NO146233B - Fremgangsmaate til fremstilling av herdede gipsprodukter - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av herdede gipsprodukter, spesielt gipsplater, som angitt i innledningen til krav 1.

Gipsstein slik den forekommer i naturen har et varierende innhold av oppløselige salter, herunder klorid-/ sulfat-, magnesiuiT- c natriumioner. Dette saltinnhold går over i den gips som fremstilles ved brenning av gipssteinen,og kan gi opphav til problemer ved fremstilling av gipsplater og lignende produkter.

Av denne grunn kan mange gipsforekomster ikke benyttes til fremstilling av gipsmørtel for gipsplater, skjønt der har vært gjort forsøk på å lute saltet ut av gipsmineralet ved f.eks. å lagre gipsen i laguner før brenningen. Dette medfører imidlertid kostnader med tørking før brenningen. ,»

Skjønt gipsmineral, dvs. kalsiumsulfatdihydrat, kan neddykkes

i vann i lange perioder uten betydelig kjemisk endring, reagerer de herdede dehydratiserte former, som i det etterfølgende vil bli beteg-net som brent gips, o.g mere spesielt hemihydratet med vann under sine respektive omvandlingstemperaturer for å gå tilbake til den hydratiserte forbindelse. Da et vesentlig rehydratisert materiale ikke vil stivne for å danne et støpt produkt eller bare vil gi et stivnet produkt med meget lav. styrke, er det klart at man ved vasking av brent gips i dehydratisert form med vann står overfor •

et fundamentalt problem med hensyn til å unngå uakseptabel hydratisering under vaskeprosessen.

En måte å unngå hydratisering på er å utføre vaskeoperasjonen over omvandlingspunktetf slik som ved fremstilling av såkalt autoklav gips eller ved fremstilling av biproduktgips ved fosforsyre-produksjonen, hvor kalsiumsulfatet utfelles ihemihydratform. Kost-nadene med oppvarming av store mengder vann som er nødvendige for å vaske den gips som benyttes ved produksjon i stor målestokk av f.eks. gipsplater, gjør denne løsning på problemet uøkonomisk.

Hydratisering kan også forsinkes ved tilsetning av en stiv-ningsforsinker,slik at man kan benytte lengre tid på vaskeprosessen uten uønsket grad av hydratisering. Bruken av et forsinkelsesmiddel er imidlertid ikke bare kostbart i seg selv, men har også den ulempe a<:>t stivningen eller herdingen av det endelige støpte produkt påvirkes tilsvarende. Dette er spesielt uønsket i kontinuerlige produksjons-prosesser som f.eks. ved fremstilling av gipsplater, hvor rask herding er ønskelig for å redusere lengden av produksjonslinjene. Aksele-ratorer kan anvendes for å øke herdehastigheten, men bruk av aksele-ratorer for å motvirke en reduksjon av herdehastigheten som er til— veiebragt . av et herdeforsinkelsesmiddel, medfører et ytterligere uønsket kostnadselement.

Det er nå funnet at brent gips i vanlig partikkel form ved-tilsetning til vann raskt frigjør oppløselige salter i vannet r og at det er mulig å sikre denne frigjøring og separere ut mesteparten av det forurensede vann ved rask håndtering før en uønsket grad av hydratisering finner sted. Dette kan skaffe en fremgangsmåte hvor salt øko-nomisk kan lutes ut av den brente gips som tilføres en kontinuerlig fremstillingsprosess, uten at der finner sted uønsket stor hydratisering av gipsen før det tidspunkt da hydratiseringen er ønsket for fremstilling av et herdet produkt.

I henhold til oppfinnelsen blir et saltholdig hemihydrat hurtig blandet med vann ved en temperatur under omvandlingspunktet, mesteparten av vannet inneholdende det oppløste salt raskt fjernet, idet hemihydratets oppholdstid i vann er for kort til at der skal finne sted uakseptabel hydratisering, og det fuktige eller våte hemihydrat øyeblikkelig overført til en kontinuerlig prosess for fremstilling av det ønskede produkt.

Ved regulering av graden av separasjonen av vannet fra gipsen kan

det oppnås at den fuktige gips innholder nøyaktig den andel vann som er nødvendig i en gipsmørtel for den påtenkte bruk. Alternativt kan der oppnås en høyere grad av separasjon med medfølgende fjerning av en større andel av saltinnholdet, hvoretter den ønskede mengde proporsjoneringsvann kan oppnås ved kornpettering med rent vann før bruken av gipsmørtelen.

