DD267032B1 - Verfahren zur qualitaetssicherung von anorganischen salzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätssicherung von anorganischen Salzen insbesondere von Kalidüngermitteln und hochreinen technischen Salzen ~Jur Kali- und Steinsalzvorarbeitung bezüglich Staubverhaltens und Verhärtungsneigung und kann überall da angewendet werden, wo solche Salze kontinuierlich mit Verbrennungsgasen getrocknet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die physikalische Qualität von anorganischen Salzen und dabei insbesondere von Kalidüngemitteln wird im wesentlichen durch ihr Staubverhalten und ihre Froifließbarkeit bestimmt. Diese Produkte sollen wegen ihrer Dosierfähigkeit In automatischen Anlagen trocknen und rieselfähig und aus Gründen der Umweltbelastung und des Arbeitsschutzes und zur Vermeidung von Streuvorlusten beim Ausbringen von Düngemitteln nlchtstaubend sein. Sie sollen dabei ein möglichst enges, definiertes, ihrem weiteren Verarbeitungszweck angepaßtes Kornband besitzen und bei der Lagorung nicht oder nur wenig zum Zusammenbacken neigen. Beim Einsatz zur Herstellung von Mischdüngern durch chemische Reaktionen aber auch beim Einsatz in anderen chemischen Umsetzungsprozessen ist die Anwesenheit von Konditionierungsmitteln wegen der Beeinträchtigung der Löse- und Reaktionsfähigkeit oder wegen störender Nebenreaktionen unerwünscht.

Aus dem Schrifttum und der Anwendungspraxis in der Kaliindustrio sind eine große Anzahl von Verfahrensvorschlägen bekannt, die die vorgenannten Anforderungen erfüllen. Hier können nur einige charakteristische Verfahrensvorschläge behandelt werden.

Bekannt ist die unselektive (Ausfallgehäuse von Trockentrommeln) und die selektive (Windsichter, Hydrozyklone, Wirbelschichtapparate) Abtrennung einer Staubsalzfraktion aus getrockneten Fertigprodukten (DD-WP 103434) oder aus Suspensionen, die das zu trocknende Fertigprodukt enthalten (DD-WP 142873) und Rückführung in den Verarbeitungsprozeß durch Auflösen im Deckwassor (DD-WP 103434) oder Zugabe zum zu trockenden Naßsalz (DD-WP 158897) oder durch weitere Aufbereitung durch Granulierung (DD-WP 142873).

Kennzeichnend für dieses Verfahren ist, daß lediglich das Kornband des Fertigproduktes beoinflußt wird, andere wünschenswerte Produktionseigenschaften und Effekte unberücksichtigt bleiben und nur bei hohen materiell-technischen Aufwendungen in der Praxis reproduzierbare, kontrollierte und gewichtige Qualitätsverbesserungen erzielt werden. Auch der Vorschlag (DD-WP 210679) zur Verbesserung der Selektivität der Staubabtrennung im Ausfallgehäuse eines Trommeltrockners durch Anwendung einer darin installierten Wirbelschicht ist nur scheinbar einfach durchführbar und damit ökonomisch sinnvoll, der erforderliche apparative Aufwand ist wegen der notwendigen Berücksichtigung der Trocknerabluft 7'J3ätzlich zur Fluidisierungsluft im Klassierraum beträchtlich, außerdem läßt sich damit wegen der zu beachtenden jeometrischen Verhältnisse keine sinnvolle Gestaltung für eine definierte Qualitätsverbesserung des Fertigprodukten realisieren. In zahlreichen Verfahrensvorschlägen wird das Ausbringen von Konditionierungsmitteln auf das Fertigprodukt oder bereits auf Halbfabrikate angegeben, um zum einen Staubanteile durch Haftkräfte (DD-WP 98497, DD-WP110843) oder durch nachträgliches Agglomerieren (DD-WP 210680) zu binden, um zum anderen die Freifließba'keit zu sichern (DD-WP 26669, DE-OS 1442857) oder um beide Effekte gemeinsam zu erreichen (DD WP 138 199). Alle diese Verfahren haben gemeinsame Nachteile, sie belasten das erzeugte Fertigprodukt durch den Einsatz des Konditionierungsmittels ökonomisch, sie erfordern nicht unbeträchtliche materiell-technische Aufwendungen und behindern oftmals andere technologische Verarbeitungsschritte und verändern andere Eigenschaften der Fertigprodukte, zum Beispiel Wertstoffgehalt, Löse- und Reaktionsvermögen so, daß bestimmte Anwendungsgebiete für diese behandelten Fertigprodukte entfallen müssen.

