DE3201853C2 - - Google Patents

Description

Steinkohlenkraftwerke und andere Feuerungen mit einer Feuerungswärmeleistung von über 4 Terajoule pro Stunde (TJ/h) entsprechend einer Kraftwerksleistung von ca. 420 Megawatt (MW) müssen aus Gründen des Umweltschutzes mit einer Rauchgasentschwefelung zur Entfernung von Schwefeldioxid aus den Rauchgasen ausgerüstet werden. - Hierfür sind geeignete Naß- und Trockenverfahren bekannt.

In einer Verfahrensgruppe der zahlreichen Naß-Verfahren zur Abgaswäsche wird Schwefeldioxid mit einer Absorptionslösung herausgewaschen und nach Oxidation als Rauchgasgips (=Calciumsulfat-Dihydrat) niedergeschlagen.

Viele Rauchgasentschwefelungs-Verfahren zur Abgaswäsche arbeiten heute nach diesem Prinzip und erzeugen Rauchgasgips, weil dieses Produkt in der Bauindustrie verwertet werden kann. Diese sinnvolle Verwertung von Abfallprodukten oder Nebenprodukten wird heute überall angestrebt, weil dadurch das Deponieren oder die Beseitigung auf Abfallhalden entfällt und ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz geleistet werden kann.

Dieses bei Abgaswäschen aus Steinkohlenkraftwerken oder anderen Feuerungen anfallende Endprodukt Rauchgasgips 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 Rauchgasgipsteilchen liegt zwischen 0 und 0,2 mm mit einem Maximum bei etwa 0,05 mm und nur wenigen Prozenten über 0,2 mm. Die Teilchenform ist plättchenartig bis kompakt. Solche feinteiligen Rauchgasgipse können mit den herkömmlichen Dosiereinrichtungen nicht dosiert und weiterverarbeitet werden. Außerdem ist die Handhabung solcher feinteiliger Rauchgasgipse mit erheblichen Staubbelästigungen verbunden.

Aus diesen Gründen sind Verfahren entwickelt worden, feinteilige Calciumsulfate, z. B. Rauchgasgipse und andere, im Wege des Pelletierens in stückige Produkte zu überführen. Hierzu ist es jedoch erforderlich, das feinteilige Calciumsulfat ganz oder teilweise zu trocknen und zu dehydratisieren oder dem feinteiligen Calciumsulfat ein abbindefähiges Calciumsulfat, wie z. B. Calciumsulfat-Halbhydrat, vor oder während der Pelletierung zuzumischen. Erst aus diesen feinteiligen Produkten können Pellets hergestellt werden, die nach anschließender Rehydratisierung eine für die Handhabung ausreichende Festigkeit besitzen. Für die Rehydratisierung solcher Pellets kann es vorteilhaft sein, den feinteiligen Produkten Anreger zuzusetzen. Derartige Verfahren sind in der DT-AS 11 69 355 oder in der US-PS 24 12 170 beschrieben.

Außerdem sind Verfahren bekannt, nach denen Calciumsulfate unter Zusatz von Bindemitteln, wie beispielsweise Carboximethylzellulose, oder in Gegenwart von kristallmodifizierenden Stoffen in stückige Form übergeführt werden. Diese Verfahren sind in der DE-OS 25 40 954 bzw. 19 27 015 offenbart. In Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 1972, Band 2, S. 319, wird die Brikettierung von Steinkohle, Braunkohlenschwelkoks und Erz mit Bindemitteln beschrieben.

Da diese über die Pelletisierung führenden Wege zur Erzeugung von stückigen Produkten aus feinteiligen Calciumsulfaten als mehrstufige Arbeitsweise erheblichen technischen Aufwand erfordern, sind auch Verfahren entwickelt worden, nach denen diese feinteiligen Calciumsulfate in einstufigen Verfahren in ein grobstückiges Produkt übergeführt werden, dessen Teilchengröße und mechanische Festigkeit für die meisten Anwendungszwecke ausreichend ist. So ist in der DE-OS 26 58 915 ein Verfahren zur Herstellung von stückigem Calciumsulfat-Dihydrat aus feinteiligem, natürlichem oder synthetischem Calciumsulfat-Dihydrat in Gegenwart von Wasser auf einer Walzenpresse vorgeschlagen, nach dem der Gehalt an freiem Wasser im Calciumsulfat-Dihydrat auf einen Wert zwischen größer als 0 bis 4 Gew.-% und der Anpreßdruck der Walze auf einen Wert zwischen 10 und 50 KN/cm Walzenbreite eingestellt werden, wobei bei Verwendung einer Brikettierwalze der Gehalt an freiem Wasser im Calciumsulfat-Dihydrat im oberen und der Anpreßdruck der Walze im unteren Bereich liegt, während bei Verwendung von glatten oder profilierten Walzen der Gehalt an freiem Wasser im Calciumsulfat-Dihydrat im unteren und der Anpreßdruck der Walze im oberen Bereich liegt.

