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Verfahren und Vorrichtung für die Zuteilung von feuchtem, feinkörnigem
Gut in einen Reaktionsraum Bekannt sind die Schwierigkeiten bei der Zuteilung von
feuchtem, feinkörnigem Gut, besonders wenn es notwendig ist, dieses einem Prozeß
sehr gleichmäßig zuzuführen. Solch ein Prozeß ist z. B. das Wirbelschichtröstverfahren,
bei welchem im Vergleich zu der je Zeiteinheit durchgesetzten Menge nur eine geringe
Menge von Gut im Behandlungsraum ist. Schwankungen in der Zuführung machen sich
sofort bemerkbar durch Verändern der Temperaturen und der Gaskonzentration.
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Die bekannten Vorrichtungen, wie Schnecken-, Teller- oder Kolbenzuteiler,
Austragsschuh und Zellenrad, können nur für Gut mit einer bestimmten Höchstfeuchtigkeit
verwendet werden. Wird z. B. Pyrit mit einer Körnung 0 bis 6 mm mit einer Telleraufgabe
zugeteilt, so liegt der Höchstwert bei etwa 4°/o Feuchtigkeit. Außerdem ändert sich
die Aufgabemenge mit dem Gehalt an Wasser. In der Praxis ist es häufig erforderlich,
feuchteres Gut zuzuteilen. Zum Beispiel kann bei Flotationspyriten die Feuchtigkeit
etwa 10% betragen. Derartige Vorrichtungen sind daher wenig geeignet für
die geforderte gleichmäßige Zuführung des Gutes.
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Man kann auch nach dem bekannten Dorr-Verfahren den Wassergehalt des
feinkörnigen Gutes so weit erhöhen, daß es als fließfähiger Schlamm der weiteren
Verarbeitung zugeführt wird. Diese Arbeitsweise hat aber den Nachteil, daß der hohe
Wassergehalt vielfach bei der nachfolgenden Verarbeitung stört oder bei Verfahren,
welche mit höheren Temperaturen arbeiten, z. B. beim Abrösten sulfidischer Erze,
verdampft werden muß und die Gasmenge erheblich vergrößert. Bei einer nachträglichen
Kühlung der Gase muß der Wasserdampf z. B. mit Hilfe von großen Kühlflächen wieder
niedergeschlagen werden.
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Ein Verfahren, welches es ermöglicht, wegen seiner Feuchte schwer
zu dosierendes Gut in genau abgemessenen Mengen einem Arbeitsprozeß zuzuführen,
bedeutet einen merklichen technischen Fortschritt.
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Das Austragen von feinkörnigem feuchtem Gut aus einem Bunker mit einem
Austragsband oder einem Plattenband ist bekannt. Diese Bänder allein sind jedoch
nicht geeignet für eine genaue Zumessung des Gutes. Das feuchte Gut löst sich ungleichmäßig
in Platten oder Schollen vom Band ab, d. h., die aufgegebene Menge schwankt ständig.
Man kann aber die Zuteilung mit Bändern vollkommen gleichmäßig machen, wenn man
einen messerartigen Zuteiler über dem Band anordnet, welcher je nach der aufgegebenen
Menge in einem bestimmten Takt bewegt wird, das Gut in bestimmten Mengen abschneidet
und in den Einlauf zum Arbeitsraum wirft. Die aufgegebene :Menge ist in diesem Falle
unabhängig von der Feuchtigkeit des Gutes. Dieser Zuteiler kann z. B. eine schwingende
Bewegung, gesteuert durch einen Exzenter, machen. Zweckmäßig paßt man jedoch die
Bewegung des Zuteilers auch dem Vorschub des Gutes auf dem Band an. Der Zuteiler
wird z. B. durch zwei Exzenter angetrieben, so daß er beim Rückgang vom Gut abgehoben
wird. Die Schneide des Zuteilers beschreibt in diesem Fall eine ellipsenähnliche
Bahn. Der Zuteiler kann auch eine mit Rippen versehene Walze sein. Bei körnigem
Gut wird zweckmäßig die Schneide zur Schonung des Bandes mit einer Gummikante versehen.
