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FISONS FERTILIZERS LIMITED IN FELIXSTOWE (ENGLAND)
Verfahren zum Granulieren geschmolzener Stoffe, wie insbesondere Kunstdünger Angemeldet am 6. Juli 1966 (A 6456/66), - Beginn der Patentdauer : IS. JuU 1968.
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Granulieren von Materialien, insbesondere von Düngemitteln.
Es sind zahlreiche Verfahren zum Herstellen von Körnchen aus geschmolzenen Materialien be- kannt, nach denen kleine Tropfen des geschmolzenen Materials derart abgekühlt werden, dass ein Zu-
5 sammenbacken bzw. Agglomerieren der gebildeten Körnchen verringert wird. So können z. B. kleine
Tropfen des geschmolzenen Materials durch Niederfallen in einen Turm, der Kühlgase enthält, abge- kühlt werden. Dabei werden die Betriebsbedingungen so gewählt, dass ausreichend harte Körnchen, die nicht zusammenbacken, in dem Zeitraum gebildet werden, währenddessen die kleinen Tropfen oder
Körnchen zum Turmboden fallen. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen sehr hohen Turm.
Nach einer
10 andern Verfahrensweise können die kleinen Tropfen des geschmolzenen Materials in eine Küh1flUssig- keit fallen, die in bezug auf das geschmolzene Material im wesentlichen inert ist. Bei diesem Ver- fahren entstehen jedoch infolge der Verunreinigung der Körnchen durch die Kühlflüssigkeit Schwierig- keiten.
Es wurde nun gefunden, dass Körnchen mit zufriedenstellenden Eigenschaften aus kleinen Tropfen
15 eines geschmolzenen Materials bei Anwendung einer kürzeren Fallstrecke, bezogen auf das Verfahren in hohen Türmen, hergestellt werden können, auf der die Tropfen eine Zone passieren, die ein staubfüh- rendes Gas enthält. Man kann sogar eine noch viel kürzere Fallstrecke anwenden, wenn die kleinen
Tropfen anschliessend in ein Staubbett fallen, das im Zustand einer Wirbelbewegung oder beginnenden
Wirbelbewegung gehalten wird.
20 Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zum Granulieren geschmolzener Stoffe, wie insbesondere Kunstdünger, z. B. Harnstoff oder Ammoniumnitrat, indem Tröpfchen dieses Stoffes, durch eine geeignete Vorrichtung erzeugt, in einer ersten Stufe in einen nach oben führenden kühlenden Gas- strom, welcher mit Feststeilchen beladen ist, fallen gelassen werden, wobei eine Haut um sie gebildet wird, und sie oberflächlich mitden Festteilchen überzogen werden, und die gebildeten runden Körnchen 25 anschliessend in einer zweiten Stufe gesammelt werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in der ersten Stufe ein Gasstrom verwendet wird, welcher eine Geschwindigkeit von 36 bis 122 cm/sec aufweist und mit 0, 16 bis 4 kg/m Feststeilchen beladen ist,
und die Tröpfchen mindestens eine Strecke von 90 cm, gemessen vom Eintritt der Tröpfchen in die erste Stufe, fallen gelassen werden, bis sie die zweite Stufe erreichen, welch letztere Stufe als Wirbelbett ausgebildet ist, worauf die so erhaltenen, 30 vollkommen erstarrten, im wesentlichen kugelförmigen Granulate abgezogen werden.
In der ästen. Patentschrift Nr. 231481 wird wohl ein zweistufiges Verfahren zum Granulieren von
Düngemitteln beschrieben, wobei zu Tröpfchen geformte Schmelzen dieser Düngemittel im Gegenstrom mit Luft, welche mit Festteilchen beladen ist, gekühlt und mit diesen Feststoffen oberflächlich beladen werden und anschliessend in ein Wirbelbett gebracht und gesammelt werden. Die Fallhöhe der zu Tröpf- 35 chen geformten Düngemittelschmelze beträgt etwa 60 cm, bis sie in das Wirbelbett eintreten : dabei
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entsteht ein rundes Granulat.
