DE10106210A1 - Producing particulate bark products for use as fillers or insulation materials involves granulation under specified conditions with soft lignite as granulation aid - Google Patents
Producing particulate bark products for use as fillers or insulation materials involves granulation under specified conditions with soft lignite as granulation aidInfo
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Abstract
Description
Der Anteil der Rinde beträgt bei den meisten Bäumen etwa 5 bis 10%. Das Interesse an der effektiven Nutzung der Rinden ist noch unzureichend. Die wichtigsten Gründe dafür sind der dezentrale Anfall der Rinden, ihre unregelmäßige Stückigkeit und ihre geringe mechanische Festigkeit. Rinden sind zudem zähe und elastische Rohstoffe, die schwer zerkleinerbar sind und hohen Mühlenverschleiß verursachen. Zerkleinerte Rinden haben als Folge der schlechten Brucheigenschaften dieses heterogenen Rohstoffes mit erhöhten Anteilen an Faserstoffen schlechte Schütt- und Dosiereigenschaften. Schüttungen aus zerkleinerter Rinde sind mit Schüttdichten von 0,05 bis 0,2 g/cm3 sehr voluminös und neigen wegen der ungünstigen Partikelformverteilung zur starken und vorab schwer kalkulierbaren Setzung bei Belastung und Erschütterung. Das ist ein wesentlicher Nachteil für die Nutzung von zerkleinerter Rinde als geschütteter Füll- und/oder Dämmstoff. Weitere gewichtige Nachteile der Rinde sind ihre hydrophilen Eigenschaften und ihr hohes Wasseraufnahmevermögen in Kombination mit starker Quellung. Zerkleinerte und getrocknete Rinde saugt Wasser schnell auf und ist danach nicht mehr schwimmfähig. Das Wasseraufnahmevermögen von getrockneter Rinde beträgt bis zu 400%. Die Rinde quillt dabei so stark, dass eine dichte pfropfenähnliche Rindenmasse entsteht, die sich nur schwer entwässern lässt. Die Rindenschüttung würde z. B. bei direktem Wasserzutritt Feuchtgutnester im Bauwerk ausbilden und ihre gute Wärmedämmwirkung verlieren, die sie im getrockneten Zustand hat.The proportion of bark in most trees is around 5 to 10%. The interest in the effective use of the bark is still insufficient. The main reasons for this are the decentralized formation of the bark, their irregular lump size and their low mechanical strength. Barks are also tough and elastic raw materials that are difficult to shred and cause high mill wear. As a result of the poor breaking properties of this heterogeneous raw material with increased proportions of fibrous materials, crushed bark has poor pouring and dosing properties. Bulk from crushed bark are very voluminous with bulk densities of 0.05 to 0.2 g / cm 3 and, because of the unfavorable particle shape distribution, tend to settle under stress and vibration, which is difficult to calculate in advance. This is a major disadvantage for the use of crushed bark as a poured filler and / or insulation material. Other major disadvantages of the bark are its hydrophilic properties and its high water absorption capacity in combination with strong swelling. Crushed and dried bark absorbs water quickly and is then no longer buoyant. The water absorption capacity of dried bark is up to 400%. The bark swells so much that it creates a dense, plug-like bark mass that is difficult to drain. The bark fill would e.g. B. in the event of direct water ingress of damp material nests in the building and lose their good thermal insulation effect which they have in the dried state.