In zunehmendem Maße gelingt es nicht mehr, durchaus gebrauchswertsteigernde Qualitätsverbesserungen der beschriebenen Art auch beim Verkauf der erzeugten Fertigprodukte erlöswirksam zu machen, vielmehr entstehen durch notwendige Qualitätsverbesserungen zur Erhaltung oder Förderung der Verkaufsfähigkeit dor Produkte zusätzliche ökonomische Belastungen.

Im Zusammenhang mit der Trocknung von anorganischen Salzen und anderen Schüttgütern, dabei auch Kalidüngemitteln, werden in wachsendem Maße Fragen der Einsparung von Energie insbesondere auch durch Wärmerückgewinnung behandelt, ohne daß bisher allseits befriedigende technische Lösungen bekannt wurden.

Relativ einfach sind Wärmerückgewinnungsanlagen bei Indirekter Trocknung, indem die entstehenden Brüden kondensiert und die übertragene Wärme genutzt wird (zum Beispiel DD-WP 159205), bei der direktenTrockming von Salzen mit Rauchgasen aber nicht anwendbor. Die Nutzung der Wandwärme von Trocknern (Zement- Kalk- Gips 8/1981, S. 387 ff.) ist wegen der möglichen Rückwirkungen auf den Vorbrennungs- und Trocknungsprozeß und die dafür verwendete Ausrüstung nur mit erheblichem Regelungsaufwand betriebssicher durchführbar und bisher nur in geringem Umfang gelungen. Vielversprechend und offenbar gelungen (Kali und Steinsalz 5/1936, 3. 170 ff.) sind Versuche, mittels indirekter Wärmeübertragung aus den Trocknerabgasen Wärme zurückgewinnen und beispielsweise die Verbrennungsluft vorzuwärmen, wenn gleich die Problome bei stark korrosiven Abgasen (Taupunkt, HCI, SO₃, SO₃) nicht zu übersehen sind. Die Hinweise beziehungsweise Vorschläge (Energieanwendung 2/1984, S.60 ff. und DD-WP 200919) zur Wärmerückgewinnung aus den heißen Trockenprodukten stollen hingegen für das hier vorzuschlagende Verfahren bestenfalls eine allgemeine Aufgabenstellung, aber keine nachvollziehbare technische Lösung dar.

Ziel der Erfindung ^v

Das erfindungsgemäße Verfahren hat das Ziel, anorganische Salze, insbesondere Kalidüngemittel und hochreine technische Salze der Kali- und Steinsalzvorarbeitung, in ihrer Qualität komplex zu verbessern und zu sichern und dabei gleichzeitig aber die durch die notwendigen materiell-technischen Aufwendungen zusätzlich entstehenden ökonomischen Belastungen durch geeignete Rationalisierungsmaßnahmen weitgehend zu kompensieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, in einem komplexen Verarbeitungsschritt gleichzeitig die physikalische Qualität von anorganischen Salzen, dabei insbesondere von Kalidüngemitteln und hochreinen technischen Salzen der Kali· und Steinsalzverarbeitung deutlich zu verbessern, die aus den dafür notwendigen materiell-technischen Aufwendungen resultierende ökonomische Belastung aber durch in unmittelbaren und ursächlichem Zusammenhang stehende Rationalisierungsmaßnahmen weitgehend zu kompensieren.

Es wurde gefunden, daß durch einen mehrstufigen Wirbelschichtprozeß, der zwischen Produkttrocknung und ProduktspeicherungAverladung anzuordnen ist, diese Aufgabe gelöst werden kann.

Erfindungsgemäß ist diesem Wirbelschichtprozeß, der eine wesentliche größere Trennschärfe als ein Trennprozeß von getrocknetem Feststoff und Trocknorabgas in einem sogenannten Ausfallgehäuse aufweist, das heiße Salz aus den Trockenapparaten einschließlich der in der Entstaubung der Trocknerabgase abgeschiedenen Staubmengen direkt zuzuführen, in einem mindestens zweistufigen Wirbelschichtprozeß ist dieses heiße Salz im Gegenstrom mit kalter Luft zu behandeln, wobei ein entstaubtes, entbrüdetes und gekühltes Salz sowie eine staubhaltige aufgeheizte Luft erhalten werden. Erfindungsgemäß wird diese Luft vorzugsweise in Fliehkraftentstaubern zweistufig, aber in jedem Falle trocken entstaubt und als Verbrennungsluft im Trocknungsprozeß verwendet,