Zur Erreichung optimaler Resultate jedoch, insbesondere von Granulaten, die nicht nur rund, also kanten- und spitzenfrei, sondern darüber hinaus im wesentlichen sogar kugel- förmig und ferner gleichmässiger, abriebfester und leichter manipulierbar sind, bedarf es derjenigen spezifizierten Parametereinstellung, die erfindungsgemäss vorgeschlagen wird.
5 So haben Versuche mit geschmolzenem Ammoniumnitrat (1730C), welchem ein aus Fuller-Erde und Talk bestehender Luftstrom mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 cm/sec entgegengeführt wurde, gezeigt, dass folgender Zusammenhang zwischen der Fallstrecke der Tröpfchen in der ersten Stufe und der Kugelförmigkeit des erreichten Granulats besteht :
10 Als geschmolzenes Material, das gemäss der Erfindung granuliert werden kann, eignen sich viele verschiedene Stoffe. Vorzugsweise ist das geschmolzene Material ein Düngemittel, wie Ammonium- nitrat, Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphat, Mischungen aus Ammoniumnitrat mit z. B.
Mono- oder
Diammoniumphosphat, Kaliumchlorid oder Magnesiumoxyd, u. zw. zusammen mit andern Materialien oder auch ohne diese, Mischungen'aus Ammoniumnitrat mit andern Materialien, Kaliumphosphat,
15 Kaliumnitrat, Natriumnitrat, Harnstoff oder Mischungen dieser Materialien untereinander oder mit andern Materialien.
An Stelle eines Düngemittels können als geschmolzenes Material z. B. auch Alkalimetallhydroxyde oder andere schmelzbare Chemikalien verwendet werden. Der Feuchtigkeitsgehalt der geschmolzenen
Materialien sollte so gering wie möglich sein, damit die Feuchtigkeitsabgabe der flüssigen Tropfen an 20 das Gas und an den Staub möglichst klein gehalten wird. Ein Ansammeln der Feuchtigkeit an den Staub- teilchen kann deren Neigung zum Zusammenbacken erhöhen.
Als staubführendes Gas wird gewöhnlich Luft verwendet, da diese im allgemeinen vollkommen zu- friedenstellende Ergebnisse liefert und das billigste Gas darstellt. Doch in Fällen, in denen Luft unbrauch- bar ist, können andere Gase, wie z. B. Stickstoff, verwendet werden. Der vom Gas geförderte Staub 25 kann aus Feststoffteilchen sehr verschiedener Stoffe bestehen, vorausgesetzt, dass diese beim Disper- gieren in einem Gas nicht zu sehr zusammenbacken bzw. agglomerieren. Der Staub sollte jedoch in chemischer Hinsicht mit den kleinen Tropfen der geschmolzenen Flüssigkeit verträglich sein und im hergestellten Erzeugnis nicht störend wirken. Als Staubkomponenten können z.
B. folgende Stoffe ver- wendet werden : das jeweils granulierte Material, Kalkstein, Sand, Glimmer, Bentonit, Gips, Talk, 30 Tone, Düngemittel, Magnesiumoxyd, Magnesiumkarbonat, Zement, Erden, feinverteiltes Polyäthylen usw. Der Staub kann aus einem einzigen Stoff oder auch aus einem Stoffgemisch bestehen.
Das staubführende Gas strömt bzw. fliesst nach oben. Die optimale Durchflussmenge bzw. Strö- mungsgeschwindigkeit richtet sich nach dem Grad des Zusammenbackens des Staubes, was wieder von der Feuchtigkeit und den elektrostatischen Kräften abhängt. Offensichtlich muss die Strömungsgeschwin- 35 digkeit um so grösser sein, je grösser der Grad des Zusammenbackens ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in der Säule liegt inder Grössenordnung von 36 bis 122 cm/sec und vorzugsweise zwischen 45, 7 und 61 cm/sec. Der Staubgehalt im Gas kann verschieden sein und steht in Beziehung zu der Teilchen- grösse. Der Staubgehalt muss 160 bis 4000 g/ml und vorzugsweise 800 bis 2400 g/m3 betragen. Die
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40 und vorzugsweise kleiner als 10 u sein.
