DE1227430B - Verfahren zur Granulierung staubfoermigen mineralischen Materials - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

BOIg

Deutsche Kl.: 12 g -1/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

K 52003 IV a/12 g 1. Februar 1964 27. Oktober 1966

In der Vergangenheit sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden, staubförmige mineralische Feststoffe unter Zusatz bestimmter Bindemittel zu Granulaten zu verarbeiten.

So ist es beispielsweise bekannt, zur Herstellung eines im Boden unter der Einwirkung von Feuchtigkeit zerfallenden Düngemittelgranulats geringer Festigkeit das zu granulierende Material, z. B. Thomasmehl, unter Zusatz geringer Mengen von Calciumchlorid als Bindemittel anzufeuchten und in einem Kohlendioxyd enthaltenden Heißgaswirbelstrom zu granulieren.

Dieses sowie auch andere unter Verwendung der bisherigen Bindemittel hengestellte Granulate weisen jedoch den Nachteil auf, daß ihre Festigkeit nicht ausreicht, um ohne Abrieb Siebprozessen oder anderen Behandlungen ausgesetzt werden zu können.

Der Erfindung lag .daher -die Aufgabe zugrunde, staubförmiges mineralisches Material durch Zusatz spezieller hydratbildender Bindemittel in Granulate überzuführen, deren Festigkeit einer normalen Behandlung standhält.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei dem Verfahren zur Granulierung staubförmigen mineralischen Materials durch Vermischen desselben nut einem hydratbildenden Bindemittel, Befeuchten mit Wasser, Vermählen dieses meist Klumpen bildenden Gemisches und Granulieren in einer Granuliertrommel oder einem Teller dadurch gelöst worden, daß als hydratbildendes Bindemittel Calciumoxid oder ein aus Calciumoxid und Magnesiumoxid bestehendes Gemisch verwendet wird.

Dabei wird vorteilhafterweise das so gebildete Granulat gesiebt, um übermäßig große Kügelchen und auch Ruß abzusondern. Die bei diesen Siebverfahren ausgesonderten Kügelchen bestimmter Größe werden einer Trockenvorrichtung oder zum Zweck ihrer unmittelbaren Verwendung einer Röstdarre zugeführt. Der abgesonderte Grus wird entweder in die Granuliertrommel oder in die Mischtrommel oder auch in die Mahlvorrichtung zurückgeführt, während die übermäßig großen Kügelchen vorzugsweise wieder in die Zerkleinerungsvorrichtung gegeben werden.

Sofern der zu granulierende staubförmige mineralische Feststoff nicht ohnehin schon irgendwelche Verbindungen enthält, die unter Wasseraufnahme ein Bindemittel ergeben, werden von dem erfindungsgemäß angewandten Bindemittel 2,5 bis 5 Gewichtsteile zugesetzt und das Gemisch mit etwa 15 Gewichtsprozent Wasser befeuchtet. Bei der anschließenden Granulierung wird in die Granuliervorrichtung einer zur Erzielung der gewünschten Korngröße Verfahren zur Granulierung staubförmigen mineralischen Materials

Anmelder:

Kennedy van Saun Mfg. & Eng. Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt, Stuttgart 1, Werastr. 24

Als Erfinder benannt:

Florian Schwarzkopf, Danville, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Februar 1963 (255 584)

geeignete Wassermenge eingesprüht, so daß der Feuchtigkeitsgehalt des die Trommel verlassenden Granulats bis etwa 19 Gewichtsteile beträgt.

Als Bindemittel werden vorzugsweise dolomitischer Ätzkalk, Ätzkalk oder auch Gemische dieser Stoffe verwendet.

Die zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete an sich bekannte Granuliervorrichtung soll an Hand der Zeichnung erläutert werden.

