DD148760A1

DD148760A1 - METHOD FOR CARRYING OUT SOLID BODY REACTIONS AND SINTERING PROCESSES

Info

Publication number: DD148760A1
Application number: DD21852780A
Authority: DD
Inventors: Lothar Grunert; Wolfgang Schoeps; Wolf-Dieter Bartsch
Original assignee: Lothar Grunert; Wolfgang Schoeps; Bartsch Wolf Dieter
Priority date: 1980-01-18
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1981-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft die Durchfuehrung von Festkoerperreaktionen und Sinterprozessen an Schuettguetern bei Temperaturen von ueber 800 Grad C. Das Ziel der Erfindung ist eine abriebarme, stufenweise Durchfuehrung der Hochtemperaturprozesse, wobei jedes Korn relativ gleichen Bedingungen ausgesetzt sein soll. Erfindungsgemaesz wird deshalb das granulierte, koernige oder pulverfoermige Material ueber in einem Schachtofen angeordnete, rauchgasdurchstroemte, geneigte Boeden gefuehrt, und die Verweilzeit des Materials in den einzelnen Reaktionszonen wird durch den Ein- und Auslauf des Ofens und den damit verbundenen Materialstau in den einzelnen Zonen gesteuert. Die Erfindung eignet sich besonders fuer die stufenweise Temperaturbehandlung von Materialien der technischen Keramik, aber auch von Schweiszpulver oder Tonerdeschmelzzement.The invention relates to the performance of Festkoerperreaktionen and sintering processes on Schuettguetern at temperatures above 800 degrees C. The object of the invention is a low abrasion, gradual implementation of high-temperature processes, each grain should be exposed to relatively equal conditions. According to the invention, therefore, the granulated, granular or powdery material is passed over flue gas-swept, sloped floors arranged in a shaft furnace, and the residence time of the material in the individual reaction zones is controlled by the inlet and outlet of the furnace and the congested material in the individual zones , The invention is particularly suitable for the stepwise temperature treatment of materials of technical ceramics, but also of Schweiszpulver or high-alumina cement.

Description

η- 21 852 7η- 21 852 7

Lothar Grunert P 717Lothar Grunert P 717

Wolfgang Schöps C 04 B, 33/32Wolfgang Schöps C 04 B, 33/32

Wolf-Dieter Bartsch 16.1.1980Wolf-Dieter Bartsch 16.1.1980

Verfahren zur Durchführung von Festkörperreaktionen und SinterprozessenMethod for carrying out solid-state reactions and sintering processes

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Festkörperreaktionen und Sinterprozessen an Schüttgütern im Temperaturgebiet über 800 C, vorzugsweise zwischen 1000 und 1500 ⁰C. Besonders eignet sich die Erfindung zur Durchführung von Hochtemperaturprozessen bei stufenweiser Temperaturbehandlung von Materialien der technischen Keramik, aber auch von Schweißpulver oder Tonerdeschmelzzement.The invention relates to a method for carrying out solid-state reactions and sintering processes on bulk materials in the temperature range above 800 C, preferably between 1000 and 1500 ⁰ C. The invention is particularly suitable for carrying out high-temperature processes in stepwise temperature treatment of materials of technical ceramics, but also of welding powder or aluminous cement.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, Festkörperreaktionen und Sinterprozesse granulierter, körniger oder pulverförmiger Materialien in Drehrohröfen, Tunnelöfen, Schachtöfen, Wirbelschichtöfen oder Sinterbandöfen durchzuführen. Dabei gestattet nur der Wirbelschichtofen in ein- oder mehrstufiger Bauart bei satzweisem. Betrieb eine gezielte Behandlung bei vorbestimmter Temperatur und Zeit.It is known to carry out solid-state reactions and sintering processes of granulated, granular or powdery materials in rotary kilns, tunnel ovens, shaft furnaces, fluidized bed ovens or sintering belt furnaces. In this case, only the fluidized bed furnace in one or more stages allows construction in sets. Operation a targeted treatment at a predetermined temperature and time.

