Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalzinieren von Gips umfassend eine erste Stufe mit einer Flash-Kalzinierung und eine zweite Stufe zur Nach-Kalzinierung in einem Reaktionsbe ^¬ hälter, wobei der Gips über eine Transferleitung von der ersten zu der zweiten Stufe geführt wird. Zur Herstellung von Gips sind diverse Kalzinierverfahren bekannt. Bei dem Kalzinieren wird feuchter Gips (Naturgips und/oder Gips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen) durch Entzug von Kristallwasser umgewandelt. Chemisch bedeutet dies die Umwandlung von Dihydrat (CaS04 * 2H20) mittels Wärme zu Halbhy- drat (CaS04 * 1/2H20) . Hierbei kann je nach Wasserdampfparti- aldruck dabei die Alpha- oder Beta-Modifikation des Halbhydrats entstehen. Ferner kann, je nach Temperaturniveau, zu ^¬ sätzlich noch eine sogenannte Anhydrit-Modifikation entstehen. Zur Erreichung einer hohen Qualität bei dem kalzinierten Gips sind das Temperaturprofil und der Entwässerungsverlauf sorg ^¬ fältig zu kontrollieren. Es darf keine Überhitzungen geben, und ferner soll es auch möglichst nicht zu Inhomogenitäten in Bezug auf Beaufschlagung mit Wasserdampf bzw. Temperatur kommen. Andernfalls kann es lokal zu unerwünschten Phasenumwand- lungen führen, die eine Qualitätsverschlechterung mit sich brächten. Praktische Bedeutung bei der Herstellung des Halbhydrats haben insbesondere direkte oder indirekte Verfahren. Un ^¬ ter direkt versteht man hierbei, dass das zum Kalzinieren ge ^¬ nutzte Heißgas im direkten Kontakt mit dem Dihydrat steht. Un- ter indirekt versteht man hingegen die Nutzung eines Wärmetau ^¬ schers zum Kalzinieren.

Aus der WO 2009/135688 AI ist ein Verfahren zum Kalzinieren mittels eines zweistufigen Prozesses bekannt. Bei der ersten Stufe handelt es sich um eine sogenannte Flash-Kalzinierung, die innerhalb einer sehr kurzen Zeit (von nur wenigen Sekunden) eine Kalzinierung auf den gewünschten Restkristallwasserwertes des Endproduktes vornimmt. In einer nachgeschalteten zweiten Stufe ist ein Nachreaktor vorgesehen, der die Kalzinierung vollendet. Dabei weist der Nachreaktor keine eigene Beheizung auf, sondern ist wärmepassiv ausgeführt und weist lediglich eine Zufuhr von (heißem) Feuchtgas auf. Dieses Verfahren führt zu Gips mit recht hoher Qualität, weist jedoch den Nachteil auf, dass die Zuführung von heißem Feuchtgas recht aufwendig sein kann. Zum einen ist hierfür relativ viel Energie erforderlich, und zum anderen verlangt das Verfahren eine hohe Regelgüte, um die gewünschte hohe Qualität zu erzeu ^¬ gen .

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zu schaffen und eine entsprechende Anlage bereitzustellen, die weniger aufwendig sind. Die erfindungsgemäße Lösung liegt in den Merkmalen der unab ^¬ hängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Bei einem Verfahren zum Kalzinieren von Gips umfassend eine erste Stufe mit einer Flash-Kalzinierung und eine zweite Stufe zur Fertig-Kalzinierung in einem Reaktionsbehälter, wobei der Gips über eine Transferleitung von der ersten zu der zweiten Stufe geführt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen ein indi- rektes Beheizen in der zweite Stufe, wobei in der zweiten Stu ^¬ fe Wasserdampf rezirkuliert wird ohne Zuführung von externem Dampf und/oder Wasser. Vorzugsweise wird das Kalzinieren in der zweiten Stufe als langsame Kalzinierung durchgeführt.

Kern der Erfindung ist der Gedanke, eine Kombination der

Flash-Kalzinierung in der ersten Stufe mit einer indirekten vollständigen Kalzinierung in der zweiten Stufe zu kombinieren. Die indirekte Beheizung ermöglicht eine weitgehend ge- schlossene Prozessführung, die erfindungsgemäß durch eine Re- zirkulation des Wasserdampfs in dem Reaktionsbehälter der zweiten Stufe realisiert ist. Durch die Rezirkulation wird ei ^¬ ne Zufuhr von zusätzlichem Dampf zur zweiten Stufe, wie in dem genannten Stand der Technik erforderlich, überflüssig. Sie ist gemäß der Erfindung sogar zu vermeiden. Denn durch die Rezirkulation steht ein insoweit geschlossener Kreislauf, der ein wesentlich günstigeres Regelungsverhalten aufweist.

