DD255937A1

DD255937A1 - Verfahren und vorrichtung zur kuehlung von tonerden

Info

Publication number: DD255937A1
Application number: DD86296086A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Walter; Bernd Winter; Bernd Dahm; Juergen Froelich
Original assignee: Dessau Zementanlagenbau Veb
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1986-11-10
Publication date: 1988-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehoerige Vorrichtung zur Kuehlung von Tonerden, insbesondere Sondertonerden mit hohen a-Al2O3-Anteilen. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass das aus dem Kalzinierreaktor ausgetragene Material zur inneren Spannungserzeugung und zur Rissbildung im Realkorn einer expandierenden wirbelnden Schicht zur Schnellkuehlung mit einem Abkuehlgradienten von etwa 18 000 K/min im Temperaturintervall zwischen 1 250C und 600C aufgegeben wird. Nach Trennung des Materials vom Kuehlmedium wird ein Materialteilstrom der zweiten Kuehlstufe und der andere Materialteilstrom wieder dem Schnellkuehlprozess zugefuehrt. Als Kuehlmedium wird dem Wirbelschichtkuehler des Schnellkuehlprozesses Kaltluft von unten und im Gleichstrom mit dem Material vom Kalzinierprozess und mit dem von der Materialrueckfuehrung aufgegeben. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Kühlung von Tonerden, insbesondere Sondertonerden mit hohen a-A^CVAnteilen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen ·

Es ist bekannt, daß die Entwässerung von Aluminiumhydroxid in Drehöfen oder Wirbelschichten erfolgt. Für die Kühlung der Tonerde nach dem Kalzinationsprozeß wird bei Drehrohröfen vorwiegend der Planetenkühler eingesetzt. Bei Wirbelschichtanlagen werden Zyklon- und Wirbelschichtkühler bzw. Kombinationen davon verwendet. An das Abkühl regime wird in der Regel keine Bedingung geknüpft. Ziel der Kühlung ist eine maximale Nutzung der fühlbaren Wärme des Kalzinats für die Verbrennungsluftvorwärmung und das Abkühlen auf Transporttemperatur für die nachgeschalteten Förderaggregate. Bei der Weiterverarbeitung der Tonerden, insbesondere der Sondertonerden, ist für eine Vielzahl von Anwendungsfällen (z. B. für hochkorundhaltige Tonerdewerkstoffe) ein Mahlen des Realkorns auf die Primärkorngröße notwendig. Dieser Mahlprozeß ist äußerst energieintensiv und wegen der hohen Reinheitsforderungen an das Fertigprodukt technisch sehr problematisch.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Energieaufwand beim Mahlprozeß der Tonerde, insbesondere der Sondertonerden mit hohen <x-Al2O3-Anteilen,zu reduzieren.

. Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zug.unde, ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Tonerden zu schaffen, bei dem ein Produkt erzeugt wird, welches eine starke Rißbildung innerhalb der Realkörner aufweist und dadurch seine innere Festigkeit reduziert wird.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die aus dem Kalzinierreaktor ausgetragenen Tonerden, die einen hohen a-AI₂O₃-Anteil aufweisen, in einer expandierenden wirbelnden Schicht zur inneren Spannungserzeugung und zur Rißbildung im Realkorn einer Schnellkühlung mit einem Abkühlgradienten von ca. 18000 K/min im Temperaturintervall zwischen 1250°C und 600⁰C unterworfen werden. Nach Trennung des Materials vom Kühlmedium wird ein Materialteilstrom der zweiten Kühlstufe und der andere Materialteilstrom wieder dem Schnellkühlprozeß zugeführt.

Als Kühlmedium wird der expandierenden wirbelnden Schicht des Schnellkühlprozesses Kaltluft von unten und im Gleichstrom mit dem Material vom Kalzinierprozeß und mit dem von der Materialrückführung aufgegeben. Die dabei als heiße Abluft den Schnellkühlprozeß und den Nachkühlprozeß verlassende Kühlluft wird dem Kalzinierprozeß als Verbrennungsluft zugeführt. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem als Schnellkühler ausgebildeten Wirbelschichtkühler, der

über einem Fallschacht oder über einer Fließrinne mit dem Kalzinator verbunden ist und dem ein Kühlerzyklon nachgeschaltet ist, dessen Materialaustragsleitungen in den Wirbelschichtkühler und in den Nachkühler münden.

Zur indirekten Kühlung des Materials sind im oberen Bereich des Wirbelschichtkühlers oder des Nachkühlers Kühlwasserrohre angeordnet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 — die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt; Fig. 2 — eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Zeichnungen stellen die durchgezogenen Linien den Materialweg, die gestrichelten den Gasweg und die strichpunktierten den Kühlwasserweg dar.

Die Kalzination der Tonerden und die Umwandlung der γ-in die a-AI₂0₃-Form erfolgt in einem an sich bekannten Kalzinator 1.

Das so thermisch behandelte und umgewandelte Material wird mit maximaler Guttemperatur aus dem Kalzinator 1 abgezogen und über einen Fallschacht 2 oder eine Fließrinne 15 dem Wirbelschichtkühler 3 zugeführt, wo es einer Schnellkühlung mit einem Abkühlgradienten von ca. 18000K/min im Temperaturintervall zwischen 1250⁰C und 600⁰C unterworfen wird. Durch den Temperaturschock, dem das Material dabei ausgesetzt ist, kommt es zur inneren Spannungserzeugung und zur Rißbildung im Realkorn der Tonerde. Um die dazu notwendigen Abkühlgradienten von ca. 18000 K/min zu erreichen, wird dem Wirbelschichtkühler 3 von unten Kaltluft als Wirbelluft 9 für die expandierte Wirbelschicht zugeführt. Die Wirbelluft 9 wird über einen Lochboden oder eine Venturidüse eingebracht. Außerdem wird dem Material, welches über den Fallschacht 2 oder über die Fließrinne 15 dem Wirbelschichtkühler 3 aufgegeben wird, kalte Zweitluft 4 im Gleichstrom zugeführt.

