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Vorrichtung zur Granulierung durch Formung und Trocknung, insbesondere
für Komplexdünger Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Granulierung durch
Formung und Trocknung, die insbesondere, Jedoch nicht ausschließlich, zur Behandlung
von Nitrophosphaten verwendbar ist, d.h. zur Behandlung von Kompledüngern, die durch
Einwirkung von Salpetersäure auf natürliches oder apatitisches Tricalciumphosphat
erhalten werden.
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Zum besseren Verständnis des Prinzips der erfindungsgemä3en Vorrichtung
sowie der durch die Erfindung gegenüber den im Augenblick gebräuchlichen Techniken
erbrachten Vorteile wird zunächst nochmals auf die chemischen Aspekte der Herstellung
von Nitrophosphaten sowie auf die im Augenblick verwendeten Granulierungs- und Trocknungsverfahren
eingegangen.
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Es ist bekannt, daß bei Einwirkung von Salpetersäure auf Apatit zunächst
Calciumnitrat gebildet wird, das im allgemeinen mehr oder weniger vollständig durch
Kristallisation und Filterung (oder Absaugen) in Tetrahydratform beseitigt wird
oder das in situ durch ein geeignetes Reagens umgeformt wird, wie z.B. durch Phosphorsäure,
was sofort Dicalciumphosphat ergibt. Bei diesem Verfahren handelt es sich um das
Phosphor-Salpetersäure-Verfahren. Mit Schwefelsäure erhält man das Schwefel-Salpetersäure-Verfahren,
und mit Kohlemioxyd erhält man das Kohien-Salpetersäure-Verfahren, usw.. Die erhaltenen
Mutterlaugen, welche gegebenenfalls restliches Calciumnitrat oder Jedes andere von
seiner Umwandlung herrührende Calciumsalz, bei dem Angriff gebildete Phosphorsäure
und Salpetersäure in Uberschuß enthalten (sowie die große Mehrheit der ursprüglich
in dem Apatit enthaltenen Fremdsubstanzen, die mehr oder weniger in Säureform. wie
Fluokieselääure, usw. kombiniert sind) werden mittels Ammoniak in der Weise neutralisiert
(Sättigung), daß hauptsächlich ein Gemisch von Dicalciumphosphat, Ammoniumnitrat
und Ammoniumphosphat erhalten wird. Die auf diese Weise gewonnene Lauge. deren Eigenschaften
(Wassergehalt, Viskosität, Dichte, usw.> zum großen Teil von den Eigenschaften
der Ausgangsstoffe (beispielsweise Ronzentration der angreifenden Säure) und den
Betriebsbedingungen abhängen, wird dann im allgemeinen mit Kaliumchlorid versetzt,
das theoretisch durch eine doppelte Zersetzungsreaktion mit dem vorhandenen Ammoniumnitrat
reagiert, wobei Ammoniumchlorid und Kaliumnitrat entstehen. Es wird somit ein Gemisch
von Salzen erhalten, das die drei wichtigsten Düngeelemente enthält, nämlich Stickstoff,
Phosphor und Kalium.
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Dieses Gemisch kann Je nachiex, bei welcher Temperatur es erhalten
wurde, in flüssiger Form (Lauge bzw. Brei) oder in fester Form (Paste) vorliegen.
Es muß daher einerseits
granuliert werden, dh. in kleine feste Teilchen
überführt werden, die regelmäßige Porm besitzen und aus Griinden der Gewährleistung
eines leichten Fließens eines leichten Streuens und einer leichten. Auflösung im
Boden in einem sehr engen Körnigkeitsbereich liegen müssen, und andererseits muß
es bis auf einen sehr geringen Gehalt an Wasser (weniger als 1%) getrocknet werden
um ein späteres sammenbacken zu Klumpen bei bildung und Hären von Salzlösungen in
Verneiden wobei in allgemeinen ein Abkühlen auf eine Temperatur in der Größenordnung
von 25 bis 30° erforderlich ist auf das ein Uberziehvorgang folgt, bei der keine
Schutzschicht aufgebracht wird.
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Es sind im Augenblick mehrere Verfahren zur Durchführung dieses Granulierungsvorgangs
bekannt, wobei der Trocknungsvorgang übrigens in sehr inger Verbindung mit dem Granulierungsvorgang
steht. Es ist beispielsweise daß Verfahren bekannt, bei dem der Brei nach Neutrall
mistels Ammoniak (seine Temperatur kann in der Größenordung ven bis 50°C liegen
und seine Feuchtigkeit beispielsweise 8 bis 18% betragen) mit Kaliumchlorid in einer
Art Knetmaschine gemischt wird, die aus einem Trog und einer Doppelschraube besteht.
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Es werden hier gleichermaßen Feinstoffe zugegeben, die in einem Verhältnis
rezirkuliert werden, das in allgemeinen zwischen 2 bis 5 Teilen pro Teil Brei liegt.
Nach diesem Mischen oder Kneten werden die erhaltenen Klumpen, deren Körnigkeit
häufig sehr etrout, in eine. Drehrohr mittels Rauchgasen getrocknet und dann folgendermaßen
gesichtet: es wird die interessierende Fraktion, bzw. der interessierende Anteil,d.h.
der zum Verkauf bestimmte Anteil izoliert (anachließend gekühlt und überzogen),
und der Grobanteil wird gebrochen, und es wird ihm der zu feine Anteil beigegeben,
und
zussamen bilden diese Teile die resirkulierten Fein-Stoffe, die zur Granulierungsschnecke
geführt werden.