Die feinzerteilten, staubförmigen, mineralischen Feststoffe, die entweder eines der erfindungsgemäß verwendeten Bindemittel schon enthalten oder denen es erst beigegeben wird, werden in einen Trichter 10 geschüttet, von welchem sie über ein rotierendes Beschickungsventil 12 in eine Mischtrommel 14 eingeleitet werden. In dieser Trommel sind Rührwerkzeuge vorgesehen, die mittels einer Riemenscheibe 16 angetrieben werden. In die Mischtrommel münden Rohre 18 und 20, durch die in die Trommel so viel Wasser eingeleitet wird, daß die staubförmigen Feststoffe aufgeschlämmt werden und das Bindemittel aktiviert wird. Diese zum Teil Klumpen bildende Aufschlämmung gelangt von der Mischtrommel in eine Mühle 22, die vorzugsweise zwei Riffelwalzen enthält, unter deren Einwirkung die Klumpen beseitigt werden und das Gemisch aus aufgeschlämmten Feststoffen und Bindemittel gleichmäßig zermahlen wird. Die beiden Rifielwaken weisen vorteilhafterweise zwischen sich einen Spalt von etwa 3 mm auf.

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Von der Mühle 22 gelangt das Gemisch in einen keit auf und konnten, ohne ihre Gestalt zu verlieren,

Schraubenförderer 24, der 'das gleichmäßig' aufge- in rotierenden Zement-Darröfen weiterbehandelt

schlämmte Gemisch in einen Granulierteller 26 ein- werden.

leitet. In diesen Teller wird mittels einer Leitung 28 Drei weitere Versuche wurden mit dqlomitischem

Wasser in einer solchen Menge eingesprüht, daß ge- 5 Staub gefahren, der bei einem Röstprozeß dolo-

nau diejenige Menge Wasser vorhanden ist, die not- mitischen Materials anfiel, wobei Kugeln von einem

wendig ist, um Kügelchen der gewünschten Größe zu Durchmesser von etwa 2,5 cm hergestellt wurden,

erhalten. " .. Da der dolomitische Staub eine geringe Menge kalzi-

Der Granulierteller ist an eine Welle 30 ange- nierten Materials enthielt, das bei Mischung mit

flanscht, die in einem'Gestell gelagert ist, das auf zwei io Wasser hydratisierte, wurde ein Versuch ohne die

Schienen 32 ruht, an deren Enden je zwei Schienen Zugabe eines Bindemittels gefahren. Die hierbei ge-

34 und 44 angelenkt sind. Die Schienen 34 sind an bildeten Kugeln wiesen folgende Eigenschaften auf:

ihrem oberen Ende starr mit je einer Querschiene 36 Durchschnittlicher Feuchtigkeits-

verbunden, die zusammen mit Schienen 40 und gehalt 19 O⁰/

S^hi,^en^?5/ⁱⁿA^Sta7^{eS Ge}!,^tell ²^r Lagerung der ₁₅ Druckfestigkeit _{m n}öch nicht aus! '

Welle 30 bilden.. An diesem Gestell ist em Motor mit ,.' -τ,,ο^λ 1 1 v„

Getriebekasten 42 befestigt, über das die WdIe 30 ' _Fa£gS 2 Sündiger" " ' '

und der Teller 26 angetrieben werden. Mittels der an Aushärtung bei 105° C 3 1

.den Schienen 32 schwenkbar gelagerten Schienen 44, Druckfestigkeit nach 2stündiger '

die einen Führungsschild fur je einen an den ₂₀ Aushärtung bei 105°C 10 kg

Schienen 40 angeordneten Fuhrungszapfen aufweisen, °

kann das die Welle 30 tragende starre Gestell in die Bei dem zweiten Versuch wurde das Ausgangsgewünschte Lage geschwenkt werden. material mit 2,5% dolomitischem Ätzkalk (CaO

Am vorderen, die Tellerwand überragenden Ende 57,0%, MgO 40,0%) vermengt, wobei die so gebilder Schiene 36 ist ein Arm 46 befestigt, der parallel 25 deten Kügelchen folgende Eigenschaften aufwiesen: zu der Mantellinie des Tellers 26 verläuft und einen Mittlerer Feuchtigkeitsgehalt ... 19,2%
Schaber 48!tragt, der an der Wandung des Tellers Druckfestigkeit iS ungehärtetem
haftendes Material von dieser abschabt. Zustand 1 95 ke

