DD207537A5

DD207537A5 - Verfahren zur pelletisierung von substanzen mit kristalliner oder kristallartiger struktur

Info

Publication number: DD207537A5
Application number: DD83248656A
Authority: DD
Inventors: Franz J Gattys
Original assignee: Gattys Ing Buero F J
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1983-03-09
Publication date: 1984-03-07
Also published as: NL8300917A; SE8301317L; LU84692A1; DK44983D0; IT8320012A0; IT8320012A1; FR2523473A1; DK44983A; BE896168A; IT1194157B; GB2117747B; GB2117747A; GB8307209D0; SE8301317D0; DE3209619A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Pelletisierung von Substanzen, wie beispielsweise Quarzsand, Altglas, Kieselgur, Kristallsalzen o. dgl. Ziel sind es, diese Materialien durch einfache Aufbaugranulierung zu Pellets von ausreichender physikalischer Stabilitaet bei reduzierten Herstellungskosten und verbesserter Eignung fuer Transport und Weiterverarbeitung zu agglomerieren. Das Material wird mit einer mit Wasser zu einer wasserunloeslichen Verbindung umreagierenden mineralischen Substanz in einer eine Mikrofilmschicht auf den Materialkoernern ergebenden Menge innig gemischt und anschliessend unter Zugabe von Pelletisierungsfluessigkeit wie bekannt agglometriert. Als Bindemittel dient bevorzugt das Hydroxyd eines Metalls der II. Haupt- und Nebengruppe des periodischen Systems, das nach Benetzung des kristallinen Materials trocken als Metalloxid zugegeben und innig mit dem zu pelletisierenden Material vermischt wird, worauf unter Zugabe der Pelletisierfluessigkeit die Agglomerierung bis zur Beendigung der sich durch Temperaturerhoehung manifestierenden Umreaktion erfolgt. Die Pellets koennen mit einer Beschichtung aus demselben oder anderen wasserunloeslichen oder in Wasser schwer loeslichen Material versehen werden.

Description

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Verfahren zur Pelletisierung von Substanzen mit kristalliner oder kristallartiger Struktur

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pelletisierung von Substanzen mit kristalliner oder kristallartiger Struktur.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Industrie treten auf oder fallen als Rohstoffe oder Abfallmaterialien in großer Menge Materialien kristalliner oder kristallartiger Struktur wie beispielsweise Quarzsand, Glasmehl, Kieselgur, Kristallsalze aller Art und Ähnliches an, die in der bestehenden kleinkrönigen Struktur bei der Weiterverarbeitung, dem Recycling, dem Transport oder der Deponie zum Teil erhebliche Schwierigkeiten teils wegen Verstäubens während des Transportes und gegebenenfalls Ablagerung, teils wegen der großen Verdichtung der Staub- und Kleinkornmaterialien und der hierdurch verursachten Luftundurchlässigkeit, die vielfach ein Erschwernis der Weiterverarbeitung im Gefolge hat, bereiten. Man ist daher bereits seit langem bemüht, eine Agglomerierung dieser Materialien in Sttlckform zu erreichen, was allerdings bisher nur durch - aufwendige - z. T· thermische Verfahren gelingt· Einer einfachen Aufbaugranulierung mit Wasser als Pelletisierflüssigkeit entziehen sich diese Materialien bisher vollständig wegen der Glätte der Oberfläche und der kristallinen Struktur dieser Materialien, die eine wechselseitige physikalische Haftung oder Bindung ausschließt·

