DE2260723A1

DE2260723A1 - Verfahren zur herstellung eines grobkoernigen erzeugnisses mit relativ hohem feuchtigkeitsgehalt

Info

Publication number: DE2260723A1
Application number: DE19722260723
Authority: DE
Inventors: Ole Dipl Ing Kjaergaard; Joergen Dipl Ing Storm
Original assignee: Niro Atomizer AS
Current assignee: GEA Process Engineering AS
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1972-12-12
Publication date: 1973-07-05
Also published as: GB1411135A; DK131326B; DK131326C; DD101747A5; JPS5527036B2; FR2166067A1; CS203049B2; FR2166067B1; JPS4878206A

Description

Dr. W. P. Kadi Dipl. Ing. E. E. Finkener 2260723 DipUng. W.Ernesti

Patentanwalt·

Akti-eselskabet Niro Atomizer, Sjziborg, Dänemark

Verfahren zur Herstellung eines grobkörnigen Erzeugnisses mit relativ hohem Feuchtigkeitsgehalt

Die vorliegende. Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines grobkörnigen Produktes mit relativ hohem Feuchtigkeitsgehalt, insbesondere zur Anwendung als keramische Trockenpressmasse, z.B. zur Herstellung von Fliesen mit der sogenann- . ten Porphyrstruktur, nach welchem Verfahren eine. Aufschlämmung des Ausgangsmaterials für das Erzeugnis zerstäubt wird über einem fluidisieren Bett, das rückgef ührtles,feinkörniges Pulver enthält, nach welchem Verfahren Trockengas durch das Bett emporgebläsen wird und sowohl zum Trocknen des Materials •als auch zum Fluidisieren desselben dient und nach welchem Verfahren das fluidisierte Bett in eine Anzahl aufeinanderfolgender Zonen mit unterschiedlichen Trocknungsbedingungen aufgeteilt ist, denen allen Aufschlämmung in zerstäubter Form augeführt wird.

Aus der Beschreibung zum amerikanischen Patent Nr* 3 533 ist ein Verfahren der obengenannten Art bekannt geworden» nach welchem die Aufteilung des fluidisierten Bettes in aufeinanderfolgende Zonen dadurch erfolgt, dass unter dem Eett ein Gitter oder ein Siebboden benutzt wird, in welchem die Grosse und/ oder Anzahl der Öffnungen von derjenigen Stelle ₉ an der das feinkörnige Pulver in das Bett gelangt, bis zu derjenigen Stel*- Ie, an welcher das grobkörnige Erzeugnis das fluidisierte Bett verlässt, allmählich abnimmt. Infolge dieser Aufteilung in Zonen werden unterschiedliche Trocknungsbedingungen in den Zonen erreicht, da sowohl die Menge als auch die Geschwindigkeit der durch das Bett aufsteigenden Lu£t von Zone zu Zone variiert, und zwar genauer gesagt derart, dass die aufsteigende Luftmenge pro Zeiteinheit in der ersten Zone oder in den ersten Zonen verhältnismässig gross und in der letzten Zone bzw. in den letzten Zonen verhältnismässig klein ist.

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Nach dem dem obengenannten Patent gemässen Verfahren Ist es möglich, das Wachsen der einzelnen Partikeln durch Steuerung von zwei Prozessbedingungen zu regeln, z.B. der Geschwindigkeit, mit der sich die Partikeln im fluidisieren Bett bewegen, sowie der Anzahl der Zerstäubungszonen oder -stufen, doch ist es nicht möglich, die verschiedenen Trocknungsbedingungen in den verschiedenen Zonen unabhängig voneinander zu variieren, da eine Vergrösserung oder Verkleinerung der pro Zeiteinheit durchgeblasenen Luft in einer Zone von einer entsprechenden Vergrösserung oder Verkleinerung des Luftdurchtritts in allen anderen Zonen begleitet würde. Nach dem bekannten Verfahren wird ein relativ hoher Feuchtigkeitsgehalt des fertigen Erzeugnisses dadurch sichergestellt, dass man die Austrittemperatur der Trockenluft relativ niedrig hält, doch da die E^-Intrittemperatur verhältnismässig hoch ist, z.B. 350 C, läset sich dies nur dadurch erzielen, dass die Fluidisiergeechwindigkeit relativ niedrig gehalten wird. Das fluidisierte Bett muss deshalb in bezug auf die zu behandelnde Materialmenge eine relativ grosse Ausdehnung haben. Aufgrund der relativ niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit lassen sich die gebildeten Partikeln jedoch nicht völlig ochwebend halten. Sie haben vielmehr die Neigung, sich auf den Siebboden oder das Gitter zu legen oder daran anzukleben und allmählich eine breifihnliehe Masse eu bilden*

