DE19718694C2 - Granulat für Solarabsorber und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Granulat für Solarabsorber und Verfahren zu dessen Herstellung

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stabiles und wenig eluierbares Granulat mit hohem Strahlungsabsorptionsgrad zu schaffen, welches in strahlendurchlässigen Behältern oder Rohren direkt von einem flüssigen oder gasförmigen Wärmetauschermedium durchströmt wird. DOLLAR A Diese Aufgabe wird durch ein mit Kobaltoxid gefärbtes oder beschichtetes Schaumglasgranulat gelöst. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gelöst, bei welchem ein Granulat aus den Rohstoffen des herzustellenden Glasgranulats mit einer Kobaltverbindung und einem Trennmittel beschichtet, gebläht und abschließend das Trennmittel entfernt wird. DOLLAR A Die Erfindung wird beispielsweise bei einem Granulat für Solarabsorber mit Wasser als Wärmetauschermedium angewandt, wobei das Granulat einen Absorptionskoeffizienten von 0,97 im Wellenlängenbereich von 325 bis 900 nm erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Granulat für Solarabsorber, wo es in strahlendurchlässigen Behältern oder Rohren direkt von einem flüssigen oder gasförmigen Wärmetauscher­ medium durchströmt wird. Solche Solarabsorber sind beispielsweise durch die deut­ schen Offenlegungsschriften Nr. 30 01 184, 30 05 472, 30 31 541 und 44 31 124 be­ kannt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Granulates, wobei dieses naturgemäß einen möglichst hohen Absorptionsgrad für Wärmestrahlung erhalten bzw. beibehalten soll.
Sofern bei den oben genannten Veröffentlichungen, welche in der Hauptsache die Konstruktion der Solarabsorber betreffen, etwas zum Werkstoff des Granulates ge­ sagt ist, handelt es sich entweder um schwarzes Kunststoffgranulat (DE 30 31 541 A1) oder um glasige anorganische Massen, wie Hochofenschlacke oder Schmelz­ basalt (DE 30 01 184 A1). Bei Kunststoffgranulat ist zu befürchten, daß unter Einwir­ kung von Sonnenstrahlung eine relativ schnelle Veränderung und Verschlechterung der Eigenschaften einsetzt. Bei den erwähnten Granulaten aus anorganischem Ma­ terial, wie Hochofenschlacke oder Schmelzbasalt, lassen sich wegen naturgemäß wechselnder Zusammensetzung die bei flüssigen Wärmetauschermedien, wie bei­ spielsweise Wasser, wichtigen Eluatwerte nicht vorhersagen und damit garantieren, in beiden Fällen sind wegen der grundsätzlich glasigen Beschaffenheit keine maxi­ malen Strahlungs-Absorptionswerte erreichbar.
Außerdem ist es ohne Angabe einer Zweckbestimmung ganz allgemein bekannt, die Granulat-Grünkörper auf Teller-Granulierern mit einer Farbschicht zu überziehen (EP 0 678 482 A2, Anspruch 8).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stabiles und wenig eluierbares Granu­ lat mit hohem Strahlungsabsorptionsgrad zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen definierte Erfindung gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden die Anforderungen an ein Granulat für den genannten Anwendungszweck erfüllt, nämlich:
  • - Rundkorn mit einem Durchmesserbereich von 1 mm bis 20 mm mit möglichst geschlossenen Poren;
  • - Schüttdichte in der Größenordnung von 0,3 kg/dm3;
  • - Druckfestigkeit des Einzelkorns über 1 N/mm2;
  • - Färbung und Oberflächenstruktur derart, daß eine im Wärmetauschermedium stabile UV/Vis Absorption im Wellenlängenbereich von 325 nm bis 900 nm über 95% erzielt wird.
  • - Ultraviolettbeständigkeit;
  • - geringe Wasseraufnahme;
  • - chemische Beständigkeit, insbesondere gegenüber Wasser sowie Wasser- Polypropylen-Glykol-Gemischen als Wärmetauschermedien (im 100 h/100°C- Test darf wegen der Anwesenheit von Kupfer und Phosphorlot im Wärmekreis­ lauf ein pH-Wert von 9 nicht überschritten werden);
  • - Temperaturbeständigkeit bis 400°C und Nichtbrennbarkeit.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:
Ein Gemisch aus 94 Masse-% auf unter 25 µm zerkleinertem Behälter-Recycling- Glas, 4 Masse-% Braunstein als Treibmittel und 2 Masse-% Bentonit als Bindemittel wird auf einem Tellergranulierer unter Besprühen mit Wasser zu einem Rohgranulat mit 13% Feuchtegehalt, einer glänzenden "Lederhaut" und einer Korngröße von 2 mm bis 4 mm verarbeitet. Nach dem Trocknen auf einen Feuchtegehalt unter 1 Mas­ se-% wird das Granulat wiederum auf einem Tellergranulator gleichmäßig mit einer 10%igen Suspension von Kobaltcarbonat in Wasser besprüht, wobei der Einsatz von Kobaltcarbonat, bezogen auf die Masse des getrockneten Granulates, etwa 0,5 Masse-% beträgt. Dann wird das Granulat in einer rotierenden Trommel mit Magne­ siumoxid als Trennmittel vermischt. In einem Drehrohrofen erfolgt bei max. 970°C das Blähen. Dann muß das Trennmittel Magnesiumoxid entfernt werden, welches weiß gefärbt ist und den Absorptionsgrad stark beeinträchtigen würde. Zugleich ist die vollständige Entfernung desselben infolge der Weißfärbung leicht zu kontrollie­ ren. Die Entfernung des Trennmittels erfolgt durch eine Hochdruckwäsche mit Was­ ser, bis das ablaufende Wasser nicht mehr erkennbar getrübt ist, durch eine Behand­ lung mit 12%iger technischer Salzsäure und schließlich durch eine Neutralisie­ rungswäsche mit Wasser.
Das fertige Produkt weist folgende Eigenschaften auf:
Schüttdichte: 0,27 kg/dm3 bis 0,29 kg/dm3
Korngröße: 2,0 mm bis 5,6 mm
Druckfestigkeit nach DIN 4226/3: 6,5 kN
Einzelkornfestigkeit: 2,5 N/mm2 für Korngröße 3 mm bis 4 mm 1,5 N/mm2 für Korngröße 5 mm bis 6 mm
Chemische Beständigkeit: (100 h/102°C) pH-Wert von < 8,04 auf 8,35 (d. h. wie gefordert unter pH-Wert 9)
Absorptionskoeffizient: (UV/Vis 325 nm bis 900 nm) 0,97

Claims (2)

1. Granulat für Solarabsorber, wo es von einem Wärmetauschermedium durchströmt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung eines mit Kobaltoxid gefärbten oder be­ schichteten Schaumglasgranulates.
2. Verfahren zur Herstellung eines Granulates nach Anspruch 1 durch Granulieren eines Gemisches aus Glasmehl, Blähmittel und Bindemittel, Trocknen des Granula­ tes, Beschichten desselben mit einer Kobaltverbindung und danach mit einem Trenn­ mittel sowie Blähen des auf diese Weise erhaltenen Granulates, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Trennmittel Magnesiumoxid dient, das nach dem Blähen nachein­ ander durch eine Hochdruckwäsche mit Wasser, eine Wäsche mit verdünnter Säure und eine Neutralisierungswäsche mit Wasser rückstandslos entfernt wird.
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