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Diese Art der Verarbeitung erfordert sosit aufgrund die ser beträchtlichen
Rezirkulierung einen Gesamtaufbau (trocknungsröhre, Siebe, Brecher, Förderer, usw...),
der außer Verhältnis zu. der tatsächlichen Produktion steht. Beispielsweise erfordert
eine Produktion von 20 t/h an verkaufbaren Produkten eine Granulierungsanlage, die
80 t/h bewältigen kann.
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eines derartigen Vorgangs kann natürlich auch verbessert werden, beispielsweise
dadurch, daß hinter der Granulierungsschnecke eine Drehtrommel vorgesehen wird,
die ihre Wirkung bei gleichermaßen vorgenommener Vortrocknung der Gesamtheit der
Granulate dadurch verbessert, daß in diesem 8tadium die Sichtung durchgeführt wird,
um die verschiedenen Fraktionen zu isolieren (die bei dem feuchten Produkt nicht
direkt sortiert werden könnten), wobei allein die interessierende Fraktion, bzw.
der interessierende Anteil vollständig getrocknet wird. Dadurch wird Jedoch nicht
die beträchtliche Rezirkulierung von Feinstoffen beseitigt.
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Bin anderes bekanntes Verfahren besteht darin, der aeutralisierten
und verdünnten lösung Kaliumchlorid in der Weise zuzufügen, daß ein sehr flüssiger
und wasserreicher Brei (20% Wasser bei 100°C) erhalten wird. Dieser frei wird al
Ende eines Drehrohres auf einen Schleifer von rezirkulierten Feinstoffen zerstäubt,
und gleichzeitig wird ein Strom von Rauchgasen zugeführt. Die Feinstoffe dienen
dabei als Auegangsteilchen oder Keime, die mit Brei angereichert und im Maße ihres
Wachsen getrocknet werden (Trocknung durch Schichten). Aus dem Drehrohr tritt dann
ein trockenes Produkt aus, das aus nahezu vollkonen kugelförmigen
Kügelchen
besteht.
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Der Vorteil dieses Verfahrens im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen
Verfahren besteht vor allem darin, daß wesentlich besser aussehende Granulate erhalten
werden und zur Durchführung der Granulierung und der Trocknung nur eine einzige
Vorrichtung erforderlich ist.
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Das erhaltene Produkt weist Jedoch trotz eines weniger breiten Körnigkeitsbereiches
noch außerhalb der Klassirungsgrenzen liegende Bestandteile auf. Es ist häufig erforderlich,
einen Bruchteil des für den Verkauf bestimmten Teiles zu brechen, um sich die ausreichende
Menge an Feistoffen zu verschaffen, die für die Arbeitsweise der Vorrichtung erforderlich
ist. Bei diesen Bedingungen liegt das Rezirkulationsverhältnis (Verhältnis der rezirkulierten
Menge zu der zum Verkauf bestimmten Menge) noch in der Größenordnung von 2 bis 3,
und es tritt wieder ein Teil der Nachteile der Granulierung mittels Schnecke auf.
Des weiteren ist auf den großen Warmeverbrauch hinzuweisen, der davon herrührt,
daß eine große Wassermenge zu verdampfen ist (Brei mit 20 % Wasser).
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Ein anderes Verfahren, das unter dem Namen "Prilling" bekannt ist,
besteht darin, eine Lösung heißer und konzentrierter Dünger in Form von Flüssifkeitsröpchen
zu pulverisieren, und zwar in einem aufsteigenden-Iftstroi am oberen Teil eines
im allgemeinen sehr hohen Turmes (mehrere 10 i). Die Betriebsbedingungen müssen
dabei derart sein, daß die gebildeten Granulate bet ihrer Ankunft am Boden des Turmes
genügend abgekühlt sind, so daß sie gehärtet sind und nicht an den Aufnahmeorganen
(Gummiband, usw.) zerbrechen. In allgemeinden ist es noch erforderlich, sie zu trocknen.
mittels dieser Technik werden wenig außerhalb der Klassierungsgrenzen liegende Bestandteile
erzeugt, aber es besteht die Tendenz,
daß die mittlere Körnigkeit
gering ist und oft bei 1 bis 2 am liegt.
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Bisher wurde das Prilling-Verfahren vor allem zur Grgulierung einfacher
Dünger verwendet, die praktisch chemisch rein sind und im allgemeinen durch direkte
Reaktion eines Paares von Reaktionsteilnehmern von Typ Salpetersäure-Ammoniak (Ammoniumnitrat)
oder Ammoniak-Kohlendioxyd (Harnstoff) erzeugt werden.
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Aus diesen Substanzen können in sehr einfacher Weise und unter der
Voraussetzung, daß die Temperatur ausreichend ist, gut flüssige Lösungen mit sehr
geringem Wassergehalt erhalten werden (die großen Reaktionswärmen haben bereits
einen guten Teil der Feuchtigkeit verdampft), welche leicht zerstäubbar sind und
in geeigneter Weise während der Zeit des Falls aus härten (der Temperaturbereich
zwischen der erforderlichen Fluidität und einem geeigneten Aushärten ist ziemlich
gering, und zwar umso geringer, Je größer die Konzentration ist, wobei es sich um
den Fall handelt, bei dem die Zustandsänderung freier ist, da man sich dann dem
Schmelzpunkt des reinen Körpers nähert).