Im Drehrohrofen wird das durch die Drehbewegung ständig umgelagerte Material von den Rauchgasen überströmt. Der Hauptteil des bei der 'Wärmebehandlung stattfindenden Wärme- und Stoffüberganges findet an der sich ständig erneuernden Materialoberfläche statt.In the rotary kiln, the material constantly transferred by the rotary motion is overflowed by the flue gases. The main part of the heat and mass transfer taking place during the heat treatment takes place on the constantly renewing material surface.

Beim Schachtofen bewegt sich das zu behandelnde Material von oben nach unten in einer geschlossenen Schicht. Das Rauchgas durchströmt die Schüttung und gibt dabei seine Wärme ab (DE-AS 1 433 863).In the shaft furnace, the material to be treated moves from top to bottom in a closed layer. The flue gas flows through the bed and releases its heat (DE-AS 1 433 863).

Die Wirbelschichtofenanlagen in kontinuierlicher und taktweiser Fahrweise sind dadurch charakterisiert, daß der Wärmeaustausch vom Rauchgas an das zu behandelnde Material im Wirbelzustand erfolgt. . ' .The fluidized-bed furnace systems in continuous and cyclic operation are characterized in that the heat exchange from the flue gas to the material to be treated takes place in the fluidized state. , '.

Im Sinterbandofen wird das Material mechanisch auf einem Sieb- oder Plattenband durch den Ofen gefördert und zur Behandlung vom Rauchgas durch- bzw« umströmt (DE-AS . 1 508 475). Diese Verfahren haben verschiedene Nachteile, die sich wirtschaftlich auswirken, -In the sintering belt furnace, the material is mechanically conveyed through the furnace on a sieve or plate belt and is circulated through or away from the flue gas for treatment (DE-AS No. 1 508 475). These methods have several disadvantages that have an economic effect,

Beim Drehrohrofen und beim Schachtofen kommt es, bedingt durch die Transportwege sowie beim Wirbelschichtofen durch die intensive Bewegung, zu einer hohen mechanischen Belastung, die zu Antrieb und teilweise zur Zerstörung der einzelnen Materialkörner führt.The rotary kiln and shaft furnace, due to the transport routes and the fluidized bed furnace by the intense movement, it leads to a high mechanical load, which leads to drive and sometimes to the destruction of the individual material grains.

Der Drehrohrofen und der Sinterbandofen erfordern, einen hohen mechanischen Aufwand. Der Drehrohrofen und auch der Wirbelschichtofen stellen außerdem hohe Anforderungen an die Güte der Auskleidungen bei hohen Temperaturen und infolge des Abriebes. Das Sinterband ist aus konstruktiven, materialbedingten Gründen nur bis etwa 800 ⁰C sicher einsetzbar. Der Wirbelschichtofen erfordert wegen der hohen Luftgeschwindigkeiten, die das Feinkorn mitreißen, aufwendige Staubscheideanlagen. Sowohl beim Schachtofen als auch beim Wirbelschichtofen treten verfahrensbedingt hohe Druckverluste beim Durchströmen des Rauchgases durch die Wärmebehandlung sz one auf.The rotary kiln and the sintering furnace require a high mechanical complexity. The rotary kiln and the fluidized bed furnace also make high demands on the quality of the linings at high temperatures and as a result of abrasion. For reasons of construction and material, the sintered belt can only be safely used up to about 800 ^° C. The fluidized bed furnace requires due to the high air velocities, which entrain the fine grain, elaborate Staubscheideanlagen. Both in the shaft furnace and in the fluidized bed furnace, due to the process, high pressure losses occur when the flue gas flows through the heat treatment szone.