Die Gastemperatur kann innerhalb eines grossen Bereiches variiert werden, z. B. zwischen Zimmer- temperatur oder darunter und bis zu etwa 1000C oder darüber. Es ist vorteilhaft, bei einer grösstmög- lichen Gastemperatur zu arbeiten, weil bei höheren Temperaturen aus dem System mehr Wärme an die abgehende Luft abgegeben werden kann, die Absorption von Feuchtigkeit an Staub verringert und die 45 Staubabsorption durch die Tröpfchen erhöht wird.
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Das staubführende Gas kann durch Anwendung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durch- flussmenge je Zeiteinheit, mit der das Gas durch das Wirbelbett hindurchtritt, oder durch Einblasen eines besonderen staubführenden Gasstroms oder durch getrenntes Einblasen von Gas und Staub in die Vorrich- tung oder dadurch hergestellt werden, dass diese Möglichkeiten kombiniert werden. Zweckmässigerweise 5 wird der Staub, z. B. in einem Gasstrom, in den oberen Teil der Vorrichtung eingeführt, u. zw. ge- trennt von dem am Boden des Turms bzw. der Säule vorhandenen Staubwirbelbett bzw. Staubfliess- bett.
Im Betrieb lässt man einen aus kleinen Tropfen des geschmolzenen Materials bestehenden Strom oder aber einen Strahl aus geschmolzenem Material, der sich auf Grund der Oberflächenspannung des
10 geschmolzenen Materials in kleine Tropfen auflöst, durch die staubführende Zone fallen, die aus auf- wärtsströmender, staubhaltiger Luft besteht. Zur Erreichung optimaler Ergebnisse werden die kleinen
Tropfen vorzugsweise von einem Zerteiler erzeugt, der gleichmässige Tropfen liefert.
Das Staubwirbelbett wird von dem hindurchströmenden Gas in einem Zustand der Wirbelbewegung oder beginnenden Wirbelbewegung gehalten. Wie gesagt, ist das Gas gewöhnlich Luft. Die Gasströ-
15 mung muss so beschaffen sein, dass alle Teilchen in Bewegung gehalten werden, was hauptsächlich durch
Bildung und Zusammenfallen unbeständiger Kanäle und von durch das Bett aufwärtssteigenden Blasen bewirkt wird. Derartige Wirbelbetten bzw.
Wirbelschichten kleiner Teilchen sind durch einen gross- porigen Anteil, d. h. eine geringe Dichte, gekennzeichnet, so dass einerseits eine Deformierung der teilweise erstarrten bzw. verfestigten Tropfen beim Eindringen in das Bett verhindert wird und ander-
20 seits die erstarrten"prills" (darunter werden in dieser Beschreibung meist tropfenförmige Feststoffteil- chen verstanden, die nach dem sogenannten Prilling-Verfahren aus einer Schmelze in ein kühleres strö- mendes Medium gebracht werden und dort in Tropfenform erstarren) schnell durch das Bett fallen kön- nen.
Einen durch das Staubteilchenbett strömenden Gasstrom kann man entweder durch unmittelbares
Einblasen eines Gasstroms durch das Bett von einem geeigneten Eintrittspunkt oder mehreren Eintritts-
25 punkten aus oder aber auch durch Sedimentation erzeugen, indem man einen Strom von Staubteilchen, die in Gas suspendiert sind, z. B. wirbeln oder pneumatisch befördert, sich absetzen lässt. Dadurch wird ein zweckmässiger Wärmeaustausch innerhalb der Gas-Staub-Mischung ermöglicht.
Zusätzlich zu den üblichen Verfahren, die Luft in das Staubbett strömen zu lassen, kann die Bett- bewegung auch durch andere Verfahren hervorgebracht werden, wie z. B. mechanisches Vibrieren einer 30 Tragplatte oder Zuführen eines pulsierenden Luftstroms.
Die Tiefe des Staubbettes scheint nicht entscheidend zu sein, vorausgesetzt, dass Erhebungen und
Vorsprünge, wie z. B. Wärmeaustauscher, ausreichend bedeckt sind. Wenn eine Kühlung erforderlich ist, muss die Tiefe ausreichen, um einen Wärmeaustausch zu ermöglichen. Es wurde gefunden, dass eine
Tiefe von 15 bis 60 cm im allgemeinen ausreicht.