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Sobald Jedoch der Dünger nicht mehr aus einer einzigen Iomponente
besteht, treten bei dieser Technik Schwierigkeiten auf.
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Ein einfaches Zufügen eines unlöslichen inerten Bestsndteils, beispielsweise
zum Zweck der Herstellung eines Düngers von geringerer Dosierung (weniger angereichert),
genüngt, um Schwierigkeiten zu erzeugen, und zwar bereits bei der Zerstäubung.
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Auch aus diesem Grunde besteht übrigens in bestimmten Pällen die Tendenz,
die Zerstäubungsdüsen (die bereits verschiedene Formen besutzen können) durch Systeme
zu ersetzen, die Granulierungskörbe" genannt werden und von einer lit von Drehzylindern
gebildet
werden, welche mit Lchern versehen sind, durch die der Brei durch die Zentrifugalkraft
ausgestoßen wird. Es ist somit zu erkennen, &ß unter diesen Gegebenheiten ein
Brei von Kompexdüngern durch Prilling schwierig zu granulieren ist.
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Dieser Brei besteht nämlich aus einem Gemisch von mehreren Salzen
mit manchmal sehr verschiedenen Löslichkeiten, was im allgemeinen zur Folge hat,
Temperaturbereich, von dem vorstehend die Rede war, ausgegen Ein Fallur die Komplexdünger
erzeugt, muß dannach in der Lage, Zusammensetzungen zu liefern, welche verschiedenen
Gehalt an Stickstoff, Phosphor und Kalium besitzen. Für jeden Fall ist dann ein
besonderer Brei vorhanden der spezielle Betriebsbedingungen erfordern wird, um sie
zufriedenstellendes Arbeiten der Anlage zu gewährleists. Unglücklilcherweise kann
jedoch ein sehr wichtiger Parame nämlich die Fallhöhe nicht nach Wunsch geändert
werden, und zwar sogar dann, wenn der Ausgangswert der Fallhöhe durch Rezirkulierug
des Produktes verringert werden kann.
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Da im allgemeinen eine Lösung erforderlicheist, died so stark wie
möglich konzentriert ist, muß einerseits ein großer Teil des Anfangs enthaltenen
Wassers verdampft werden (im allgemeinen im Vakuum) und andererseits muß bei relativ
hohen Temperaturen (z.B. etwa bei 150 bis 170°C) gearbeitet werden, was häufig kostspielige
Vorgänge. bzw. Abläufe zur Folge hat.
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Es hat schließlich den Anschein, daß sich das Verfahren vor allem
für freie eignet. welche so wenig wie möglich an unlöslichen Substanzen enthalten,
und daß es nicht bei freien anwendbar ist, welche Dicalciumphosphat oder andere
Calciumsalse vom Sulfat- oder Carbonattyp enthalten, die notwendigerweise vorhanden
sind. sobald es sich nicht mehr um einen einflachen Angriff mittels Salpetersäure
handelt, auf den eine
praktisch vollständige Beseitigung des gebildeten
Calciumnitrats folgt.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht die Beseitigung der
Nachteile der im Augenblick bekannten Techniken und ermöglicht bei gleichzeitiger
Lieferung von einwandfrei kalibrierten Granulaten und ohne Rezirkulierung von Feinstoffen
einerseits die Verwendung eines Breis von relativ geringer Feuchtigkeit, der unter
üblichen Bedingungen einfach zu erhalten ist, und andererseits die Vermeidung spezieller
Behandlungen dieses Breis wie die Verdampfung unter Vakuum und das Wiedererhitzen
bei hoher Temperatur.
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Schließlich ist es bei der erfindungsgeiäßen Vorrichtung nicht erforderlich,
bestimmte Salze auszuschließen.
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Die Granulierungsvorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere
für Komplexdünger und führt folgende Arbeitsvorgänge durch: - Füllen von Formzellen
von im allgemeinen kegelstumpfförmiger Gestalt mit während der Speisephase nach
unten gorichteter Spitze mit einem flüssigen frei von relativ geringer Feuchtigkeit,
die in der Größenordnung von 4 bis 6 % Wasser liegt; - Beschleunigung des natürlichen
Härtevorgsngs des freie in den Zellen durch Einblasen eines Kühlfluids hauptsUchlich
an dem Teil der Zellen mit dem geringsten Durchmesser - sowie Abführen dieses Breis
in Fora kalibrierter, bzw.