Vektforholdet mellom vaskevann og gips kan endres over et stort området avgengig av de relative kapasiteter av en blandings-innretning og en innretning til separering av vannet, og forhold på mellom 1:1 og 5:1 foretrekkes.

Vannet kan separeres fra hemihydratet ved kontinuerlig sentrifugalseparering eller ved kontinuerlig filtrering. En kontinuerlig separator må være i stand til å tas seg av relativt

store mengder vann og separere den faste partikkel formede gips uten vesentlig hydratisering av denne. For oppnåelse av dette er det viktig at separatoren ikke tillater tilbakeholdelse av små mengder gips som kan stivne i separatoren og enten frigjøres som klumper fra tid til annen eller eventuelt medføre at separatoren settes ut av drift.

Separatoren kan utgjøres av en kontinuerlig dekanteringssentri fuge. I motsetning til de fleste materialer som avvannes i slike inn-retninger , vil imidlertid gips dispergere og hydratiseres når den bringes i berøring med vann. Det er derfor avgjørende å hindre gipsen i å oppholde seg i sentrifugen mer enn noen få sekunder. Hydratisering gjør gipsen ubrukbar for gipsplatefremstilling og fører også til tilbakeholdelse av faste stoffer i sentrifugen, slik at hydratiseringen tillates å gå enda lenger.

Den foretrukne sentrifuge er derfor slik konstruert at den unngår disse vanskeligheter. Den søker å oppnå pluggstrømning av innholdet i sentrifugen og oppnår dette ved hjelp av et eller flere av de følgende nye trekk.

Sentrifugens skrue eller skovl bør passe tett til eller strekke seg nær inntil overflaten av en roterende beholder eller skål over hele dennes lengde. Dette sikrer at der ikke foreligger noen partier av overflaten som ikke bestrykes av skruen, og som hydratiserende gips eventuelt kan samle seg på.

Videre kan den roterende sentrifugebeholder ha en rett konisk profil uten overgang fra et parallelt til et konisk tverrsnitt slik det er karakteristisk for de fleste vanlige sentrifuger. Der-med unngås det at separerte faststoffer må endre retning når de be-veger seg langs sentrifugeveggen, hvorved der hindres en oppbygning av fast gips på et parti som opprinnelig er parallelt, og hvor for tidlig hydratisering vil kunne finne sted. Den koniske vegg av den roterende beholder kan danne en skråvinkel med sentrifugens akse som ikke overskrider en maksimal vinkel som er fastlagt for de bestemte faststoffer som håndteres. Derved unngås der forsinkelse ved passasje av de fraskilte faststoffer, noe som når det gjelder gips ville kunne resultere i i det minste en delvis hydratisering inne i sentrifugen og uttømning av gipsen som stivnede klumper.

Bruken av en kontinuerlig sentrifugal-separator unngår problemet med tilstopping av filtermedier av et stivnende fast stoff som f.eks. gips, noe som kan finne sted hvis visse typer av filtre-ringsutstyr anvendes i separatoren.

Den kontinuerlige væske/faststoff-separator som anvendes,

kan imidlertid, som nevnt, også utgjøres av et kontinuerlig filt-treringsapparat f.eks. et sugebeltefilter.

Derved unngås en mulig ulempe ved bruken av en dekanterin<g>ssen-trifuge som medfører en oppholdstids fordeling for de faste gipspartikler, noe som gir opphav til herding og hydratiseringsproblemer ved driften. Ved den foreliggende utførelse sikrer grunnkonstruksjonen av det horisontale beltefilter faktisk en pluggstrøm av gipspartikler gjennom separasjonsprosessen for faststoff og væske. Oppholdstidene av faststoffpartiklene er således praktisk talt den samme og kan innstilles på et hvilket som helst ønsket nivå.

Det anvendte vann kan resirkuleres for behandling av ytterligere gips, idet der sørges for tilførsel av rent kompletterings-vann,samtidig som en andel av det brukte vann tap<p>es av og tilføres kloakken slik at der hindres oppbygning av saltkonsentrasjonen i vannet til et uønsket nivå.