35 Der im Staubwirbelbett verwendete Staub kann aus irgendeinem derjenigen Materialien bestehen, die weiter oben als geeignet für denjenigen Staub angegeben wurden, der vom Gas mitgeführt wird.
Entweder kann nur ein einzelnes Material oder es können Mischungen der genannten Materialien ver- wendet werden. Der Zusatz einer geringen Menge von vergleichsweise grobem Material verbessert seine
Wirbelfähigkeit.
40 Die beiden Stäube können einander gleich oder voneinander verschieden sein. Das für das Staubbett verwendete Material muss sich jedoch zur Bildung einer Wirbelschicht eignen. Mit andern Worten, es sollte nicht zusammenbacken, wenn das Gas durchgeblasen wird, und seine Fliesseigenschaften sollten einigermassen beeinflussbar sein.
Die Teilchengrösse des Staubes im Staubbett kann innerhalb eines grossen Bereiches variiert wer- 45 den. Im allgemeinen sind die Ergebnisse umso besser, je kleiner die Teilchengrösse ist ; jedoch können auch Teilchengrössen bis zu etwa 150 jn verwendet werden. Vorzugsweise werden Materialien mit einer
Teilchengrösse bis zu etwa 10 jLf verwendet. Der im Bett verwendete Staub kann eine grössere Teilchen- grösse besitzen als der vom Gas mitgeführte Staub.
Die Strömungsgeschwindigkeit des zur Ausbildung des Wirbelschicht dienenden Gasstroms braucht 50 nur 3 bis 12 cm/sec zu betragen. Derartige Strömungsgeschwindigkeiten können angewendet werden, wenn eine getrennte Gasströmung für das staubführende Gas über dem Wirbelbett vorhanden ist. Wenn jedoch sowohl der zur Erzeugung des Wirbelbetts als auch der zur Erzeugung des staubführenden Gases dienende Gasstrom das Wirbelbett passiert, so muss die Strömungsgeschwindigkeit zwischen36 und
122 cm/sec liegen.
55 Während die Tropfen durch die aufwärtsströmende, staubhaltige Luft nach unten fallen, wird ihre äussere Oberfläche abgekühlt bzw. abgeschreckt und erstarrt, wobei nur eine geringe Staubmenge ein-
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- 4 - Nr. 269914 geschmolzen wird, so dass die Formänderung der kugelförmigen Tropfen und weitere Staubaufnahme durch die Tropfen beim Eindringen in das Wirbelbett verhindert werden.
Die Erzeugung von kugelförmigen Tröpfchen ist ein besonderes Merkmal der Erfindung. Das Wirbelbett dient einerseits dazu, den Fall der Tropfen zu bremsen, wodurch eine Formveränderung der Tropfen
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vorSchmelzwärme abgeben, so dass die Tropfen im Bett zwar vollkommen erstarren, aber nicht unbedingt völlig abgekühlt werden. Die Schmelzwärme kann dem Staubbett durch Kühlflächen, die im oder um das Bett herum angebracht sind, entzogen werden, wodurch das Staubbett auch als Wärmeaustausch- medium wirkt. Ein Vorteil der Verwendung eines Wirbelbettes als Wärmeaustauschmedium liegt darin,
10 dass weniger Wärme im Luftstrom entzogen werden muss. Daher kann die Luftmenge und somit der Turm- querschnitt, bezogen auf eine bestimmte durchzusetzende Schmelzmaterialmenge, verringert werden.
Die erstarrten, aber noch heissen Körnchen können aus dem Staubbett mittels einer Abzieheinrich- tung am Fuss der Säule kontinuierlich abgeführt werden.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, u. zw.
15 zeigen Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge- mässen Verfahrens, Fig. 2 schematisch eine andere Ausführungsform dieser Vorrichtung, Fig. 3 schema- tisch eine weitere Ausführungsform dieser Vorrichtung, Fig. 4 schematisch eine kompliziertere Ausfüh- rungsform dieser Vorrichtung und die Fig. 5, 6,7, 8,9 und 10 schematisch verschiedene Verfahrens- weisen zum Einführen von Luft in den Turm und zum Aufrechterhalten der Suspension des Staubes im 20 Gas.