Technische Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Überführung von Rinde in ein körniges Produkt mit guten Schütt- und Dosiereigenschaften, günstigen und kalkulierbaren Verdichtungseigenschaften bei Erschütterung und/oder bei Druckbelastung, hoher Druckstabilität, guten Dämmeigenschaften, hoher Formbeständigkeit auch nach längerer Wässerung, wasserabweisenden Eigenschaften und guten Trocknungseigenschaften der Schüttung ohne Verlust der hohen Kornfestigkeit. Das körnige Rindenprodukt soll mit geringen Kosten herstellbar und nach der Verwendung recycelbar sein.The technical object of the invention is the development of a method for Conversion of bark into a granular product with good bulk and Dosing properties, favorable and calculable compaction properties Vibration and / or under pressure, high pressure stability, good Insulation properties, high dimensional stability even after prolonged watering, water-repellent properties and good drying properties of the fill without loss of high grain strength. The granular bark product is said to be low Cost producible and recyclable after use.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rinde auf eine hohe Feinheit zerkleinert und mit bindungsmäßig aktivierter Weichbraunkohle in ein kugelförmiges Granulatgekörn mit enger Körnungsbandbreite überführt wird. Die Rinde wird auf eine hohe Feinheit mit einer maximalen Korngröße kleiner 5 mm und vorzugsweise kleiner 2 mm zerkleinert. Für die Zerkleinerung werden Schlägermühlen oder vorzugsweise Doppelschneckenzerfaserer (Doppelschneckenextruder) eingesetzt.The object is achieved in that the bark to a high Fineness crushed and with activated brown lignite in one spherical granules with a narrow grain size range is transferred. The bark is on a high fineness with a maximum grain size less than 5 mm and preferably smaller than 2 mm. Beater mills are used for crushing or preferably twin-screw fiberizers (twin-screw extruders).
Für eine hohe Granulatqualität ist wichtig, dass die zerkleinerte Rinde mit ihrem Sättigungswassergehalt bzw. im leicht oberflächenfeuchten Zustand zur Granulierung verwendet wird. Es zeigte sich, dass bei Einsatz von Weichbraunkohle diese als Bindemittel, als Einordnungs- und Formgebungsmittel für die Verdichtung der voluminösen und sperrigen Rindepartikel zu dichten und kugelförmigen Granulatkörnern sowie als Hydrophobierungsstoff wirkt. Das wird erreicht, wenn die zerkleinerte Rinde und die feinkörnige Rohbraunkohle in einem Mischgranulator bei Zugabe von feinverdüstem Wasser anhaltend mit hoher Turbulenz und hohen mechanischen Kräften durch die Mischorgane beansprucht wird. Die Braunkohle verwandelt sich dabei zu einer klebenden Masse mit guten Binde- und Granuliereigenschaften. Die Rindenpartikel werden unter den genannten Bedingungen trotz ihrer körnigen, stengligen und faserigen Form in dichte und feste, kugelförmige Granulatkörner eingebettet und äußerlich von einer Hülle aus Braunkohle beschichtet. Voraussetzung dafür ist eine anhaltende dosierte Zugabe von feinkörniger Weichbraunkohle und von verdüstem Wasser in den Mischgranulator. Das dabei entstehende Rohgranulat aus Rinde und Weichbraunkohle hat in Abhängigkeit von den gewählten Prozessbedingungen eine Körnung von etwa 0-3 bis 0-6 mm. Es wird allein durch Trocknung auf einen Wassergehalt von kleiner 20% und vorzugsweise von 3 bis 12% in ein festes, wasserabweisendes und wasserbeständiges Granulat mit guten Schütt-, Dosier- und Dämmeigenschaften überführt. Das wird erreicht, weil die Weichbraunkohle auf Grund ihrer bindungsmäßigen Aktivierung durch die Trocknung irreversibel in eine feste Matrixsubstanz mit hoher Wasserbeständigkeit und geringer Hydroskopizität überführt wird. Die Rinde hat, ähnlich wie der stofflich verwandte Kork, sehr gute Dämmeigenschaften. Durch die Kombination beider Rohstoffe mit Hilfe des Granulierverfahrens wird in Folge eines hohen Synergieeffektes ein Produkt mit Eigenschaftsmerkmalen erzeugt, die mit den Ausgangsrohstoffen allein nicht erzielt werden können. Das Rinde/Braunkohle-Granulat erfüllt die Anforderungen, wenn die zerkleinerte Rinde mit etwa 30 bis 60% und vorzugsweise 50% Rohfeinkohle granuliert wird. Unter der zuletzt genannten Bedingung entsteht ein Granulat mit einer hinreichend dicken Kohleoberfläche. For a high quality granulate it is important that the shredded bark with its Saturation water content or in the slightly