Die ausgegebene Menge des Gutes wird in bekannter Weise durch die Vorschubgeschwindigkeit
des Bandes und die Schichthöhe des Gutes geregelt. Die Bewegung des Zuteilers wird
zweckmäßig mit dem Antrieb des Bandes gekoppelt. Sehr feuchtes Gut wird man mit
hoher Schicht und geringem Vorschub austragen. Die Gleichmäßigkeit der Aufgabe wird
verbessert, wenn man den Schieber, welcher die Schichthöhe einstellt, nicht unmittelbar
an der Wand des Bunkers, aus dem das Gut ausgetragen wird, anordnet. =Ulan ordnet
den Schieber an einer oben offenen Vorkammer des Bunkers an. Die Auslauföffnung
des Bunkers ist wesentlich höher als die Schichthöhe, welche der Schieber einregelt.
Ist der Schieber unmittelbar an der Bunkerwand angeordnet, so - wird das Schüttgewicht
des auslaufenden Gutes durch den Druck des wechselnden Standes des Gutes im Bunker
bestimmt. Beispielsweise beträgt der Druck auf 1 m2 Fläche des Bandes bei Pyrit
mit einem Schüttgewicht von 2,4 t/m3 bei einem Bunkerstand von 2,5 m 6 t/m2. Der
Druch auf das Band ist aber auch abhängig von der Form des Bunkers. Das obengenannte
Beispiel gilt nur für Bunker mit senkrechten Wänden. Solche Bunker haben aber meist
nur einen geringen Inhalt. Für sehr feuchtes Gut hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
die
Bunker mit drei senkrechten und einer z. B. unter 60° gegen die Waagerechte geneigten
Wand auszubilden. Der Bunkerquerschnitt paßt sich der Form des Bandes an, ist daher
lang und schmal.
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Man kann den Druck auf das Austragsband noch vermindern durch Anordnen
eines Rostes im Bunker, bestehend aus herausnehmbaren Stäben. Je nach Feuchtigkeit
des Gutes werden mehr oder weniger Stäbe eingesetzt.
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Herrscht im Arbeitsraum Außendruck oder geringer Unterdruck, so kann
das zugeteilte Gut unmittelbar am Einlauf zugeführt werden. Besteht jedoch eine
große Druckdifferenz gegenüber dem Außendruck, so muß dieser Arbeitsraum durch eine
druckdichte Schleuse, welche das Austreten von Reaktionsgas oder das Eintreten von
Falschluft verhindert, abgeschlossen werden. Als vorzügliche Vorrichtung hierfür
haben sich gesteuerte Pendelklappen erwiesen. Je nach der Druckdifferenz ordnet
man zwei, drei oder mehr Klappen an, welche so gesteuert werden, daß nur immer eine
Klappe geöffnet ist, die übrigen geschlossen sind. Aber auch bei dieser Anordnung
wird sich das Klappengehäuse mit Gas füllen und dieses entsprechend dem Rhythmus
der Klappen austreten. Beim Rösten von sulfidischen Erzen würde das Röstgas, welches
einen bestimmten Gehalt an Wasserdampf enthält, am Gehäuse der Pendelklappen kondensieren
und diese angreifen. Außerdem klebt das feinkörnige Gut an den Wänden. Um den Gasaustritt
zu verhindern, wird so viel Frischluft unter der untersten Klappe eingeblasen, daß
das Röstgas aus dem Einfallrohr verdrängt wird und nur Luft aus den Klappen austreten
kann.
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Für ein einwandfreies Arbeiten einer solchen Schleuse ist es aber
unbedingt erforderlich, daß die oberste Klappe mit dem Zuteiler synchron gesteuert
wird, derart, daß das Gut abgestreift wird in einem Zeitpunkt, wenn die oberste
Klappe geschlossen ist. Fällt das Gut in die Schließbewegung der Klappe, so wird
diese undicht. Zuteiler und Klappen können durch Zahnräder oder Kettentrieb gekuppelt
und mechanisch, elektrisch oder hydraulisch gesteuert werden.
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Diese Pendelklappenschleuse weist aber noch einen anderen bedeutenden
Vorteil auf. Das feuchte Gut rollt über die schräg stehenden oder bewegten Klappen
und wird von Klappe zu Klappe weitergegeben. Hierbei erfährt das feinkörnige, feuchte
Gut bzw. Flotationsgut eine teilweise Granulation, welche z. B. bei Wirbelschiehtprozessen
für die Erhaltung des Bettes sehr wichtig ist. Es hat sich im praktischen Betrieb
erwiesen, daß das gebildete Granulat ausreicht für die Erhaltung des Wirbelbettes.