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eine bestimmte Größe besitzender Granulate nach dem EiLrten, wobei
darauf hlnzuweisen ist, daß die kalibrierten Granulate vorteilhafterweise dadurch
stabilisiert werden, daß sie während einer kurzen Dauer der Umgebungsluft ausgesetzt
und dann einer Trocknung unterworfen werden, und zwar mittels der Wirbelbett-Technik,
um ihre Feuchtigkeit auf einen Wert unterhalb von 1 % zu bringen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß
ein um seine horizontale Achse in Drehung versetzter Zylinder vorgesehen ist, der
an einer seiner vertikalen Seiten offen ist und völlig durchbohrt ist, wobei diese
Bohrungen Formzellen bilden, die nacheinander erscheinen unter einem Trichter zur
Zuführung flüssigen Breis, wobei im Inneren des Zylinders eine feste Platte angeordnet
ist, die während der Zeit, die erforderlich ist, um ein leichtes Aufnehmen des Breis
zu ermöglichen, den Boden der Zellen bildet, vor einem System zum Abkratzen der
Breigrate, die sich auf dem Zylinder gebildet haben, gegenüber einem System zum
Einblasen eines Kühlfluids, vor einem mechanischen System, welche das loslösen der
gehärteten Granulate aus ihren Jeweiligen Zellen gewährleistet, vor einem kräftigen
Drucklufrstrom, der die gehärteten und kalibrierten Granulate ausstößt, sowie gegebenenfalls
vor einer Heizrampe, bzw. Heisstation Im folgenden werden weitere Besonderheiten
und chargkteristische Merkmale der Erfindung angeführt: Die Forizellen besitzen
die Gestalt von Kegelstümpen, die in der Speisestellung umgedreht sind und einen
Scheitelwinkel von etwa 300 besitzen sowie eine Höhe aufweisen, die etwa gleich
dem Durchmesser ihrer kleinen Basis list.
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Das System zum mechanischen loslösen der gehärteten Granulate besteht
aus einem Drehkörper, der an seinem Außenumfang Finger aufweist, welche während
ihres Vorbeilaufens leicht in Zellen über deren kleine Basis eingreifen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht
das das Loslösen der gehärteten Grenulate
gewährleistende mechanische
System aus einer Reihe von elastisch angebrachten Kugeln, die bei ihrem Vorbeilaufen
leicht au das Innere von Zellen durch die Öffnung an der kleinen Basis eingreifen.
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Fan Transportband fördert die gehärteten, kalibrierten Granulate zu
einer Fluidisieruns-Trocknungs-Einrichtung von länglicher Form, die es ermöglicht,
für das Wirbelbett durch geeignete Regelung der Gas- und Feststoffdurchsätze einen
Längs-Wärmegradienten zu erhalten, der sich so nahe wie möglich dem Wärmegradienten
annähert, der aus den Grenz-Erweichungstemperaturen der Granulate resultiert, wobei
die im Inneren des Bettes gemessene Temperatur regelmäßig von der ZufUhrzone zur
Abführzone steigt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden
beispielsweise anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert;
in dieser zeigt: Figur 1 eine schematische Perspektivdarstellung einer möglichen
Ausführurgsform einer Granulierungsvorrichtung gemäß der Erfindung, Figur 2 eine
Seitenansicht dieser Vorrichtung, Figur 3 eine in größerem Maßtab dargestellte perspektivische
Detailansicht der bevorzugten Form eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltenen
Granulats oder Formkörpers, Figur 4 eine in Seitenansicht gezeigte Detaildarstellung
ei-- ner anderen möglichen Ausführungsform des die loslösung der Granulate aus ihrer
jeweiligen Form vor ihrer endgültigen Abführung ermöglichenden Mechanisaus, und
Figur 5 eine Schemadarstellung einer möglichen Ausführungsform einer Vorrichtung,
welche die frocknung durch Fluidisierung der bereits geformten Granulate gewährleistet.
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Es sei zunächst nochmals darauf hingewiesen, daß die erfindunsgemäße
Vorrichtung zur Granuliert mittels Formung sich für freie mit relativ geringer Feuchtigkeit
zum Zweck der Erlolchterung der Trocknung eignet und es vor alles ermöglicht, mittels
einer Technik genau lelibrierte Granulate su erzeugen, bei der jede Rezirkulierung
von Feinstoffen ausgeschlossen ist, welche im Verlauf der verschiedenen Phasen des
Arbeitsprozesses entstehen.
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Die Vorrichtung ist ferner so ausgelegt daß sie einerseits die Verwendung
eines bei üblichen Bedingungen einfach zu erhaltenden Breis ermöglicht und andererseits
keine Spezialbehandlungen dieses Breis wie Verdampfung unter Vakuum und Wiedererhitsung
auf hohe Temperatur erfordert. Schließlich bestehen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auch keine Ausschlußbedingungen hinsichtlich bestimmter Salze.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet eich insbesondere in besonders
vorteilhafter Weise nur durch Formung erfolgenden Granulierung von Komplexdüngern.
Diese weisen nämlich die Eigenschaft auf, daß sie bei gegebvenen Wassergehalt eine
Fluidität besitzen, die abnimmt, wenn die Temperatur niedriger wird.
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Vor der auf Einzelheiten eingehenden Beschreibung der rdindungsgemäßen
Vorrichtung muß darauf hingewiesen werden,daß eine Voraussetzung iur eine Benutzung
der Vorrichtung, d.h.
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für die geeignete Füllung der die Formen bildenden Zellen ist, daß
ein genügend flüssiger Brei zur Verfugung eteht.
