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Verfahren zum Zerteilen von feuchten, insbesondere fein dispersen
Stoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerteilen von feuchten, insbesondere
fein dispersen Stoffen mittels umlaufender Bürstenwalzen. Es sind Vorrichtungen
bekannt, bei denen umlaufende Bürstenwalzen zum Zerkleinern von mehr oder weniger
festen Stoffen verwendet werden. Bei diesen Vorrichtungen wird etwa das zu zerkleinernde
Material auf eine Steinplatte gegeben, auf der dann dieses Material durch umlaufende
Bürsten fein zerrieben wird. Ferner ist es bekannt, eine Bürstenwalze mit einer
Abstreifkante zusammenarbeiten zu lassen, wobei ebenfalls ein Zerkleinern im Sinne
eines Zerreibens oder Schleifens erreicht wird.
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In diesen Fällen soll eine möglichst weitgehende Zerkleinerung der
vorhandenen Teilchen erreicht werden.
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Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin,
feuchte disperse Stoffe so zu zerteilen, daß ein feuchtes Pulver erhalten wird.
Eine derartige Zerteilung von feuchten dispersen Stoffen, wie z. B. Ton, bereitet
erhebliche Schwierigkeiten. Durch die Erfindung wird nun ein einfaches und wirksames
Verfahren geschaffen, durch das diese Schwierigkeiten überwunden werden. Das Verfahren
nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das gegebenenfalls vorentwässerte
Gut als Schicht auf eine umlaufende Walze aufgegeben und von dieser mittels der
Bürstenwalze abgenommen wird.
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Es ist zwar bekannt, die Oberfläche von Walzen durch umlaufende Bürstenwalzen
zu reinigen, es wurde dabei aber noch nicht vorgeschlagen, derartige Bürstenwalzen
zum Zerteilen einer auf die Walze aufgebrachten Schicht aus feuchten, insbesondere
fein dispersen Stoffen zu verwenden, und es ist durchaus überraschend, daß es gelingt,
eine Schicht dieses feuchten Materials, die auf eine Walze aufgebracht ist, so fein
zu zerteilen, daß ein noch feuchtes Pulver entsteht.
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Ein derartiges feuchtes Pulver kann im Gegensatz zu nicht so fein
zerteiltem Material ohne Schwierigkeiten durch Wärmeeinwirkung oder eine Einwirkung
von trockener Luft von der restlichen Feuchtigkeit befreit werden, weil es eine
sehr große Oberfläche hat und daher das noch darin enthaltene Wasser sehr leicht
abgibt.
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Im Gegensatz zu dem bekannten Zerkleinerungsverfahren wird dabei das
auf die Schicht aufgebrachte Material nicht so weit wie möglich zerkleinert bzw.
zerrieben. Wenn man so vorgehen würde, würde der gemäß der Erfindung erreichte Trockeneffekt
wieder verlorengehen, da dann nicht wie bei dem feuchten Pulver, das gemäß der Erfindung
erhalten wird, in großem Maße Kapillaren verschiedener Größe vorhanden sind, durch
die eine Trocknung sehr schnell erreicht werden kann.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann unter Berücksichtigung des Ausgeführten
mit besonderem Vorteil in Verbindung mit vor- oder nachgeschalteten Entwässerungs-
bzw. Trockenvorrichtungen verwendet werden.
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Vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus ist es von großer Bedeutung,
daß das Gut vor dem Zerkleinerungsvorgang nur so weit entwässert wird, als dies
durch Abpressen ohne besonderen Energieaufwand erfolgen kann. Dies kann vorteilhafterweise
dadurch geschehen, daß das Gut auf ein poröses und gleichzeitig elastisches Filtermaterial
aufgebracht und durch Druckeinwirkung, z. B. mittels eines Walzenpaares, im wesentlichen
von der gesamten abpreßbaren Flüssigkeit befreit wird. Bei Verwendung von Schwarztorf
können dabei z. B. etwa 80 % des vorhandenen Wassers entfernt werden. Das dann noch
etwa 60 % Rostfeuchtigkeit enthaltende Material befindet sich in plastischem Zustand
und ist in dünner Schicht auf der Walzenoberfläche verteilt, von der es dann durch
eine Bürstenwalze in Form eines immer noch feuchten Pulvers abgenommen wird. Die
in diesem Pulver noch enthaltenen restlichen 60 0/0 Wasser wären durch Abpressen
nur schwer zu entfernen, da es sich dabei um Kapillar- bzw. Kolloidwasser handelt.
Nachdem jedoch die Oberfläche des Materials erheblich vergrößert ist, kann aus diesem
Material durch Wärmeeinwirkung das restliche Wasser etwa mit dem gleichen Energieaufwand
entfernt werden, wie dies bei feuchtem Braunkohlenpulver der Fall ist. Das erhaltene
trockene Produkt liegt dann staubförmig vor und kann beispielsweise bei der Torftrocknung
in bequemer Weise als Torfstaub zu
Brennzwecken oder Staubvergasung
Verwendung finden.
