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Verfahren und Vorrichtung zum Granulieren mit einstellbarer Korngröße
Das Verfahren betrifft einen Granuliervorgang, bei dem kugelförmiges Granulat mit
einstellbarer sehr gleichmäßiger und einheitlicher Größe hergestellt werden kann,
ohne daß eine manuelle Einstellung der einzelnen Teile der Vorrichtung erforderlich
ist. Damit soll erreicht werden, daß der Granuliervorgang ohne Bedienungspersonal
ablaufen kann.
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Für das Granulieren von großen Materialmengen der Steine-und Erdenindustrie,
der Erzeaufbereitung und der chemischen Industrie werden nach dem Stand der Technik
die folgenden Einrichtungen verwendet: 1. Die Granuliertrommel. Sie ist als zylindrisches
oder auch konisches Rohr ausgebildet. Im Inneren befindet sich eine Zuteilvorrichtung
für das mehlförmige Aufgabegut , die das Rohmehl gleichmäBig über die Trommellänge
verteilen soll. Gleichzeitig ist parallel zur Trommelachse ein Rohr mit mehreren
Sprühdüsen angeordnet, das die notwendige Granulierfeuchtigkeit gleichmäßig versprüht.
Das Granulieren erfolgt kontinuierlich. Diese Granuliertrommeln haben den Nachteil,
daß sie kein gleichmäßiges Granulat erzeugen, sodaß sowohl kleinere aber auch sehr
große Kugeln entstehen. Die Ursache dieses Verfahrensablaufes beruht darauf, daß
beim Granulieren kein Sortieren der großen und kleinen Granalien stattfindet. Daher
können Mehl und Feuchtigkeit nicht gezielt einer bestimmten Korngröße zugeteilt
werden, sodaß im gesamten Bereich der Trommel sich sowohl 'Kerne' bilden als auch
Kerne zu beachtlicher Größe aufgewickelt werden können, je nach dem, ob sie am Anfang
oder Ende der Trommel entstehen. Damit verlassen sowohl sehr kleine als auch sehr
große Granalien die Trommel.
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Dagegen hat die Granuliertrommel den Vorteil, daß man mit ihr sehr
gleichmäßige Schichten auf ein aufgegebenes Granulat aufgranulieren kann. Ferner
entfällt eine ständige Bedienung.
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2. Der Granulierteller. Er besteht aus einer geneigten Scheibe mit
einem Rand, der auch stuFenförmig ausgebildet sein kann. Der schräg
stehende
Teller sortiert das enthaltene Material, sodaB die kleinen Korngrößen unten im Materialbett
umgewälzt werden, während die großen körner oben auf dem Materialbett 'schwimmen'
und schließlich über den Rand fallen. Die Zwischengrößen verteilen sich auf die
Randbereiche des Materialbettes, sodaß'je nach der gewünschten Korngröße Rohmehl
und Granulierflüssigkeit auf die entsprechenden Korngruppen verteilt werden können.
Daher wird das Rohmehl meist an einer Stelle aufgegeben, während verschiedene Düsen
für eine gleichmäßige oder schwerpunktmäßig verteilte Befeuchtung des Granulats
sorgen. Die Drehzahl des Tellers, seine Neigung, die Aufgabemenge - die Feuchtigkeit
und die Aufgabestelle des Rohmehls sowie die Wassermenge und die Wasserverteilung
bestimmen die KorngröBe des Granulats.
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Der Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß der Vorgang des Granulierens
wegen seiner vielen Einflüsse sehr labil ist, sodaß einer oder mehrere der genannten
Faktoren ständig nachreguliert werden müssen, das heißt, daß ein Beienungsmann ständig
anwesend sein muß. Vorteilhaft ist jedoch die Qualität des Granulats, die ein guter
Granulierer in gewissen Grenzen ständig beibehalten kann. Daher werden in den oben
genannten Anwendungsbereichen meist Granulierteller eingesetzt.
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3. Granulieren im Zwangsmischer. Mit diesen Geräten werden Rohmehl
und Granulierflüssigkeit mit rasch umlaufenden Schaufeln, Rührarmen oder dergleichen
in meist geschlossenem Behälter chargenweise oder im Durchlaufbetrieb intensiv gemengt,
sodaß kleine Granalien entstehen. Die intensive Bewegung der Rührorgane verhindert
die Bildung größerer Granulate. Die Granulatgröße läBt sich in gewissem Umfang durch
die Wassermenge und die Mischdauer einstellen, jedoch lassen sich größere Granulate
über 3 mm wie in der Granuliertrommel oder im Granulierteller nicht mit diesem Geräten
erzeugen, da das gesamte aufgegebene Mehl zu kleinen Kernen verarbeitet wird und
weil der mechanische Vorgang keine Möglichkeit zum Aufwickeln größerer Granulate
ergibt. Diese Geräte lassen sich vollautomatisch steuern, sodaß keine Bedienung
erforderlich ist.