Bei der Verwendung dieses Verfahrens auf feuchten Rauchgasgips hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Rauchgasgips aufgrund des ihm eigenen schlechten Fließverhaltens beim Transport und beim Dosieren in die Walzenpresse erhebliche technische Schwierigkeiten bereitet.

Diese Schwierigkeiten treten bereits bei einem Gehalt des Rauchgasgipses an freiem Wasser von 0,1 Gew.-% auf. Diese Störungen in der kontinuierlichen Beschickung der Walzenpresse führen zu sehr starken Qualitätsschwankungen des Preßprodukts. So treten in diesen Produkten starke Schwankungen in den Festigkeiten, der Dichte, der Porosität und in den Schüttgewichten auf. Aber auch trockener Rauchgasgips läßt sich auf herkömmlichen Walzenpressen, selbst wenn Brikettierwalzen eingesetzt sind, nicht kompaktieren. Bei niederen Anpreßdrucken rieselt der trockene Rauchgasgips unverändert durch den Walzenspalt, während bei hohen spezifischen Anpreßdrucken der Rauchgasgips zu kleben beginnt und bei Brikettierwalzen durch Aufspalten der Briketts die in die Walzenoberfläche eingeschnittenen Brikettformen zusetzt. Da aber die einheitliche Form der Stücke von kompaktiertem Rauchgasgips für diese weitere Verwertung ebenso wesentlich ist, wie die einheitliche Qualität der Preßlinge, ist nach Möglichkeiten gesucht worden, Rauchgasgips in einer einfachen Arbeitsweise zu einheitlichen Formstücken zu kompaktieren, die bei einheitlicher Teilchengröße, eine ausreichende Festigkeit, einen geringen Abrieb und auch sonst einheitlich gute physikalische Eigenschaften aufweisen.

Die DE-PS 5 39 923 beschreibt eine Walzenpresse zum Herstellen von Formlingen, deren Walze eine oder mehrere Reihen von Hohlformen tragen, wobei die Walzen von elastischen Bändern umgeben sind, die sich während des Pressens in die Hohlformen des Walzenmantels einlegen. Es soll damit die Innenwand dieser Hohlformen so elastisch gemacht werden, daß sie sich durch ihre eigene Federung von den Formlingen trennt.

In der DE-PS 4 42 702 wird eine Walzenpresse zur Herstellung von Briketts beschrieben. Das für die Funktionsweise dieser Presse unentbehrliche Vorpreßwalzenpaar ist für das erfindungsgemäße Verfahren entbehrlich.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von geformten Stücken aus feinteiligem Rauchgasgips durch Kompaktieren mittels Walzenpressen mit muldenförmigen Brikettierwalzen gefunden, wobei beide Walzen hinsichtlich der Formenvertiefungen in deckungsgleichem Umlauf gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß trockener Rauchgasgips mit einem Gehalt an freiem Wasser von praktisch 0 Gew.-% einer Brikettierwalzenpresse zugeführt wird, in deren Walzenoberflächen parallel zur Walzenachse gerichtete Formenvertiefungen von 90 mm Länge, 20 mm Breite und 4,5 mm Tiefe eingearbeitet sind, und die spezifische Anpreßkraft im Bereich von 50 bis 100 KN/cm Walzenbreite gehalten wird.