surface-moist state for granulation is used. It was shown that when using soft lignite this as Binder, as a classification and shaping agent for the compression of the voluminous and bulky bark particles to dense and spherical granules and acts as a hydrophobing agent. This is achieved when the crushed bark and the fine-grained raw lignite in a mixing granulator when adding fine atomized water persistent with high turbulence and high mechanical Forces through the mixing organs is claimed. The brown coal is transformed to an adhesive mass with good binding and granulating properties. The Bark particles are under the conditions mentioned despite their granular, stony and fibrous form in dense and firm, spherical granules embedded and coated on the outside by a brown coal shell. requirement this is a continuous metered addition of fine-grained soft brown coal and of atomized water in the mixing granulator. The resulting raw granulate Bark and soft lignite has been chosen depending on the Process conditions a grain size of about 0-3 to 0-6 mm. It gets through alone Drying to a water content of less than 20% and preferably from 3 to 12% in a firm, water-repellent and water-resistant granulate with good bulk, Dosing and insulation properties transferred. This is achieved because of the soft brown coal due to their binding activation by drying irreversibly into a solid matrix substance with high water resistance and low hydroscopicity is transferred. The bark, like the material-related cork, has very good Insulation properties. By combining both raw materials with the help of The granulation process becomes a product as a result of a high synergy effect Characteristics generated that cannot be achieved with the raw materials alone can be. The bark / brown coal granulate meets the requirements if the crushed bark granulated with about 30 to 60% and preferably 50% raw coal becomes. Under the last-mentioned condition, granules with a sufficient amount are formed thick coal surface.
Als Granulationsapparat ist z. B. ein Mischgranulator mit Wirbelmischwerkzeug geeignet. Für die Trocknung sind übliche Kontakttrockner und Konvektionstrockner geeignet. Die Konvektionstrockner haben den Vorteil, dass die Trocknungsgase direkt die Granulatkörner berühren und dabei besonders wasserständige Rinden/Braunkohle- Granulate einstehen.As a granulator, for. B. a mixing granulator with vortex mixing tool suitable. Usual contact dryers and convection dryers are used for drying suitable. The convection dryers have the advantage that the drying gases are direct touch the granules and thereby particularly water-resistant bark / brown coal Stand in granules.
Durch die Verwendung von aktiver Rohkohle als Granulierhilfe entsteht ein preisgünstiges Dämmgranulat.The use of active raw coal as a granulation aid creates a inexpensive insulating granulate.
50 Masseprozent Fichtenrindenspäne mit einer Körnung von etwa 0-2 mm und einem Wassergehalt von w = 62% werden unter Zugabe von 50 Masseprozent Rohbraunkohle mit einem Bitumengehalt von 6% granuliert. Bei der Granulatherstellung wird wenigstens ein Drittel der Rohkohle und das Granulierhilfsmittel Wasser während des laufenden Granulierprozesses zudosiert. Das Wasser wird in den Granuliermischer eingedüst. Der Wasserzusatz beträgt 14%. Das auf einen Feuchtegehalt von w = 5,1% getrocknete Granulat hat eine Körnung von 0-4 mm. Durch Siebklassierung wird eine Körnung von 0,5-3 mm gewonnen. Das Unterkorn mit der Korngröße d ≦ 0,5 mm mit einem Anteil von 5% und das Überkorn mit der Korngröße d ≧ 3 mm mit einem Anteil von 4% werden dem Granuliermischer erneut aufgegeben. Das Überkorn wird vorher zerkleinert.50% by mass of spruce bark chips with a grain size of about 0-2 mm and one Water content of w = 62% are added by adding 50 percent by mass Raw lignite granulated with a bitumen content of 6%. In the Granule production is at least a third of the raw coal and that Pelletizing agent Water is added during the ongoing pelletizing process. The Water is injected into the granulating mixer. The water addition is 14%. The granules dried to a moisture content of w = 5.1% have a grain size from 0-4 mm. A grain size of 0.5-3 mm is obtained by sieving. The undersize with the grain size d ≦ 0.5 mm with a share of 5% and that Oversize grain with a grain size d ≧ 3 mm with a share of 4% will Granulating mixer abandoned again. The oversize is crushed beforehand.
