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Verfahren zur Herstellung von Baugips aus Calciussulfat-
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Dihydraten, die aus der Abgaswäsche von Steinkohlenkraftwerken gewonnen
werden"
Steinkohlenkraftwerke und andere Feuerungen ilt einer Feuerungswärmeleistung
von über 4 Terajoule pro Stunde (TJ/h) entsprechend einer Kraftwerkleistung von
ca.
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420 Megawatt (MW) müssen aus Gründen des Umweltschutzes iit einer
Rauchgasentschwefelung zur Entfernung von Schwefeldioxid aus den Rauchgasen ausgerustet
werden. Hierfür sind geeignete Naß- und Trockenverfahren bekannt.
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In einer Verfahrensgruppe der zahlreichen Naß-Verfahren zur Abgaswäsche
wird Schwefeldioxid mit einer Absorptionslösung herausgewaschen und nach Oxidation
als Calciumsulfat-Dihydrat niedergeschlagen.
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Viele Rauchgasentschwefelungs-Verfahren zur Abgaswäsche arbeiten heute
nach dies ei Prinzip und erzeugen Calciumsulfat-Dihydrat (=Rauchgasgips), weil dieses
Produkt in der Bauindistrie verwertet werden kann. Diese sinnvolle Verwertung von
Abfallprodukten oder von Nebenprodukten wird heute überall angestrebt, weil dadurch
das Deponieren oder die Beseitigung auf Abfallhalden entfällt und ein wichtiger
Beitrag zum Umweltschutz geleistet werden kann.
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Dieses bei Abgaswäschen aus Steinkohlenkraftwerken oder anderen Feuerungen
amfallende Endprodukt Calciumsulfat-Dihydrat fällt als feuchtes, feinteiliges, weißes
Pulver mit einem hohen Reinheitsgrad von meist über 95 % an. Es hat im allgemeinen
eine Feuchtigkeit von 10 Gew.%. Die Kristallgröße der Calciumsulfat-Dihydratteilchen
liegt zwischen 0,01 mm und 0,2 mm iit einem Maximum bei etwa 0,05 ii ind nur wenigen
Prozenten über 0,2 mm. Die Teilchenform ist plättchenartig bis stäbcenartig. Damit
unterscheidet sich dieses Endprodukt
wensentlich von dem Naturprodukt
Calciumsulfat-Dihydrat, welches in großen Fels ablagerungen vorkommt und als stückiges,
trockenes Gestein von großen Abmessungen zerkleinert und schließlich auf die verwendungsfähige
Teilchengröße vermahlen werden muß.
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Ein Hauptprodukt in der Anwendung von Calciumsulfaten in der Gipsindustrie
ist der Baugipe, speziell der Putzgips und der Maschinenputzgips. Der Maschinenputzgips
ist ein mit chemischen Zusötzen fabrikmäßig meist aus Putzgips hergestellter Baugips,
der sich zur Verarbeitung nit Putzmaschinen eignet. Vom Calciumsulfat her bestehen
sowohl dert Putzgips als auch der Maschinenputzgips aus etwa 1/3 bis 2/3 Gewichtsteile
hochgebrannter Gips (erbrannter Anhydrit II) und 2/3 bis 1/3 Gewichtsteile ß-Halbhydratgips.
Eine Haupteigenschaft des Maschinenputzgipses ist neben einer verlängerten Abbindezeit,
einem guten Wasserrückhaltevermögen und einer guten Verarbeitbarkeit, sein spezieller
Kornaufbau, der zwischen 0 und 1,2 liegt, wobei die Fraktion unter 0,2 an etwa 50
bis 70 Gew.% beträgt und die Fraktion von 0,2 mm bis 1,2 mm etwa 30 bis 50 Gew.%.
Dieser spezielle Kornaubau iit einen erheblichen Anteil der Fraktion von 0,2 r bis
1,2 mm ist auch für den Putzgips charakteristisch. Er ist notwendig für die Verarbeitbarkeit
dieser Gipse zu einem puren, einlagigen Gipsputz sowohl mit der Maschine (Maschinenputzgips)
als auch von Hand (Putzgips). Dieser Kernanteil über 0,2 mm muß vor allen Dingen
beim Anmachen mit Wasser und während der Verarbeitung stabil sein und erkalten bleiben.