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Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß die Herstellungskosten der Pellets reduziert und ihre Eignung für den Transport und für eine Weiterverarbeitung verbessert werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Verfahrens Zügrunde, mit dem Materialien mit kristalliner Struktur oder anderweitig kristallartig glatten Oberflächen durch einfache Aufbaugranulierung zu Pellets einer ausreichenden physikalischen Stabilität agglomeriert werden können* Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zu politisierende Material mit einer mit Wasser zu einer wasserunlöslichen Verbindung urnreagierenden mineralischen Substanz in einer eine Mikrofilmschicht auf der Kornoberfläche ergebenden Menge innig gemischt und die so gewonnene Mischung anschließend unter Zugabe von Pelletisierflüssigkeit in an sich bekannter Weise agglomeriert wird·

hat sich überraschenderweise gezeigt, daß derart mit Wasser zu einer wasserunlöslichen Verbindung umreagierende mineralische Substanzen auch auf den glatten Bruchflächen kristalliner Materialien, etwa den Kristallflachen von Quarzsand im Moment der TJmreagierung nach Art eines Mikrofilm aufzieht und/oder eine geschlossene Umhüllung einer ausreichenden Sigenstabilität um das Materialkorn bilden, die zur Haftung an den Umhüllungen anderer Materialkörner gebracht werden kann und hierbei bewirkt, daß sich die Forner in der Pelletisiertrommel oder auf dem Pelletisierteller schnell zu ideal "rollenden¹* und sich damit schnell vergrößernden Pellets agglomerieren. Das von den aneinanderheftenden Umhül-

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lungen gebildete Skelett ist nach der Umreaktion des Materials ausreichend stabil und verleiht den gewonnenen Pellets dauerhaft eine für den Transport oder die Weiterverarbeitung ausreichende Festigkeit, zumal das als SJielettmaterial dienende wasserunlösliche mineralische Material keine Veränderungen durch Trocknung, Lösung oder weitergehende TJmreaktion unter Atmosphärebedingungen unterliegt· Hierbei werden bei der Pelletisierung von Substanzmischungen Pellets erzielt, die die einzelnen Substanzen in dem vorgegebenen Mischungsverhältnis enthalten, wobei aufgrund der Pelletisierung Entmischungen bzw« zonenweise Zonzentrierungen einzelner Substanzanteile ausgeschlossen sind·

Als Skelettmaterial finden vorteilhaft Hyroxide der Metalle der II. Haupt- und Kebengruppe des periodischen Systems Verwendung, wobei die Auswahl zweckmäßig nach der Art des zu pelletisierenden Materials und dessen Weiterverarbeitung getroffen wird. In diesem Sinne dürfte in der Mehrzahl der lalle das billige Kalziumhydroxid als Skelettmaterial zum Einsatz kommen, das in nahezu allen Einsatzbereichen nutzbar gemacht werden kann, etwa in der Landwirtschaft zur Neutralisierung von Bodensäuren und in den metallurgischen Verhüttungsverfahren als Basismaterial zur Bildung von Kalkschlacken durch Pyrolyse.

In Ausführung des Verfahrens der Erfindung erfolgt die Pelletisierung zweckmäßig in der Weise, daß zunächst die Oberfläche des zu pelletisierenden Materials mit Wasser benetzt und anschließend das Skelettmaterial trocken als Metalloxid zugegeben und innig mit dem zu pellet is ierenden Material vermischt wird, worauf unter Zugabe der Pelletisierflüssigkeit die Agglomierung bis zur Beendigung der sich durch

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Temperaturerhöhung manifestierenden, der Beaktionsgleichung MeO + H₂O as Me(OH)₂ folgenden Umreaktion erfolgt.