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Für den keineswegs einschränkenden Fall, daß die Erfindung bei Komplexdüngern
angewandt wird, ist nochmals darauf hinzuweisen, daß der Ausgangsbrei sich hauptsächlich
durch Zugabe
von Kaliumchlorid zu dem Binärbrei ergibt, welcher
die Phosphor- und Sickstoffkomponenten nach Neutralisation mittels Ammoniak sowie
die in dem Ausgangsapatit enthaltenen Verunreinigungen enthält. Es werden gegebenenfalls
bestimmte Zusätze wie Superphosphat beigegeben, dessen Hauptsalz Monocalciumphosphat
ist, um den Gehalt an Phosphor und bestifltefl inerten und unlöslichen Füllstoffen
zu erhöhen.
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Um eine gute Fluidität des Breis zu erhalten, ist es wünschenswert,
daß diese letzteren Substanzen nicht in zu großer Menge vorliegen, wie dies bei
dem bekannten Grawliermogoreriahren mit Schnecke der Fall ist, das bei Brein mit
einem sehr pastenförmigen Zustand geeignet ist, welche nur 6Q % an tatsächlichen
mingesubstanzen enthalten.
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Gegenwärtig besteht die Tendenz zur Herstellung von Komplexdüngern
von mehr und mehr angereicherter Zusammensetzung, d.h von Komplexdüngern, die so
wenig wie möglich an Füllstoffen enthalten und beispielsweise einen Aufbau, bzw.
eine Zusammensetzung vom Typ 15-15-15 aufweisen, die durch Angriff oder Aufschluß
mittels Salpetersäure erhalten wird, oder vom Typ 17-17-17, welcher mit Phosphorsäure
erhalten wird, usw.
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In diesem Zusammenhang sei nochmals erwähnt, daß es zur Bezeichnung
eines beliebigen Düngers übliche Praxis ist, ihn nacheinander durch einen Gehalt
an Stickstoff, auqedräckt in Stickstoffelementen, dann durch seinen Gehalt an Phosphor,
ausgedrückt in Phosphorsäure P205 und schließlich durch seinen Gehalt an Kalium
ausgegrückt in Kalilauge K2O, zu Kennzeichnen, wobei zu bemerken ist, daß das Fehlen
eines dieser Elemente durch die Ziffer 0 angegeben wird.
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Demgemäß gehört die nachfolgend beispielsweise angegebene Zusammensetzung
zum ap 15-15-15.
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PO4 (NH4)3 Ammoniumphosphat 12,2 PO4 (H)a Dicalciumphosphat 14,4
NO3 E4 Ammoniumnitrat 13,1 NO3K Kaliumnitrat 32 ClNH4 Ammoniumchlorid 17 88,7 Bei
dieser Zusammensetzung sind nur 11,3 s an verschiedenen Füllstoffen vorhanden.
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Es hat sich erwiesen, daß die erfindunsgemäße Vorrichtung besonders
vorteilhaft verwendbar ist sur Behandlung eines Breis der Zusammensetzung 15-15-15
mit 4,6 % Wasser und bei einer Temperatur von etwa 100°C, der beispielsweise erhalten
wurde durch Zugabe von einem Teil Kaliumchlorid zu 3 Teilen von 20-20-0 in Form
von Brei mit 6-8 X Wasser.
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Die als Beispiel in den Fig. 1 und 2 dargostellte Granulierungsvorrichtung
besitzt ein bewegliches Element 1, das aus einem Zylinder mit horizontaler Achs
ZZ1 besteht, der in Richtung des Pfeiles F1 angetrieben Ist, an einer seiner zwei
vertikalen Seitenflächen offen ist und von kegelstupfförmigen Öffnungen wie 2A,
2B, 2C...2E durchdrungen ist, welche Formen bilden.
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Um sowohl den Vorgang der Zuführung von flüssigem Brei zu den Formen
2A ... 2E als auch die Entfernung der gehärteten Granulate aus diesen Zellen zu
erleichtern, weisen diese eine kegelstumpfförmige Gestalt auf, deren kleine Basis
im Augenblick der Speisephase nach unten gerichtet ist.
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Die Durchmesser D1 und D2 der Basen sowie die Höhe h des Kegelstumpfes
(siehe Fig. 3) sind in der Weise bestimmt, daß der Scheitelwinkel & des Kegels
etwa bei 300 liegt Fär einen Komplexdüngerbrei der vorstehend definierten Art besitzen
die Zellen vorteilhafterweise einen Durchmesser D1 von 3 bis 4 mm für die kleine
Basis, einen Durchmesser D2 von 5 bis 7 mm für die große Basis und eine Höhe h von
3 bis 4 mm, d.h. eine Höhe, die im wesentlichen gleich dem kleinen Durchmesser ist.
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Bei diesen Bedingungen haben die gehärteten Granulate 3D, (Fig. 2)
exakt die Form der Zellen der Fig. 3, in die der Brei gegossen wurde, wobei eine
leichte Kontraktion aufgrund der Tatsache auftritt, daß sich die Dicht des Breis
umgekehrt zur Temperatur ändert, wenn diese niedriger wird.
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Im Zusammenhang mit der Prinzipdarstellung nach den Pig.1 und 2 ist
zu bemerken, daß das bewegliche Element 1, in dem die Zellen ... 2E ausgebildet
sind, vorzugsweise eine Stärke e besitzt, die gleich der Höhe der Zellen ist, so
daß diese mit ihrer großen Basis an der a Außenseite und mit ihrer kleinen Basis
an der Innenseite des beweglichen Elements enden. Diese Besonderheit ermöglicht
es, wie im einzelnen noch zu sehen sein wird, eine pneumatische Abführung der Granulate
vorzunehmen.
