DE2317049A1

DE2317049A1 - Verfahren zur herstellung von formkoerpern aus kalziumsulfathalbhydrat

Info

Publication number: DE2317049A1
Application number: DE19732317049
Authority: DE
Inventors: Eckhard Baum; Bruno Dipl Chem Dr Brukner; Guenther Erlenstaedt
Original assignee: SALZGITTER IND
Current assignee: SALZGITTER IND
Priority date: 1973-04-05
Filing date: 1973-04-05
Publication date: 1974-10-24
Also published as: BE812269A; GB1450246A; FR2224263A1; BR7402055D0; DE2317049B2

Description

DlPL-ING. HORST ROSE DIPL.-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandersheim, 4. April 1973 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382)2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim

Unsere Akten-Nr. 2161/25

Salzgitter Industriebau G.m.b.H.
Patentgesuch vom 4. April 1973

Salzgitter Industriebau G.m.b.H. 352 Salzgitter 41

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Kalziumsulfathalbhydrat

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Kalziumsulfathalbhydrat, insbesondere aus Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat, durch Verpressen einer Mischung aus Wasser und dem Kalziumsulfathalbhydrat in geeignete Formen.

Die vielseitig technische Verwendbarkeit des Baustoffes Gips beruht im wesentlichen darauf, daß man das natürlich anfallende Gipsgestein bzw. das bei chemischen Reaktionen als unerwünschtes Nebenprodukt erhaltene Kalziumsulfatdihydrat in geeigneter Weise in ein wasserärmeres Kalziumsulfat überführt, welches mit Wasser angerührt zunächst gut und leicht formbar ist und dann zu einer dem Gipsgestein entsprechend festen Masse abbindet. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Gips oder Anhydrit sind hinlänglich bekannt. Formkörper aus Gips werden dadurch hergestellt, daß man eine gießfähige Masse aus Kalziumsulfathalbhydrat und Wasser in entsprechende Formen gießt und das Formstück einem Trocknungsprozeß unterwirft.

- Rö/Rg.

Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Qande[jhetnyXto.-Nr. ».118.970 ■ Postscheckkonto: Hannover 68715

Das Kalziumsulfathalbhydrat wird entsprechend der geforderten Rohdichte mit einer bestimmten Wassermenge gemischt, wobei im allgemeinen dem Anmachwasser noch Abbindebeschleuniger zugesetzt werden. Nach Beendigung des Mischvorganges wird der Gipsschlamm in Formen gefüllt, anschließend werden die Formendeckel aufgebracht, und es wird der dabei austretende Gipsbrei abgezogene Der beginnende Erstarrungsvorgang der Gipsschlämme mit den technologisch wichtigen Zeiten, wie dem Versteifungsbeginn, dem Versteifungsende und dem Hydratationsende sowie Zwischenstufen, bestimmt wesentlich den Produktionsablauf und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Daher ist es notwendig, den wechselnden Erstarrungsverlauf - hervorgerufen durch die schwankenden Erstarrungszeiten ständig durch stoffliche oder technologische Maßnahmen zur Deckung zu bringen. Es ist aber bekannt, daß dies schwer realisierbar ist, da neben Einflüssen beim Brennvorgang des Gipsgesteines z.B. auch Transportbedingungen des Versteifungsverhalten beeinflussen können. So rechnet man beispielsweise in einigen Fällen mit Zeiten von 30 bis 45 Minuten vom Einbringen des Gips Schlammes in das Mischgefäß bis zum Entschalen des Formkörpers. Bei dem geschilderten bekannten Herstellungsverfahren tritt auch das Problem einer wirtschaftlichen Trocknung des feuchten Formkörpers auf, da man im allgemeinen mit Trocknungszeiten bis zu Stunden bei künstlicher Trocknung rechnt. Die lange Trocknungszeit ist zum Teil dadurch bedingt, daß bei Gipskörpertemperaturen von über 100°C die Dehydratation des gebildeten Dihydrates rasch fortschreitet und zu Schädigungen der Formkörper führt. Mit zunehmender Formkörperdicke entstehen somit für das Austreiben des Überschußwassers Kosten, die die der Formgebung der Körper in vielen Fällen erreichen und nicht selten um den Faktor 2 übersteigen.