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in die erste Zone des fluidisieren Bettes Trockengaa mit einem hohen Trockenpotential und hoher Fluidisiergeschwindigkeit in einer solchen Weise eingeleitet wird, dass in dieser Zone Partikeln entstehen, deren Grosse etwas unter der ftlr die fertigen Partikeln gewünschten Grosse liegt und deren Feuchtigkeitsgehalt wesentlich kleiner ist als der angestrebte Feuchtigkeitsgehalt des fertigen Pulvers, und dass in die letzte Zone des fluidisieren Bettes Trockengaa mit niedrigem Trocken- potential eingeleitet wird, deren Austrittemperatur auf einem solchen Wert unter 50° C gehalten wird, dass die dieser Zone zugeführte Menge Aufschlämmungsflüssigkeit abzüglich der durch die Trocknung in dieser Zone entzogenen Flüssigkeitsmenge den

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Feuchtigkeitsgehalt des gesamten fertigen Erzeugnisses auf den gewünschten Wert heraufsetzen kann. ,

Unter der "Fluidisiergeschwindigkeit" ist auf übliche Weise das Verhältnis zwischen Gasvolumen pro Zeiteinheit und d©r ge« samten Querschnittfläche zu verstehen·

Wegen des hohen Trockenpotentials und der hohen Fluidisierge» schwindigkeit in der ersten Zone kann dort im Laufe kurser Zeit eine erhebliche Materialmenge getrocknet werden-_t was dazu beiträgt, der benutzten Trocknungsvorrichtung eine hohe Kapazität zu verleihen. Die Trocknung in dieser Zone ist jedoch weitgehender als erforderlich und wünschenswert, da die entstehenden Partikeln einen wesentlich kleineren Feuchtigkeitsgehalt als den erwünschten erhalten. Dies wird jedoch in der letzten Zone wieder kompensiert, in welcher auf Grund der niedrigen Austritttemperatur nur eine geringe Flüssigkeitsmenge entzogen wird« Durch geeignete Einstellung dieser Temperatur wird erreicht, dass die Trocknung in dieser Zone zu einem derartigen Ausmass erfolgt, dass die dieser Zone durch die Zerstäubung zugeführte Flüssigkeitsmenge nur so weit reduziert wird, dass das fertige Erzeugnis einen Feuchtigkeitsgehalt erhält, der den Feuchtigkeitsgehalt der die erste Zone verlassenden Partikeln Übersteigt und dem erwünschten Feuchtigkeitsgehalt entspricht.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, welche ein Prozessdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten AuBfÜhrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens darstellt.

Wie gezeigt, wird die Aufschlämmung mit Hilfe einer Pumpe 1 in einen Behälter 2 gebracht, worin sie durch Düsen 3 über einem fluidisierten Bett 4 zerstäubt wird, welches in zwei Zonen aufgeteilt ist, von denen der ersten Heissluft zugeführt wird, beispielsweise 450° C heisse Luft oder noch heissere Luft von z.B. 650° C oder mehr, während in die zweite Zone weniger heisse Luft eingeleitet wird, beispielsweise 100° C heisse Luft. Die

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im fluidisieren Bett gebildeten Partikeln werden durch eine Öffnung in der Wand des Behälters 2 abgezogen und gelangen auf ein Sieb 5» von wo grobkörniges Material mit einer Korngrösee von über 2 mm zu einer Mühle 6 geführt wird, aus welcher es in vermnhlcnem Zustand zusammen mit abgesiebtem feinkörnigem Material mit einer Korngrösse von weniger als 0,6 mm in einen trichterförmigen Behälter 7 Gelangt, aus welchem Material in die erste Zone des fluidisieren Bettes eingeleitet wird· Das das Sieb 5 vorlassende Material mit einer Korngrösse von 0,6 bis 2,0 mm stellt das fertige Erzeugnis dar·