Eine Flash-Kalzinierung erfolgt bei Temperaturen deutlich oberhalb der Kalziniertemperatur von 90 °C, insbesondere bei Temperaturen von über 130 °C. Die Verweilzeit liegt im Sekundenbereich, insbesondere zwischen 1 und 30 Sekunden. Ein Überdruck ist in der Regel nicht vorgesehen. Unter einer langsamen Kalzinierung wird eine Kalzinierung verstanden, die mindestens eine Größenordnung länger dauert als eine Flash-Kalzinierung, vorzugsweise mindestens das Vierzig ^¬ fache. Insbesondere haben sich Verweildauern von 6 bis 40 Minuten, vorzugsweise 10 bis 25 Minuten bewährt. Dies kann unter Umgebungsdruckbedingungen, optional aber unter Überdruckbedingungen stattfinden, insbesondere zwischen 2 und 4,5 bar Überdruck, vorzugsweise 2,5 bis 3,5 bar Überdruck. Die Temperatur liegt etwas oberhalb der Kalziniertemperatur, insbesondere von maximal 160 °C.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass mit dem aus ge ^¬ triebenen Kristallwasser aus der zweiten Stufe ein autarker Wasserdampflieferant zur Verfügung steht, der durch die Rezir ^¬ kulation vollständig zur Versorgung der zweiten Stufe mit dem erforderlichen Wasserdampf herangezogen werden kann. Damit kann ein hoher Wasserdampfanteil in der zweiten Kalzinier-Stu- fe aufrechterhalten werden, ohne dass eine separate Dampferzeugung benötigt würde. Dadurch entsteht nur wenig oder kein Anhydrit. Eine externe Dampferzeugung oder eine Zuführung von anderweitig verfügbarem Wasserdampf zu der zweiten Stufe ist dank der Erfindung nicht mehr erforderlich. Das bedeutet einen geringeren Aufwand der Prozessführung, woraus eine Verringerung des Energieaufwandes resultieren kann. Damit kombiniert die Erfindung geringen Aufwand mit hoher Qualität.

Für das erfindungsgemäße Verfahren besonders bewährt hat sich das Einstellen eines übergroßen Kristallwassergehalts in der Transferleitung. Es wird unter „übergroß" ein Kristallwassergehalt verstanden, der größer ist als der Zielkristallwassergehalt der nachfolgenden, zweiten Stufe. Damit wird der Kristallwassergehalt beim Übergang von der ersten zur zweiten Stu- fe planvoll zu hoch eingestellt. Dies erscheint widersinnig, da an sich ja mit der Kalzinierung eine Reduktion des Kristallwassers erreicht werden soll. Jedoch hat die Erfindung er ^¬ kannt, dass mit diesem Einstellen eines übergroßen Kristall ^¬ wassergehalts das Kalzinierergebnis der zweiten Stufe unter Nutzung der erfindungsgemäßen Rezirkulation deutlich verbessert werden kann. Zweckmäßigerweise erfolgt die Rezirkulation variabel. Unter „variabel" wird verstanden, dass die Rezirkulation mit unterschiedlichem Rezirkulationsgrad durchgeführt wird. Wird der Rezirkulationsgrad vermindert, so wird ein immer größer wer- dender Anteil der Abluft von dem Reaktionsbehälter weggeführt und nicht mehr rezirkuliert. Zweckmäßigerweise geschieht dies durch Ableiten von Abgas zur Anpassung des Wassergehalts in der zweiten Stufe. Die Beheizung wird ggf. entsprechend nach ^¬ geführt, so dass der Wärmeverlust durch niedrigeren Rezirkula- tionsgrad ausgeglichen wird und umgekehrt.

Mit Vorteil wird der rezirkulierte Wasserdampf über eine Flui- disiereinrichtung in den Reaktionsbehälter rückgeführt. Durch die Rückführung über die Fluidisiereinrichtung ergibt sich ei- ne besonders günstige Vermischung des rezirkulierten Wasserdampfs mit dem zu kalzinierenden Gut. Damit wird eine gleich ^¬ mäßige Beaufschlagung mit Wasserdampf gesichert, sodass es nicht zu lokalen Inhomogenitäten kommen kann. Damit wirkt es sehr günstig auf die Beibehaltung einer hohen Qualität.

