DE2458150A1 - Verfahren und einrichtung zur kontinuierlichen thermischen behandlung koerniger und staubfoermiger produkte - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen thermischen Behandlung körniger und staubförmiger Produkte.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen Behandlung von körnigen bis staubförmigen Produkten, insbesondere zur Aufbereitung und Regenerierung von harzgebundenen und verstaubten Giessereisand sowie auf eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.
• Bei der thermischen Behandlung von körnigen Produkten gibt es eine ganze Reihe verfahrenstechnischer Probleme die darin bestehen, dass man die körnigen Produkte bei 6000 bis 12000 C behandeln muss ohne dabei den Kornaufbau durch übermässige mechanische Beanspruchung zu zerstören. Dazu kommt noch, dass die Verweilzeit oft relativ kurz gehalten werden muss um keine übermässig lange, thermische Beanspruchung aufkommen zu lassen.
• Die bekannten Verfahren zur Lösung der auftretenden Probleme sind meistens nicht wirtschaftlich oder bieten nur eine Teillösung.
• Bezüglich des allgemeinen Standes der Technik wird auf Winnacker Küchler "chemische Technologie" 3. Auflage, Bd. 1-6, Hanser Verlag, München (1970-1973J und Perry "Chemical Engineers Handbook", h Ed., Mc. Graw Hill, New York (1973J verwiesen.
• Zweck der Erfindung ist, ein neues Veb fahren zur einfachen und zuverlässigen Lösung der gestellten Probleme vorzuschlagen.
• Das erfindungsgemässe Verfahren zur thermischen Behandlung von körnigen bis staubförmigen Produkten, insbesondere zur Aufbereitung und Regenerierung von harzgebundenen und verstaubten Giessereisand besteht darin, dass die im freien Fall einer Behandlungskammer zugeführten Produkte vor Eintritt in die Behandlungskammer durch Abtrennen und Rückführen von Teilströmen entstaubt und in einer Wirbelzone der Behandlungskammer so erhitzt werden, dass die Umhüllung der Körner verbrennt, worauf die nackten und spezifisch schwereren Körner im freien Fall durch eine strömungsarme Mittelzone der Kammer hindurch einer Entnahmestelle zugeführt werden, währenddem die Verbrennungsrückstände aus der Wirbelzone durch die im Gegenstrom geführten Heizgase entfliehen.
• Zweckmässigerweise erfolgt das Abtrennen und Rückführen von Teil strömen durch im Gegenstrom geführten Heizgase, welche einen aufsteigenden spiraligen Wirbel bilden.
• Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens weist eine thermische Behandlungska Körner auf und ist dadurch gekennzeichnet; dass der vertikal angeordneten thermischen Behandlungskammer eine Vorkammer vorgeschaltet ist, welche mindestens eine äussere Kreislaufleitung mit einem Abscheider besitzt und im Bereiche der Uebergangsstelle zwischen Kammer und Vorkammer ein Verdrängungskörper angeordnet ist.
• Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Vorrichtung rein schematisch dargestellt.
• Die dargestellt Vorrichtung ist hauptsächlich zur Behandlung von anorganischen Produkten geeignet. Es kommen insbesondere Mineralien und Salze wie mineralisches Perlit, Vermikulit, Erze und Sande in Frage.
• Die Vorrichtung weist eine Vorkammer auf, welche als vertikal angeordneter Rohrstutzen 2 ausgebildet ist. Am oberen Ende 1 des Rohrstutzens 2 erfolgt die Frischgutaufgabe zweckmässigerweise mit Hilfe einer Zellenschleuse 16. Ferner ist rechts und links je eine Kreislaufleitung an dem Rohrstutzen angeschlossen wobei jede Kreislaufleitung einen Zyklonabscheider 11 mit Gasaustrittsleitung 12 und mit einer Rückleitung 5 besitzt, wobei zwischen der Rückleitung 5 und dem Zyklonabscheider 11 eine Zellenschleuse 17 eingeschaltet ist.
• Die beiden Rückleitungen 5 münden durch einen gemeinsamen Eintrittstutzen 4 in den Rohrstutzen 2, wobei oberhalb der Mündungsstelle ein Ablenkkonus 3 vorgesehen ist.
• An den Rohrstutzen 2 ist eine Behandlungskammer angeschlossen, welche als zylindrische Reaktion - Kammer ausgebildet ist und gleichachsig mit dem Rohrstutzen 2 eine vertikale Stellung einnimmt.
