert wird. Anstelle eines Gitterrostes können auch Spannseile quer über den Querschnitt des Troges, der vorzugsweise trichter-20 förmig ausgebildet ist, gespannt werden.

Als Förderaggregat schlägt die Erfindung in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Trogkettenförderer vor, der in besonderer Weise geeignet ist, das heiße, feuchte und 25 klebrige Calciumsulfat-Halbhydrat kontinuierlich und ohne Verklumpungen zu fördern.

Auch der Trogkettenförderer wird wieder beheizt, und zwar entweder analog der vorbeschriebenen Beheizung des Troges 30 über ein doppelwandig ausgeführtes Gehäuse oder aber elektrisch .

Das Gehäuse selbst ist vollkommen geschlossen ausgebildet, und zwar auch im Übergangsbereich zum Trog, um Wärmever-35 luste zu verhindern und die Unfallsicherheit der Einrichtung zu erhöhen.

- 9 -

Der Trogkettenförderer wird vorzugsweise ansteigend zum Trockner hin ausgebildet, was die Aufteilung des Material-5 Stromes entlang des Transportweges begünstigt.

Als Trocknungsaggregat schlägt die Erfindung vor, einen Schaufeltrockner einzusetzen, dessen Schaufeln, Wellen und/oder Mantel mit einem Heizmittelmedium durchströmbar 10 sind.

Schaufeltrockner haben sich zur thermischen Behandlung zum Beispiel von Ölsamen, Tabaken oder Getreidemehl bewährt, können aber überraschenderweise ebenso vorteilhaft zur 15 Trocknung von Calciumsulfat-Halbhydrat eingesetzt werden. Durch eine gute Pfropfenströmung wird hier eine gleichmäßige Trocknung und Produktqualität erreicht.

Der Wärmeübergang erfolgt dabei durch direkten Kontakt 20 mit den geheizten Wänden der einzelnen Bauteile. Große

Luftmengen, um die Wärme zu übertragen, sind nicht notwendig, lediglich ein kleiner Luftstrom (oder Inertgasstrom) ist nötig, um die Brüden zu entfernen.

25 Der Schaufeltrockner besteht aus einem Trog mit umlaufendem Mantel und beispielsweise zwei oder vier angetriebenen Wellen. Auf die Wellen sind hohlräumige, keilförmige Schaufeln, senkrecht zur Wellenrichtung und parallel nebeneinander angeordnet. Die Schaufeln einer Welle bewegen sich 30 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 35 Seite aufgrund der hydrostatischen Kräfte. Der Austritt .-, - 10 - « erfolgt über einen entsprechenden Überlauf.

5 Die Schaufeln dienen demnach nicht zum Transport des Materials, sondern lediglich zur Wärmeübertragung.

Dabei soll die gesamte Anlage so gefahren werden, daß das behandelte Material zwischen Ausgangsende des Autoklaven 10 und Ausgangsende des Trockners nie unterhalb einer Temperatur von circa 80° C abkühlt.

Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Anlage dann betrieben, wenn der aus dem Autoklaven abgezogene 15 gespannte Wasserdampf gleichzeitig zur Beheizung der nachfolgenden Anlagenteile verwendet wird.

Die eingangs beschriebene Auflockerung des Ausgangsmaterials für die nachfolgende Entlüftung kann dadurch begünstigt 2Q werden, daß der Transportbehälter wand- und/oder bodenseitig 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-25 halter auf einer Wanne angeordnet, in die das Wasser abfließen kann.

Die Stanzeinrichtung selbst kann relativ einfach ausgebildet sein, zum Beispiel kann sie aus einer Platte be-30 stehen, von der unterseitig zylinderförmige Stifte wegragen, die in das Ausgangsmaterial hineingedrückt werden.

Um einen möglichst kontinuierlichen (quasi-kontinuierlichen) Materialtransport zu erreichen, schlägt die Erfin-35 * - 11 - düng weiterhin vor, die Anlage mit einer Kippeinrichtung für den Transportbehälter auszubilden, mittels der das 5 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-10 gehend verhindert.

Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich des Aufbaus und der Betriebsweise des Autoklaven auf die nachfolgende Figurenbeschreibung verwiesen, die insbesondere 15 insoweit nicht beschränkend ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der übrigen Ansprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen .

20

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der zugehörigen Anlage wird eine quasi-kontinuierliche Herstellung von Calciumsulfat-Halbhydrat der Alpha-Konfiguration auch für die Dehydratation von industriellen Gipsen ermöglicht, 25 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.

30 Durch die Verwendung auch großvolumiger Transportbehälter, die beispielsweise 1.500 kg Gips oder auch mehr aufnehmen können, wird eine hohe Durchgangsleistung erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung 35 näher erläutert, die in stark schematisierter Weise eine erfindungsgemäße Anlage darstellt.

« - 12 -

Mit 10 ist dabei ein Transportbehälter zur Aufnahme von Gips, insbesondere synthetischem Gips, dargestellt. Wie 5 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.

10

Der Transportbehälter 10 mit Wanne 12 ist auf vier Rädern verfahrbar angeordnet.

Nach dem Einfüllen des Gipses in den Transportbehälter, 3 15 dessen Volumen hier 1 m beträgt, wird der Behälter m Transportrichtung (Pfeil T) nach rechts vorgeschoben, und zwar unter eine Stanzeinheit 14. Diese besteht aus einer Platte 14a und mehreren senkrecht davon nach unten vorstehenden zylindrischen Stangen 14b. Die Stanzeinheit 20 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 Niederfahren der Stanzeinheit 14 werden dabei längliche Kanäle 25 in die Gipsmasse gedrückt, die auch nach dem Herausfahren der Stanzeinheit verbleiben, da insbesondere industrieller Abfallgips eine weitestgehend klebrige, auch nach Verformung formbeständige Masse ist.

30 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 35 vorgefahren, dessen Türen 18 anschließend verschlossen werden.

i , - 13 -

Der Autoklav IG ist mit einer Evakuierungseinrichtung 22 ausgebildet, deren wesentlicher Bestandteil eine Vakuumpumpe 20 ist. Mit Hilfe der Vakuumpumpe 20 wird jetzt 5 eine Evakuierung des Autoklaven 16 durchgeführt, und zwar solange, bis mindestens 70 % der im Autoklaven zuvor befindlichen Luft abgezogen worden sind.

Dabei wird zwischen den Feststoffteilchen des Gipses be-10 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 15 und 180° C bei gesättigter Wasserdampfatmosphäre beschickt, so wird nicht nur die dem Dampf unmittelbar zugewandte Oberfläche des Gipses sehr schnell die jeweilige Temperatur im Autoklaven annehmen, sondern auch die Teilchen im Schüttungsinneren, zu denen der Wasserdampf über die 20 zuvor eingestanzten Kanäle der Schüttung sowie die entlüfteten Hohlräume schnell und direkt gelangen kann.

Die feuchte Atmosphäre unter Druck bei den genannten Temperaturen wird so lange aufrechterhalten, bis die Um-25 Wandlung von Dihydrat in Alpha-Halbhydrat möglichst vollständig erfolgt ist. Dabei wird eine 100 %ige Umwandlung in der Regel nicht zu erzielen sein. Der Begriff "vollständige Umwandlung" ist deshalb dahingehend zu verstehen, daß eine möglichst vollständige Umwandlung, zum Beispiel 30 98 % und mehr, gemeint ist.

Bei einem Autoklaven, in den beispielsweise drei Transport- 3 behälter 10 mit jeweils 1,5 m Abfallstoff (Rauchgasent-schwefelungsgips) aufgegeben werden, beträgt die Halte-35 zeit circa 1,5 Stunden.

, - 14 - *

Anschließend wird die Atmosphäre im Autoklaven auf Normaldruck entspannt.