Das Material wird mit dieser Kaltluft in die expandierte Wirbelschicht eingetragen, die sich mit bereits gekühlter Tonerde bildet.

Durch die ständige Materialrückführung eines Teils des über dem Kühlerzyklon 5 abgeschiedenen Gutes wird eine stabile expandierte Wirbelschicht mit örtlich hohen Feststoffkonzentrationen erreicht, die mit ihrem hohen Wärmeaufnahmevermögen die Wärme des zu kühlenden heißen Materials schnell aufnimmt.

Dem Wirbelschichtkühler 3 ist der Kühlerzyklon 5 nachgeschaltet, der über ein Hosenstück und die Zellenradschleusen 7 sowie über die Materialaustragsleitung 6 mit dem Wirbelschichtkühler 3 und über die Materialaustragsleitung 8 mit einem Nachkühler 12 verbunden ist. Dem über die Materialaustragsleitung 6 dem Wirbelschichtkühler 3 zugeführte Rückführstrom wird analog der Materialzuführung über den Fallschacht 2 oder über die Fließrinne 15 kalte Zweitluft 4 im Gleichstrom zugeführt.

Insgesamt erfolgt die Schnellkühlung vorzugsweise mit der für die Verbrennung erforderlichen Luftmenge. Die Heißluft aus dem Kühlerzyklon 5 und aus dem Nachkühler 12 wird als Sekundärluft 10 zum Kalzinator 1 geleitet.

Die Schnellkühlstufe ist zur Vermeidung von Wandverlusten mit einer Isolierung 11 versehen. Der Nachkühler 12, ausgebildet als Wirbelschichtkühler, wird mit geringen spezifischen Luftmengen vorzugsweise zur Fluidisierung betrieben, während die indirekte Kühlung durch Anordnung von Kühlrohren 13 den Hauptteil der Kühlung im Nachkühler 12 bewirkt.

Das Heißwasser 14 wird außerhalb des Kalzinationsprozesseszum Beispiel für die Naßaufbereitung des Bauxits verwendet. Eine weitere Variante der Erfindung sieht auch die Anordnung von Kühlrohren 16 innerhalb des Wirbelschichtkühlers 3 vor.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazugehörigen Vorrichtung besteht darin, daß durch die Art der Luft- und Materialführung im Gegensatz zur konventionellen Wirbelschichtkühltechnik ein sofortiger Abkühlschock erzielt wird, der zur gewünschten Rißbildung im Realkorn der Tonerde führt. Dadurch vermindert sich der Mahlaufwand wesentlich, was sich kostengünstig auf das Endprodukt, besonders bei Sondertonerden mit hohen <*-AI₂O₃-Anteilen, auswirkt.

Vorteilhaft ist auch, daß mit der hohen Feststoffkonzentration in der expandierten Wirbelschicht in Verbindung mit der kontinuierlichen Rückführung kalten Gutes ständig bereits gekühltes Material mit großem Wärmeaufnahmevermögen vorhanden ist und die Wärme des zu kühlenden heißen Gutes aufnimmt. Weiterhin werden mit diesem Kühlverfahren durch die ständige innige Vermischung bereits abgekühlten und heißen Materials Austrittstemperaturen mit geringer Schwankungsbreite erreicht. Außerdem läßt sich auch in Abhängigkeit von der zurückgeführten Gutmenge die Höhe der Austrittstemperatur variieren.

Claims

1. Verfahren zur Kühlung von Tonerden, insbesondere von Sondertonerden, gekennzeichnet dadurch,

daß das aus dem Kalzinierprozeß ausgetragene Material in einer expandierenden wirbelnden Schicht zur inneren Spannungserzeugung und zur Rißbildung im Realkorn einer Schnellkühlung' mit einem Abkühlgradienten von ca. 18000K/min im Temperaturintervall zwischen 1 250°C und 600⁰C unterworfen, danach in zwei Materialteilströme getrennt wird, wobei ein Materialteilstrom dem Nachkühlprozeß bzw. einer zweiten Kühlstufe und der andere Materialteilstrom dem Schnellkühlprozeß wieder zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der wirbelnden Schicht des Schnellkühlprozesses Kaltluft von unten und Zweitluft im Gleichstrom mit dem eingetragenen und dem dem Schnellkühlprozeß zurückgeführten Material aufgegeben wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die heiße Abluft aus dem Schnellkühlprozeß und der zweiten Kühlstufe als Verbrennungsluft dem Kalzinierprozeß zugeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Kalzinator (1) über einen Fallschacht (2) oder eine Fließrinne (15) mit einem Wirbelschichtkühler (3) verbunden ist, dem ein Kühlerzyklon (5) nachgeschaltet ist, dessen Materialaustragsleitung (6) in den Wirbelschichtkühler (3) und die Materialaustragsleitung (8) in einen Nachkühler (12) münden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß im oberen Bereich des Wirbelschichtkühlers (3) oder des Nachkühlers (12) Kühlwasserrohre (16) bzw. (13) angeordnet sind.