Die relativ heisse Luft wird in die erste Zone des fluidisierten Bettes mit einer solchen Geschwindigkeit, dass die aus dem trichterförmigen Eehälter kommenden Partikeln schwebend gehalten werden können, und in einer solchen Menge eingeleitet, dass die mit der zerstäubten Aufschlämmung zugeführte Flüssigkeitslinse sukzessiv In einem solchen Ausmass entzogen wird, dass die in der ersten Zone gebildeten r«rtikeln teils eine Grosse erhalten, die etwas kleiner als die für die fertigen Partikeln gevrünocht« Grösae ist, teils einen Feuchtigkeitsgehalt bekommen, der wesentlich kleiner als der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt deo fertigen Pulvers ist. Die weniger heisse Luft wird in die zweite Zone des fluid!si ertön Bettes mit einer derartigen Geschwindigkeit und in einer selchen Menge eingeleitet, dass die aus der ersten Zone kommenden Partikeln schwebend gehalten werden können bzw· die durch die Zerstäubung dieser Zone zugeftihrte Flüssigkeitsmenge nur in einem selchen Ausmass entzogen wird, dass der Flüsslgkeitsgehalt des fertigen Erzeugnisses auf wenigstens C% heraufgeoetst wird. Dies erfolgt dadurch, dass in dieser Zone die Auetrittemperatur der Luft auf unter 50° C gehalten wird·

Die gesamte Abluft der beiden Zonen des fluidisierten Bettes wird aus dem Behälter 2 zu einem Zyklon 6 geleitet, der einen solchen Wirkungsgrad besitzt, dass der grösste Teil der von der Abluft mitgerissenen Partikeln «us dem Zyklon wieder in die

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erste Zone des fluidisierten Bettes rückgeführt werden.kann, während der Rest in einem nachgeschalteten Filter 9 aus der Luft abgeschieden und daraufhin wieder in die Aufschlämmung eingetragen wird.

Beispiel ·

Bei Versuchen in Labormassstab wurde mit Hilfe der. Pumpe 1 eine Aufschlämmung von Ton in Wasser, enthaltend 1000 kg Ton pro 1667 kg Aufschlämmung, zu. drei Düsen 3 geleitet, durch welche sie mit einer Geschwindigkeit von 1667 kg Aufschlämmung pro Stunde über einem zweigeteilten fluidisiorten Bett in einem Behälter, 2 zerstäubt wurde. Die beiden Zonen des fluidisierten

2 2 Bettes besassen eine Ausdehnung von 1 m bzw* 0,9m , und die den Zonen zugeführte Menge Aufschlämmung pro Stunde betrug 1102 kg bzw. 565 kg. In die erste Zone wurde ferner 350° C heis.se Luft mit einem Wassergehalt von 40 kg pro 5000 kg Luft 3 η einer Menge von 5000 kg pro Stunde und in die zweite Zone Luft von derselben Zusammensetzung und in derselben Menge, jedoch mit einer Temperatur von 100° C, eingeleitet. Bei einer Produktion in industriellem Massstab wird man in der Regel in der ersten Zone eine höhere Temperatur benutzen, z.B. 450° C.

Man ist bei der praktischen Ausführung des Verfahrens· nicht an die Anwendung eines einzelnen Behälters gebunden, der ein in zwei Zonen aufgeteiltes fluidisiertes Bett enthält, sondern kann zwei oder mehrere Behälter mit je einer Zone des fluidisierten Bettes benutzen.

Die Temperatur, die die Trockenluft bei Verlassen der zweiten Zone hatte, wurde unter 50° C und auf einem solchen Wert gehalten,- dass das resultierende Erzeugnis einen Wassergehalt von 6% hatte. Das der zweiten Zone entnommene Erzeugnis hatte eine Menge von 1364 kg pro Stunde und einen Wassergehalt von ß2 kg, was 6% Wasser entsprach, und hiervon waren 1045 kg pro Stunde Fertigerzeugnis, während die restlichen 319 kg pro Stunde, von denen die 107 kg pro Stunde in der Mühle 6 vermählen wurden,

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über den trichterförmigen Behälter 7 wieder in die erste Zone des fluidisieren Bettes zurückgeführt wurden.

Die Temperatur der zusammengefassten und dem Zyklon β zugeführten Abluft betrug etwa 60° C.