* zu einem Teil

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Dazu kommt, daß der Erhärtungsverlauf des hydratisieren feuchten Formkörpers im Laufe der Trocknung zwischen dem Hydratationsende und dem Erreichen der Massekonstanz eine Grenze durchläuft, die bei einem Feuchtegehalt von etwa 4 bis 5 Masse% liegt. Unterhalb dieser Grenze verlangsamt sich die Feuchteabgabe, wodurch die Kosten für die Trocknung in diesem Restfeuchtebereich erheblich steigen. Es hat bisher nicht an Versuchen gefehlt, die Herstellung dieser Formkörper zu vereinfachen, insbesondere den Trocknungsvorgang der feuchten Formkörper zu verkürzen, um damit die erheblichen Investitions- und Betriebskosten zu senken. Diese Versuche sind jedoch nicht zufriedenstellend verlaufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zur Herstellung von Formkörpern aus Kalziumsulfathalbhydrat, insbesondere ams Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat aus der hydrothermalen Umwandlung von Chemieabfallgips zu schaffen, bei dem neben einer wesentlich schnelleren und einfacheren Herstellung des Formkörpers der kapitalintensive, zeitraubende Trocknungsvorgang entfällt, um so den Anwendungsbereich des in großen Mengen vorhandenen Chemieabfallgipses zu erweitern.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kalziumsulfathalbhydrat mit einer solchen Wassermenge vermischt wird, die, wenigstens angenähert, höchstens gleich der stöchiometrisch zur Hydratation zum Kalziumsulfatdihydrat erforderlichen Menge ist, und die Mischung danach formgebend verpresst wird. Es hat sich gezeigt, daß die vorstehend geschilderte Aufgabe in vollem Umfang hierdurch gelöst werden kann. Es wird somit der Vorteil erzielt, daß unter Zusatz der vorbeschriebenen Wassermenge, die auch bei Verwendung von Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat herstellungsbedingt in diesem Alpha-K«lziumsulfathalbhydrat anfallen kann, nach Formgebung

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durch Pressen Formkörper hinreichender Anfangsfestigkeiten ergibt, die infolge dieser Anfangsfestigkeit gestapelt oder verladen werden können. Der Trocknungsvorgang wird völlig überflüssig, so daß auch die Investitions- und

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BetriebskostenYgesenkt werden. Es hat sich gezeigt, daß die nach der Erfindung hergestellten Formkörper im Gegensatz zu den mit bekannten Herstellungsverfahren erhaltenen Erzeugnissen z.B. bereits drei Stunden nach ihrer Herstellung vermauert und verputzt werden können.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Mischung mit einer Wassermenge unterhalb der stöchiometrisch erforderlichen Menge auf den Formkörper nach dem Entformen die stöchiometrisch zur Einstellung des Gleichgewichtszustands benötigte Restwassermenge aufgebracht, vorzugsweise durch Aufsprühen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt

der Preßdruck zur Herstellung der Formkörper zwischen 3 und

2 2

650 kp/cm , vorzugsweise zwischen 30 und 250 kp/cm .

Bei Verwendung des aus dem hydrothermalen Verfahren gewonnenen Kalziumsulfathalbhydrats ist es von besonderem Vorteil, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Mischung zur Herstellung der Formkörper eine Temperatur zwischen 45 C und 90°C aufweist. Dadurch kann die sonst erforderliche Kühlung des aus dem hydrothermalen Verfahren gewonnenen Kalziumsulfathalbhydrats eingespart werden.

Werden aus mit etwa 10 Massel Wasser enthaltendem Alpha-Kaiziumsulfathalbhydrat durch Anwendung eines Preßdrucks von 3 bis 650 kp/cm Formkörper hergestellt, die nach dem Entformen kontinuierlich einer Sprüheinrichtung zugeführt und dabei dosiert mit einer solchen Wassermenge beaufschlagt werden, wie sie zur Hydratation erforderlich ist, so können in einem sofort anschließenden weiteren Verfahrensschritt diese "grünen" Formkörper aufgrund ihrer hohen Anfangsfestigkeit von z.B. 40 kp/cm gestapelt oder verladen

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werden. Es ist auch mit Vorteil möglich, dem frisch gepreßten Formkörper durch die dosierende Sprüheinrichtung soviel Wasser zuzuführen, daß der Endfeuchtegehalt bis zu 20 Massel, vorzugsweise 5 Massel, über dem theoretisch, d.h. stöchiometrisch, erforderlichen Wasserbedarf liegt.