-3- 21852 7-3- 21852 7

Der taktweise Betrieb einer Wirbelschichtofenanlage erfordert mechanische Einrichtungen, die trotz großer thermischer und mechanischer Belastung exakt arbeiten müssen,The intermittent operation of a fluidized bed furnace requires mechanical devices that have to work exactly despite large thermal and mechanical stress,

und deshalb sehr aufwendig sind^ and therefore very expensive ^

Im Wirbelschichtofen stellt sich infolge des satzweisen Betriebes nie ein stationärer Zustand ein, weil sich die Parameter wie Temperatur, Druck, Rauchgasgeschwindigkeit, Materialeinsatz u. ä. zyklisch ändern. .. ,. Damit verbunden sind zusätzliche Wärmeverluste in den Zeiten der Übergabe bzw. Abgabe des Materials.In fluidized bed furnace is due to the non-stationary operation never a steady state, because the parameters such as temperature, pressure, flue gas velocity, material usage u. Ä. Change cyclically. ..,. Associated with this are additional heat losses during the transfer or delivery of the material.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht deshalb in einer abriebarmen stufenweisen Durchführung von Festkörperreaktionen und Sinterprozessen bei hohen konstanten Temperaturen und reativ geringem Druckverlust, wobei jedes Korn relativ gleichen Bedingungen ausgesetzt sein soll.The object of the invention therefore consists in a low-abrasion, staged implementation of solid-state reactions and sintering processes at high constant temperatures and a relatively low pressure drop, with each grain being exposed to relatively equal conditions.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zur Durchführung von Festkörperreaktionen, und Sinterprozessen an Schüttgütern im Temperaturgebiet über 800 ⁰C mit kontinuierlichem Material- und Rauchgasstrom im Gegenstromprinzip zu entwickeln, wobei das Material so geführt werden-soll, daß eine ständig fließende und aufgelockerte Materialschüttung entsteht, die von.den Rauchgasen durchströmt wird, ohne in den Wirbelzustand überzugehen. - 'The invention is therefore based on the object to develop an economical process for carrying out solid state reactions, and sintering processes on bulk materials in the temperature range above 800 ⁰ C with continuous flow of material and flue gas countercurrently, the material should be so-that a constantly flowing and loosened bulk material is formed, which flows through.The flue gases without going into the fluid state. - '

Erfindungsgemäß wird das granulierte, körnige oder pulverförmige Material über in einem Schachtofen angeordnete, rauchgasdurchströmte, geneigte Böden geführt, und die Verweilzeit des Materials in den einzelnen Reaktionszonen wird durch den Ein- und Auslauf des Ofens und den damit verbundenen Materialstau gesteuert.According to the invention, the granulated, granular or powdery material is passed through flue gas-flowed, inclined trays arranged in a shaft furnace, and the residence time of the material in the individual reaction zones is controlled by the inlet and outlet of the furnace and the material congestion associated therewith.

• — 4 ,—• - 4, -

Der Neigungswinkel der Böden und die lichte Weite der Materialabläufe zwischen den Böden sowie die Schütthöhe des Reaktionsmaterials werden so gewählt, daß sich entlang der Abflußflächen eine Materialgeschwindigkeit ergibt, die einen ziemlich vollständigen Temperaturausgleich auf jedem Boden ermöglicht. .The angle of inclination of the trays and the clear width of the material flows between the trays as well as the bed height of the reaction material are chosen so as to provide a material velocity along the discharge surfaces which allows a fairly complete temperature equalization on each tray. ,

Das durchströmende Rauchgas lockert die Schüttung auf und macht sie fließfähig, ohne daß sie in den Wirbelzustand übergeht.The flowing flue gas loosens the bed and makes it flowable without it going into the fluid state.