Die in Fig. 1. 2 und 3 gezeigten drei Vorrichtungen sind im Grunde einander gleich, so dass auch in allen drei Figuren dieselben Bezugszahlen verwendet werden. Jede der Vorrichtungen besteht aus einer vertikalen Säule mit einer umgekehrten Basis Es wird Luft (oder ein anderes Gas) in einer solchen Menge und mit einer solchen Geschwindigkeit durch die Konusspitze geblasen, dass im Staub- 25 bett am Fuss der Säule eine starke Wirbelbewegung entsteht und Staub in der aus dem Bett aufsteigenden
Luft suspendiert und mitgeführt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die Einströmöffnung an der Spitze des konisch ausgebildeten unteren Teils der Säule wird so bemessen, dass nur Körner, je- doch keine Staubteilchen entgegen dem eintretenden Luftstrom aus dem Konus herausfallen können.
Die
Luft kann das Bett sowohl durch die Konusspitze hindurch als auch an einem andern, höher im Bett ge- 30 legenen Punkt (wie Fig. 3 zeigt) zugeführt werden. Dadurch ist es möglich, die Strömungsgeschwindig- keit der Luft in der Säule --2-- unabhängig von der Geschwindigkeit der Reinigungs-und Kuhiluft zu regulieren. Fig. 2 zeigt eine andere Möglichkeit, bei der das Bett nur leicht gewirbelt wird bzw. ruhig fliesst und bei der der Staub durch eine Leitung --3-- eingeführt und durch eine zweite Luftzuführung verteilt wird, um den Staub zu suspendieren und oberhalb des Betts zu transportieren. Fig. 3 zeigt einen 35 Wassermantel zum Abführen von Wärme.
Am oberen Ende der Säule befindet sich ein beheizter Aufsatzbehälter, der mit Düsen bzw. Öff-
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handen. Diese Düsen geben das geschmolzene Material inForm von Tropfen an die Säule ab. Am oberen
Säulenende werden Luft und Staub durch die Leitung --4-- abgeführt.
40 Fig. 4 zeigt eine andere und kompliziertere Vorrichtung. Das geschmolzene, flüssige Substrat in einem Aufsatztank --6-- fliesst in Form von kleinen Tropfen aus Einrichtungen --7-- in einen Behälter - -8--. Die kleinen Tropfen fallen durch einen aufsteigenden Luftstrom hindurch (der z. B. etwa 1, 6 kg/m3
Talk mit einer Korngrösse von unter 70 Jl mitführt) in ein Wirbelbett (das z. B. Talk gleicher Teilchen- grösse enthält). Die Luft wird auf zwei Wegen, nämlich durch Leitungen --10 und 11--, in den Be- 45 hälter --8-- eingeführt. Die Luft in der Leitung --10-- strömt zunächst durch einen kleinen Behälter --13-- (den Entstauber), in dem der überschüssige Staub in einem Wirbelbett von den gebildeten Körn- chen abgeblasen wird.
Die Luft strömt dann aus dem Entstauber --13-- aufwärts durch ein Bett--9-- hindurch und durch eine Reinigungseinrichtung, in der die Körnchen von grösseren Staubmengen befreit werden. Das Bett wird hauptsächlich von der durch die Leitung --11-- strömenden Luft aufgewirbelt, 50 die durch eine perforierte Platte hindurchtritt, welche das Bett trägt. Der in der ausströmenden Luft enthaltene Staub wird in Staubabscheidern-14-und in einem Filter --15-- abgeschieden und dann wieder dem Bett zugeführt; die Luft wird abgeführt. Die im Bett --9-- vorhandene Wärme wird mittels
Wärmeaustauschern --12-- entzogen. Das entstaubte heisse Erzeugnis wird mittels eines drehbaren Ven- tils bzw. Entnahmeeinrichtung --16-- aus dem Behälter --13-- entnommen und in Wirbelbetten in 55 einem Behälter --17-- abgekühlt.