5

Anschließend werden die Türen 18 des Autoklaven 16 wieder durch Verfahren nach oben geöffnet und der oder die Transportbehälter werden in Transportrichtung T nach rechts aus dem Autoklaven herausgeführt. Danach wird das Material 10 aus einem Transportbehälter 10 unmittelbar über eine im einzelnen nicht dargestellte Kippeinrichtung (Pfeil K) in einen Trog 24 abgekippt, dessen Deckel 26 zuvor geöffnet wurde. Das gesamte Behältervolumen fällt dabei in den Trog 24 und wird auf dem Weg zum unterseitigen 15 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 20 Trog 24 eine Temperatur von über 80° C, vorzugsweise zwischen 90 und 100° C aufrechtzu.erhalten.

Das in den Trog 24 aufgegebene Material fällt danach abschnittweise auf einen Trogkettenförderer 32, der in Trans-25 portrichtung T ansteigend ausgerichtet ist. Der Trogkettenförderer 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 30 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 35 hier als Schaufeltrockner ausgebildet ist. Der Schaufel- > -- - 15 - trockner 36 ist in Transportrichtung T etwas geneigt ausgebildet, so daß der Materialstrom auf seinem Weg zum 5 Auslaß 38 des Trockners 36 automatisch vortransportiert wird.

Der Schaufeltrockner 36 besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten angetriebenen Wellen, auf denen hohlräumige, 10 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-15 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 20 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.

25

Dadurch, daß beim Schaufeltrockner die einzelnen keilförmigen Schaufeln das Produkt selbst nicht transportieren, sondern der Transport nur aufgrund der hydrostatischen Kräfte erfolgt, bewirken die einzelnen Schaufeln ledig-30 lieh eine Auflockerung des zum Teil noch klebrigen, feuchten 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.

35 - 16 - ♦

Dadurch, daß der Wärmeübergang durch einen direkten Kontakt mit der geheizten Metallwand der Bauteile des Schau-5 feltrockners erfolgt, sind große Luftmengen zur Wärmeübertragung nicht notwendig, und der Energiebedarf kann entsprechend kleingehalten werden.

Umgekehrt kann die Anlage mit hohen k-Werten gefahren 10 werden, was die Wirtschaftlichkeit erhöht.

Aufgrund der hohen Trocknerleistung kann die Anlage selbst relativ klein gestaltet werden, ohne KapazitätsVerluste in Kauf nehmen zu müssen.

15

Die keilförmigen Schaufeln sind selbstreinigend und werden mit relativ geringer Drehzahl gefahren.

Für einen Trockner mit einer Durchsatzmenge von etwa 20 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.

25

Der Heißdampf zur Beheizung der Anlage wird so eingestellt, daß das Material stets eine Temperatur zwischen etwa 100 und 130° C aufweist.

30 Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anlage kann quasi-kontinuierlich 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.

35 ♦ - 17 -

Damit kann am Auslaß 38 der Anlage ein Alpha-Halbhydrat optimaler Qualität kontinuierlich entnommen und in geeig-5 nete Transportgefäße oder Silos eingespeist werden.

10

Claims (20)

10 Verfahren und Anlage zur Herstellung von Calciumsulfat-Halbhydrat in Alpha-Konfiguration 15

1. Verfahren zur Herstellung von Calciumsulfat-Halbhydrat in Alpha-Konfiguration mit folgenden Schritten: 2q a) Einfüllen des im wesentlichen aus Calciumsulfat-Di- hydrat bestehenden Ausgangsmaterials in einen zumindest oben offenen Transportbehälter, b) überführen des so gefüllten Transportbehälters in einen Autoklaven, 2^ c) Autoklavieren des aufgegebenen Materials bis zur Um wandlung in Calciumsulfat-Halbhydrat der Alpha-Konfiguration , d) Entnahme des Transportbehälters aus dem Autoklaven und direktes Ausschütten des feuchten Materials in 2q einen beheizten Trog, e) Sukzessive Überführung des in den Trog aufgegebenen Materials über eine Auslaßöffnung auf ein beheiztes Förderaggregat, f) Überführen des Materialstromes mittels des Förder- 2g aggregates in einen Trockner, g) Befreien des feuchten Materials von adsorptiv anhaftendem Restwasser im Trockner, h) Entnahme des getrockneten Materials und Überführen in ein Lager- und/oder Transportgefäß. - 2 - t • ί