Wird dagegen ein feinkörniger, feuchter Pyrit, z. B. Flotationsgut, durch eine andere
Aufgabevorrichtung eingetragen, so zerfällt dieses Gut im heißen Bett in feinsten
Staub, welcher mit dem Gasstrom aus dem Bett getragen wird. Es fehlt also die für
die Bildung des Bettes notwendige Menge an Festgut. In solchen Fällen kann diese
notwendige Menge an Festgut durch zugesetzten körnigen Abbrand oder zugesetztes
anderes inertes körniges Gut gebildet werden.
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Die Fig. 1 bis 6 zeigen beispielsweise Vorrichtungen zur Durchführung
des Erfindungsgedankens. Fig.1 und 2 zeigen eine Kombination von Bunker 1, Austragsband
2, Zuteiler 3 und öldruckgesteuerten Klappen 4 bis 6 in zwei verschiedenen Ansichten.
Fig. 3 zeigt Einzelheiten aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab. Die Höhe des Gutes
auf Band 2 wird durch den Schieber 5, der z. B. mittels Schrauben 7 und 7a in bestimmter
Lage festgehalten wird, eingestellt. Der Zuteiler 3 führt, angetrieben über die
Exzenter 8 und 8a, eine ellipsenähnliche Bewegung aus. Die Klappe 4 wird im Falle
der Fig. 3 nicht durch Öldruck, sondern mit Hilfe des Nockens 9 und der Feder 10
geöffnet und geschlossen.
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Es sind auch Kombinationen der beschriebenen Zuteilung mittels Aufgabeband
und Zuteiler mit anderen den Gasabschluß des Behandlungsraumes bewirkenden Vorrichtungen
möglich, soweit diese für feinkörniges Gut geeignet sind. Wirkt diese gasabschließende
Vorrichtung, wie z. B. eine Schnecke, aktiv zuteilend, so ist dafür ein kleiner
Vorratsbunker erforderlich, der vom Austragsband des Hauptbunkers und vom Zuteiler
gespeist wird. Das Austragsband und die Schnecke sind auf genau gleiche Fördermenge
eingestellt.
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Mit bestem Erfolg wurden als gasabschließendes Organ zwei gegenläufige
Schnecken, welche ineinandergreifen, verwendet. Fig.4 und 5 zeigen eine solche Kombination
in zwei verschiedenen Ansichten; Fig. 6 zeigt Einzelheiten der Doppelschnecke. Um
ein Festpressen des feuchten Gutes in den Schneckengängen zu verhindern, werden
beide Schnecken 11 mit steigender Ganghöhe ausgeführt. Die Schneckenstücke, die
unmittelbar unter dem kleinen Bunker 12 arbeiten, haben nicht die normalen Schneckengänge
13, sondern Flügel 14, die als Rührer wirken und Brücken im kleinen Bunker 12 zerstören.
Unter den beiden Schnecken ist ein beweglicher Schieber 15 angeordnet, mit dem die
wirksame Länge der Schnecke verändert und dem Feuchtigkeitsgehalt des Gutes angepaßt
werden kann. Je feuchter das Gut ist, um so weniger Gänge werden zweckentsprechend
benutzt.
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Selbstverständlich sind noch Kombinationen mit anderen gasabdichtenden
Aufgabevorrichtungen möglich.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt vor allem in der
Möglichkeit, das Gut dem Behandlungsraum genau dosiert zuzuführen. So konnte z.
B. bei der Wirbelschichtröstung von flotiertem Pyrit Aufgabegut mit 8 bis 10°/a
Feuchtigkeit sehr genau mit absolut zeitlicher Konstanz zugemessen werden. Dies
ist sehr wichtig, da nur so hohe S 02-Konzentrationen bis etwa 14°/a gefahren werden
können. Bei diesen hohen Konzentrationen, die praktisch stöchiometrischem Umsatz
entsprechen, führt jede kleinste Überdosierung zu Sinterungserseheinungen in der
Wirbelschicht, die den Betrieb erheblich stören. Mit dem erfindungsgemäßen Zuteilungsverfahren
macht die Erzeugung von 14'1/o S 02 enthaltendem Gas keinerlei Schwierigkeiten.
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Zum Beispiel wurde flotierter Pyrit mit 80°/o Durchfall durch ein
Sieb mit 0,2 mm Maschenweite im Dauerbetrieb abgeröstet, ohne daß es notwendig gewesen
wäre, Fremdgut zuzusetzen. Pyrit mit einem solchen Wassergehalt ist aber eine plastische
Masse ähnlich feuchtem Lehm.