Das abgekühlte Erzeugnis wird über ein Klappventil-18-abge- fiihrt
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Frischer Staub kann pneumatisch entweder unmittelbar in das Bett oder in den Filter eingeleitet werden.
In Fig. 5,6, 7,8, 9 und 10 werden zahlreiche Abänderungen des unteren Teils der in Fig. 1,2 und
3 gezeigten Säule dargestellt. Fig. 5,6, 7,8, 9 und 10 zeigen verschiedene Möglichkeiten, um die 5 Luft in die Vorrichtung einzuführen und um die staubführende Gaszone, durch die die kleinen Tropfen fallen, aufrecht zu erhalten. Bei jeder Ausführungsform befindet sich im unteren Säulenteil ein Wirbel- bett, in das die kleinen Tropfen fallen. Das Wirbelbett kann jedoch auch weggelassen werden.
In Fig. 5 wird ein Staubwirbelbett-40-in einer Säule --41-- nur mittels durch eine Reinigungs- einrichtung --42-- eingeführter Luft aufrecht erhalten. Wärmeaustauscher --43-- dienen zur Regulie- 10 rung der Temperatur des Bettes. Sekundärluft wird durch an der Aussenseite befindliche Leitungen-44- eingeführt, damit eine Luftströmung entsteht, die zur Ausbildung einer staubtragenden Zone-45-, durch welche kleine Tropfen --46-- fallen, notwendig ist. Durch den Luftstrom entsteht im Bett --40-- eine starke Wirbelbewegung.
Die Vorrichtung in Fig. 6 ist derjenigen in Fig. 5 ähnlich. In diesem Fall wird die Luft durch einen 15 Teil --47-- eingeführt, damit ein Bett --48-- nur leicht aufgewirbelt wird bzw. ruhig fliesst. Sekun- därluft wird durch an der Aussenseite befindliche Leitungen --49-- unmittelbar unterhalb der Oberfläche des Bettes eingeführt, damit sich eine staubtragende Zone --50-- bildet.
In Fig. 7 wird eine Vorrichtung gezeigt, die derjenigen in Fig. 6 ähnlich ist, mit dem Unterschied, dass die Sekundärluft durch eine in der Mitte gelegene Leitung --51-- eingeführt wird und dass ein Zer- 20 stäuber für die flüssigen Tropfen --52-- so angebracht ist, dass die Tropfen nicht in diesem Bereich herabfallen.
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vongeführter Luft nur leicht aufgewirbelt bzw. fliesst ruhig. Sekundärluft wird, wie in Fig. 6, durch an der
Aussenseite befindliche Leitungen --56-- eingeführt. Die Luft strömt durch eine zentrale Leitung bzw.
25 Strömungsweg --57-- und führt den Staub in der Säule nach oben, wo die Strömungsrichtung des Staubes durch eine Ablenk-bzw. Umlenkeinrichtung-58-- umgekehrt wird. Bei dieser Anordnung ergibt sich im oberen Teil des Turms eine grössere Staubkonzentration.
Die Vorrichtung in Fig. 9 ist derjenigen in Fig. 8 ähnlich, mit dem Unterschied, dass die Sekundär- luft nicht durch an der Aussenseite befindliche Leitungen sondern durch eine zentrale Leitung 30 --59-- eingeführt wird.
In Fig. 10 wird ein Wirbelbett --60-- in einer Säule --61-- durch Luft aufrecht erhalten, die durch eine Leitung --62-- und durch eine perforierte Platte --63-- einströmt. Die Körnchen fallen durch eine
Leitung --64-- und werden durch einen Reinigungsluftstrom von Staub getrennt. Wärmeaustauscher - dienen zur Regulierung der Wärme im Staubbett. Die Staubverteilung wird von der zur Bildung 35 einer staubhaltigen Zone --67-- durch eine Leitung --63-- eingeführten Luft bewirkt.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, das geschmolzene Material als Flüssig- keitsstrahl, der sich in Tropfen auflöst, einzuführen, im Gegensatz zu einer Verfahrensweise, bei der einzelne, bereits getrennte Tropfen in die Vorrichtung eingeführt werden. Das erfindungsgemässe Ver- fahren bietet einen beträchtlichen Vorteil, weil je Düse und bezogen auf die Flächeneinheit des Betts 40 eine grössere Durchsatzleistung erreicht werden kann. Falls erwünscht, kann jedoch das geschmolzene
Material der Vorrichtung auch in Form einzelner getrennter Tropfen zugeführt werden. Die so erzielten
Körnchen sind gleichmässiger als die, die bei Verwendung eines Strahls entstehen.