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Entsprechendes gilt auch für fein disperse Materialien, wie insbesondere
Schlämme. Man kann z. 13. Faulschlamm auf diese Weise zunächst in ein plastisches
Produkt überführen und daraus dann ein feuchtes Pulver herstellen, dessen biologische
Wirksamkeit erhalten bleibt. Das gleiche gilt von Produkten wie Scheideschlamm,
Rübenerde od. dgl., die nach der Sedimentation mit einem Wassergehalt von etwa 60
% anfallen und infolgedessen sich bereits in einem plastischen Zustand befinden,
der eine Verarbeitung auf einem Walzenstuhl mit Bürstenwalzen erlaubt. Hier erübrigt
sich natürlich ein vorheriges Abpressen mittels saugfähigem Material. Es wird dann
ebenfalls ein feuchtes Pulver erhalten, das entweder direkt oder nach schonender
Trocknung zur Erdbereitung oder ähnlichen Zwecken verwendet werden kann.
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Sedimentationsschlämme und andere Ausgangsmaterialien für die keramische
Industrie können entsprechend aufbereitet und anschließend in bequemer Weise getrocknet
werden.
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Eine Vorrichtung nach der Erfindung kann insbesondere dadurch gekennzeichnet
sein, daß zwei waagerecht nebeneinander angeordnete gegenläufige Walzen vorgesehen
sind, auf die je eine Bürstenwalze einwirkt. Das zu zerteilende Gut wird dann in
den Walzenspalt zwischen den beiden Walzen eingegeben und von den beiden Walzen
durch die Bürstenwalzen abgenommen, wobei gleichzeitig die Zerteilung erfolgt. Dabei
kann das feuchte Pulver auch gleichzeitig aufgeschlossen und für die Trocknung vorbereitet
werden, wenn man es in dünner Schicht zwischen entsprechenden beheizten Walzen hindurchfahrt.
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Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der
Erfindung kann gekennzeichnet sein durch zwei waagerecht übereinander angeordnete
Walzen, zwischen denen ein Filtermaterialband läuft und von denen nur auf die obere
Walze die Bürstenwalze einwirkt.
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Die Bürstenwalzen können im einzelnen durch die in der folgenden Beschreibung
näher erläuternden Merkmale gekennzeichnet sein.
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In den Zeichnungen sind Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die schematische Darstellung eines
Walzenstuhles mit Bürstenwalzen, F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Abpreßvorrichtung
mit nachgeschalteter Bürstenwalze, F i g. 3 eine Abpreßvorrichtung mit Bürstenwalzen
und anschließender Trocknungseinrichtung.
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F i g. 1 zeigt eine Zerkleinerungsvorrichtung für feuchtes, fein disperses
Gut, das in an sich beliebiger Weise gewonnen werden kann. Die Vorrichtung besteht
aus zwei gegenläufigen Walzen 41, 42, in deren Walzenspalt das Gut eingeführt wird.
Das plastische Gut wird gleichmäßig in Form von Schichten 48, 49 auf die Walzenoberflächen
verteilt und kann mittels Bürsten 50, 51 in Form eines feuchten Pulvers abgenommen
werden, das auf ein Förderband 52 fällt.
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Diese Bürstenwalze 11 kann in an sich beliebiger Weise ausgebildet
sein. Sie kann sowohl gleich- als auch gegenläufig sein, muß aber natürlich in ihrer
Umlaufrichtung und Geschwindigkeit so eingestellt werden, daß sie in der Lage ist,
die anhaftende Schicht nicht nur von der Walzenoberfläche zu entfernen, sondern
auch fein zu zerteilen. Dies wird besonders gut durch schnell in entgegengesetzter
Richtung umlaufende Bürstenwalzen erreicht. Dabei können Borsten verwendet werden,
die einen Winkel mit dem Radius der Walze bilden. Eine schonende Zerkleinerung wird
erreicht, wenn die Borsten in Bewegungsrichtung der Bürstenwalze 11 geneigt sind.
Eine Selbstreinigung der Bürstenwalzen wird gewährleistet, wenn die Borsten entgegen
der Bewegungsrichtung der Preßwalzen angeordnet sind. Mit besonderem Vorteil wird
für die Bürstenwalze ein Kratzenbeschlag gewählt, wie er in der Textilindustrie
üblich ist.
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An Stelle von mit Borsten oder Drähten besetzten Walzen können auch
Walzen verwendet werden, die mit elastischem, blattförmigem Material besetzt sind.
Es können beispielsweise Kunststoff- oder Metallblättchen vorgesehen sein, die mit
ihrer Fläche in axialer Richtung angeordnet sind.
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Auch mit derartigen Walzen wird das Gut hervorragend zerkleinert.
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Wenn ein Einziehen zwischen die glatten Walzen nicht ohne weiteres
möglich ist, weil das Gut schlecht an der Walzenoberfläche haftet, wie dies z. B.
bei schleimigem oder ähnlichem Gut der Fall ist, so kann in der Weise vorgegangen
werden, daß man ein Drahtnetz oder ein lockeres Gewebe mit einführt. An der Walzenoberfläche
haften dann nach dem Durchgang, z. B. viereckig geformte kleine Teilchen des Gutes,
die mit den Bürstenwalzen abgenommen werden können. Selbstvzrständlich kann man
das gleichzeitige Miteinführen eines Drahtgewebes od. dgl. auch bei der Vorrichtung
entsprechend F i g. 3 vorsehen.