Zweckmäßigerweise weist die Rezirkulation ein regelbares Ge ^¬ bläse auf. Damit kann auf einfache und vorteilhafte Weise der Rezirkulationsgrad durch veränderte Ansteuerung des Gebläses eingestellt werden. Dies ermöglicht eine robuste und einfach zu regelnde Verfahrensweise. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Regulieren des Gebläses zum Einstellen eines gewünschten Rezirkulationsgrads und/oder Wertes für einen Zielwasserdampfs Anteil dient. Das Kalzinieren in der zweiten Stufe findet vorzugsweise bei einer Temperatur von weniger als 160 °C statt. Vorzugsweise ist die Temperatur zwischen 120 °C und 150 °C. Mit diesem Temperaturbereich wird zum einen eine vollständige Kalzinierung sichergestellt, zum andern aber wird durch Vermeiden von Übertemperatur das Risiko einer unerwünschten Bildung von Anhydrit entscheidend verringert. Mit Vorteil wird der Kristallwassergehalt in der Transferlei ^¬ tung eingestellt auf einen Wert von 8 % bis 20 %, vorzugsweise von 10 % bis 16 %. Mit dieser Einstellung ist sichergestellt, dass ausreichend Wasserdampf für die Rezirkulation zur Verfügung steht und damit die zweite Kalzinier-Stufe zufriedenstel- lend arbeiten kann. Zum anderen wird damit die Grundlage für eine günstige Regelung in der zweiten Stufe gelegt, da diese somit ausschließlich für eine Verringerung des Kristallwassergehalts zu sorgen hat. Schwankungen können damit besser ausgeglichen werden.

Zweckmäßigerweise wird der Zielkristallwassergehalt auf einen Wert von 5 % bis 7 %, vorzugsweise zwischen 5,5 % und 6,5 % eingestellt. Damit wird ein qualitativ hochwertiges Halbhydrat geschaffen, welches einen geringen Wasserbedarf bei der Wei- terverarbeitung des Produkts aufweist.

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Kalzinieranlage zum Kalzinieren von Gips umfassend einen Kalzinator, der zur Flash-Kalzinierung ausgebildet ist, als erste Stufe und einen in Prozesslaufrichtung dahinter angeordneten Reaktionsbehälter als zweite Stufe, der zur Fertig-Kalzinierung ausgebildet ist, wobei der Gips über eine Transferleitung von der ersten zu der zweiten Stufe geführt wird, über eine Abfuhreinrichtung aus der zweiten Stufe entnommen wird, und erfindungsgemäß der Re- aktionsbehälter mit einer indirekten Beheizung versehen und dampfautark ausgebildet ist mit einer Rezirkulationseinrich- tung für Wasserdampf. Ebenso erstreckt sich die Erfindung auf einen Nachrüstreaktor, der einem Flash-Kalzinierer mittels einer Transferleitung nachgeschaltet ist, wie vorstehend beschrieben. Der Nachrüst ^¬ reaktor weist eine Abfuhreinrichtung für den kalzinierten Gips und eine vorzugsweise gesonderte Abluftleitung für Wasserdampf auf. Ferner weist der Nachrüstreaktor einer eigene Rezirkula- tionseinrichtung, mittels welcher der so abgezogene Wasserdampf rezirkuliert wird. Indem er wieder direkt in den Nachrüstreaktor eingebracht, kann er so unmittelbar zum Weiterlau- fen der im Nachrüstreaktor ablaufenden Reaktion beitragen.

Zweckmäßiger weist die Rezirkulationseinrichtung ein Gebläse zur Rückführung des Wasserdampfs auf.

Zur näheren Beschreibung und für weitere Einzelheiten wird auf vorstehende Erläuterung zum Verfahren verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beige ^¬ fügte Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu ^¬ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Übersichtsdarstellung eines Ausführungsbeispiels; und

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Reaktionsbehälters der

Kalzinieranlage gemäß Fig. 1.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Anlage zum Kalzinieren von Gips erläutert. Rohmaterial für den zu kalzinierenden Gips wird an einer Auf ^¬ gabestelle 1 in die Kalzinieranlage eingebracht. Bei dem Roh ^¬ material kann es sich um Rohgips handeln, oder um recycelte Gipsprodukte, wie Gipsbauplatten, und auch um REA-Gips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA) . Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist nicht nur auf solchen Gips beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf andere Arten von synthetischem Gips. Von der Aufgabestelle 1 gelangt das Gips-Rohmaterial über eine Förderstrecke 12 in einen Flash-Kalzinator, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Kalziniermühle 3 ausgebildet ist. Dort wird der Gips zerkleinert und kalziniert. Die Kalzi ^¬ nierung erfolgt als Flash-Kalzinierung. Dies bedeutet eine kurze Verweilzeit von unter 30 Sekunden bei einer Austritts- Temperatur von 150°C bis 160°C, also oberhalb der eigentlichen Kalziniertemperatur. Dazu ist an die Kalziniermühle 3 ein Heißgasgenerator 31 über eine Zuleitung 32 angeschlossen, worüber das Heißgas mit einer Temperatur von ca. 620 °C zugeführt wird.