Während der Rotation des Granuliertellers rollen Fallfestigkeit nach" etwa' 12StUnI '
die gebildeten Kugelchen auf em geneigtes Sieb 50 30 diger Aushärtung bei Zimmermit verschieden großer Maschenweite, so daß die temperatur 7 5
Kügelchen der gewünschten Größe in einen Schacht Druckfestigkeit nach 12stündiger '
52 fallen wahrend die Kugelchen geringeren Durch- Aushärtung bei Zimmertempemessers durch das Sieb hindurch in eine Wanne 54 _fatur ^b 17 8 ke

und die Kügelchen größeren Durchmessers am vor- 35 '

deren Ende des Siebes von diesem in eine Wanne 56 · Proben der so gebildeten Kügelchen von den

fallen. Diese Wannen 54 und 56 werden in die Misch- beiden Versuchen wurden zur Aushärtung für die

trommel 14 bzw. in die Mühle 22 entleert. Die Kugel- Dauer einer Nacht in geschlossene Behälter gebracht,

chen der gewünschten Größe gelangen aus dem wobei festgestellt wurde, daß alle Kügelchen einen

Schacht 52 über einen Fülltrichter in die Trocken- 40 geringeren freien Feuchtigkeitsgehalt aufwiesen als

kammer 58, aus der sie auf ein Transportband 60 unmittelbar nach Verlassen des Granuliertellers. Die

rollen. Kügelchen des ersten Versuchs wiesen einen Gehalt

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfah- an freier Feuchtigkeit von 13,4%, die des zweiten"

ren für den Fall der Verarbeitung von dolomitischem Versuchs von 14,0% und die des dritten Versuchs

Material beschrieben, das beim Rösten anfällt und 45 von 15,9% auf.

eine kleine Menge hydratisierbaren kalzinierten Die in geschlossenen Behältern ausgehärteten Materials enthält, das als Bindemittel dient. Dieses Kügelchen der Versuche wurden einer Wärmeschock-Ausgangsmaterial wird etwa 15 Minuten lang mit behandlung unterworfen, indem sie in einen Muffel-15 % Wasser in einem Mischer vermengt, dessen ofen eingebracht und in diesem während einer Dauer Doppelrührwerk mit etwa 30 Umdr./Min. rotiert. Der 50 von 10 Minuten auf eine Endtemperatur von 650° C Feuchtigkeitsgehalt des Materials betrug am Ende erhitzt wurden. Nach dieser Hitzebehandlung waren des Mischprozesses 14,2%. Das Gemisch wurde keinerlei Anzeichen einer Veränderung der Kügelhierauf in eine Doppelwalzenmühle eingeleitet, deren chen festzustellen. Bei einer weiteren Steigerung der Riffelwalzen einen Abstand von etwa 3 mm auf- Temperatur auf etwa 980° C war eine geringe Staubwiesen. Das so homogenisierte Material gelangte von 55 bildung zu bemerken.

der Mühle in einen Granulierteller, der mit 34 Umdr./ . Des weiteren wurden in geschlossenen Behältern Min. rotierte, wobei die Neigung des kegelförmigen gehärtete Kügelchen der Versuchsreihen in einen Tellers so eingestellt wurde,, daß die Kügelchen einen Muffelofen bei einer Temperatur von 1200° C einmittleren Durchmesser von etwa 9 mm aufwiesen. In gebracht und während einer Dauer von 25 Minuten den Teller wurde zusätzliches Wasser eingesprüht, 60 auf dieser Temperatur gehalten. Auch hierbei zeigt was die Bildung der Kügelchen erleichterte und wo- es sich, daß die Kügelchen ihre Form beibehielten bei festgestellt wurde, daß die Menge des einge- und keinerlei Veränderung, insbesondere keinerlei sprühten Wassers die Größe der sich bildenden Rißbildung aufwiesen.

