DE1813220A1

DE1813220A1 - Verfahren zur Granulierung von pulverartigen Materialien

Info

Publication number: DE1813220A1
Application number: DE19681813220
Authority: DE
Inventors: Rene Chappe
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1967-12-07
Filing date: 1968-12-06
Publication date: 1969-09-11
Also published as: BR6804681D0; FR1556285A; BE725097A; ES361175A1; GB1252944A; LU57490A1

Description

COMPAGNIE DE SAIHT-GGBAIN, 62 Boulevard Victor Hugo, 92 Neuilly-sur-Seine, Frankreich

Verfahren zur Granulierung von pulverartigen Materialien

Die vorliegende Erfindung betrifft die Granulierung von pulverartigen Materialien und bezieht sich insbesondere auf die Granulierung von Chargen oder Teilen von Chargen, die verglasbar oder keramislerbar sind, u.zw. in Gegenwart wenigstens eines Alkalicarbonate, wie beispielsweise Natriumcarbonat. Die auf diese Weise erhaltenen Granulate sind dazu bestimmt, letztlich in einen Schmelz- oder Brennofen eingebracht zu werden.

Das erfindungsgeraäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Charge, die mit Wasser versetzt worden 1st, bei einer Temperatur granuliert wird, die oberhalb der bäjcI-malan Stabilitätetercoeratur dar höheren vorhandenen Alka.llcarbonathydrate, die in ihrem Kristallisatlonswasa^r schmelzen, liegt, worauf die auf diese Weise erhaltenen Gra? ulate fortschreitend solange ⁶Rt^fISSEt werden, bis das We .ser der

ORIGINAL INSPECTED

niederen Hydrate der Alkalicarbonate entfernt 1st,

Die Menge des eingesetzten Wassers oder der anderen verwendeten Flüssigkeit ist diejenige, die man in üblicher Weise zur Granulierung von pulverartigen Materialien verwendet. Sie beträgt in der Praxis 6 ~ 14 Gew.^jÜ, bezogen auf die zu granulierende Charge.

Es wurde gefunden,- daß die durch Zugabe dieser Wassermenge sowie durch die anschließende Behandlung dieser Mischung ohne be» sondere Vorsichtsmaßnahmen in einer Granuliervorrichtung, einer Strangpresse oder in einer Korapaktiemegsvorriehtung, welche durch Anlegen eines Druckes an eine Worm arbeitet, erhaltenen Granulate den Nachteil besitzen, daß sie durch Erwärmen zerfallen. Diese Eigenschaft ist im Hinblick auf die letztliehe Verwendung der Körner in einem Ofen für eine Behandlung bei hohen Temperaturen von großem Nachteil.

Diese Erscheinung muß der Tatsache zugeschrieben werden* daß die während der Granulierung gebildeten Alkallcarbonathydrate in ihrem Kristallisationswasser schmelzen, wodurch eine flüssige Phase erzeugt wird, welche die Körner zerfallen läßt. Beispielsweise bilden sich in dem speziellen Falle, daß als Alkalicarbonat Natriumcarbonat verwendet wird, bei einer Durchführung der Granulierung unterhalb ungefähr 33⁰C Matriumcarbonatpolyhydrate, die in ihrem Kristallisationswasser unterhalb dieser Temperatur schmelzen.

Führt man demgegenüber die Granulierung oberhalb 33»5^eG durch, dann bilden sich keine NagCO^-Polyhydrate, sondern nur das Monohydrat, das beim Erhitzen sein Kristallisationswasser ohne Schmelzen verliert. Dies 1st deshalb der Fall, da, falls man bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens abschließend beispielsweise durch Erwärmen die oberhalb 33^eC

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hergestellten Körner entwässert, eine fortschreitende Zersetzung des Hydrats unter Bildung von Kristallen des wasserfreien Carbonate erzeugt. Außerdem stellt man fest-, daß während dieses Erhitzens nicht nur die Granulate keinerlei Neigung zu einem Zusammenfallen zeigen, sondern auch die Bildung von wasserfreien Carbonatkristailen beträchtlich ihre mechanische Widerstandsfähigkeit verstärkt*

