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Wirbelbetttrocknungsverfahren für kristallwasserhaltige Metallsalze
Die Erfindung betrifft ein Wirbelbetttrocknungsverfahren, bei dem die Trocknungsgase
mit einer Temperatur von etwa 900 bis 1200° C dem Wirbelbett zugeführt werden, die
Temperatur des Wirbelbettes auf etwa 100 bis 120° C eingestellt wird und der aus
dem Abgas abgeschiedene Staub dem zu entwässernden Stoff zugemischt wird.
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Ein diesem Verfahren technisch analoges ist für die Trocknung von
Kohle bekannt.
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Das Entwässern von kristallwasserhaltigen Metallsalzen oder sich beim
Entwässern ähnlich verhaltenden Stoffen, das durch indirekte oder direkte Erhitzung
in den verschiedensten Vorrichtungen, wie Trommeln, Drehöfen, Schachtöfen u. dgl.,
durchgeführt wird, wird meistens durch die Bildung von mehr oder weniger großen
Klumpen sehr erschwert. Unzureichende Entwässerung im Innern dieser Klumpen und
Überhitzung ihrer Außenseite sind oft die Folge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorstehend beschriebene
Stoffe zu trocknen und gleichzeitig zu granulieren, so daß diese Nachteile vermieden
werden können. Bei der erwähnten Kohletrocknung liegt diese Aufgabe nicht vor. Eine
Granulierung tritt dort nicht ein und ist auch auch nicht erforderlich.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe wird erfindungsgemäß" das eingangs
beschriebene Verfahren zum Entwässern und gleichzeitigen Granulieren von kristallwasserhaltigen
Metallsalzen oder sich beim Entwässern ähnlich verhaltenden Stoffen verwendet.
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In der Abbildung ist als Beispiel schematisch eine Vorrichtung zur
Ausführung des Verfahrens wiedergegeben. Eine Brennkammerl mit Brennern2, einem
Aschenaustrag 3, einem Druckmesser 4 und einem Thermoelement 5 liegt
unter dem Wirbelofen 6. Dieser hat einen Rost 7, ein Thermoelement
15, eine Austragsvorrichtung 8 und ist durch eine Abgasleitung
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mit dem Druckmesser 4 mit einem Entstauber 10 verbunden. Der
abgeschiedene Staub wird über die Dosiervorrichtung 11 dem Mischer und Beschicker
12 zugeführt, in den ebenfalls das aus dem Vorratsgefäß 13 kommende
Feuchtgut fällt. Von dort wird das Gemisch von Flugstaub und Feuchtgut in den Wirbelofen
eingetragen. Aus dem Entstauber 10 wird das Abgas durch Stutzen 14 abgeführt.
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Zur Ausübung des Verfahrens wird das Trocknungsgas, vornehmlich Luft,
in der Brennkammer erhitzt, mit den Verbrennungsgasen aus Gas-, Öl-oder Kohlenstaubfeuerungen
vermischt und durch die COffnungen im Boden des Wirbelofens hochgedrückt. Die Temperatur
des Heißgasgemisches wird so hoch getrieben, wie es das Material des Wirbelofenbodens
zuläßt, bei metallischem Werkstoff bis etwa 900 bis 1000°C, bei keramischem bis
etwa 1200°C. In das Wirbelbett wird kontinuierlich so viel Rohgut eingetragen, daß
sich durch die spontane Verdampfung des Wassers die Temperatur im Wirbelbett auf
etwa 100 bis 120° C einstellt. Mit dieser niedrigen Temperatur verläßt das Abgas
mit Wasserdampf und Staub den Wirbelofen. In dieser Weise wird eine extrem hohe
Ausnutzung der aufgewendeten Wärme erzielt und gleichzeitig die Entwässerung mit
der geringstmöglichen Gasmenge durchgeführt, so daß Kornabrieb und mitgeführte Staubmenge
Minimalwerte erreichen. Aus dem Abgas wird der Flugstaub mit etwa 100 bis 120° C
in einem der üblichen Staubabscheider abgeschieden, wobei die Temperatur des Abgases
kurz oberhalb des Taupunktes liegt. Der Staub aus dem Staubabscheider wird mit dem
Rohgut in einem Mischer und Beschicker, vorteilhaft in einer sich selbst reinigenden
Doppelschnecke, die mit einem Wärmetauscher zum Kühlen oder Heizen ausgerüstet sein
kann, innig gemischt. Durch die Zumischung von 100 bis 120° C heißem Flugstaub zu
dem Rohgut wird die Granulierung des in den Wirbelofen einzutragenden Rohgutes erzielt
und so eine Klumpenbildung und Ballung des Rohgutes im Wirbelofen vermieden. Je
nach Art des zu verarbeitenden Gutes kann es erforderlich sein, neben dem Flugstaub
auch Feingut einzuarbeiten, wozu beliebiger Staub, vorteilhaft aber feinteiliges
oder pulverförmiges Endprodukt verwendet wird.
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Ein Vorteil ist auch, daß der gesamte Flugstaub gebunden wird, bei
feuchtem Gut durch Verkleben, bei niedrigschmelzenden Salzen durch Anbacken nach
lokalem Schmelzen der nächstliegenden Kristalle.
Dadurch wird ein
einheitliches gleichmäßig gekörntes Endprodukt erhalten.