Überraschend wurde weiter gefunden, daß die enthaltenden Reststaubgehalte diese Verwendung als Primär- und Sekundärverbrennungsluft in Gasbrennern nach dem Stande der Technik nicht entscheidend behindern, aber bei Bemessung der eingesetzten Luftmenge nach dem Luftbedarf des Verbrennungsprozesses zur Erzeugung der Trocknungswärme eine entscheidende Brennstoffeinsparung erzielt wird, die die notwendigen Aufwendungen für den Wirbelschichtprozeß weitgehend kompensiert.

Der bei der Entstaubung der aufgeheizten Wirbelluft abgeschiedene Salzstaub enthält erfindungsgemäß gegenüber dem aus den Trocknerabgasen abgeschiedenem selektiv die feinsten aus dem Produkt auszuhaltenden Staubfraktionen. Er ist damit in seiner Menge deutlich geringer gegenüber der ursprünglichen Menge bei vergleichbarer Produktkörnung und kann deshalb effektiver nach dem Stande der Technik in den Verarbeitungsproidß zurückgeführt werdon, so daß sich vorzugsweise der Energieaufwand für nochmalige Trocknung verringert, beziehungsweise gelingt es, durch maximale Ausschöpfung der Feinsalzaufnahmefähigkeit des Kaliverarbeitungsprozesses die untere Korngröße des Fertigproduktes gezielt weiter anzuheben. Der mindestens zweistufige Wirbelschichtapparat ist für eine Arbeitsgeschwindigkeit der Wirbelschicht von 0,6 bis 1 m/s auszulegen, wodurch eine intensive Fluidisierung,trennscharfe Entstaubung, Entbrüdung und Kühlung des Produktes erfolgen, der Klassierraum wird dagegen in Abhängigkeit von der im Produkt gewünschten Kornverteilung (untere Korngrenze) nach der Schwebegeschwindigkeit unter Beachtung des zulässigen Wandneigungswinkels bis maximal 15° dimensioniert. Im beschriebenen mohrstufigen Wirbelschichtprozeß erreicht man bei der Verwendung von Umgebungsluft bei den Salzaustrittstemperaturen der Trocknungsprozesse nach dem Stande der Technik und unter Bemessung der Wirbelluftmenge nach dem Verbrennungsluftbedarf des Trocknungsprozosses Salztemperaturen nach dem Wirbelschichtprozeß zwischen 7OX und 9O⁰C. Bei direkter Abfüllung in Plastesäcke ist dies nicht zulässig, bei Zuspeicherung zu feuchtem Salz in der Speicheranlage sind damit Verhärtungen beim Lagern nicht sicher auszuschließen. Es wird deshalb erfindungsgemäß die Anordnung einer Wirbelschicht-Nachkühlstufe mit Frischluft nach dem eigentlichen mehrstufigen Wirbelschichtprozeß vorgesehen. Die dort anfallende Abluft ist orfindungsgemäß sehr staubarm, wenn man insbesondere dem primären Wirbelschichtprozeß angepaßte Arbeits- und Schwebegeschwindigkeiten realisiert. Diese Abluft kann problemlos zum Beispiel in vorhandenen Abgassystemen abgekühlt werden, ihre Nutzung zum Beispiel zu Zwocken der Raumheizung ist denkbar.

Erfindungsgemäß wird bei dem beschriebenen Prozeßablauf ein gegenüber dem ursprünglichen Trockonpunkt wesentlich und komplex in seinar physikalischen Qualität verbessertes und gesichertes Salz gewonnen. Dieses Salz hat ein definiertes Kornband, da es unterhalb einer vorgewählten unteren Korngröße nur unbedeutende Mengenanteile enthält. Es ist damit nichtetaubend und neigt wogen der fehlenden feinsten Teilchon nicht zum Zusammenbacken, zumal es durch die erfindungsgemäße Restontbrüdung beim Wirbelschichtprozeß sehr trocken und rieselfähig Ist. Durch weitgehende Kühlung des Produktes worden negative Erscheinungen bei einem ordnungsgemäßen Lager- und Versandprozeß ausgeschlossen.