Der Materialdurchsatz wird durch die Schütthöhe auf den Böden, den Neigungswinkel der Abflußflächen und den Rauchgasdurchsatz bestimmt. Die Gegenstromführung von Material und Rauchgas bedingt einen guten Wärmeaustausch und damit eine effektive Reaktion der o.g. Materialien. .. . · Die einzelnen übereinander angeordneten Böden sind materialflußseitig durch Abläufe verbunden, die so gestaltet sind, daß die in ihnen befindliche Schüttung ein Durchschlagen des Rauchgases verhindert, so daß das Rauchgas nur über die Fließschichten auf den Böden den Ofenschaft durchströmen kann.The material throughput is determined by the dumping height on the trays, the slope angle of the discharge surfaces and the flue gas flow rate. The countercurrent flow of material and flue gas requires a good heat exchange and thus an effective reaction of the o.g. Materials. ... · The individual superposed floors are materialflußseitig connected by processes that are designed so that the bed located in them prevents penetration of the flue gas, so that the flue gas can flow through the furnace shaft only on the flow layers on the floors.

embodiment

An Hand der Sinterung von Bariumferrit soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt den Schacht desOn the basis of the sintering of barium ferrite, the invention will be explained in more detail. The figure shows the shaft of the

Ofens im Schnitt. Oven on average.

Der Schachtofen besteht aus einem Behälter. 1,· der feuerfest ausgekleidet und isoliert ist* Eine granulierte Mischung aus Bariumkarbonat und Eisenoxid mit einem Kornband von 1 bis 5 mm gelangt über den Produkteinlauf 2 auf den Boden 3.1. des Verdrängungskörpers 4. Der Boden hat eine Neigung zur Waagerechten, die kleiner als der Schüttwinkel ist. Das Material wird von Rauchgas durchströmt, das die Schicht lockert und es dadurch zum Fließen bringt ohne aufzuwirbeln. Auf dem Boden 3.1. herrschen Temperaturen von etwa 600 ⁰C. Über den Ringschacht 5, der gleichzeitig eine Abdichtung gegen die Rauchgase bildet, gelangt das MaterialThe shaft furnace consists of a container. 1, · which is lined and insulated fireproof * A granulated mixture of barium carbonate and iron oxide with a particle size of 1 to 5 mm passes over the product inlet 2 on the ground 3.1. of the displacement body 4. The floor has a slope to the horizontal, which is smaller than the angle of repose. Flue gas flows through the material, which loosens the layer and makes it flow without swirling. On the ground 3.1. Temperatures of about 600 ⁰ C prevail. About the annular shaft 5, which also forms a seal against the flue gases, the material passes

auf den nächsten Boden 3.2. Hier wird das Material ebenfalls von den Rauchgasen durchströmt und auf 12^0 C erhitzt. Der Arbeitsrhythmus der nicht dargestellten Zellradschleusen am Produkteinlauf 2 und Produktauslauf 6 wird so eingestellt, daß das Granulat etwa 15 min. in der Sinterzone auf dem Boden 3.2. verweilt. Danach verläßt das gesinterte Granulat den Behälter 1 über den Produktauslauf 6. Die Rauchgaszuführung erfolgt über die Zuleitung 7. Die Rauchgastemperatur beträgt 1350 C. Nach der Wärmeübertragung auf das zu sinternde Material, die auf den beiden Böden 3.1. und 3.2. erfolgt, verläßt das Rauchgas den Behälter über die Abgasleitung 8,to the next floor 3.2. Here, the material is also flowed through by the flue gases and heated to 12 ^ 0 C. The working rhythm of the not shown rotary valves on the product inlet 2 and product outlet 6 is adjusted so that the granules about 15 min. in the sintering zone on the ground 3.2. lingers. Thereafter, the sintered granules leaving the container 1 via the product outlet 6. The flue gas supply via the supply line 7. The flue gas temperature is 1350 C. After the heat transfer to the material to be sintered, the two soils 3.1. and 3.2. takes place, the flue gas leaves the container via the exhaust pipe 8,

Claims

_ ₆ _ 21852 7

Claim

A process for IJurchführung of Pestkörperreaktionen and sintering processes in the temperature range above 800 ⁰ C, preferably in the ceramic, with continuous material and flue gas Trois the countercurrent principle, characterized in that granulated, granular or powdered material angeorndete into a shaft furnace, the flue gas flowed through _s inclined bottoms out is controlled, and the residence time of the material in the individual reaction zones through the inlet and outlet of the furnace and the associated accumulation of material in the individual reaction zones.

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