Kügelchen bestimmt. Der Feuchtigkeitsgehalt der Als Bindemittel kann dem vorgenannten dolo-Kügelchen betrug 18,8%. Zur Aushärtung ließ man 65 mitischen Material auch Ätzkalk zugesetzt werden, die frischen Kügelchen eine Nacht stehen, wobei eine Dabei werden Kügelchen hoher Festigkeit auch bei geringfügige Wasseraufnahme erfolgte. Die so her- Verwendung verschiedenster feinzerteilter Ausgangsgestellten Kügelchen wiesen eine ausreichende Festig- materialien erhalten, wie beispielsweise dolomitischer

Staub oder Röstdarrenstaub, wie er beim Kalzinieren und bei Trocknungsprozessen in der Mineralindustrie anfällt, einschließlich solchen Staubes, wie er beim Trocknen und Kalzinieren von Portlandzementgemischen, gebranntem Kalk, Ton und verschiedenen Erzen anfällt. Auch Flugasche und in Rauchgasen enthaltener Staub, wie sie bei Verbrennungsprozessen in Dampfkesseln und Hochöfen anfallen, wurden verwendet. Viele dieser rückgewonnenen Asche- und Staubmaterialien haben wertvolle Bestandteile, die sie zur Herstellung verschiedener Zementarten in hohem Maße geeignet erscheinen lassen. Die körnige Form, in die der bei Röstdarren anfallende Staub, Flugasche und Rauchgasteilchen gebracht werden, ergibt bei der Behandlung und bei der Verarbeitung dieser Materialien wesentliche Vorteile. Diese körnigen Materialien können auch als Zuschläge zu verschiedenen Arten von Portlandzement verwendet werden.

Das spezielle anorganische Bindemittel wird zweckmäßigerweise so ausgewählt, daß seine chemische Zusammensetzung möglichst weitgehend derjenigen des in Körner- bzw. Kugelform zu bringenden Staubes oder anderer Materialien entspricht, mit denen zusammen der in körnige Form gebrachte Staub verwendet wird, also beispielsweise dolomitischer Staub as im Fall der Verwendung von dolomitischem Ätzkalk, wobei es keine Rolle spielt, ob diese Materialien noch geringe Mengen kalzinierter Stoffe enthalten. Enthalten diejenigen Materialien, denen der in körniger bzw. in Kugelform gebrachte Staub zugesetzt wird, keine Magnesiumverbindungen, so ist es zweckmäßig, ein Bindemittel zu verwenden, das verhältnismäßig große Mengen Ätzkalk enthält.

Die bessere Qualität der bei der zweiten Versuchsreihe mit Zugabe eines Bindemittels hergestellten Kügelchen zeigt den Vorteil, der durch die Zugabe eines Bindemittels erzielt wird, auch bei einem solchen zu Kügelchen verarbeiteten Materials, das geringe Mengen kalzinierter Stoffe enthält, die bei Wasserzumischung Wasser aufnehmen und eine gute Abbindung ergeben. Weist der zu Körnern zu verarbeitende Staub, wie beispielsweise Flugasche und Rauchgasbestandteile, keine oder nur geringe hydratisierbare Bestandteile auf, so werden vorteilhafterweise etwa 2,5 bis 5 Gewichtsteile des erfindungsgemäß verwendeten Bindemittels zugesetzt. Staub, der 2,5 oder mehr Gewichtsteile kalzinierter Stoffe enthält, die unter Wasseraufnahme ein Bindemittel ergeben, wird vorteilhafterweise in der Weise zu Körnern verarbeitet, daß ihm nur etwa 2 bis 3% des erfindungsgemäß verwendeten Bindemittels beigegeben wird. Der Zusatz dieser Bindemittel vermeidet diejenigen Nachteile, die auf Grund der Rauch- und Kohlerückstände im Fall der Verwendung von asphaltartigen Bindemitteln auftreten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Granulierung staubförmigen mineralischen Materials durch Vermischen desselben mit einem hydratbildenden Bindemittel, Befeuchten mit Wasser, Vermählen des feuchten, in Klurripenform vorliegenden Gemisches und anschließendes Granulieren in einer Drehtrommel oder in einem Teller, dadurch gekennzeichnet, daß als hydratbildendes Bindemittel Calciumoxid oder ein aus Calciumoxid und Magnesiumoxid bestehendes Gemisch verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 2,5 bis 5 Gewichtsteile des Bindemittels angewendet werden und die erhaltene Mischung mit etwa 15 Gewichtsprozent Wasser befeuchtet wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Granuliervorrichtung Wasser in einer solchen Menge eingesprüht wird, daß das die Trommel verlassende Granulat einen Feuchtigkeitsgehalt bis etwa 19 Gewichtsteile aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 153 036.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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