NO841799L - Fremgangsmaate ved fremstilling av naaleformige gipskrystaller - Google Patents

Description

Det tekniske område

Den foreliggende oppfinnelse angår nye nåleformede gipskrystaller og en fremgangsmåte ved fremstilling av nåleformede gipskrystaller, såkalt fibergips, med en lengde som er fra 10 til 1000 ganger deres tykkelse, ved å oppløse og omvandle kalsiumsulfat (CaS04 . 1/2 H20, CaS04. 2H20)•

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte ved fremstilling av nåleformede gipskrystaller med to molekyler krystallisasjonsvann og som lett kan blandes med cellulosefibermaterialer/bygningsmaterialer eller asbestfibererstatninger etc.

Teknikkens stand

Gips har vært gjenstand for forskning og utvikling i

en lang rekke år, og mange forsøk er blitt gjort på å komme frem til anvendelse av gips innen de forskjellige områder. I dette henseende er forsøk også blitt gjort på å finne frem til en anvendelse av de store mengder gipsbunnfall som dannes i industrien/og spesielt slike bunnfall som dannes ved fremstilling av fosforsyre ved våtprosessen. Gips blir også utfelt i andre prosesser innen den såkalte uorganiske kjemiske tungindustri. På grunn av at gipsbunnfall for tiden inneholder uønskede stoffer, kan de ikke dumpes fritt i havet, men de må først tilsettes kalk og derefter deponeres på land, hvorved store håndteringsomkostninger påløper.

Gips blir idag anvendt av bygningsmaterialeindustrien

og blandes med sement eller anvendes for å fremstille gipsplater og -ark som anvendes som bygningsmaterialer for byg-ninger, og spesielt for innvendige bygningsvegger.

Det er også blitt foreslått å blande gips med cellulosefibre for å redusere behovet for treråmaterialer innen papir-og papproduksjonsindustrien.

Når bygningspapp fremstilles og også når gips blandes med cellulosefibre, er det ønskelig at gipsen foreligger i fiberform, dvs. i form av nåleformede krystaller, for derved å forbedre håndterbarheten av gips og dens mekaniske styrke.

Forskjellige metoder er videre blitt foreslått for fremstilling av såkalt fibergips. For eksempel er i vest- tysk of f entliggjørelsesskrift 2854722 en metode beskrevet for fremstilling av kalsiumsulfat-a-hemihydrat fra bl.a. kalsiumsulfatdihydrat, kalsiumsulfat-3-hemihydrat eller kalsiumsulfatanhydritt, hvor en vandig oppslemning av et slikt utgangsmateriale utsettes for en hydrotermisk reak-sjon under dannelse av nåleformede og/eller partikkelformede gipskrystaller. For dette formål blir et pulverformet uorganisk materiale, som talkum, siliciumdioxyd, kalsium-carbonat, kalsiumsulfatanhydritt i oppløselig form eller kalsiumsulfathemihydrat, tilsatt til oppslemningen. Det erholdte fiberformede kalsiumsulfat-a-hemihydrat kan om-vandles til anhydrittform ved kalsinering, hvorpå de erholdte nåleformede krystaller gjendannes til partikkelformet gips.

Reaksjonen kan utføres i en autoklav ved å oppvarme en vandig oppslemning til 100-180°C i 1-90 minutter, normalt til 120-135°C i 5-10 minutter.

Den beskrevne metode er varmekrevende, og det fås

ikke alltid en rent produkt fordi dette kan inneholde siliciumdioxyd, talkum eller leire etc.

I vest-tyskeoffentliggjørelsesskrifter 2614651, 2659860 og 2659861 er en metode beskrevet for fremstilling av fibergips i form av en a-hemihydratgips eller anhydrittgips ut fra kalsiumsulfitt som oxyderes til kalsiumsulfat-a-hemihydrat ved forhøyet temperatur og trykk i løpet av en betraktelig tid (130°C, 2 kp/cm<2>, 1 time). Kalsinering ved 200-800°C gir anhydrittgips. Ved denne metode forbrukes også forholdsvis store energimengder, og den setter store krav til den anvendte apparatur.

Alle de kjente ovennevnte metoder er forholdsvis komplisert ,og ingen av metodene gjør det mulig å fremstille et rent gipsprodukt.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Det har nu overraskende vist seg mulig å oppnå fibergips i dihydratform ved hjelp av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse som er særpreget ved at gips opp- løses, uavhengig av dens krystallvanninnhold, i 5-15%-ig f^SO^ ved 70-100°C med et tørrstoffinnhold i den innkommende oppslemning av 50-200 g/l#hvorefter fibergips i dihydratform bringes til å krystallisere ut efterhvert som oppløsningen avkjøles til værelsetemperatur.

Oppløsningen blir fortrinnsvis fremstilt ved 85-100°C

i en svovelsyreoppløsning som fortrinnsvis inneholder 9-11% H2S04.

Ytterligere karakteristiske trekk ved oppfinnelsen er angitt i de vedføyede patentkrav.

Gipsen som anvendes for å fremstille fibergipsen,

kan være gips erholdt ved fremstilling av fosforsyre ved våtprosessen eller gips erholdt i røkgassrenseanlegg eller fra ren naturgips når et sterkt rent produkt er nødvendig.

Gips erholdt fra fosforsyreproduksjonsprosesser inneholder ofte faste forurensninger som skriver seg fra den anvendte apatitt eller fosfat. Disse forurensninger kan lett skilles ut fra gipsoppløsningen.

Det tilveiebringes ved den foreliggende oppfinnelse

en nåleformet dihydratkrystall, dvs. dihydratfibergips,

hvor krystallenes lengde er 10-100 ganger deres tykkelse, normalt 10-100^,um x l^um.