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Das Gut kann mittels eines Infrarotstrahlers 53 behandelt werden,
wobei das Förderband 52 dann vorteilhafterweise aus einem Stahlplattenband od. dgl.
bestehen kann. Die Trocknung erfolgt rasch, da das Gut als feines Pulver vorliegt.
Wenn eine schonendere Trocknung gewünscht wird, so kann eine Trocknungseinrichtung
20 entsprechend der F i g. 3 verwendet werden. Bei Schlämmen, wie Scheideschlamm,
Rübenerde u. dgl., wird man ebenfalls eine Trocknung mittels hoher Temperaturen
nach Möglichkeit vermeiden, wenn die fertigen Erzeugnisse zur Erdbereitung od. dgl.
Verwendung finden sollen, bei der es also darauf ankommt, daß die biologischen Eigenschaften
erhalten bleiben. Es kann dann also auch eine Trocknungseinrichtung 20 oder eine
Trocknung mittels Infrarotstrahlen Verwendung finden.
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F i g. 2 zeigt eine Zerkleinerungsvorrichtung vorgeschaltete Abpreßvorrichtung,
bei der das auf ein Förderband 1 aufgebrachte Gut ?. auf ein Band aus einem porösen
und elastischen Material, also z. B. ein Schaumstoffband, aufgebracht wird. Das
Gut liegt dann als Schicht 4 auf diesem Band, das seinerseits auf einer Sieb- oder
Lochplatte 5 aufliegt. Durch diese Lochplatte 5 kann das bereits ohne Druckeinwirkung,
lediglich auf Grund der Filterwirkung des Bandes 3 abgetrennte Wasser in eine Auffangwanne
6 mit einem Abflußrohr 7 fließen.
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Das Band 3 wird kontinuierlich zwischen zw;:i Walzen S und 9 hindurchgeführt
und zieht die Schicht 4 des zu behandelnden Gutes mit in den Walzenspalt ein. Auf
diese Weise wird die Schicht 4
abgepreßt, und gleichzeitig wird
das in dem Band 3 enthaltene Wasser ausgepreßt, das dann ebenfalls in die Wanne
6 fließt. Da ein Teil des Wassers an der Walzenoberfläche entlangfließt, ist es
zweckmäßig, die Wanne 6 gegenüber der Walzenoberfläche abzudichten, was einfach
durch eine Gummilasche od. dgl. geschehen kann.
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Nach dem Verlassen des Walzenspaltes dehnt sich das Band 3 wieder
aus und drückt die Schicht 4 gegen die Oberfläche der oberen Walze, an der sie haftenbleibt.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich bei der Walze 8 um eine Stahlwalze
mit glatter Oberfläche handelt. Falls erwünscht, kann man den Abpreßvorgang auch
so gestalten, daß das Gut auf dem Band 3 verbleibt.
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Das Gut kann auf der Walze 8 an sich mittels beliebiger Mittel abgenommen
werden und dann auf dem Förderband 12 zu der Vorrichtung der F i g. i gefördert
werden. Man kann aber auch die Zerkleinerungsvorrichtung nach der Erfindung gleich
mit der Abpreßvorrichtung kombinieren und die Walze 8 mit einer Bürstenwalze 11
zusammenarbeiten lassen, so daß das zerkleinerte Gut gleich als feuchtes Pulver
auf dem Förderband 12 anfällt.
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In F i g. 3 ist das Schaumstoffband 3 auf einer Siebtrommel 13 gelagert
und gegebenenfalls auf dieser Trommel befestigt. Das Gut wird durch einen Fülltrichter
14 aufgebracht und liegt als Schicht 15
auf dem Schaumstoffband 3.
Die sofort abfließende Flüssigkeit wird in einer Wanne 6 gesammelt, die etwa der
Wanne der F i g. 2 entspricht. Die Schicht 15 wird zusammen mit dem Band 3 in den
Walzenspalt eines Walzenpaares 16, 17 eingeführt, wobei sich die gleichen Vorgänge
abspielen, wie bei der Vorrichtung entsprechend F i g. 2. Das Gut wird bei dieser
Ausführungsform mittels einer Bürstenwalze 18 von der oberen Walze abgenommen und
zur weiteren Trocknung mittels eines Bandes 19 in eine schematisch dargestellte
Trocknungsvorrichtung eingebracht, die in dem dargestellten Beispiel aus einem Rieseltrockner
20 besteht, der von vorgetrockneter sowie gegebenenfalls vorgewärmter Luft durchströmt
wird. Der Rieseltrockner ist nur schematisch dareestellt. Es kann selbstverständlich
jede bekannte Ausführun'gsform verwendet werden.
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In dieser Figur ist außerdem noch eine weitere Behandlung der abgepreßten
Flüssigkeit dargestellt. die aber für das hier behandelte Verfahren ohne Bedeutung
ist.