Die von einem Körnchen aufgenommene Staubmenge hängt stark davon ab, in welchem Ausmass der Staub von dem geschmolzenen Material benetzt werden kann. Die Staubaufnahme hängt inge- 45 ringerem Masse von der Teilchengrösse des Staubes, von der Grösse des flüssigen Tropfens, von der Tem- peratur des Tropfens oberhalb seines Erstarrungspunktes, von der Schnelligkeit, mit der der Tropfen er- starrt und von der Temperatur und Staubkonzentration des Luftstromes in der Vorrichtung ab.
Die Erfindung schafft ein Verfahren, wonach es möglich ist, Körnchen mit sehr geringem Staub- gehalt zu erhalten, und eine Vorrichtung mit einer bezogen auf das Verfahren in hohen Türmen kurzen 50 Fallstrecke zu verwenden. In einigen Fällen benötigen die Tropfen eine Fallstrecke von nur etwa 90 cm und im allgemeinen liefert eine Fallstrecke von 152 bis 210 cm zufriedenstellende Ergebnisse. In der österr. Patentschrift Nr. 231481 ist die Strecke jedoch nur etwa 60 cm.
Die folgenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfindung ; die Angaben über Teile und
Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen.
55 Beispiel 1 : Die Luft wurde in den umgekehrten, konischen unteren Teil einer 152 cm hohen
Säule, die ein Staubteilchenbett von 15 bis 60 cm Tiefe enthielt, eingeführt. Die Vorrichtung war im
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wesentlichen so aufgebaut, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Strömungsgeschwindigkeit des in der Säule auf- steigenden Luftstromes betrug 42, 7 cm/sec und die Temperatur des Betts konnte 20 bis 800C betragen, u. zw. je nach der gewünschten Staubkonzentration auf den Körnchen. Die Staubteilchen wurden aus
Talk hergestellt und hatten eine maximale Teilchengrösse von 70 fi, aber grösstenteils eine solche von
5 kleiner als 10 11.
Geschmolzenes wasserfreies Ammoniumnitrat mit einer Temperatur von 1800C wurde in einer Menge von 5 bis 10 Tropfen/sec von einer Düse mit einem Durchmesser von 0, 08 cm am oberen Ende der Säule abgegeben. Die gebildeten Körnchen wurden am unteren Teil der Säule abge- führt und hatten im wesentlichen Kugelform mit einem Durchmesser von 3 mm und hatten einen Talk- überzug von 0, 3 bis 1, 6%.- 10 Der Talkgehalt des in der Säule aufsteigenden Luftstroms betrug ungefähr 0, 8 bis 1, 6 kg/m.
Beispiel 2 : Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wurde mit folgenden verschiedenen Staubarten wiederholt :
A = Bindeton mit einer Teilchengrösse von weniger als 20 bol ;
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Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in der Säule, die Temperatur des Betts und der Staubüber- zug auf den Körnern sind in der folgenden Tabelle aufgezeigt.
20 Die gebildeten Kömer waren alle im wesentlichen kugelig.
Beispiel 3 : Geschmolzenes, wasserfreies Ammoniumnitrat mit einer Temperatur von 1800C lief unter seinem eigenen Druck als Strahl unter denselben Bedingungen aus derselben Düse in dieselbe
Säule wie im Beispiel 1.
Die gebildeten Körner wurden am unteren Teil der Säule abgeführt und waren im wesentlichen 25 kugelig. Eine Siebanalyse hatte folgende Ergebnisse :
Die Staubaufnahme variierte zwischen 0,46% bei den grössten Körnern und 1,20% bei den kleinsten.