• Im oberen Teil der A?eaktionskammer 7 ist unterhalb des Eintrittstutzens 4 ein Verdrängungskörper 6 angeordnet, welcher zweckmässigerweise mit spiralförmig geführten Leitblichen versehen ist wie dies in der US-PS 3. 518. 778 beschrieben und in der Figur 1 der Patentschrift unter Position 4 dargestellt ist. Im unteren Teil der Reaktionskammer 7 sind zwei Einblasdüsen 8 für Heissgase vorgesehen, welche am Umfang der Kammer versetzt angeordnet sind und mit je einem Brenner 14 in Verbindung stehen. Der Abschluss der Reaktionskammer 7 wird durch einen Austragsbunker 10 gebildet, welcher an der Austrittstelle mit einer Zellenschleuse 18 ausgerüstet ist.
• Die Brenngase können wenn erforderlich mit 7luft aus Zeitung 15 verdiinnt werden.
• Das Frischprodukt wird bei 1 mit Hilfe einer vorgeschalteten Förderrinne der Zellenschleuse 16 zugeführt und fällt portionenweise durch den Pohrstutzen 2 auf den Ablenkkonus 3, welcher den Eintrittstutzen 4 der Leitungen 5 abschirmt . Gleichzeitig steigen durch die Einblasdüsen 8 Heissgase in spralförmigen Wirbeln auf und bremsen des im freien Fall eingespeisten Materials. Die aufsteigenden heissen Gase führen einen Teilstrom des Materials in die Zyklonabscheiderll, wo eine Entstaubung erfolgt. Das Rückgut wird wieder in den Rohrstutzen 2 eingeführt.
• Durch die Wirkung des Verdrängungskörpers 6 gelangt das Gut randgängig mit Drall in den Oberteil der Reaktionskammer 7. Die aufsteigenden heissen Gase bewirken, dass das zu behandelnde Material z. B. ein kunstharzgebundener Giessereisand bis zur Rotglut erhitzt wird, sodass die Kunstharzu mhüllung verbrennt. Die Verbrenn ungsrückstän de werden mit dem Heissgasstrom hochgetragen. Das Heissgas gelangt in spiralförmiger Bewegung um den Verdrängungskörper -6 herum und reisst auch aus dem Frischgut- und Rückführgut-Gemisch Staub und leichte Teile mit.
• Diekunstharzumhüllten Sandk:rnewt sind spezifisch leichter als die nackten Körner, da das spezifische Gewicht der Kunstharzhülle nur etwa 1,1 beträgt, im Gegensatz von 2, 6 bis 2, 7 für das Korn. Der eingeblasene Heissgasstrom wird so geregelt, dass in der Reaktionskammer 7 nur die vom Kunstharz befreiten Körner in die strömungsarme Mittelzone gelangen und nach unten in den Austragsbunker 10 durchfallen. Durch die Querschnittsverengung unterhalt des Eintritts 4 des Rückführgutes ist die Gasgeschwindigkeit so gross, dass das Material in sprudelnder Bewegung gehalten und zu einem wesentlichen Teil mitgerissen wird, bis es unterhalt der Frischgutaufgabe 1 in die Zyklonabscheider 11 geleitet wird. In diesen wird das Korn vom Staub getrennt, wobei letzterer durch die Gasaustrittsleitungen 12 in einen nicht gezeigten Staubabscheider geführt wird. Die Restgase werden dann abgeblasen oder anderweitig zum Wärmeta usch verwendet.
• Die vom Staub befreiten Körner gelangen durch die Rückleitungen 5 in spezi f'i sch/ den Eintrittsstutzen 4. Die/leichtesten Körner des Frischgutes, welche eine Harzumhüllung besitzen und von Staubteilen bedeckt sind -werden am längsten durch die Zyklonabscheider 11 in Kreislauf geführt. Dadurch wird primär eine mechanisch e Entstaubung bewirkt und sekundär eine Vorwärmung des Behandlungsgutes erreicht.
• Die vorgeschlagene und beschriebene Vorrichtung ist für Durchsäzte bis 0. 6 bis 1, 5 tlh vorgesehen kann aber auch für erheblich höhere Durchsätze gebraucht werden falls der Verdrängungskörper in der Reaktionskammer entsprechend ausgebildet ist. So kann z. B. ein Rohr als Verdrängungskörper eingebaut werden um bei dem grösseren Kammerdurchmesser eine entsprechende tote Zone im Zentrum des Gaswirbels zu vermeiden.
• Der Materialaustrag aus dem Bunker 10 über die Zellenschleuse 18 erfolgt in einer nicht dargestellten Sandkühler üblicher Bauart.
• Der Sand zeigt nach dem Brennen ein schönes klares Korn mit teilweiser U m wandlung in die kristallina Alpha form, welche gegenüber dem Neusand einen vorteilhaft geringeren Wärmedellungskoeffizienten aufweist. Durch das Verbrennen von Harz wird noch Wärme gewonnen, so dass ani Brennstoff entsprechend gespart werden kann.
• So kann es unter Umständen genügen, die Reaktion nur durch Heissluftzufuhr aufrechtzuerhalten.
• Die beschriebene Vorrichtung bildet eine sehr einfache Konstruktion, welche ausser den Zellenschleusen keine beweglichen Teile besitzt.
• Die Wartung kann auf ein minimum beschränkt werden, und auch die Betriebskosten sind gering.