Det anvendte vann er fortrinnsvis kaldt, dvs det har en temperatur på 0 - 30°C. Vannet vil vanligvis ha omgivelsestemperatur, og-i såfall er en oppholdstid på mindre enn 30 sekunder ønskelig. 10 - 15 sekunder er et typisk område. Hvis der anvendes varmt vann, kan oppholdstiden være lengre, men denne fordel oppveies av den ytterligere kostnad for oppvarmning av vannet. På lignende måte kan den til-latte oppholdstid økes ved tilsetning av herdeforsinkelsesmidler, men også dette medfører økte kostnader og er ubekvemt.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli beskrevet ved hjelp

av eksempeler under henvisning til tegningen.

Fig. 1 er et skjematisk riss av et eksempel på et apparat for

utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 2 viser en modifisert form av apparatet på fig. 1.

Fig. 3 viser en detalj av apparatet på fig. 2.

Fig. 4 er et skjematisk riss av et annet apparat for utførelse

av oppfinnelsen.

Fig. 5 er et skjematisk riss av et foretrukket ytterligere

eksempel på et apparat til utførelsen av oppfinnelsen.

De forskjellige eksempler på apparater som er vist på tegningen, er innrettet til å tilføre proporsjonertgipsmørtel til en maskin for fremstilling av gipsplater. Denne maskin kan være av vanlig utførelse og er derfor ikke vist på tegningen.

Det på fig. 1 viste apparat omfatter en silo 10 med skruemater som tilfører pulverformet brent gips 11 tii en virvelforblander 12. Forblanderen omfatter en ytre omvendt konisk vegg 13 med et bunnutløp 14 og en oppstående fordelingskonus 15 som ligger inne i den omvendte konus. Vanninnløp 16 ved den øvre ende av den koniske vegg 13 opprettholder en tangential tilførsel av vann som strømmer som en tynn film ned langs den indre overflate av veggen 13. Gips som faller ned på fordelingskonusen 15, blir således hurtig og intimt blandet med det strømmende vann.

Utløpet 14 fører direkte ned i en kontinuerlig dekanteringssentrifuge 17, hvor blandingen av gips og vann ved hjelp av den roterende skrue 18 rettes mot den indre overflate av det roterende ytre hus 19 av sentrifugen. Separert vann 20 som inneholder en betydelig andel av saltinnholdet i den opprinnelige gips, forlater sentrifugen gjennom overløpet 2\ og våt gips 22 med redusert vanninnhold beve-ger seg langs den skråttstilte flate 23 av sentrifugen og kommer ut gjennom utløpet 24 for faststoffer.

Vanninnholdet i den gipsoppslemning som leveres ved utløpet 24/ bestemmes av omkretshastigheten på den ytre beholder 19 og kan således innstilles på en ønsket verdi. Gjennomstrømingsmengden av gipsoppslemningen reguleres av forholdet mellom omkretshastigheten av skruen 18 og den ytre beholder 19.

Den gips som forlater sentrifugen, kan ha et vanninnhold som

er egnet for fremstilling av gipsplater, men vanninnholdet kan eventuelt reduseres til under det ønskede nivå f.eks. for å øke den andel av salt som fjernes, og i så fall blir den fuktige gips blandet med ytterligere vann for å kompensere for den manglende vannmengde før oppslemningen tilføres platemaskinen.

En slik tilførsel av ytterligere vann er vist på fig. 1. hvor en Erhsam-blander 35 av kjent utførelse er montert direkte under sentr:! fugeutløpet 24 for å motta den fuktige gips direkte fra utløpet. Blanderen 35 har et innløp 36 for ytterligere proporsjoneringsvann som kan inneholde tilsetninger som er nødvendige eller ønskelige ved fremstilling av det produkt som skal fremstilles. Når det gjelder gipsplater, kan der således på dette trinn tilsettes midler til regulering av herdetiden, stivelse og skum som blandes med den fuktige gips ved hjelp av roterende skraper 37. Utløpet 38 fra blanderen 35 fører så direkte til platemaskinen.

Forurenset vann som forlater sentrifugen gjennom overløpet 21, kan resirkuleres gjennom ledninger 25 og 26 til en forholdsbeholder 27 som også har et innløp 28 for rent vann. Vann fra beholderen 27 pumpes ved hjelp av en pumpe 30 til innløpene 16 til forblanderen.

Et grenutløp 31 tillater forurenset vann å tappes av fra systemet. Avtappingen av forurenset vann og innløpet av rent vann kan reguleres automatisk ved hjelp av en saltnivåregulator 32 som betjener ventiler ved innløpet 28 og utløpet 31.