In Fällen, in denen es sich bei dem zu pelletisierenden Material um selbst aggressive oder sioh duroh Hygroskopie oder Reaktion mit Bestandteilen der Atmosphäre verändernde Substanzen handelt, können die Pellets mit einer Beschichtung aus einem wasserunlöslichen oder in Wasser schwer löslichen Material versehen werden, wobei in einer Ausführungsform der Erfindung mit einer mit Wasser zu einer wasserunlöslichen Verbindung umreagierenden mineralischen Substanz, insbesondere dem Oxid eines Metalls der II. Haupt- und Hebengruppe des periodischen Systems erfolgen kann, die durch Umrealrtion mit aus dem Pellet übertretender oder zusätzlich zugegebener Pelletisierflüssigkeit eine wasserunlösliche oder in Wasser schwer lösliche Verbindung bilden. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der 3rfindung kann jedoch die Beschichtung auch durch Aufsprühen eines flüssigen, gelösten oder dispergierten Agens erfolgen, das durch Reaktion mit dem Pelletmaterial selbst eine wasserunlösliche oder in Wasser schwer lösliche Verbindung bildet» so daß auf diese Weise eine die Diffusion von Feuchtigkeit verhindernde Schutzhülle gebildet wird. Als ein derartiges Agens können in Abhängigkeit von dem zu pelletisierenden Material und der Art seiner Weiterverarbeitung verdünnte Säuren oder Laugen, organische Lösungsmittel, wie Benzin, Benzol, Methanol, Spiritus, !Tetrachlorkohlenstoff, Paraffin o· dgl· Verwendung finden, wobei die Zugabemenge je nach Art des Materials und seiner Heaktionsprodukte derart bemessen werden kann, daß entweder eine vollständige ümreaktion erfolgt oder nur eine teilweise Umwandlung eintritt·

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Die Beschichtung erfolgt vorteilhaft in einem Pflugscharmischer bei einer Trommelumfangsgesch^indigkeit von 0,120 bis 0,180, vorteilhaft 0,165 m/sec, sowie einer Arbeitstemperatur von 30 ⁰C, wobei durch Regelung der Flussigkeitszugabe die Temperaturerhöhung während der Abbindephase auf maximal 10 ⁰C begrenzt wird. Hierbei beträgt die Zugabemenge an Benetzungsflüssigkeit 2 bis 5 Gew,-%, vorzugsweise 3,5 bis 4,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des zu pelletisierenden Materials und die Zugabemenge an Bindemittel das 3- bis 4fache, vorzugsweise das 3fache des Gewichts an eingebrachter Benetzungsflüssigkeit·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Beispiel erläutert, Beispiel

Die Glasherstellung erfolgt grundsätzlich durch die Erschmelzung aus Sand, Soda und Kalk mit jeweils ca· 12 Gew«-% Na₂O und CaO sowie ca· 76 Gew.-% SiO₂* Auf dem Weg einer einfachen Aufbauagglomerierung mit Wasser ist die Herstellung von Pellets mit gleichmäßiger Mengenverteilung der angegebenen Materialien nicht möglich, es ergeben sich vielmehr ungleichmäßige Mengenverteilungen in den Pellets sowie eine nicht pelletisierbare Restmenge an Sand, die zwischen 10 und 25 % der Gesamtmenge an aufgegebenem Material betragen kann.

Es werden nach dem Verfahren der Erfindung in einen Pelletisier-Pflugscharmisoher 1 a 300 Ltr· ca· 150,0 kg gewaschener Sand und 6,0 kg Wasser eingegeben und intensiv gemischt

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bis zur vollständigen Oberflächenbenetzung der Sandkörner. Danach werden etwa 18,0 kg Branntkalk CaO eingemischt, bis das auf den Kornoberflächen haftende Wasser mit dem Branntkalk nach der Gleichung CaO + H₂O = Ca(OH)₂ abreagiert ist. Da diese Reaktion exotherm verläuft, ist das Reactionsende durch die Beendigung der Wärmeentwicklung angezeigt·

Durch die weitere Zugabe von Wasser als Pelletisierflüssigkeit erfolgt nimmehr bei gleichzeitiger Umreaktion des in der ersten Verfahrensstufe unreagiert gebliebenen Branntkalkes die Pelletisierung unter gegebenenfalls Zugabe weiterer Zuschlagstoffe« Zur Herstellung eines Glasrohstoffes werden als weitere Zuschlagstoffe etna 26,0 kg Soda und weitere 16,0 kg Branntkalk sowie insgesamt 26,0 kg ^asser als Pelletisierflüssigkeit zagegeben· 2s resultieren stabile, auch unter Lagerdruck sowie auf dem Transport nicht zerfallende Pellets, an denen auch unter dem Mikroskop Offen liegende Sandkörner nicht erkennbar sind.