Diese Erscheinung ist von Bedeutung, da sie es ermöglicht, die Schmelzöfen mit festen granulierten Materialien zu versorgen. Dies bedeutet eine leichtere Handhabung sowie eine größere Schmelz geschwindigkeit. Außerdem kann man in bequemer Weise die in den Ofen einzubringenden Materialien vorerhitzen, ohne daß dabei ein Zerfallen eintritt, so daß folglich der Durchsatz des Schmelzofens merklich erhöht wird. Dieses Vorerhitzen kann insbesondere bis zu einer Temperatur durchgeführt werden, die dazu ausreicht, dass ein Teil wenigstens der Gase, die in den Granulaten enthalten sind, ausgetrieben wird. Es ist bekannt, daß in diesem Falle die Wärmeausbeute eines Schmelzofens merklich verbessert wird»

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in besonders vorteilhafter Weise zur Granulierung von Ausgangsmaterialien verwenden, die in der keramischen Industrie oder in der Glasindustrie eingesetzt werden. Von derartigen Materialien seien insbesondere die Alkalicarbonate erwähnt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

Als zu behandelnde Charge wird eine Zubereitung für ein übliches Spiegelglas verwendet. Diese Zubereitung enthält im

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wesentlichen folgende Bestandteile:

Sand 1088 kg

310 kg
70 kg

Kalkstein I7I kg

Dolomit 232 kg

Feldspat 65 kg

Diese pulverförmige Charge wird zuvor mit 4 % Wasser nach üblichen Methoden in einem Mischer befeuchtet und anschließend in eine Granulierungsdrehtroramel Überführt, in welcher Wasser in der Weise versprüht wird, daß insgesamt 12 % Wasser In dem erhaltenen Granulat vorliegen·

Außerdem ist es von Bedeutung, ein bestimmtes Fließyemaögen in der Granulierungsvorriehtung zu erzielen, um die Granulierung zu

ermöglichen· Die optimale Wassermenge beträgt 11 bis 12 $. Die in den Mischer sowie in die Granulierungsvorriehtung eingeführten relativen Wass&rmengen üben keinen merkliehen Einfluß aus* Die gemäß diesem Beispiel zuvor in den Mischer eingeführten 4 % Wasser entsprechen dem Wert, wie er in üblicher Welse zur Handhabung von Glaszubereitungen eingehalten wird.

Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß es möglich ist, einen Teil des Natriumcarbonat8, das in der Glaszubereitung erforderlich ist, in Form einer Lösung in Wasser zuzusetzen. Dies© Lösung wird der Charge im Hinblick auf die Granulierung zugesetzt.

Erfindungsgemäß wird die auf diese Welse befeuchtete Charge der Granulierung in der Granulierungsvorriehtung unterzogen, wobei die Temperatur oberhalb ungefähr 25⁰C gehalten wird.

Zur Aufreohterhsiltung dieser Temperatur kann raan verschiedene

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ORlOlNAL INSPECTED

Methoden anwenden, beispielsweise ein Vorerhitzen des Sandes in einem Sandtrockner bei einer Temperatur von 80 oder 100⁰C vor der Einführung des Sandes in den Mischer. Die Granulierungsvorrichtung wird dann in einfacher Weise wärmegeschUtzt. Ferner ist es möglich, die Materlallen in der Granulierungsvorrichtung selbst mittels einer mäßigen Flamme, die in das Innere der Granulierungsvorrichtung gerichtet ist, oder mittels eines elektrischen Strahlers, der seine Strahlen in das Innere der Granulierungsvorrichtung schickt, zu erhitzen. Ferner kann man die Zerstäubung des Wassers oder der Natriumearbonatlösung bei Λ einer Temperatur zwischen 90 und 100⁰C durchführen. Außerdem bietet sich die Möglichkeit, in die Granulierungsvorrichtung überhitzten Wasserdampf einzuleiten. In diesem Falle ist es zweckmäßig, das Kondensationswaaser des Wasserdampfes in der Granulierungsvorrichtung abzuziehen, um die für die Granulierung erforderliche Wassermenge einzuhalten.