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in das Material nach dem Einfüllen in den Transportbehälter und vor dem Über- 5 führen in den Autoklaven von oben Löcher beziehungsweise Kanäle eingestanzt oder gebohrt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in das Material längliche Kanäle mit einem mittleren Durchmesser zwischen 10 0,5 und 5 cm, vorzugsweise 1 und 2 cm eingestanzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Material zwischen Entnahme aus dem Autoklaven und Überführen in den Trockner auf einer Temperatur oberhalb 15 80° C gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Materialstrom nach der Aufgabe in den Trog bis zur Überführung in den Trockner wasser- und staubdicht 20 transportiert wird. G. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Autoklav, nach Aufnahme des Materials und Verschließen a) entlüftet, 25 b) anschließend mit gespanntem Wasserdampf unter Einstellung einer Temperatur im Autoklaven zwischen 105 und 180° C beschickt und c) die hydraulisch thermalen Bedingungen im Autoklaven solange aufrechterhalten werden, bis sich das Calcium- 30 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 35 und dann gemäß den Merkmalen d) bis h) des Anspruches 1 weiterbehandelt wird. » # s - 3 - >»

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Beheizung des Materials zwischen Trog und Trockner 5 durch indirekte Wärmeübertragung erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Trocknung des Materials im Trockner durch indirekte Wärmeübertragung erfolgt. 10

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Materialstrom während der Förderung zwischen Trog und Trockner und/oder im Trockner ohne Kornzertrümmerung zerkleinert wird. 15

10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit a) einem Transportbehälter, dessen Wände und/oder dessen Boden gelocht sind, 20 b) einem diskontinuierlich arbeitenden Autoklaven (16), c) einem indirekt beheizten Trog (24), d) einem indirekt beheizten Förderaggregat (32) zur Überführung des Materialstromes in den Trockner (36), der 25 e) indirekt beheizt ist, wobei f) die Übergangsbereiche zwischen Trog (24), Förderaggregat (32) und Trockner (36) wasser- und staubdicht sowie weitestgehend wärmeverlustfrei ausgebildet sind. 30

11. Anlage nach Anspruch 10, wobei der Trog (24) zwischen seinem Aufgabeabschnitt und seinem Auslaß (28) mit einem Gitterrost (30) ausgebildet ist. 35 P * 4 * ‘ - 4 - 9k

12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Förderaggregat (32) ein Trogkettenförderer ist. 5

13. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Wände des Troges (24) und/oder des Förderaggregates (32) doppelwandig zur Durch Strömung mit einem Heizmedium ausgebildet sind. 10

14. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Trockner (36) ein Schaufeltrockner ist, dessen Schaufeln, Wellen und/oder Mantel heizmitteldurchströmbar ausgebildet sind. 15

15. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Trog (24), das Förderaggregat (32) und/oder der Trockner (36) mittels Dampf oder Thermoöl beheizbar sind.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei das Förderaggregat (32) und/oder der Trockner (36) geneigt ausgebildet sind.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der

25 Transportbehälter (10) bei Ausbildung mit perforierten Wänden und/oder Boden auf einer bodenseitigen Wanne (12) aufsitzt, wobei zwischen Boden des Transportbehälters (10) und Wannenboden entsprechende Abstandhalter angeordnet sind. 30

18. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17 mit einer Stanzeinrichtung (14) bestehend aus einer Grundplatte (14a) und von dieser nach unten vorragenden zylinderförmigen Stangen (14b) die in das im Transportbehälter 35 (10) befindliche Material verfahrbar ausgebildet sind. * * î - F - 5 -

19. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit einer Kippeinrichtung (K) zum Überführen des Materials aus 5 dem Transportbehälter (10) in den Trog (24). 10 15