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Beispiel 1 In einem zylindrischen Wirbelofen von 5 m2 Querschnitt
mit einem feingelochten Rost aus zunderbeständigem Metall befinden sich 2500 bis
3500 kg trockenes Eisensulfatmonohydrat, das durch einen in der vorgeschalteten
Brennkammer mit direkter Ölflamme auf 900 bis 950° C erhitzten Luftstrom in lebhafter
Wirbelbewegung gehalten wird. Mittels einer Doppelschnecke wird fortlaufend ein
homogenisiertes Gemisch von stündlich 6000 kg Eisenvitriol (mit 300 kg anhaftender
Feuchte und 2600 kg Kristallwasser) und etwa 1000 kg Monohydrat-Flugstaub (etwa
100° C warm) in den Ofen eingetragen. Die mit dem Gasstrom eingebrachte kalorische
Energie dient zur Verdampfung von stündlich 2500 kg Wasser aus dem Vitriol. Dadurch
wird die Temperatur in der Wirbelschicht auf 100 bis 120° C gehalten. Der mit dieser
Temperatur abziehende dampf- und staubbeladene Gasstrom wird in zwei wärmeisolierten
Zyklonen entstaubt und der heiße Staub dem frischen Virtiol laufend beigemischt.
Als Trockenprodukt entstehen stündlich 3500 kg Eisensulfatmonohydrat, das dauernd
über ein Austragrohr mit regelbarem Schieberverschluß aus dem Ofen entnommen wird.
Die Vitriolkristalle sind 0,1 bis 0,2 mm groß, das Trockengut dagegen, welches den
gesamten Flugstaub gebunden enthält, besteht zu etwa 60 bis 701/o aus Körnern von
0,5 bis 4 mm Durchmesser.
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Beispiel 2 Die Gewinnung von wasserfreiem Natriumsulfat aus Glaubersalz
erfolgt im technischen Maßstab in mehrstufigen Verfahren unter erheblichem apparativem
Aufwand. Demgegenüber gewinnt man das Sulfat nach dem vorliegenden Verfahren in
folgender einfacher Weise: Stündlich werden 600 kg Glaubersalz (mit 56 % Kristallwasser),
homogen vermischt mit ewa 80 kg aus der Entstaubung zurückgeführtem Flugstaub, in
einen Wirbelschichtofen von 0,5 m2 Rostfläche eingeführt, der mit ewa 250 kg wasserfreiem
Sulfat gefüllt ist. Durch den Rost wird ein etwa 900° C heißer Gasstrom geblasen,
der durch direkte Aufheizung von Luft durch eine Gasflamme in der Brennkammer erzeugt
ist. Unter Verdampfung von 340 kg Wasser je Stunde entstehen 260 kg wasserfreies
Sulfat, das über eine Schleuse partieweise aus dem Wirbelbett entfernt wird.
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Das Glaubersalz schmilzt bereits bei -1-33° C; deshalb gelingt es
hier besonders gut, den etwa 100° C warmen Flugstaub durch teilweises Schmelzen
der Salzkristalle in der Doppelschnecke mit dem Aufgabegut zu verbacken.
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In ähnlicher Weise, wie vorstehend gezeigt, lassen sich weitere kristallwasserhaltige
Salze entwässern, wie Gips, Magäesiumchlorid und -sulfat, Camallit u. a. Dabei kann
es zweckmäßig sein, den Wirbelprozeß bei höherer Temperatur zu führen, um niedrigere
Hydrate völlig zu entwässern oder die Hauptmenge des Wassers bei 100 bis 120° C
zu entfernen und das Gut dann in einem zweiten Wirbelbett oder in anderen Apparaten
bei höherer Temperatur entsprechend den Wasserdampfdrücken restlos zu entwässern.
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Beispiel 3 Bei der großtechnischen Reinigung von Zinksalzlösungen
fällt ein Schlamm von hohem Mangan- und Eisengehalt an, dessen Aufarbeitung bisher
an der schwierigen Trocknung scheiterte. Bei den bekannten Trocknungsprozessen traten
in den Öfen an Wänden und Transportorganen Verschmierungen und starke Krustenbildungen
auf, während die Durchtrocknung der verklumpten Massen sehr ungleichmäßig wurde.
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Nach dem vorliegenden Verfahren gelingt die Entwässerung glatt. In
einen Wirbelofen von 0,5 m= Rostfläche werden stündlich etwa 1400 kg Mangan-Eisen-Schlamm
(mit etwa 30 % Wassergehalt) unter homogener Vermischung mit etwa 300 kg rückgeführtem
warmem Flugstaub mittels einer Doppelschnecke eingetragen. Die Füllung des Wirbelbettes
besteht aus etwa 400 kg körnigem Trockengut, das entsprechend der laufend zugeführten
Menge über eine Austragsvorrichtung ausgeschleust wird. Die Heizung der Trockenluft
auf 900 bis 1100° C erfolgt in der Brennkammer direkt mit Öl oder Kohlenstaub.
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In entsprechender Weise lassen sich andere nasse Stoffe in vergleichsweise
kleinen Wirbelanlagen einfach und wirtschaftlich entwässern, z. B. die großen Schlammengen
aus den Bauxitaufschlüssen, der Gipsschlamm aus der Flußsäurefabrikation und viele
Produkte aus den großtechnischen Flotationsverfahren.