BIe erfindungsgemäße Granulierung kann in jeder Granulierungsvorrichtung durchgeführt werden, z.B. in einer Drehtrommel, wobei außerdem noch die Möglichkeit besteht, eine Granulierung durch eine Durchführung durch eine Strangpreßform oder durch eine Kontaktierung durch Einwirkenlassen von Druck auf eine Form durchzuführen. Alle diese Methoden verlaufen dann zufrle- ^ densteilend, wenn man Jedesmal dafür Sorge trägt, daß die Charge auf einer Temperatur oberhalb ungefähr 35⁰C während der Kompaktierung oder der Granulierung gehalten wird.

Das auf diese Weise erhaltene Granulat wird anschließend getrocknet und entwässert, beispielsweise durch allmähliches Erhitzen auf 100 bis HO⁰C. Sollen die Granulate In einen Ofen eingebracht werden, in welchem sie unmittelbar einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden, so wie dies im allgemeinen in -der Glasindustrie der Fall ist, dann ist es erforderlich, daß das Trocknen der Granulat· sowie die Entwässerung des Natriu«-

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earbonat-monohydrats vor der Einbringung in den Ofen durähge·» führt werden¹. Man stellt fest, daß im gegenteiligen Falle die Granulate in dem Ofen durch die heftige Verdampfung ihres Konstitutionswassers zerfallen. Diese Wirkung ist der angestrebten Wirkung gerade entgegengesetzt. Müssen die Granulate in eine Vorerhitzungsvorrichtung, die unter mäßigeren Bedingungen betrieben wird, oder in einen Schmelzofen, beispielsweise einen elektrischen Ofen mit einer kalten Auskleidung, in welchem die Erwärmung langsam erfolgt« eingebracht werden« dann kann die erfindungsgemäß erforderliche Entwässerung in dem Vorerhitzungssystem oder in einem derartigen Schmelzofen durchgeführt werden. Dies bedeutet, daß in diesem Falle ein Teil der für die Erfindung wesentlichen Maßnahmen In einer Vorrichtung durchgeführt wird* die ein Teil des Ofens selbst ist« - -

Die mechanische Widerstandsfähigkeit der in der vorstehend b©° schriebenen Weise In einer Drehgranulierungsvor?Ichtung erhaltenen Granulate wird ■ dadurch bestimmt, ü@,B ihre Widerstands« fähigkelt gegenüber einem Zerquetschen zwischen zwei Stahlplat-'ten bestimmt wird. Die"für kugelförmige'Granulate mit einem Durchmesser von 10 mra vor der Entwässerung (naaefe einer ]Lageraag von 24 Stunden) ermittelten mittleren WidersfctMswerfc®- li@g@n zwischen .4 und 5 kg. -Nach der Entwässerung etaf@Si allmähliches Erhitzen auf'eine Temperatur ¥oa 110 ⁰Q stellt ®aa fest, <äaB öle Widerstandsfähigkeit auf" 9 ^g steigt, -Es wurde ferner festgestellt daß nach einem weiteren^ Erhitzen Ws auf ein® Temperatur von. 600^eC die Widerstandsfähigkeit der Granulate'gegenüber einer" Zerquetschung noch oberhalb.;!,-kg

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Erfindungsgemäß durchgeführte Messungen haben ergeben, daß die Widerstandsfähigkeit der Granulate mit ihrem Umfang ansteigt. Bei einem Durchmesser von 20 mm beträgt die Wider-, Standsfähigkeit vor dem entwässernden Trocknen 11 kg (im Gegensatz zu 4 - 5 kg für Granulate mit einem Durchmesser von 10 mm). Daher werden bei einer Herstellung der größtmöglichen Granulate die besten Vorteile erzielt. Demgegenüber wurde festgestellt* daß sehr große Granulate während des Vorerhltzens oder in dem Schmelzofen eine erhebliche Neigung zu einer Rißbildung zeigen. Dies scheint auf eine unzureichende Porosität zurückzuführen sein« die es Restgasen oder anderen W Gasen nicht ermöglicht» ungehindert zu entweichen. Was die Verwendung in der Glasindustrie betrifft« so wurde gefunden, daß der für die Granulate günstige Durchmesser zwischen 5 und 20 mm und vorzugsweise zwischen 8 und 15 mm liegt. Diese Ausführungen treffen dann zu, wenn die Elemente der Glascharge dem Granulat angepaßt sind.