Bin Putzgips oder ein Maschinenputzgips nach DIN 1168, dem diese Kornfraktion fehlt,
kann pur weder mit Putzmaschinen noch von Hand zu einem einlagigen Gipsputz verarbeitet
werden. Aus diesem Grunde ist ein Gips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen nicht
zur Herstellung von Putzgips oder von Maschinenputzgips geeignet, weil ihn die für
eine pure einlagige Hand- oder
Maschinenverarbeitung wichtige Kornfraktion
0,2 mm bis 1,2 ii fehlt.
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Aus diesen Gründen sind bereits Versuche unternommen worden, Rauchgasgips
durch Kornvergrößerung für die Herstellung von Putzgips oder Maschinenputzgips geeignet
zu machen.
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Bin solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE-AS 11 69 355 oder
aus der US-PS 2 412 170 bekannt Hierbei wird ein feinteiliges Calciumsulfat-Dihydrat
durch Brennen partiell oder ganz dehydratisiert und abschließend unter Wasserzugabe
pelletisiert. Die Pellets erhärten durch Abbinden und haben eine Größe von z.B.
10 bis 20 na #; sie sind nach den Abbinden hart und können vor oder nach du Brennen
auf den gewünschten Kornaufbau für einen Putzgips oder Maschinenputzgips vermahlen
werden. Dieses Verfahren kann für die Verarbeitung von Rauchgasgips angewendet werden,
sein wesentlicher Nachteil sind die erheblichen Aufwendungen an Energie.
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Ein weiteres Verfahren zur Kornvergrößerung von feinteiligem Rauchgasgips
ist das Kompaktieren von Rauchgasgips-Dihydrat mittels Walzenpressen. Dieses Verfahren
ist in der deutschen Patentanmeldung P 26 58 915.1-41 vorgeschlagen. Danach wird
das Calciumsulfat-Dihydrat nit eines Gehalt an freies Wasser von>O bis 4 Gew.%
unter einen hohen anpreßdruck von 1 bis 5 Mp pro cm zu stückigem Gut verpreßt.
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Das stückige Gut aus kompaktiertem Rauchgasgips unterscheidet sich
in seines inneren Verband wesentlich von du aus pelletisiertem Rauchgasgips. Während
der Verband der einzelnen Teilchen im pelletisierten Rauchgasgips sehr fest ist
und durch das Abbinden des dehydratisierten Gipses bewirkt wird, beruht der Zusammenhalt
der einzelnen Teilchen des Ausgangsmaterials
in konpaktierten Rauchgasgips
lediglich auf der durch das Verpressen bewirkten innigen Berührung der Oberflächen
der einzelnen Teilchen des Ausgangsmaterials, wobei diese kompaktierten Stücke eine
vergleichsweise nur geringe Festigkeit haben und auch in gebrannten Zustand leichter
zerfallen.
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Wird beispielsweise ein kompaktierter Rauchgasgips bei Temperaturen
zwischen 120 bis 180°C zu ß-Calciumsulfat-Halbhydrat gebrannt, so zerfällt dieses
Produkt spontan bei Kontakt nit Wasser in zahlreiche kleinste Einzelteilchen. Nach
den Brennen zu ß-Calciunsulfat-Halbhydrat ist der kompaktierte Rauchgasgips zwar
so fest, daß ein Zerkleinern in herkömmlichen Mahlaggregaten, wie Hammer- oder Schlagkreuzmühlen,
auf einen Kornaufbau nit z.B. 30 bis 70 Gew.% einer Fraktion zwischen 0,2 na und
1,2 na möglich ist, aber auch die Teilchen dieser Mahlprodukte zerfallen bein Kontakt
nit Wasser spontan. Eine Kornvergrößerung zur Herstellung von Putzgips oder Maschinenputzgips
kann auf diesen Wege nicht erreicht werden.
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Hieraus ergab sich die Aufgabe, Rauchgasgips iit einfachen Maßnahmen
und Mitteln in ein Abbindefähiges Calciumsulfat überzuführen, das als Putzgips oder
als Maschinenputzgips verarbeitet werden kann.
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Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von Putzgips und von Maschinenputzgips
aus Calciumsulfat-Dihydraten, die aus der Abgaswäsche von Steinkohlenkraftwerken
gewonnen und konpaktiert werden, gefunden. Danach wird kompaktierter Rauchgasgips
bei Temperaturen von 400 bis 700°C zu Anhydrit II gebrannt und anschließend auf
eine Körnung vermahlen, die zwischen 0 und 1,2 mm liegt, worauf dieses Produkt mit
20 bis 80 Gew.% ß-Calciumsulfat-Halbhydrat vermischt wird.