Nach erfolgter Flash-Kalzinierung (die erfindungsgemäß nicht vollständig zu sein braucht) bei einer Verweildauer von bei ^¬ spielsweise nur 20 Sekunden wird der noch über 150°C-heiße Gips über eine Steigleitung 33 von der Kalziniermühle 3 zu ei ^¬ ner Filteranlage 34 geführt. Von dort führt eine Transferlei ^¬ tung 4 an einen erfindungsgemäßen Reaktionsbehälter 6. Dort verweilt es für 20 Minuten und kalziniert in dieser Zeit fer ^¬ tig. Dies erfolgt ohne externe Zuführung von zusätzlichem Was- serdampf allein unter Nutzung der Feuchtigkeit des zugeführten Gipses nach der Flash-Kalzinierung. Die Funktionsweise des Re ^¬ aktionsbehälters 6 wird später noch näher beschrieben. Von dem Reaktionsbehälter 6 wird der immer noch heiße Gips über eine Abfuhreinrichtung 63, die eine Druckschleuse 64 umfasst, abge- führt zum nachfolgenden Kühlen (nicht dargestellt) . Zur Ab ^¬ führung von Abluft ist eine Anlage für Systemabluft 8 vorgese ^¬ hen. An sie sind die Kalziniermühle 3, der Filter 34 und der Reaktionsbehälter 6 angeschlossen. Weiter ist eine Rezirkulationsanlage 7 vorgesehen. Von einer oben an dem Reaktionsbehälter angeordneten Abluftleitung 66 wird Abluft aus dem Reaktionsbehälter 6 abgezogen und über ein Druckregelventil 71 und eine Rezirkulationsleitung 76 mit ei ^¬ nem Gebläse 73 rückgeführt, um wieder in den Reaktionsbehälter 6 eingeblasen zu werden über eine an dessen Boden angeordnete Fluidisiereinrichtung 67. Diese umfasst Fluidisierdüsen 68 und einen Fluidisierboden 66 im unteren Bereich des Reaktionsbe- hälters 6. Zur Beheizung des Reaktionsbehälters 6 ist ein Wär ^¬ metauscher 65 vorgesehen, über den eine indirekte Beheizung vorgenommen wird. Wegen der indirekten Beheizung erfolgt dies „trocken", d. h. ohne Zufuhr von Feuchtigkeit. Die Kalzinie ^¬ rung innerhalb des Reaktionsbehälters 6 erfolgt allein unter Nutzung der indirekten Wärmezufuhr und der Feuchte des eingebrachten Gipses, die mittels der Rezirkulationsanlage 7 dem Prozess immer wieder zur Verfügung gestellt wird.

Zur Regelung der Rezirkulation ist ein Steuergerät 70 vorgese- hen. Es wirkt mit seiner Ausgangsignalleitung 75 auf das

Druckregelventil 71 und das Gebläse 73. Das Druckregelventil 71 regelt den Druck im Reaktionsbehälter 6 und ist über ein T- Stück an die Rezirkulationsleitung 76 und an eine Abgasleitung 81 angeschlossen, die zu einem Abluftkamin 8 führt. Mittels des Steuergeräts 70 kann durch Verstellen des Gebläses 73

(Einstellen der Gebläseleistung) die Rezirkulierungsmenge und damit der Rezirkulationsgrad der Rezirkulationsanlage 7 verän ^¬ dert werden. In der Rezirkulationsleitung 76 ist zusätzlich noch eine Fremdluftklappe 78 angeordnet, um auch bei niedrigen Rezirkulationsgraden durch Zuführen von Außenluft eine ausreichende Menge an Fluidisiergas zu erhalten. Ein Ausführungsbeispiel für den Reaktionsbehälter 6 ist in Figur 2 näher dargestellt. Der Reaktionsbehälter 6 umfasst als Hauptkomponenten ein Gehäuse 60, welches einen Arbeitsraum 61 umschließt, und eine am oberen Ende angeordnete Zufuhreinrich- tung 62, in welche die Transferleitung 4 angeschlossen ist, und die im unteren Bereich angeordnete Abfuhreinrichtung 63, welche den nun vollständig kalzinierten Gips abtransportiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 60 von zylinderförmiger Gestalt, wobei die Zufuhreinrichtung 62 in einer oberen Stirnwand und die Abfuhreinrichtung 63 nahe des Bodens angeordnet sind. In dem Inneren des gleichfalls zylin ^¬ derförmigen Arbeitsraums 61 ist ein Fluidisierboden 66 in horizontaler Richtung angeordnet. Der Fluidisierboden 66 umfasst im Wesentlichen einen Boden mit darunter angeordneten Hohlkam- mern zur Zuführung von Fluidisiergas , welches durch Öffnungen in dem Fluidisierboden 66 nach oben austreten kann, und dabei eine auf dem Fluidisierboden 66 aufliegende Schicht des zu be ^¬ handelnden Guts durchströmt und fluidisiert. Das Fluidisiergas wird über am unteren Ende des Reaktionsbehälters 6 angeordne- ten Fluidisierdüsen der Fluidisieranlage 67 eingeblasen.