Berücksichtigt man, daß man sich in der Zementindustrie mit Widerstandsfähigkeiten von Granulaten beginnend mit 2 kg zur Durchführung von Verarbeltungsraaßnahmen und einem Vorerhitzen zufrieden gibt, dann wird man eich der Tatsache bewußt, daß die erfindungsgemäß erhaltenen Granulate sich zur Durchführung Jj der Maßnahmen eignen, die mit einer Zuführung in einen Schmelz-' ™ ofen erforderlich sind. Außerdem eignen sich die erfindungsgemäßen Granulate gegebenenfalls, zum Vorerhitzen, und zwar insbesondere in der Glasindustrie. Die erfindungsgemäßen Granulate eignen sich insbesondere zur Verwendung in der Glasindustrie, und zwar entweder direkt oder nach einem Vorerhitzen, und zwar für die Zuführung in einen Schmelzofen. Diese Granulate lassen sich nach einem sehr einfachen Verfahren mit niedrigen Kosten herstellen» wobei kein Bindemittel zugesetzt werden muß. Daher stellen die erfindungsgemäßen Granulate gegenüber den bisher bekannten Granulaten einen erheblichen

technischen Portschritt dar.

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Es ist darauf hinzuweisen, daß es infolge der geringen Geschwindigkeit einer erneuten Hydratisierung des Natrium« carbonat-monohydrats sowie infolge der Kompaktheit und der erhöhten mechanischen Widerstandsfähigkeit der Granulate vor dem Trocknen und der Entwässerung möglich ist, eine Lagerung der Granulate ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen vor der Entwässerung, welche die letzte Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, einzuschalten.

In dem vorstehenden Beispiel wurde die Granulierung einer Charge für die Glasindustrie gezeigt«. Diese Charge enthält alle Materialien, die zur Herstellung von Glas erforderlich sind. Dennoch kann das erfindungsgemäße Verfahren, wie bereits erwähnt/ auch In gleicher Weise auf zusätzliche Chargen angewendet werden, die Insbesondere für die Glasindustrie bestimmt sind. Beispielsweise läßt sich die Erfindung auf Teile der Charge anwenden, welche ausschließlich die Alkalicarbonate und Erdalkal!carbonate enthält, wobei die kieselsäurehaltigen Materialien oder die anderen Bestandteile der Glascharge nicht enthalten sind. Dies kann beispielsweise nützlich sein, um den Wert von bei Zerkleinerungen anfallenden kleinen Teilchen, die kommerziell ohne großen Wert sind, zu steigern. Derartige fein® Teilchen fallen Insbesondere in Steinbrüchen an. Kalkstein- oder Dolomitstäube lassen sich im allgemeinen schwierig handhaben« Es wurde jedoch gefunden, daß es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich 1st, diese Stäube zu verwertbaren Granulaten zu verarbeiten, die sich in Glasofen verwenden lassen, so daß folglich beträchtlich die Absatzchancen für diese Materialien erhöht werden.

Erfindungsgemäß wird Stäuben eine bestimmte Menge Natriumoder Kaliumcarbonat zusammen mit einer geeigneten Wassermenge,

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wie sie vorstehend angegeben ist, zugesetzt* Sollen die zu granulierenden feinen Teilchen Anwendungsgebieten zugeführt werden» bei welchen die Alkaliionen keinerlei Interesse besitzen» dann ist es zweckmäßig, die Zugabe von Alkalicarbonat auf die minimale Menge zu beschränken, die zur Granulierung erforderlich ist, d.h. auf eine Menge von ungefähr 5. %·

Sollen die zu granulierenden feinen Teilchen demgegenüber Verwendungszwecken zugeführt werden, bei denen die Alkaliionen verwertbar sind, wie beispielsweise in der Glasindu- M strie, dann werden die Alkalicarbonate in der wirtschaftlich günstigsten Menge zugesetzt, wobei diese Menge je nach den geographischen Bedingungen beträchtlich schwanken kann.