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Während der Speissphase I wird einem festen Tricher 4, der über dem
beweglichen Element 1 angeordnet ist, entsprechend dem Pfeil F3 der zu behandelnde
flüssige Brei 5 zugefrührt, der in die Zellen fließt und die in dem Maße ihres Vorbelaufens
bei 3A füllt. Damit der Brei aufgrund
seine Pluidität, bzw. Flüssigkeit
nicht am unteren Teil der Zellen 2A ausläuft, ist im Inneren des beweglichen Elements
1 eine feste Platte 6 vorgesehen, welche einen moden zur die Zellen in der zur Ermöglichung
einer leichten Aufnahme des Breis erforderlichen Zeit bildet.
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Die ungekehrt kegelstumpfförmige Gestalt der Zellen verhindert dabei,
daß der Brei aus diesen Zellen ausfließt.
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Perncr werden beiderseits des beweglichen Elements 1 Kratzerelemente
7 und 8 vorgesehen, welche es ermöglichen, die verschiedenen Grate 9 und 10 aus
verfestigtem frei zu beseitigen, und zwar entsprechend der Pfeile 14 und 75. Es
ist zu bemerken, daß eine gute Regelung, bzw. Einstellung der Ränder des Speisetrichters
4 und der Bodenplatte 5 nur äußerst wenig von diesen Graten entstehen1 bzw. passieren
läßt, wobei diese Grate aus Brei schließllich wedergewonnen und zur Breiberstellung
rezirkuliert werden.
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Zur Verbeeserung des Wirkungsgrades der Vorrichtung und um schnellstmöglich
sur Phase der Abführung der gehärteten Oranulate aus den Zellen des beweglichen
Elements zu gelangen, wird zur Eühlphase II der Granulate 3B, 3C o Übergebangen.
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Zu diesem Zweck wird entsprechend den Pfeilen F6 mittels beliebiger
Mittel Kaltluft oder jedes andere geeignete gasförmige Fluid eingeblasen, z.B. Ammoniak,
wenn der frei sauer ist, und zwar in den Innenteil des beweglichen Elements 1, um
zunächst die den kleineren Durchmesser aufweisende Oberfläche der Granulate zu verfestigen,
welche der Wirkung des Auswerfersystems während der dritten Arbeitsphase standhalten
muß.
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Während eines ersten Stadiums dieser Phase werden die Granulate 3D
zunächst einer mechanischen Einwirkung ausgeätzt; die ihr Loslösen von den Zellen
2D zur Folge hat.
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Danach werden die Granulate 3E, die nicht mehr in irgendeiner Weise
an den Zellen haften, heftig nach außen gestoßen, und zwar mittels eines durch die
Pfeile F8 schematisch dargestellten Druckluftstrahles, der die Zellen 2E durchbläst
und außerdem deren vollständige Reinigung gewährleistet.
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Die auf diese Weise von dem bewglichen Element 1 losgelösten Granulate
3E können vor dem Trocknungsvorgang, auf den im einzelnen noch eingegangen wird,
gespeichert werden.
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Um ein gutes Füllen der Zellen mit dem Brei zu begünstigen, kann vorteilhafterweise
derRucklauf des beweglichen Elements 1 ausgenutzt werden, um eine leichte Erhitzung
der Außenseite dieses Elements gerade vor der Speisephase zu gewährleisten, um die
Tendenz des Breis zum Hartwerden an dem eigentlichen beweglichen Element zu beseitigen.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß alle mit dem Brei oder den Granulaten
in Berührung kommenden Organe aus einem bei den Betriebsbedingungen durch die chemischen
Bestandteile unveränderlichen Material, z.B. aus rostfreiem Stahl, bestehen.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß es vorteilhaft ist, vor der ausnahmslosen
Leerung aller Öffnungen in Laufrichtung vor dem pneumatischen Auswerfer ein mechanisches
System vorzusehen, welche das Lösen der Granulate 3D bewirkt, wenn die Öffnungen
in der Stellung 2D ankommen, wodurch es außerdem möglich wird, Druckluft von geringerem
Druck zu verwenden.
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Gemäß einer beispielsweise in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
ist das Loslösesystem folgendermaßen aufgebaut: Am unteren Teil des Zylinders 1
und im Inneren dieses Zylinders ist ein tangierender Zylindr 16 von kleinerem Durchmesser
angebracht, der mit Fingern 16a, 16b, ... 16e versehen ist, die in die Offnungen
eingreifen können und entweder das Entfernen der durch Schwerkraft fallenden Granulate
oder das einfache lösen dieser Granulate gewährleisten, wobei im letzteren Falle
ein Druckluft strom F8 das Außwerfen der Granulate und in allen Fällen das vollständige
Reinigen der Öffnungen sowie das Kühlen der Nasse des Zylinders sicherstellt Es
ist offensichtlich1 daß die Fingerreihen 16A, 16B entsprechend den Mantellinien
des Zylinders 16 verteilt sind, wobei der Abstand zwischen ihnen gleich dem Abstand
ist der zwei aufeinanderfolgende Reihen von in dem Zylinder 1 angebrachten Öffnungen
2AX 2B ... trennt. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß sie zusätzlich
zur loslösung der Granulate den Antrieb des Zylinders 1 gewährleistet, da es dazu
genügt, die Drehachse II1 des Zylinders 16 anzutreiben.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform, die beispielsweise in Fig. 4
dargestellt ist, besteht das mechanische System zum loslösen der Granulate aus einer
Reihe von Kugeln 14A-die durch Federn 14B vorgespannt sind, welche in einem Gehäuse
15 angebracht sind. Diese Kugeln werden in die entsprechenden Öffnungen gedrückt,
wena diese in die Stellung 2D gelangen und gewährleisten dadurch das loslösen der
Granulate 3D.