Die aus dem Zyklon rückgeführte Partikelmenge betrug 353 kg pro Stunde und hatte einen Wassergehalt von 13 kg, und die aus dem Filter δ abgeblasene Luftmenge betrug pro Stunde 10 603 kg und hatte einen Wassergehalt von 6S3 kg. Dia aus dem Filter wieder in die Aufschlämmung eingetragene Partikelmenge betrug pro Stunde 19 kg und hatte einen Wassergehalt von li;kg.

Die durch die Anwendung der Erfindung erzielte Reduktion der Herstellungskosten ermöglicht u.a. eine wesentliche Vereinfachung des Herstellungsvorganges bei der Produktion von Fliesen mit Porphyrstruktur. '

Wegen der hohen Kosten, mit denen die Herstellung grobkörnigen Pulvers mit relativ hohem Feuchtigkeitsgehalt nach den bekannten Verfahren verbunden ist, war es bisher erforderlich, Fliesen mit Porphyrstruktur in zwei Schritten herzustellen, und zwar presste man zuerst eine Unterlage mit homogener Struktur, wozu man eine feinkörnigere Pressmasse verwenden konnte, die relativ billig herzustellen war, und auf diese Unterlage presste man daraufhin eine dünne Schicht grobkörnigen Materials zur Erzielung der Porphyrstruktur. Bei Anwendung des der vorliegenden Erfindung gemässen Verfahrens wird das grobkörnige Material so preisbillig in der Herstellung, dass man das grobkörnige Pulver für.die gesamte Fliese verwenden kann und sich die Fliesen somit statt wie bisher in zwei Arbeitsgängen nunmehr in einem einzigen Arbeitsgang mit Porphyrstruktur in ihrer gesamten Dickte pressen lassen, ohne dass dadurch die gesamten Herstellungskosten erhöht werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines' grobkörnigen Erzeugnisses mit relativ hobeln Feuchtigkeitsgehalt, insbesondere zur Anwendung als keramische Trockenpressmasse, z.B. zur Herstellung von Fliesen mit der sogenannten Porphyrstruktur, nach welchem Verfahren eine Aufschlämmung des Ausgangsmaterials für das Erzeugnis zerstaubt wird über einem fluidisiertem Bett, das rtickgeführtes, feinkörniges Pulver enthält,-nach welchem Verfahren Trockengao durch das Eett emporgeblasen wird und sowohl zum Trocknen deB Materials als auch zum Fluidisieren deeeelben dient und nach welchem Verfahren das fluidisierte Bett in eine Anzahl aufeinanderfolgender Zonen mit unterschiedlichen Trocknungsbedingungen aufgeteilt ist, denen allen Aufschlämmung in zerstäubter Form augeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dasa in die erste Zone dos fluidisieren Bettes (^) Trockengas mit einem hohen Trockenpotential und hoher Fluidisiergeschwindigkeit in einer solchen Weise eingeleitet wird, dess in dieser Zone Partikeln entstehen, deren Qrüsoe etwas unter der für die fertigen Partikeln gewünschte Grösr.e liegt und deren Feuchtigkeitsgehalt wesentlich kleiner ist als der angestrebte Feuchtigkeitsgehalt des fertigen Pulvers, und dass in die letzte Zone des fluid!si orten Bettes Trockengas mit niedrigem Trockenpotential eingeleitet wird, deren Austritteinperatur auf einem solchen Wert unter 50°. C.gehalten wird, dass die dieser Zone zugeführte Menge AufschlHrnnrnngsflüssigkeit abzüglich der durch die Trock- -nung in dieser Zone entzogenen Flüasigkeitsmenge den Feuchtigkeitsgehalt des gesamten fertigen Erzeugnisses auf den gewünschten Wert heraufsetzen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, nach welchem das fluidieierte Bett in zwei Zonen aufgeteilt ist, dadurch gokennzeichnat. dass die der ereten Zone zugeführte Mengo Aufschlämmung doppelt so groas wie die der letzten Zone zugeführte¹ist und dass im selben Zoitraum in beide Zonen gleich grosse. Luftmengen eingeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

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die Temperatur der Trockengas beim Eintritt in die letzte Zone auf ungefähr 100° C gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet. dass die Temperatur der Trockengas beim Eintritt in die erste Zone wenigstens 350° G, vorzugsweise wenigstens 450° C, beträgt.

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