Det erholdte produkt er egnet for anvendelse ved fremstilling av produkter hvor en selvbindende struktur er ønsket, f.esk. gipsplater, papirfyllstoffer eller asbest-erstatninger etc.

Fibergipsen kan også fremstilles kontinuerlig på en

måte som er beskrevet nedenfor.

Oppfinnelsen er nedenfor mer detaljert beskrevet under henvisning til en rekke eksempler.

Eksempel 1

Svovelsyreoppløsninger med varierende H2S04~konsentra-sjoner ble mettet med dihydratgips ved 85°C. Den uoppløste gips ble filtrert av, og de klare oppløsninger fikk avkjøles til 20°C i løpet av 24 timer, hvorved nåleformet gips ble krystallisert ut. Mens oppløsningene fikk avkjøles, ble de forsiktig omrørt med en slik hastighet som tillot maksimal krystallvekst.

Resultatet oppnådd med hensyn til mengden av ut-krystallisert fibergips og restkalsiuminnholdet i filtratet er gjengitt i den nedenstående tabell 1.

Det beste utbytte ble oppnådd med mellom 10 og 11% H2S04.

For å regulere veksten av fibergips, spesielt for å oppnå lange fibre, må omrøringshastigheten ikke være for høy da krystallene ellers vil bli brutt istykker.

Fibergips kan også tilsettes som krystallisasjons-kim for å oppnå maksimal fiberlengde.

Eksempel 2

Svovelsyreoppløsninger inneholdende 10% r^SO^ble mettet med dihydratgips ved gjensidig forskjellige temperaturer. Den uoppløste gips ble filtrert av, og fibergips

'f oy^ed" krystallisert ut fra de klare oppløsninger ved 20 C.

Det oppnådde resultat hva gjelder den mengde gips som ble krystallisert ut ved forskjellige oppløsningstemperaturer, er gjengitt i tabell 2.

Utbyttet øker betraktelig med økende temperatur.

E ksempel 3

En svovelsyreoppløsning inneholdende 10% I^SO^ble mettet med a-hemihydratgips ved 85°C. Den uoppløste gips ble filtrert av, og efter avkjøling av den klare oppløsning til 20°C ble nåleformet dihydratgips krystallisert ut. Utbyttet var 12 g/l dihydratfibergips. Det økede utbytte sammenlignet med det ovenstående eksempel 1 (9,4 g/l) skyld.es den kjens-2+ gjerning at svovelsyreoppløsningen blir mettet med Ca ioner når hemigips oppløses i denne. Denne metning er imidlertid tidsbegrenset, og gipsen må derfor oppløses hurtig. For å oppnå et høyt utbytte bør den tid det tar • å oppløse gipsen være mindre enn 5 minutter.

Eksempel 4

Kontinuerlig fremstilling av dihydratfibergips.

Dihydratfibergips ble kontinuerlig produsert i en rekke beholdere forsynt med røreverk, idet hver beholder hadde en volumkapasitet på 2,5 liter. Tørr hemihydratgips ble opp-løst i en beholder 1 i en l(7%T-ig r^SO^-oppløsning som omfattet et returprodukt fra et påfølgende sedimenterings-apparat og fra et påfølgende filtreringsapparat. Det frem-går av tabell 3 nedenfor at oppløsningen av gipsen ble ut-ført ved innbyrdes forskjellige temperaturer og med innbyrdes forskjellige mengder av gips pr. minutt. Den erholdte suspensjon ble overført til en beholder 2 via et overløp. Suspensjonen ble derefter overført fra beholderen 2 til en beholder. 3, også via et overløp, og fra beholderen 3 til en beholder 4, også via et overløp. Krystalloppløs-ningen som da omfattet dihydratfibergips, ble overført fra beholderen 4 til en bunnavsetningstank hvorfra svovelsyre (6 l/h) ble tilbakeført til beholderen 1. Før svovelsyren ble tilbakeført ble den imidlertid fortynnet med vann. Dette ble gjort fordi syren blir konsentrert når gips om-vandles fra hemihydrat til dihydratform.

Det sedimenterte fibergipsprodukt ble overført til et filtreringsapparat hvori svovelsyrerester ble filtrert av og tilbakeført til beholderen 1 (6 l/h). Filterkaken som omfattet dihydratfibergips, ble vasket med et organisk oppløsningsmiddel og tørket.

Prøvene er ikke optimalisert hva gjelder temperatur-gradienten. De høyeste utbytter i de ovenstående serier ble imidlertid oppnådd for prøvene 4-6, hvilket innebærer at for å oppnå høyere utbytter må kjølingen være mer omfattende.

De produserte nåleformede krystaller viste seg å være spesielt egnede for anvendelse ved fremstilling av gipsark, veggbelegningsmaterialer, gips- og trefiberplater og gips-og glassullplater. Foruten at de oppnådde bygningsenheter hadde lavere vekt, var de også flammemotstandsdyktige og kunne lett bores og skrues.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av nåleformede gipskrystaller som omfatter kalsiumsulfatdihydrat, karakterisert ved at kalsiumsulf at. i heml-hydrat- og/eller dihydratform oppløses inntil metning i en svovelsyreoppløsning inneholdende 5-15% H2 S04 ved en temperatur av 70-100°C, eventuelle uoppløste materialer fjernes fra oppløsningen, og den mettede oppløsning avkjøles til værelsetemperatur under utkrystallisering av nåleformede kalsiumsulfatkrystaller som inneholder to molekyler krystallvann, og krystallene isoleres, vaskes og tørkes.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en svovel-syreopplø sning som inneholder 9-11% H2 S04 .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes en opp-løsningstempratur av 85-100°C.