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Besonders vorteilhaft wird der erbrannte Anhydrit II auf eine
Körnung
vermahlen, die zu 30 bis 70 Gew.% aus Teilchen nit einen Durchmesser von 0,2 bis
1,2 in besteht und anschließend mit 33 bis 66 Gew.% ß-Calciumsulfat-Halbhydrat vermischt
wird.
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Die Erfindung basiert auf der Feststellung, daß die Teilchen eines
Produkts, das durch Brennen von kompaktiertem Rauchgasgips bei Temperaturen von
400 bis 7000C erhalten worden ist, in Kontakt nit Wasser nicht zerfallen und auch
bei der Verarbeitung als purer einlagiger Hand- oder Maschinenputz stabil bleiben.
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Wird ein solcher konpaktierter und zu Anhydrit II erbrannter Rauchgasgips
auf herkömmlichen Mahlaggregaten auf eine Körnung vermahlen, die beispielsweise
zu 30 bis 70 Gew.% aus Teilchen nit einer Korngröße von 0,2 bis 1,2 in besteht und
deren Korngrößen insgesamt zwischen >0 und 1,2 mm liegen, so ist festzustellen,
daß auch die durch die Vermahlung erhaltenen Teilchen beim Kontakt nit Wasser stabil
bleiben.
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Ein so behandelter Rauchgasgips ist deshalb überraschenderweise zur
Herstellung von Putzgips oder von Maschinenputzgips geeignet, da diese durch Vermahlung
erhaltenen Teilchen auch bei der Verarbeitung als purer einlagiger Hand- oder Maschinenputz
erhalten bleiben und stabil bleiben.
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Das erfindungsgemäß aus kompaktiertem Rauchgasgips durch brennen zu
Anhydrit II und anschließender Vermahlung erzeugte Produkt liegt demnach nit seinen
Gehalt an Teilchen von 30 bis 70 Gew.% nit einen Durchmesser von 0,2 bis 1,2 mm
in dem Bereich der abbindefähigen Calciumsulfate, die tlr die Erzeugung und Verwendung
als Putzgips oder von Maschinenputzgips geeignet sind. Da die einzelnen Teilchen
eines erfindungsgemäß erzeugten Produkt im Kontakt mit Wasser keinen spontanen Zerfall
erleiden und bei der Verarbeitung als purer einlsgiger Putzgips oder Maschinenputzgips
stabil bleiben, erfüllen die erfindungsgemäß hergestellten Produkte überraschender-
weise
sämtliche Voraussetzungen, die an einen guten Putzgips und einen guten Maschinenputzgips
zu stellen sind.
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Das Verfahren der Konpaktierung, wie es in der deutschen Patentanmeldung
P 26 58 915.1-41 vorgeschlagen ist, kann für die Herstellung der erfindungsgemäß
einzusetzenden kompaktierter Rauchgasgipse angewendet werden. Danach wird das Calciumsulfat-Dihydrat
mit einem Gehalt an freiem Wasser von bis zu 4 Gew.% bei Tenperaturen bis zu 600C
unter einen Anpreßdruck von 1 bis 5 Mp pro cm Walzenbreite mittels Walzenpressen
zu Briketts oder Schülpen verpresst. Das Brennen des konpaktierten Rauchgasgipses
kann in jeden herkömmlichen Brennaggregat erfolgen, das zur Dehydratisierung von
Gips zu Anhydrit 11 eingesetzt werden kann, wie beispielsweise das Rostband oder
der Gegenstromdrehofen. Das aus den Brenna6gregat abgezogene Brennprodukt, welches
zu Anhydrit II gebrannt ist, wird schließlich in einer Mühle, wie beispielsweise
einer Hammer-, Stift- oder Schlagkreuzmühle, auf die gewünschte Korngroße zerkleinert
und anschließend zur Erzeugung von Putzgips oder Mascllinenputzgips nit 20 bis 80
Gew.% - bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung -an ß-Calciumsulfat-Halbhydrat
vermischt.