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Selbstverständlich wird dann, wenn das loslösen oder Aunworfen der
Granulate mittels eines Kugelsystems von der im Fig.4 dargestellten Art gewährleistet
wird, die Welle ZZ des Granulierungszylinders 1 angetrieben.
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Gemaß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsvariante könnte
auch ein System in Betracht gesogen werden, das aus einer Art vertikalem Ksmm besteht,
das mittels eines auf die Drehung des Zylinders ansprechenden Mechanismus abwechselnd
angehoben und abgesenkt wird.
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Es ist ferner offensichtlich, daß die beschriebenen Kuhl- und Aufheizsysteme
nicht notwendigerweise gleichzeitig verwendet werden, da dies einerseits von den
Temperaturen abhängt, die zur Aufrechterhaltung einer guten Fluidität des verwendeten
Breis sowie zur Erzielung einer ausreichenden Kühlung dieses Breis zur Gewährleistung
des Auswerten der Granulate erforderlich sind, sowie andererseits von der Gleichgewichtstemperatur,
die die Vorrichtung im Verlauf der Drehung annimmt.
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Die einmal geformten Granulate müssen getrockner werden.
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Zu diesem Zweck genügt es, die entsprechend den Pig. 1 und 2 ausgebildete
Granulierungsvorrichtung mit einem Trockner su koppeln, der vorzugsweise von der
beispielsweise in Fig. 5 dargestellten Art ist. Auf diese Weise können die Granulate
mittels einer Transportbandes 23 befördert werden, was den Vorteil hat, daß diese
Granulate etwas stabilisiert werden, indem sie in einer feinen Schicht der Umgebungsluft
ausgesetzt werden. Auf diese Weise werden die Granulate an der Oberfläche leicht
gehärtet und haben nicht mehr die Tendenz aneinanderzukleben und eignen sich von
da an besser für mechanische Beanspruchungen.
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Um spätere Klumpenbildungen zu vermeiden, ist es erfahrung.-gemäß
erforderlich, die Feuchtigkeit der Granulate auf wenigstens 1 % und vorzugsweise
zwischen 0,6 und 0,8 % zurücksurühren.
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Da das erhaltene Produkt dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine
Feuchtigkeit zwischen 4 bis 6 % aufweist, und vollkommen kalibriert, d.h. von untereinander
gleicher Form ist, wird die Trocknung in besonders vorteilhafter Weise mittels der
Wirbelbett-Technik vorgenommen.
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Es ist bekannt,daß diese Technik zusätzlich zu ihren bestlrnten Vorteilen,
die von dem ausgezeichneten wärneaustausch, der sehr kurze Berührungszeiten twischen
den Feetstoffen und den heißen Rauchgasen ermöglicht, herrühren, sich besonders
gut bUr Produkte eignet, die in einem sehr engen Körnigketrsbereicht liegen, wie
dies bei den gemäß der Erfindung erhaltenen Granulate der Fall ist, wobei eine genau
definierte Fluidesierung-Geschwindigkeit erforderlich ist. Ein zusätzlicher Vorteil
der Fluidisierung in Vergleich su anderen Techniken wie beispielsweise dem Dreh
rohrofen besteht in der Möglichkeit der Verwendung von heißeren Rauchgasen, da dadurch,
daß die verschiedenen Teilchen gegeneinander in Bewegung gesetzt werden, die Gefahren
des Zusammenklebens verringert werden.
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Im Fall der Verwendung der erfindungsgemäßen Granulierungevorrichtung
bei Düngern ist zunächst wieder daran zu erinnern, daß die Erweichungstemperatur
dieser Dünger, sofern es sich um ein soeben granuliertes frisches Produkt handelt,
uLso niedriger liegt, je feuchter diese Dünger sind.Aufgrund des Vorteils hinsichtlich
der Wärmebilanz. gemäß der es möglich ist, dieser Erweichungstemperstur so nahe
wie möglich zu kommen, ohne sie Jedoch zu überschreiten, wird für die
Trocknung
der Granulate die Lösung mit einem Fluidisator von länglicher Form oder ein Fluidisator
in Form eines Ganges gewählt. Diese Lösung bietet sich dadurch an, daß sie es ermöglicht,
für das Wirbelbett durch sorgfältige Regelung der Gas- und Feststoffdurchsätze einen
Iängs-Wärmegradienten zu erhalten, der sich so eng wie möglich dem Wärmegradienten
anpaßt, der aus den Erweichungs-Grenztemperaturen resultiert, wobei die im Inneren
des Bettes gemessene Temperatur regelmäßig von der Zuführzone zur Abtührsone ansteigt.