Als Ausgangsmaterial für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird ein feinteiliger trockener Rauchgasgips, der bei der Entschwefelung von Rauchgasen anfällt, eingesetzt, nachdem sein Gehalt an freiem Wasser praktisch auf 0 Gew.-% gesenkt worden ist, also ein Rauchgasgips, der außer dem gebundenen Kristallwasser kein freies Wasser mehr enthält. Dieses Ausgangsmaterial wird dem Spalt einer Brikettierwalzenpresse zugeführt, deren Walzenoberflächen parallel zur Walzenachse gerichtete Formenvertiefungen, die die Form einer flachen Mulde haben, aufweisen. Diese muldenförmigen Vertiefungen müssen in der oberen Öffnung 90 mm lang, 20 mm breit und von der Walzenoberfläche bis zur tiefsten Stelle der muldenförmigen Vertiefung 4,5 mm tief sein. Zwischen den oberen Längsrändern der einzelnen Vertiefungen ist vorteilhaft ein Steg von 2,5 bis 3,0 mm Breite vorgesehen. Beide Walzen müssen in synchronem und hinsichtlich der Formenvertiefungen in deckungsgleichem Umlauf gehalten werden, so daß an dem Walzenspalt die Formenvertiefungen zu einer geschlossenen Form zusammenwirken.

Nach dem Verfahren der Erfindung wird der von nicht gebundenem Wasser praktisch freie Rauchgasgips kontinuierlich in den Walzenspalt eingeführt, füllt die Formenvertiefungen und wird in diesen unter der spezifischen Anpreßkraft von 50 bis 100 KN/cm Walzenbreite zu einem Formstück zusammengepreßt, das die Form eines länglichen abgeflachten Zylinders hat. Diese Formstücke lösen sich, ohne Rückstand zu lassen, aus den Formenvertiefungen der Walzen und brechen dabei genau in ihrer Mitte auseinander, so daß zwei Bruchstücke gleicher Länge von etwa 45 mm, einer Dicke von 9 mm und mit einem größten Durchmesser von 20 mm entstehen, die eine sehr gute Punktfestigkeit haben. Der den Walzenspalt unverpreßt durchlaufende Anteil an Rauchgasgips kann bis zu 10 Gew.-% der Einsatzmenge betragen und wird dem Preßvorgang als Rückgut erneut zugeführt. Zur Veranschaulichung ist als Beispiel in Fig. 1 im Ausschnitt der Querschnitt einer der beiden Brikettierwalzen schematisch dargestellt. Der Walzenkörper 1 weist in seiner Oberfläche 2 eingearbeitete muldenförmige Vertiefungen 3 auf, deren an der Walzenoberfläche 2 gemessene Breite 20 mm und Länge 90 mm beträgt, während die von der Walzenoberfläche 2 zur tiefsten Stelle der muldenförmigen Vertiefung 3 gemessene Tiefe 4,5 mm betragen muß. Zwischen den Längsrändern der muldenförmigen Vertiefungen sind Stege 4 vorgesehen, die etwa 2,5 bis 3 mm breit sind und in der Walzenoberfläche 2 liegen. In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf diese Walzenkörper 1 im Ausschnitt schematisch dargestellt. Gleiche Teile tragen hier dieselben Bezugsziffern wie in Fig. 1. In die Walzenoberfläche 2 sind muldenförmige Vertiefungen 3 eingeschnitten, die von Stegen 4 und 15 voneinander getrennt sind und seitlich durch die Stege 16. Die muldenförmigen Vertiefungen 3 sind in einer Achse hintereinander angeordnet, die der Achse des Walzenkörpers 1 parallel läuft. Diese Reihen muldenförmiger Vertiefungen 3 bedecken, parallel zueinander angeordnet, die gesamte Oberfläche der Walzenkörper 1.

Die erfindungsgemäß erzeugten Formstücke oder Briketteile besitzen eine Festigkeit, die für deren weitere Verarbeitung hervorragend ist, ohne daß dadurch wertvolle Eigenschaften, wie beispielsweise das Abbindeverhalten daraus erbrannter wasserärmerer Calciumsulfate oder die Festigkeiten von aus diesen wasserärmeren Calciumsulfaten hergestellten Produkten in irgend einer Form nachteilig beeinflußt sind. Die erfindungsgemäß erzeugten Formstücke haben außerdem eine sehr gute Abriebfestigkeit und können ohne Staubbelästigung gehandhabt werden.