Da das nach dem bekannten hydrothermalen Verfahren hergestellte Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat mit Temperaturen zwischen 90°C und 1(X)⁰C anfällt, koijfe das Verfahren nach der Erfindung mit großem Erfolg auch auf heißes, mit herstellungsbedingtem Restwasser behaftetes Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat angewendet werden. Da das Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat im allgemeinen mit 6 bis 12 Massel anhaftendem Wasser anfällt, wird nur sehr wenig oder gar kein Wasser zur Verformung durch Pressen zusätzlich benötigt. Vorzugsweise wird das heiße, feuchte Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat auf einem Kühlband oder in einer Kühlschnecke auf eine Temperatur unter 80°C abgekühlt. Ist jedoch beispielsweise der Wassergehalt des frisch erzeugten Alpha-Kalziumsulfathalbhydrats sehr niedrig, so reicht in vielen Fällen die Abkühlung durch das zugesetzte Anmachwasser aus·

Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung enthält die Mischung zur Herstellung des Formkörpers einen körnigen Zuschlagstoff, der höchstens 20 Massel,vorzugsweise 5 bis 10 Massel, der Gesamttrockenmasse ausmacht. Als Zuschlagstoffe kpmmen Sand, Quarzmehl οοdgl. infrage. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird überraschend hierdurch eine merkliche Festigkeitssteigerung der so hergestellten Formkörper erzielt.

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Überraschenderweise wurde gefunden, daß mit etwa 10 Massel Wasser gemischtes Alpha-Kaiziumsulfathalbhydrat bereits nach Pressen mit Drücken von etwa 10 kp/cm Formkörper genügender Kantenstabilität ergab. Die Formkörper sind nach dem Entformen bereits so stabil, daß sie unmittelbar danach mit dem nötigen Restwasser besprüht werden können. Da ein Vorpressen der Mischung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar nach der kurzen Mischzeit erfolgt bzw. erfolgen kann und beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit der Presse 2 Takte pro Minute betragen kann, läßt sich die Größe einer Anlage für eine bestimmte Kapazität an Formkörpern gegenüber bekannten Verfahren wesentlich herabsetzen.

Die Anfangsfestigkeit der nach obigem Verfahren hergestellten Formkörper liegt beispielsweise bei einem Preßdruck von 10 kp/cm zwischen 30 bis 50 kp/cm . Außerdem wurde gefunden, daß die Abbindegeschwindigkeit des Alpha-Kalziumsulfathalbhydrats durch das warme Verpressen mit der erfindungsgemäß kleineren Wassermenge, als zur vollständigen Hydratation nötig ist, überraschend merklich gesteigert wird, was die hohe Anfangsfestigkeit zum Teil erklären mag.

Ein weiterer Vorzug des hier beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß die erzeugten Formkörper ebenso sofort nach Ausformung wie nach Aufgabe der zur vollständigen Hydratation benötigten Re^wassermenge frostbeständig sind. Demgegenüber sind nach den bekannten Gieß-Verfahren aus Kalziumsulfathalbhydrat hergestellte Formstücke nur nach vollständiger Trocknung und auch dann nur bei einem Wassersättigungswert =0,85 bedingt; frostbeständig.

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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung;

Beispiel 1

Eine Masse aus 17,8 kg 90⁰C heißem Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat mit einem herstellungsbedingten anhaftenden Wassergehalt von 6 Massel wurde mit 0,53 kg Wasser in einem Zwangsmischer gemischt und die 60°C warme Preßmasse unter einem Preßdruck von 5 kp/cm zu einem Formkörper in den Abmessungen 400 χ 400 χ 100 mm verpreßte

Nach dem Entformen wurde dem Formkörper über eine Sprüheinrichtung 1,71 kg Wasser durch Aufsprühen zugeführt, und der Formkörper unter Normalbedingungen sich selbst überlassen. Die Anfangsfestigkeit des Formkörpers betrug 40 kp/cm , während die Festigkeit nach 24-stündiger Lagerung unter Normalbedingungen bei einer Rohdichte von 1,32 g/cm 225 kp/cm betrug.