Diese Lösung ermöglicht es außerdem, für die Granulate gleichförmige Aufenthaltszeiten
zu erreichen.
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Als Ausführungsform eines gangförmigen Fluidisators wird vorteilhafterweise
die beispielsweise in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform gewählt.
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Die dargestellte Anlage besteht im wesentlichen aus einem Kasten 24
von parallelepipedischer Form, der auf eine Mischkammer 25 aufgesetzt ist, welche
die Erzeugung von durch die Pfeile F10 dargestellten heißen Rauchgasen durch Zufügung
einer bei 26 eingeführten I;uftmenge zu den Rauchgasen eines Brenners 27 gewährleistet
der selbst wiederum in an sich bekannter Weise über eine Gasleituzg28 und eine Lufteitung
29 gespeist wird.
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Am Boden des Kastens 24 ist ein rechteckiges Gitters vor gesehen,
das aus einer durchlöcherten Platte besteht, die licht gegen die Horizontale geneigt
ist, z.B. in der Größenordnung von 20 von der Zuführzone A zur Abführzone B.
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Die zu trocknenden Düngergranulate 31, die wie bereits erläutert durch
das Transportband 23 in einen Speisetrichter 32 befördert werden, werden an der
oberen Seite A des Gitters 30 eingeführt, z.B. mit Hilfe einer Speiseschnecke 33,
und
werden an der unteren Seite B des Gitters abgeführt, z.B. mit Hilfe eines Drehverteilers
34, und zwar zu einem Speichertrichter oder Behälter 35.
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Ein Zyklon 36 ermöglicht es, die durch die Rauchgase Fio mitgenommenen
und von dem Abrieb in dem Wirbibett 37 herrührenden Feinstoffe wiederzugewinnen.
Die auf diese Weise wiedergewonnenen Feinstoffe werden zur Aufbereitung des Breis,
mit dem die Granulierungsvorrichtung gespeist wird, rezirkuliert.
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Der soeben beschriebene gangförmige Fluidisator arbeitet folgendermaßen:
Es wird durch Regelung der Luft- und Brennstoffdurchsätze 26,28,29 ein Rauchgasdurchsatz
F10 in der Weise fest vorgegeben, daß unter dem Gitter 30 eine gewahlte Temperatur
und eine Ieerlaufgeschwindigkeit erhalten wird, d.h. bei Fehlen von Feststoffen
Rauchgase, die vorher bestimmt sind und ausreichen um eine gute Fluidierung, bzw.
Verwirbelung der Düngergranulate 31 zu erhalten.
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Es wird dann der Fest stoff zugeführt und das Abfübrsystem 34 in der
Weise in Gang gesetzt, iB ein Feststoffstrom durch den Trockner erhalten wird, wobei
die Zuführmenge bei A stets größer als die Abführmenge bei B ist. Es bildet sich
folglich ein Bett 37 von zunehmender Höhe aus, wobei die Höhe durch den Druckverlust
bestimmt ist, den es bei den Rauchgasen F10 bewirkt. Wenn die Temperatur des Bettes
37 den gewünschten Wert erreicht hat, wird die abgeführte Menge erhöht, indem auf
den Verteiler 34 in der Weise eingewirkt wird, daß das Bett 37 auf diesen Wert stabilisiert
wird und die Vorrichtung sich dann in Betrieb befindet.
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Wenn der Durchsatz erhöht werden soll, braucht nur gleichzeitig die
Zuführung und Abführung erhöht zu werden, indem auf die Schnecke 33 und den Verteiler
34 eingewirkt wird.
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Wenn übrigens die Aufenthaltszeit des Produkts in dem frockner sich
als zu gering erweist kann diese dadurch ziege stellt werden, daß eine größere Höhe
des Bettes 37 gewählt wird.
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Wenn sich die Vorrichtung in Betrieb befindet, muß dafür Sorge getragen
werden, daß die Fluiddurchsätze undder Feststoffdurchsatz derart sind, daß an Jedem
Punkt des Trockners, insbesondere auf der Abführseite B, die Temperatur im Inneren
des Bettes 37 unterhalb der Erweichungstemperatur des getrockneten Düngers bei dem
Feuchtigkeitsgehalt bleibt, den er an diesem Punkt besitzt.
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Bei einer gegebenen Vorrichtung ist es von Interesse, den größtmöglichen
Feststoffdurchsatz zu erreichen, der mit den Grenztemperaturen und den für eine
gute Trocknung erforderlichen Aufenthaltszeiten vereinbar ist, da es dadurch ermöglicht
wird1 die Wärme der Rauchgase, die aus der Vorrichtung mit einer Zwischentemperatur
zwischen den zwei Extremtemperaturen des Bettes austreten, maximal auszunützen.
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So ist es beispielsweise möglich, daß es eine bestimmte Regelung der
verschiedenen Durchsätze ermöglicht, mit einer Rauchgastemperatur von 200°C für
das Bett 37 einen Temperaturgradienten zu erhalten der von 100°C auf der Zuführseite
A des Feuchtproduktes bis auf 125°C auf der Abführseite 13 des trockenen Produktes
geht, wobei die Rauchgase mit einer Temperatur von 110°C entweichen - atentansprüche
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