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Mit den Verfahren der Erfindung kann der aus Rauchgasentschwefelungs-Anlagen
anfallende Rauchgasgips nach seiner Kompaktierung mit einfachen und technisch wenig
aufwendigen Maßnahmen in das technisch wertvolle Produkt Putzgips oder Maschinenput;zgips
tlbergefuijrt werden. An folgenden Beispielen wird die Erfindung erläutert:
Beispiel
1 Kompaktierter Rauchgasgips mit einem mitteleren Korndurchmesser von 10 na bis
30 mm und einen Reinheitsgrad von 97,9 Gew.% als Calciumsulfat-Dihydrat wird in
einem Versuchskocher bei 160°C zu ß-Halbhydrat mit einem Kristallwasser von 5,73
Gew.% gebrannt, wobei Korngröße und Kornform erhalten bleiben. Trägt nan dieses
Produkt in Wasser ein, zerfällt es spontan in Einzelteilchen mit einer Kornverteilung
von 99,9 Gew.% und 0,063 na.
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Beispiel 2 Der in Beispiel 1 spezifizierte, kompaktierte und zu D-llalbhydrat
gebrannte Rauchgasgips wird auf einer Schlagkrouzmühle mit 5 mm-Siebeinsatz auf
eine Kornverteilung mit 50,6 Gew.% einer Fraktion zwischen 0,2 mm und 1s2 mi vermahlen.
Beim Kontakt nit Wasser zerfällt dieses Mahlgut im Einzelteilchen mit einer Kornverteilung
von 99,9 Gew.% unter 0,063 na.
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Tabelle 1: Konrverteilung von kompaktiertem und zu ß-Halbhydrat gebranntem
Rauchgasgips
| feinteili- kompaktier- ß-Halb- ß-Halb- ß-Halb- ß-Halbhy- |
| ger Rauch- ter Rauch- hydrat hydrat hydrat drat ge- |
| gasgips gasgips unge- unge- ge- mahlenin |
| mahlen mahlen mahlen wasser |
| i.wasser |
| Reinheitsgrad % 97,9 97,9 n.b. n.b. n.b. n.b. |
| (Kristallwasser) (20,48) (20,48) (5,73) (5,73) (5,73) (5,73) |
| Kornfraktion % |
| 10 bis 30 mm 0 100 100 0 0 0 |
| über 1,2 mm 0 100 100 0 0 0 |
| 0,2 bis 1,2 mm 0 0 0 0 50,6 0 |
| 0,063 bis 0,2 mm 1,4 0 0 0,1 15,4 0,1 |
| unter 0,063 mm 98,6 0 0 99,9 34,0 99,9 |
Beispiel 1 Kompaktierter Rauchgasgips mit einem mittleren Konrdurchnasser
von 10 na bis 30 u.und einen Reinheitsgrad von 97,9 Gew.% als Calciumsulfat-Dihydrat
wird auf einem Rostband bei 500°C zu Anhydrit II mit einem Kristallwasser von 1,27
Gew.% gebrannt, wobei Korngröße und Kornform erhalten bleiben. Bein Eintragen dieses
Produkts in Wasser zerfallen die einzelnen Körner nicht, sondern bleiben in ihrer
Form stabil.
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Beispiel 4 D.r in Beispiel 3 spezifizierte, kompaktierte und zu Anhydrit
II gebrannte Rauchgasgips wird auf einer Schlagkreuzmühle mit 5mm-Siebeinsatz auf
eine Kornverteilung mit 39,2 Gew.% einer Fraktion zwischen 0,2 mm und 1,2 mm vermahlen.
Im Kontakt mit Wasser zerfallen die Körner dieses Mahlguts nicht, sondern bleiben
in ihrer Form stabil.
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Tabelle 2: Kornverteilung von kompaktiertem und zu Anhydrit II erbranntem
Rauchgasgips
| feinteili- kompaktier- erbrannter erbrannter erbrannter erbrannter |
| ger Rauch- ter Rauch- Anhydrit Anhydrit Anhydrit Anhydrit |
| gasgips gasgips II II II II |
| ungemahlen ungemahlen gemahlen gemahlen |
| in Wasser in Wasser |
| Reinheitsgrad % 97,9 97,9 n.b. n.b. n.b. n.b. |
| (Kristallwasser) (20,48) (20,48) (1,27) (1,27) (1,27) (1,27) |
| Kronfraktion % |
| 10 bis 30 mm 0 100 100 100 0 0 |
| über 1,2 0 100 100 100 0 0 |
| 0,2 bis 1,2 mm 0 0 0 0 39,2 37,5 |
| 0,063 bis 0,2 mm 1,4 0 0 0 17,3 15,9 |
| unter 0,063 mm 98,6 0 0 0 43,5 46,6 |