Beispiel 1 (Erfindung)

Feinteiliger Rauchgasgips mit einem Gehalt an freiem Wasser von 0 Gew.-% wird bei Raumtemperatur einer Brikettier-Walzenpresse zugeführt, in deren Walzenoberflächen parallel zur Walzenachse gerichtete muldenförmige Formvertiefungen von 90 mm Länge, 20 mm Breite und 4,5 mm Tiefe eingearbeitet sind, und deren Walzen sich hinsichtlich der Formenvertiefungen in deckungsgleichem Umlauf und unter einer spezifischen Anpreßkraft von 80 KN/cm Walzenbreite gehalten werden.

Aus der Brikettier-Walzenpresse werden längliche Briketts ausgetragen, die die Form eines abgeflachten Zylinders haben, sich von selbst rückstandsfrei aus den Formvertiefungen lösen und beim Austrag genau in der Mitte ihrer Länge durchbrechen. Die Punktfestigkeit dieser Briketts beträgt 700 N. Lediglich ein Anteil von etwa 10% des Aufgabegutes durchläuft die Brikettier-Walzenpresse unverändert und wird als Rückgut dem Aufgabegut wieder zugemischt.

Beispiel 2 (Vergleich)

Es wird entsprechend Beispiel 1 verfahren und anstelle der dort eingesetzten Brikettier-Walzenpresse eine solche eingesetzt, bei der die Formenvertiefungen Eiform mit einem Formenvolumen von 20 cm³ haben. Unter einer spezifischen Anpreßkraft von 80 KN/cm Walzenbreite setzen sich die Formenvertiefungen sofort mit dem als Ausgangsmaterial aufgegebenen Rauchgasgips zu. Unter einer spezifischen Anpreßkraft von 30 KN/cm Walzenbreite rieselt der trockene Rauchgasgips unverändert durch den Walzenspalt.

Beispiel 3 (Vergleich)

Es wird entsprechend Beispiel 1 verfahren und anstelle der dort eingesetzten Brikettier-Walzenpresse eine solche mit glatten Walzenoberflächen eingesetzt. Unter einer spezifischen Anpreßkraft von 80 KN/cm Walzenbreite wird ein 100 mm breites Schülpenband erhalten, dessen Schülpen unterschiedliche Festigkeiten haben. Insbesondere weisen die Schülpen im Kern eine höhere Festigkeit als an den Rändern auf. Die mittlere Punktfestigkeit der Schülpen liegt bei 350 N. Das Produkt staubt bei der Handhabung. Der unverändert den Walzenspalt passierende Anteil des Aufgabegutes beträgt 50 Gew.-%.

Die Kenndaten und Ergebnisse der Beispiele sind in nachfolgender Tabelle zusammengefaßt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von geformten Stücken aus feinteiligem Rauchgasgips durch Kompaktieren mittels Walzenpressen mit muldenförmigen Formenvertiefungen in den Brikettierwalzen, wobei beide Walzen hinsichtlich der Formenvertiefungen in deckungsgleichem Umlauf gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß trockener Rauchgasgips mit einem Gehalt an freiem Wasser von praktisch 0 Gew.-% einer Brikettierwalzenpresse zugeführt wird, in deren Walzenoberflächen parallel zur Walzenachse gerichtete Formenvertiefungen von 90 mm Länge, 20 mm Breite und 4,5 mm Tiefe eingearbeitet sind, und die spezifische Anpreßkraft im Bereich von 50 bis 100 KN/cm Walzenbreite gehalten wird.

2. Walzenpresse mit zwei Brikettierwalzen, deren Oberfläche Vertiefungen als Formen aufweisen, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Walzenoberflächen (2) muldenförmige, parallel zur Walzenachse gerichtete Vertiefungen (3) eingearbeitet sind, die an der Walzenoberfläche eine Länge von 90 mm und eine Breite von 20 mm und eine von der Walzenoberfläche zum tiefsten Punkt der muldenförmigen Vertiefung (3) gemessene Tiefe von 4,5 mm haben.

3. Walzenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die muldenförmigen Vertiefungen (3) in einer zur Walzenachse parallel laufenden Achse hintereinander angeordnet sind, wobei diese Reihen muldenförmiger Vertiefungen (3) parallel zueinander angeordnet, die gesamte Oberfläche der Walzenkörper (1) bedecken.