Et apparat av denne art kan f.eks. arbeide med et vektforhold mellom vann og gips på mellom 1:1 og 5:1 eller mer, og dekanterings-sentrifugen kan dele blandingen av vann og gips i fuktig gips og over-skytende vann i lignende forhold.

En typisk oppholdstid for gipsen i apparatet fra forblander-konusen 15 til utløpet 24 er ca. 10 sekunder noe som reduserer risi-koen for vesentlig rehydratisering under utlutningsprosessen til et minimum.

Bruk av det viste apparat kan f.eks. fjerne ca. 50% av det salt som opprinnelig er tilstede, noe som sikrer at brent gips utvun-net fra forskjellige kilder for naturlig gipsmineral kan anvendes ved fremstilling av gipsplater.

Skjønt apparatet på fig. 1 anvender en vertikalt montert mot-strøms-dekanteringssentrifuge, kan der lett isteden anvendes en horisontalt montert sentrifuge eller en medstrømssentrifuge.

I den modifikasjon som er vist på fig. 2, fører utløpet 14

fra den vertikale blander på fig. 1 til en horisontalt montert med-strømssentrif uge 40. Blandingen av gips og vann føres inn gjennom innløpsenden av sentrifugen, og begge bestanddeler strømmer i samme retning inntil det fraseparerte vann fjernes via et overløp 41 for å strømme ut gjennom vannutløp 42, mens den våte gips kommer ut gjennom utløpsåpninger 43 og inn i en utløpsring 44. I denne blir den blandet med eventuelt ytterligere nødvendig vann og tilsetninger som føres inn gjennom et innløp 4 5/ og ført frem av skraperelementer 46 som er montert på en roterende beholder av sentrifugen og roterer sammen med denne. Den fullt proposjonerte gips kommer ut gjennom et utløp 48.

Den foretrukne form for skraperelementet 56 er vist i større målestokk på fig. 3 og omfatter en plate 50 som har en slik form at den passer til tverrsnittet av ringen 44. Platen 50 har en åpning 51 for å hindre for sterk mottrykk og fremoverragende sideskjermer 52 ved. den ende som vender mot beholderen 4 7 av sentrifugen. Skjer-mene 52 tjener til å hindre at gipsoppslemningen unnslipper gjennom klaringen mellom utløpsringveggen og beholderen 47. Et alternativt tétningssystem kan anvende et par ringflenser montert på beholderen 47 i stillinger nær sideveggene av sporet i utløpsringen. I dette tilfellet behøver skraperen 46 ikke å ha skjermer 52, men bør ha utsnitt på tilsvarende sted for å gi plass for flensene.

Det på fig. 4 viste apparat omfatter en silo 10 méd skruemater og en virvel forblander 12 med et bundutløp 14 som allerede beskrevet under henvisning til fig. 1. Huset eller beholderen 19 i den kontinuerlig dekanteringssentrifuge 17 har jevnt konisk form over hele sin lengde bortsett fra et kort parallelt parti ved utløpsenden, noe som ikke medfører noen hindring for passasje av faststoffer. Hele overflaten av beholderen 19 bestrykes av skruen eller skovlene 18. Skråningsvinkeien for den koniske flate av beholderen 19 er fortrinnsvis mindre enn 7°C for vanlig kvaliteter av hemihydratgips, og denne grense er kritisk for et bestemt materiale,men kan variere med det bestemte materiale som håndteres.

Det separerte vann forlater sentrifugen gjennom et overløp

20 og strømmer ut gjennom et utløp 21, mens fuktig gips med redusert vanninnhold føres ut ved den motsatte ende av sentrifugebeholderen.

Der kan foreligge anordninger til resirkulering av vaskevannet som beskrevet under henvisning til fig. 1. Utløpet for faststoffer kan være forsynt med en utløpsring og skrapere som beskrevet under henvisning til figurene 2 og 3.

I den på fig. 5 viste utførelsesform blir en annen utførelses-form for en kontinuerlig forblander 50 som er tilgjengelig i hande-len under handelsnavnet "Flow Jet",benyttet i forbindelse med et sugebeltefilter 51.

Brent gips 11 tilføres jevnt til blandekammeret i forblanderen 50,hvor en kontinuerlig tilførsel av vann tilsettes ved 16 for å danne en jevnt blandet gipsoppslemning. Blanderen er innrettet til å gi en jevnt blandet oppslemning uten å medføre en uakseptabel grad av dis-pergering eller nedbrytning av gipspartiklene. Blanderen medfører videre en meget kort oppholdstid slik at der unngås for tidlig hydratisering av gipsen.