Claims (8)

PATENTANSPRUECHE

1. Verfahren zur kontinuierlichen thermischen Behandlung körniger und staubförmiger Produkte, insbesondere zur Aufbereitung und Regenerierung von harzgebundenen und verstaubtem Giessereisand, dadurch gekennzeichnet, dass die in freien Fall einer Behandlungkammer zugeführten Produkte vor Eintritt in die Behandlungkammer durch Abtrennen und Rückführen von Teilströmen entstaubt und ein Gemisch aus Rückftihrgut und Frischgut in einer Wirbelzone der Behandlungkammer so erhitzt wird, dass die Umhüllung der Körner verbrennt, worauf die nackten und spezifisch schweren Körner in freiem Fall durch eine strömungsärmere Mittelzone der Kammer hindurch, einer Entnahmestelle zugeführt werden, währenddem die Verbrennungsrückstände aus der Wirbelzone durch die im Gegenstrom geführten Heizgase entfliehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen und Rückführen von Teilströmen durch im Gegenstrom' geführten Heizgase erfolgt, welche einen aufsteigenden, spiralförmig geführten Wirbel bilden.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialteilchen so erhitzt wetden, dass die Umhüllung derselben verbrennt und die Verbrennungsrückstände mit dem Heissgasstrom hochgetragen werden.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 , mit einer thermischen Behandlungska mm er, da durch gekennzeichnet, dass der vertikal angeordne ten thermischen Behandlungskammer (7j eine Vorkammer (2) vorgeschaltet ist, welche mindestens eine äussere Kreislaufleitung (5) mit einem Abscheider (11) besitzt und im Bereiche der Uebergangsstelle zwischen Kammer (7) und Vorkammer (2) ein Verdrängungskörper (6) angeordnet ist.

5.. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlungskammer (7) als zylindrisches Reaktionsrohr ausgebildet ist.

6. Vorrichtung na ch Ansprüchen 4 und 5« dadurch gekennzeichnet, dass die als Rohrstutzen. (2) ausgebildete Vorka immer am Einfuhrende mit einer Zellensch leuse (16) ausgerüstet ist und am Austragsende einen gemeinsamen Mündungsstutzen (4)der Kreislaufleitungen besitzt, welcher Stutzen mittels eines Ablenkkonus (3) abgeschirmt ist.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichent, dass im unteren Teil der Reaktionskammer (7) zwei Einblasdüsen (8) für Heissgase am Umfang der Kammer versetzt angeordnet sind und mit je einem Brenner in Verbindung stehen.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschluss der Reaktionskammer (7) ein Austragsbunker (10) vorhanden ist, welcher an der Austrittstelle eine Zellenschleuse (18) besitzt.

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