In der Achse des zylindrischen Arbeitsraums 61 ist unterhalb der Zufuhreinrichtung 62 ein von unten nach oben verlaufendes Steigrohr 69 vorgesehen. Es weist einen metallischen Rohrman- tel auf, der einen freien Querschnitt aufweist, der etwa ein Fünftel der Länge des Steigrohrs beträgt. Das im Steigrohr 69 strömende Gasgemisch reißt Partikel des zu behandelnden Guts aus der Umgebung mit, wodurch die mitgerissenen Partikel des Guts wieder in den oberen Bereich des Arbeitsraums 61 beför- dert werden. Es bildet sich damit eine Umwälzbewegung, Durch sie kann unter Ausnutzung der Feuchte des Gasgemisch und der indirekten Beheizung über den Wärmetauscher 65 des über die Zufuhreinrichtung 62 eintretenden Guts eine effektive Nachkal- zinierung erreicht werden.

Das Steuergerät 70 ist verknüpft mit einer Steueranlage 9, die ferner dazu ausgebildet ist, die Temperatur und die Verweil ^¬ zeit im Reaktionsbehälter 6 zu steuern. An dem Reaktionsbehälter 6 angeordnet sind Sensoren ein Temperatursensor 90, ein Feuchtesensor 91 und ein Füllstandssensor 92, welche an die Steueranlage 9 angeschlossen sind. Die Steueranlage 9 ver- knüpft die gemessenen Werte und wirkt auf die Beheizung mit ^¬ tels des Wärmetauschers 65 und die Druckschleuse 64 der Ab ^¬ fuhreinrichtung ein zur Regelung von Temperatur und Verweilzeit. Weiter reguliert das Steuergerät 70 über das Druckregel ^¬ ventil 71 den Druck in dem Reaktionsbehälter 6. Zur Feuchteer- höhung wird der Rezirkulationsgrad erhöht und zur Feuchtesen ^¬ kung wird der Rezirkulationsgrad veringert und ggf. Umgebungs ^¬ luft zugeführt. Mit einer Erhöhung des Rezirkulationsgrads er ^¬ gibt sich eine bessere Temperaturhaltung im Reaktionsbehälter 6, da weniger Verluste durch Abluft entstehen.

Der von der Kalziniermühle 3 nur teilweise kalzinierte Gips wird fertigkalziniert, das heißt die Umwandlung Dihydrat zu Halbhydrat wird vervollständigt, und ggf. vorhandenes Anhydrit (AIII) wird zu Halbhydrat.

Damit wird erreicht, dass der von der Kalziniermühle 3 kommen ^¬ de Gips unter Nutzung seiner eigenen Feuchtigkeit kontrolliert fertigkalziniert wird. Es kann so dank des Rezirkulationsanla- ge 7 und des Wärmetauschers 65 der gewünschte Zielkristallwas- sergehalt und die gewünschte Qualität für den kalzinierten Gips eingestellt werden. Damit kann eine Vergleichmäßigung und Verbesserung der Qualität des kalzinierten Gipses erreicht werden. Zum einen ergibt sich eine Vergleichmäßigung durch Ausgleich kurzzeitiger

Schwankungen dank der durch den Aufenthalt im Arbeitsraum 61 erreichten Pufferung. Weiter ergibt sich eine Reduzierung von unerwünschten löslichen Anhydritanteilen sowie von Dihydratan- teilen. Ein weiterer beträchtlicher Vorteil liegt in der möglichen Regulierung von Wasser- und Gipswert, Abbindezeit und Restkristallwasser durch Steuerung des Rezirkulationsgrads und der Verweilzeit in dem Arbeitsraum 61.