Claims

1. Verfahren zur Pelletisierung von Substanzen mit kristalliner oder kristallartiger Struktur, beispielsweise Quarzsand, Altglas, Kieselgur, Kristallsalzen o. dgl«, gekennzeichnet dadurch, daß das zu pelletisierende Material mit einer mit Wasser zu einer wasserunlöslichen Verbindung umreagierenden mineralischen Substanz in einer eine Mikrofilmschicht auf den Materialkörnern ergebenden Menge innig gemischt und die so gewonnene Mischung anschließend unter Zugabe von Pelletisierungsfliissigkeit in an sich bekannter Weise agglomeriert wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Material zur Bildung der Mikrofilmschicht das Hydroxid eines Metalls der II. Haupt- und Hebengruppe des periodischen Systems Verwendung findet·

3· Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß zunächst die Oberfläche des zu pelletisierenden Materials mit Wasser benetzt und anschließend das Beschichtungsmaterial trocken als Metalloxid zugegeben und innig mit dem zu pelletisierenden Material vermischt wird, worauf unter Zugabe der Pelletisierflüssigkeit die Agglomerierung bis zur Beendigung der sich durch Temperaturerhöhung manifestierenden Umreaktion erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3i gekennzeichnet dadurch, daß die Pellets mit einer Beschichtung aus einem wasserunlöslichen oder in Wasser schwer löslichen Material versehen werden·

5« Verfahren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung mit einer mit Wasser zu einer wasserunlöslichen Verbindung umreagierenden mineralischen Substanz, insbesondere dem Oxid eines Metalls der II. Haupt- und Nebengruppe des periodischen Systems erfolgt» die durch Umreaktion mit aus dem Pellet übertretender oder zusätzlich zugegebener Pelletisierflüssigkeit eine wasserunlösliche oder in Wasser schwer lösliche Verbindung bilden·

6. Verfahren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung durch Aufsprühen eines flüssigen, gelösten oder dispergieren Agens erfolgt, das durch Reaktion mit dem Pellet-Material eine wasserunlösliche oder in Wasser schwer lösliche Verbindung bildet, so daß auf diese Weise eine die Diffusion von Feuchtigkeit verhindernde Schutzhülle gebildet wird·

7· Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß als Agens in Abhängigkeit von dem zu pelletisierenden Material und der Art seiner Weiterverarbeitung verdünnte Säure oder Laugen, organische Lösungsmittel, wie Benzin, Benzol, Methanol, Spiritus, Tetrachlorkohlenstoff, Paraffin o. dgl· Verwendung finden·

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Brf indungs anspruo fa,

8, Verfahren nach Punkt δ oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß das Agens in einer Menge aufgesprüht wird, die zu lediglich einer Teilreaktion auf der Pelletoberfläche führt,

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9· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung in einem Pflugscharmischer bei einer Trommelumlaufgeschwindigkeit von 0,120 bis 0,180, vorteilhaft 0,165 m/sec, sowie einer Arbeitstemperatur von 30 ⁰C erfolgt.

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10· Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperaturerhöhung durch Hegelung der Benetzungswasseranlage bzw. Bindemittelzugabe während der fünfminütigen Abbindephase auf maximal 10 ⁰O begrenzt wird.

11· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Benetzungswassermenge 2 bis 5 Gew.-96» vorzugsweise 3i5 bis 4,5 Gew.«"%, bezogen auf das zu pelletisierende Material, beträgt·

12. Verfahren nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß das Beschichtungsmaterial in einer das 3- bis 4fache, vorzugsweise 3fache des Gewichts an eingesetzter Benetzungsflüssigkeit betragenden Menge zugegeben wird.