Den resulterende gipsoppslemning tillates å strømme gjennom en fallrenne 52 ned på et horisontalt lavvakuumsf ilterbelte 51. Filte-ret består av et kontinuerlig filtermedium eller -belte 53 som trekkes over vakuumkamre eller sugekasser 54 ved hjelp av driv- og stramme-valser 55 og 56 med en lineær hastighet på f.eks. 7-22 m/min eller endog opp til 180 m/min. Oppholdstiden av gipsen under filtrering kan således innstilles på en tid fra under 5 s til 15 s. Vakuumkamrene 54 kan hver for seg være forbundet med for-sk jellige vakuumkilder, f . eks . en vifte 57 og en vakuumpumpe 58 som vist, for oppnåelse av optimale filtreringsresultater. Hvis det er ønskelig, kan vakuumkamrene også være forbundet med den samme vakuumkilde.

Det filtrat som samles i vakuumkamrene,kan tømmes ut enten gjennom et barometerrør som er neddykket i en beholder 60, eller ved at filtratrørene er forbundet med en sentrifugalpumpe 61. Den avvannede gipsoppslemning eller -kake tas opp på flytende opplagrede valser 62 som står i berøring med filterbeltet 53 under dettes retur til inn-matningsenden for oppslemning. Filterkaken fortetter seg opp på val-sene 62 og faller dels ned som følge av sin egen vekt. I tillegg kan kaken tas av enten ved hjelp av en frem og tilbakegående skjære-eller skrapekniv 62 eller ved skjærevirkning fra en roterende skrue som er anbragt tett inntil og på undersiden av avtagningsvalsene. Filterbeltet 53 kan renses effektivt ved hjelp av en vannsprut 64

med lavt trykk eller høyt trykk før det føres tilbake til innmatnings-enden for oppslemning.

Filterkaken tømmes ned i et ytterligere, kontinuerlig blander

65 som kan være av vanlig type for innstilling av vanninnholdet til den ønskede verdi for fremstilling av et herdet produkt, f.eks. gipsplater.

I det følgende vil der bli gitt et eksempel på driften av apparatet på fig. 5.

Brent gips ble matet jevnt med en hastighet på 475 kg/h inn i blandesonen i en "Flow Jet"-blander som kontinuerlig fikk tilført en vannmengde på 640 l/h. Oppslemningen ble matet ned på det horisontale beltefilter, som arbeidet ved et vakuum på 37 - 50 mm Hg og slik at oppholdstiden ble 15 s Den brente gips inneholdt opprinnelig 780 ppm Na<+->forurensning uttrykt som ^^ 2° og 320 ppm Cl , og etter filtreringen ble der oppnådd en gipskake som inneholdt 370 ppm Na20 og 200 ppm Cl regnet på hydratisert gips. Ca. 40 - 50% av de oppløste salter ble således fjernet.

Filtreringstester i laboratoriet har videre vist at innholdet av oppløselige salter i gipskaken kan reduseres til 200 ppm Ha^ O og 50 ppm Cl ( basert på brent gips) ved hjelp av en ett-trinns fortreng-ninqsvaskinq gjennom kaken etter filtreringen. Tilsainiuon 751 av saltene kan således fjernes,hvis der utføres en et-trinns fortreng-ningsvasking av kaken.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av herdede gipsprodukter, hvor kalsiumsulfat-hemihydrat blandes med vann og vannet deretter fjernes fra hemihydratet uten hydratisering, karakterisert ved at saltholdig hemihydrat hurtig blandes med vann ved en temperatur under omvandlingspunktet, at mesteparten av vannet inneholdende det oppløste salt fjernes raskt, idet hemihydratets oppholdstid i vann er for kort til at der skal finne sted uakseptabel hydratisering, og at det fuktige eller våte hemihydrat øyeblikkelig overføres til en kontinuerlig prosess for fremstilling av det ønskede produkt.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den tid som går mellom blandingen av hemihydratet med vann og separeringen av mesteparten av vannet, ikke overstiger 30 sekunder.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at forholdet mellom tilført vann og tilført hemihydrat er på mellom 1:1 og 5:1.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at vannet separeres fra hemihydratet ved kontinuerlig sentrifugalseparering.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at vannet separeres fra hemihydratet ved kontinuerlig filtrering.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at der benyttes vann med en temperatur på 0-30°C.