Beispiel 2

In der gleichen Welse werden feine Kalkstein- und Dolomitteilchen durch Strangpressen vermischt und granuliert, wobei eine Charge verwendet wird» deren Teilchen eine Größe unterhalb 0,2 mm besitzen. Dieser Charge werden 20 $ Natriumcarbonat zugesetzt, wobei dieses letztere teilweise mit dem Befeuchtungswasser für die Charge zugegeben wird. Das Strangpressen der feuchten Paste erfolgt bei einer Temperatur von 4o^eC in einer Strangpreßform, welche zylindrische Strang- ^j preßlinge mit einem Durchmesser von.2 mm erzeugt. Das stranggepreßte Produkt wird In Abschnitte mit einer Länge von ungefähr 4 mm unterteilt, wobei diese Abschnitte anschließend auf einen endlosen Metalleieb, das über einen Erhitzungsofen geführt wird, fortschreitend bis auf 100⁰C erhitzt werden.

Die auf diese Weise erhaltenen Granulate besitzen eine erhebliche mechanische Widerstandsfähigkeit und lassen sich ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen aufbewahren, ohne daß dabei die Gefahr eines Zerfalls der Granulate besteht. Diese Granulate

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stellen daher ein Ausgangsmaterial zum Beschicken von Glasschmelzöfen dar.

Aus den vorstehenden Ausführungen 1st zu ersehen, daß als spezielles Mittel zum Verbinden von pulverförmigen Materialien unter Bildung von Granulaten Natriumcarbonat verwendet wird. Es kann jedoch auch jedes andere Alkalicarbonat eingesetzt werden, insbesondere Kaliumcarbonat. Gegebenenfalls kann ein anderes Alkalicarbonat zusammen mit natriumcarbonat verwendet werden. Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, einzuhaltenden Bedingungen müssen bei Verwendung von Kaliumcarbonat derart eingestellt werden, daß die maximal© Zersetzung®« temperatur der Hydrate von Kaliumcarbonat berücksichtigt wird« Es wurde festgestellt, falls eine zu granulierende Charge merkliche Mengen an Kaliumcarbonat enthält« beispielsweise Mengen von mehr- als 20 %$ bezogen auf öle Alkalicarbonate, die Granulierungstemperatiii* oberhalb ungefähr IJO⁰C liegen muß. Diese Temperatur ist ^dIe Schmelztemperatur u@r höheren Kaliumcarbonat© in Ihrem Wasser.

Bei diesel· relativ erhöhten- Temperatur erfolgt die Entwässerimg des niederen Kaliumcarbonathydrats bereits Ie üer Weise _s daS Granulate gebildet werden,,, die während- einer ausreichenden Zeitspanne bei dieser Temperatur zur Durchführung ihrer Entwässerung stabil sind«

Diese thermische Behandlung bei 13Θ^Θ0 .zersetzt gleichzeitig, das vorhandene NatriumoarDor&t-monpbydrst. und entwässert dieses» ·

•In der vorstehenden 6@sohr@ibung wurd® der Bsgrlff "Granulat" verwendet» Die Erfindung ist" jedoch gleletar-saSen auf ■ Fälle anwendbar, in- denen aus pulverfurialgen Materialien Teile mit größeren Abmessungen heFg©pt@llt" werfen^ Hobel .die

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erhaltenen Teile, die beispielsweise durch Korapaktierung in einer Preßform hergestellt werden, in Form von Agglomeraten oder Briketts vorliegen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Granulierung von pulverförmigen Materialien, insbesondere Chargen oder Teilen von verglasbaren oder keramlsierbaren Chargen, in Gegenwart von wenigstens einem Alkalicarbonat, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Charge nach einem Versetzen mit Wasser bei einer Temperatur granuliert wird, die oberhalb der maximalen Stabilitätstemperatur der höheren Hydrate der vorliegenden Alkalicarbonate, welche in ihrem Kristallisationswasser schmelzbar sind, liegt, und die auf diese Welse erhaltenen Granulate fortschreitend bis zur Entfernung des Wassers der niederen Alkalicarbonathydrate entwässert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulate, welche einem Ofen zugeführt werden sollen, in welchem sie unmittelbar danach einer erhöhten Temperatur, die ihr Zerspringen bewirken kann, ausgesetzt werden, vor der Einbringung In den Ofen entwässert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulate, welche in einen Ofen eingeführt werden sollen, in welchem ihr Erhitzen allmählich erfolgt, der Entwässerung in dem Ofen selbst unterzogen werden.

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