Das Granulat mit der Körnung 0,5-3 mm hat eine Schüttdichte von ρSchütt = 0,32 g/cm3 und eine Wärmeleitfähigkeit in der Schüttung von λ = 0,093 W/mK. Es ist fest und wasserbeständig, und es lässt sich im Falle eines zeitweisen Wasserzutrittes leicht entwässern sowie ohne Kornzerfall und Festigkeitsverlust trocknen.The granules with a grain size of 0.5-3 mm have a bulk density of ρ bulk = 0.32 g / cm 3 and a thermal conductivity in the bulk of λ = 0.093 W / mK. It is firm and water-resistant, and in the event of temporary water ingress, it is easy to drain and dry without grain breakdown and loss of strength.
Claims (5)
- a) Granulierung der vorzerkleinerten Rinde in einem Granuliermischer unter Ver wendung von aktivierter Weichbraunkohle als Granulierhilfsmittel, das den Abroll- und Partikeleinordnungsprozess im Verlauf der Granulatbildung ermöglicht sowie als Binde- und Hydrophobierungsmittel fungiert.
- b) Vorzerkleinerung der Rinde auf eine Körnung von kleiner 5 mm, vorzugsweise kleiner 2 mm.
- c) Vorzerkleinerung der Rohbraunkohle auf eine Körnung von kleiner 5 mm und vorzugsweise kleiner 2 mm.
- d) Einsatz der Rinde im feuchtigkeitsgesättigten Zustand oder im oberflächen feuchten Zustand als Voraussetzung für die Ausbildung eines stabilen Adhäsi onsverbundes in den Grenzflächen zwischen Rinde und Weichbraunkohle.
- e) Aktivierung der Weichbraunkohle durch intensive mechanische Beanspruchung, Aufquellung sowie partielle kolloidale und makromolekulare Auflösung der Weichbraunkohle zur Entfaltung ihrer Bindewirkung und ihrer Hydrophobierungs eigenschaften sowie zur Überführung der Granuliermischung in eine feuchte Masse mit guten Roll- und Partikeleinordnungseigenschaften unter den Bedin gungen eines hohen und anhaltenden Eintrages an mechanischer Energie über die Mischorgane des Mischgranulators, einer dosierten und zeitlich gestreckten Zuführung von verdüstem Wasser während des Granulierprozesses sowie einer Erwärmung durch Wärmezufuhr und/oder Eigenerwärmung.
- f) Dosierte Zuführung wenigstens eines Teiles der Weichbraunkohle während des Granulierprozesses.
- g) Erzeugung eines feuchten Rohgranulates mit kugelförmigen Granulatkörnern mit Korngrößen von kleiner 6 mm.
- h) Trocknung des feuchten Rohgranulates auf einen Feuchtegehalt von kleiner 20%, vorzugsweise von 3-12%.
- a) Granulation of the pre-shredded bark in a granulation mixer using activated soft brown coal as a granulation aid, which enables the unrolling and particle classification process in the course of the formation of the granulate and acts as a binding and hydrophobicizing agent.
- b) Pre-crushing the bark to a grain size of less than 5 mm, preferably less than 2 mm.
- c) Pre-crushing the raw lignite to a grain size of less than 5 mm and preferably less than 2 mm.
- d) Use of the bark in the moisture-saturated state or in the surface moist state as a prerequisite for the formation of a stable adhesive bond in the interfaces between the bark and soft lignite.
- e) Activation of the soft lignite by intensive mechanical stress, swelling and partial colloidal and macromolecular dissolution of the soft lignite to develop its binding effect and its hydrophobizing properties and to convert the granulation mixture into a moist mass with good rolling and particle classification properties under the conditions of a high and persistent Entry of mechanical energy via the mixing elements of the mixing granulator, a metered and temporally extended supply of atomized water during the granulation process, and heating by supplying heat and / or self-heating.
- f) metered supply of at least part of the soft lignite during the granulation process.
- g) Production of moist raw granules with spherical granules with grain sizes of less than 6 mm.
- h) drying the moist raw granules to a moisture content of less than 20%, preferably 3-12%.
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