Beispiel 2

Eine Masse aus 25,25 kg 80⁰C heißem Alpha-Kaiziumsulfathelbhydrat mit einem herstellungsbedingten anhaftenden Wassergehalt von 11,5 Massel wurde auf 60°C abgekühlt

2 und die warme Masse unter einem Preßdruck von 500 kp/cm zu einem Formkörper mit den Abmessungen 400 χ 400 c 100 mm verpreßt. Nach dem Entformen wurde dem Formkörper über eine Sprüheinrichtung 1,70 kg Wasser zugeführt und der Formkörper unter Normalbedingungen sich selbst überlassen.

2 Die Anfangsfestigkeit des Formkörpers betrug 60 kp/cm , während die Festigkeit nach 24-stündiger Lagerung unter Normalbedingungen bei einer Rohdichte von 1,87 g/cm 550 kp/cm ergab.

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Beispiel 3

Eine Masse aus 17,15 kg 9O°C heißem Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat mit einem herstellungsbedingten anhaftendem Wassergehalt von 6 Massejo und 0,96 kg Sand wurde mit 0,69 kg Wasser in einem Zwangsmischer gemischt, und die 60⁰C warme Pressmasse wurde unter einem Pressdruck von 5 kp/cm zu einem Formkörper mit den Abmessungen 400 χ 400 χ 100 mm verpreßt_o

Nach dem Entformen wurde dem Formkörper über eine Sprüheinrichtung 1,47 kg Wasser durch Aufsprühen zugeführt und der Formkörper unter Noimalbedingungen sich selbst überlassen.

Die Anfangsfestigkeit des Formkörpers betrug 48 kp/cm _t während die Festigkeit nach 24-stündiger Lagerung unter Normalbedingungen bei einer Rohdichte von 1,33 g/cnr 305 kp/cm betrug.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel

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Claims

DlPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE 3353 Bad Gandershelm, 4. April 1973 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382)2842 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm Unsere Akten-Nr. 2161/25 Salzgitter Industriebau G.m.beH, Patentgesuch vom 4. April 1973 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpera aus Kalziumsulfathalbhydrat, insbesondere Alpha-Kalziumsulfathalbhydrat, durch Verpressen einer Mischung aus Wasser und dem Kalziumsulfathalbhydrat in geeignete Formen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumsulfathalbhydrat mit einer solchen Wassermenge vermischt wird, die, wenigstens angenähert, höchstens gleich der stöchiometrisch zur Hydratation zum Kalziumsulfatdihydrat erforderlichen Menge ist, und die Mischung danach formgebend verpreßt wird.

2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mischung mit einer Wassermenge unterhalb der stöchiometrisch erforderliehen Menge auf den Formkörper nach dem Entformen die stöchiometrisch zur Einstellung des Gleichgewichtszustands benötigte Restwassermenge aufgebracht ₉ vorzugsweise aufgesprüht, wird₀

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck zur Herstellung der Formkörper zwischen 3 und 650 kp/cm liegt,

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck zur Herstellung der Formkörper zwischen und 250 kp/cm² liegt.

Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiije aa+,Gwd?rshelro, Wo.rNr/ 22Λ18 970 ■ Postscheckkonto: Hannover 66715 Ko/Hn<>

li'iie BfkLGandershelro, Kto.rNr/ 22.41

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5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zur Herstellung der Formkörper eine Temperatur zwischen 45° O
und 90° 0 aufweistο

6ο Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, daduroh gekennzeichnet, daß die Mischung zur Herstellung des Formkörpers einenkörnigen Zuschlagstoff enthält, der höchstens 20 Massel vorzugsweise 5 bis 10 Massel, der Gesamttrockenmasse ausmacht©

Patentanwälte
Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter K ο sei

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