Beispiel 4: Bei diesem Beispiel wurde die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung benutzt.
Talk wurde durch Einführen von Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5, 2 cm/sec in die 30 Säule --1--, die einen Durchmesser von 7, 5 cm hatte, verwirbelt. Am unteren Ende der Säule --2--, die einen Durchmesser von 21 cm hatte, wurde Nebenluft zugeführt, so dass die gesamte Strömungsge- schwindigkeit der in Säule --2-- nach oben strömenden Luft 43 cm/sec betrug, wobei nur wenig bzw. überhaupt kein aus dem Staubbett der Säule enthaltener Staub mitgeführt bzw. suspendiert wurde.
Der Talk wurde durch die Leitung --3-- in den äusseren Luftstrom der Säule --2-- eingeführt, so
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- 7 - Nr. 269914 dass eine Talkkonzentration von 1, 6 kg/m3 in dem aufsteigenden Luftstrom entstand. Luft und Staub wurden durch die Leitung --4-- aus der Säule entfernt. Der grösste Teil des Talks hatte eine Teilchen- grösse von kleiner als 40 u und das Maximum der Teilchengrösse betrug 70 p.
Geschmolzenes wasserfreies Ammoniumnitrat mit einer Temperatur von 1800C wurde in einer
5 Menge von 5 bis 10 Tropfen/sec von der Düse --5--, die einen Durchmesser von 0, 08 cm hatte, ab- gegeben. Die gebildeten Körner wurden aus dem Bett in der Säule --1-- entfernt. Die Körner hatten einen gleichmässigen Durchmesser von 3 mm und waren kugelförmig. Die Entfernung zwischen der Düse - und der Oberfläche des Bettes in Säule --1-- betrug 113 cm.
Lediglich zum Zwecke des Vergleichs wurde das Verfahren, genau wie oben beschrieben, wieder- 10 holt, jedoch wurde kein Talk durch die Leitung --3-- in die Säule --2-- eingeführt. so dass der Luft- strom im wesentlichen staubfrei war. Das Ammoniumnitrat, das aus dem Bett in der Säule --1-- ent- fernt wurde, hatte die Form von deformierten Flecken.
Beispiel 5 : Es wurde die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung benutzt.
Die Säule war 2, 1 m hoch und hatte einen Durchmesser von 15 cm. Die Luft wurde durch ein 15
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und dem Bett wieder zugeführt. Frischer Staub wurde, soweit notwendig, hinzugefügt. Die Temperatur des Bettes wurde gemessen und durch Regulierung der dem Kühlmantel zufliessenden Kaltwassermenge 20 kontrolliert.
Geschmolzenes Ammoniumnitrat mit einer Temperatur von 169 bis 1800C und mit einer Konzen- tration von 99, 5 bis 99,9% wurde durch eine Vielzahl von Düsen in den oberen Teil der Säule einge- führt. Es wurde im wesentlichen kugelförmiges Ammoniumnitratgranulat (prills) erhalten, wobei die
Fliessgeschwindigkeiten des Ammoniumnitrats über einen weiten Bereich verändert wurden und wobei 25 das Ammoniumnitrat sowohl in Form einzelner getrennter Tropfen als auch in Form eines Flüssigkeits- stroms aufgegeben wurde.
Das Verfahren wurde mit folgenden verschiedenen Staubarten durchgeführt :
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E = Talk mit einer Teilchengrösse von 1000/0 kleiner als 20 li ; 30 F = Magnesiumcarbonat mit einer Teilchengrösse kleiner als 100 1. :
G = Magnesiumoxyd mit einer Teilchengrösse kleiner als 70 i
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MontmorillonitpulverI = Montmorillonitpulver mit einem Gehalt von 25% Kalziumstearat und mit einer Teilchengrösse von 800/0 grösser als 25 u und kleiner als 100 jn ; 35 J = Montmorillonitpulver, (CB), mit einer Teilchengrösse von 8% grösser als 50 1..
Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in der Säule, die Bettemperatur und der Staubüberzug, der auf den Körnern erzielt wurde, ist in der folgenden Tabelle aufgezeigt :