Ausführungsbelsplol

Beim Betrieb einer Trocknung für Kalidüngersalz fallen in zwei gasbeheizten Trommeltrockner 54t/h Trockenprodukt irn Ausfallgehäuse und 12t/h Salzstaub bei dor Entstaubung der Trocknerabgaso an. Beide Salzmengen werden gemeinsam mit einer Temperatur von 165"C einer dreistufigen Wirbelschichtanlage zugeführt.

Der zweiten Stufe dieser Anlage werden 2600OmVh Umgebungsluft von maximal 30°C aufgegeben. Es werden am Austritt des Wirbelbodens eine Arbeitsgeschwindigkeit von 0,66 m/s, im Klassierraum dagegen eine Geschwindigkeit von 0,30 m/s realisiert. Diese Stufe verlassen dio leicht staubbeladene Abluft mit 102⁰C, das entbrüdete, entstaubte und gekühlte Produkt dagegen mit 82⁰C. Über einen Ventilator wird die Abluft der Stufe 2 in dio Stufe 1 geführt, wobei bei gleichen Abmessungen des Wirbelapparates eine Arbeitsgeschwindigkeit von 0,85 m/s und eine Klassiergeschwindigkoit von 0,35 m/s orreicht werden. In dieser Stufe 1 wird eine Abluft von 145⁰C mit einer Staubbeladung von etwa 200g/m³ erhalten, die mit einem Ventilator durch eine zweistufige Zyklonabscheideranlage angesaugt wird, Dort werden 8t/h Staub abgeschieden und in den Deckprozeß zurückgeführt. DIo entstaubte Luft von etwa 42000 m³/h wi/d mit 3 g/m³ Reststaubgohalt und einer Temperatur von 133⁰C vollständig als primäre und sekundäre Verbrennungsluft in den Brennkammern der beiden Trocknungssysteme eingesetzt. Dadurch wird eine Senkung des spezifischen Energiebedarfs für die Trocknung von 3 Nm Heizgas/t,« Trockenprodukt erreicht. In beiden ersten Wirbelschichten wird eine nahezu vollständige Entfernung aller Satzteilchen < 0,1 mm aus dem Produkt orreicht, das Produkt wird nahezu vollständig ontbrüdet und von 165⁰C auf 82"C gekühlt. In der dritten Stufe erfolgt mit 24000 m³/h Luft eine weitere Nachkühlung des Produktes auf <60°C, es wird eine nahezu staubfreie Abluft mit >70°C abgeleitet, Das erhaltene Endprodukt ist feinkörnig, frei von Konditionierungsmitteln und dabei nichtstaubend, trocken und rieselfähig und behält diese Eigenschafton bei sachgemäßer Lagerung und Transport.

Der Wirbolschichtprozoß läßt die periodische Reinigung insbesondere der Wirbelbödon mit Wasser zu, dio Fluidisierungsluft kann zeitweise beheizt werden, um nach dem Reinigungsprozeß vor der Salzaufgabe alle Apparateteile ausreichend zu trocknen.

Claims (1)

1. Verfahren zur Qualitätssicherung von anorganischen Salzen, insbesondere ,Kalidüngemitteln und hochreinen technischen Salzen der Kali- und Steinsalzverarbeitung, unter direkter Zufuhr des nach der Trocknung anfallenden heißen Salzes, bestehend aus dem Ausfallgehäusesalz und dem Salz aus der trockenen Entstaubung des Trocknerabgases, in eine mehrstufige Wirbelschichtanlage, die so dimensioniert ist, daß eine gewünschte untere Korngröße von 0,1 bis 0,125 mm im Fertigprodukt mit hoher Selektivität erreicht wird, indem ein Verhältnis der Arbeitsgeschwindigkeit in der Wirbelschicht zur Schwebegeschwindigkeit im Klassierraum von 0,35 bis 0,45 realisiert wird, gekennzeichnet dadurch, daß die staubbeladone Abluft der zweiten Wirbelstufe in die erste Stufe als Wirbelmedium geführt wird, wobei die zweite Stufe ihrerseits mit Umgebungsluft beaufschlagt wird, deren Menge nach dem Verbrennungsluftbedarf und/oder ersetzbaren Falschlufteintrag des Trocknungsprozesses bemessen wird und die anfallende staubhaltige heiße Luft der I.Stufe nach einer trockenen Entstaubung als primäre und sekundäre Verbrennungsluft und/oder als sogenannte Falschluft mit einem Reststoffgehalt von <3g/m³ im Trockenprozeß eingesetzt wird.

   Anwendungsgebiet t'er Erfindung