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Da jedes dieser drei Systeme betriebstechnische Nachteile aufweist,
hat man versucht, durch Kombination von Granulierteller und Granuliertrommel den
Granuliervorgang zu verbessern. Jedoch ist es nicht
gelungen, auch
mit solchen Kombinationen durch Wiedereinstellen einmal gefundenerBetriebsbedingungen
stets die gleichen Ergebnisse zu.
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erreichen, es war immer eine Aufsichtsperson erforderlich, die auftretende
unerwünschte Schwankungen in der Granulatgröße durch Begenmaßnahmen ausgleichen
mußte. Ferner ergab jede Mengenänderung neue Betriebsbedingungen, sodaß bei nicht
gleichmäßiger Materialaufgabe ganz erhebliche Schwierigkeiten auftraten, um die
Granulatgröße beizubehalten Nun ist es erfindungsgemäß gelungen durch die Kombination
von Zwangsmischer und Granuliertrommel unter Zwischenschaltung von Regel- und Dosiersinrichtungen
einen Granuliervorgang zu schaffen, der ohne Aufsicht läuft, ein sehr enges Kornband
liefert und bei dem sich die Korngröße unabhängig von der Aufgabemenge zuverlässig
und reproduzierbar von sehr kleinem Korndurchmesser von 0,2 mm bis zu einem Korndurchmesser
von 30 mm einstellen läßt.
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Der erfindungsgemäße Gedanke beruht darauf, daß einmal die bekannte
Eigenschaft der Granuliertrommel, auf vorhandenes Korn sehr gleichmäßige Schichten
auftragen zu können, kombiniert wird mit der bekannten Eigenschaft der Zwangsmischergranulierung,
kleines Granulat in zuverlässiger Weise herstellen zu können, worauf dieses Granulat
in die Granuliertrommel eingegeben wird, während die in der Trommel zugegebene Mehlemenge
zur Kleingranulatmenge in eine bestimmte Proportion gesetzt wird unddurchdie Änderung
dieser Proportion die Granulatgröße bestimmt wird unabhängig von der Gesamtmenge
des aufgegebenen flohmehis.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf zwei verschiedene
Arten durchführen.
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1. mit kontinuierlich arbeitendem Granulierzwangsmischer 2. mit chargenmäBig
arbeitendem Granulierzwangsmischer Zur Erläuterung dienen die beiden beigefügten
Zeichnungen.
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Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren mit Durchlaufzwangsmischer
Dabei bedeuten ,i Zulauf vom Mehlsilo 2 Zellenradschleuse 3 Dosierbandwaage für
Gesamtmengenregelung mit Band, Antrieb und Zeigerkopf mit Impulsgeber
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Mehltransportschnecke mit Antrieb 5 Zellenradschleuse 6 Dosierbandwaage für Teilmengenregelung
mit Band, Antrieb und Zeigerkopf mit Impulsgeber @ Granulierzwangsmischer mit Antrieb
8 Zwischentransport für Feingranulat 9 Granuliertrommel mit Lagerung und Antrieb
10 Mehlverteilerschnscke mit Antrieb 11 Wasserleitungen 12 Düsen zur Zerstäubung
der Granulierflüssigkeit 13 Regelvorrichtung für proportional richtige Wasserdosierung
M Betätigung der Gesamtmengenregelung P Betätigung der Proportionalmengenregelung
S Steurung für Waagen Fig 2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren mit--einem chargenweise
arbeitendem Zwangsmischer Dabei bedeutem 1 Zulauf vom Mehlsilo 2 Zellenradschleuse
vor Behälterwaage (14) 6 Zellenradschleuse vor-Dosierbandwaage (6) 6 Dosierbandwaage.
für Teilmengenregelung mit Band, Antrieb und Zeigerkopf mit Impulsgeber 9 Granuliertrommel
mit Lagerung und Antrieb 10- Mehlverteilerschnecke mit Antrieb 11 Wasserleitungen
12 Düsen zur Wasserzerstäubung 13 Regelvorrichtung für proportional richtige Wasserdosierung
14 Behälterwaage für Teilmehlmenge für Feingranulat 15 Zwangsmischer für Chargenbetrieb
mit Rührwerksantrieb 16 Pufferbehälter (Kastenbesc-hicker) für Fei-ngranulat aus
dem Zwangsmischer (15) 17 Füllstandanzeiger mit Impulsgeber M Betätigung der Gesamtmengenregelung
P Betäigung der Propcrtionalmengenregelung S Steurung für Waagen und Antriebe
Der
verfahrensmäßige Vorgang läuft erfindungsgemäß bei der Anlage nach Fig. 1 folgender
Maßen ab.
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Das Rohmehl wird aus dem Silo (1) von der Zellenradschleuse (2) entnommen,
deren Durchlassmenge von der Dosierbandwaage (3) gesteuert wird. Die Dosierbandwaage
(3) erhält die Mengenvorgabe durch die Betätigung M , die sich in einer Schaltwarte,
Ofenanlage oder in einer Prozessrechenanlage befinden kann. Die über die Waage (3)
laufende Menge an Rohmehl entspricht dem Gesamtbedarf.
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Das gesamte Rohmehiläuft in die Mehltransportschnecke (4) und von
da unmittelbar über die Zellenradschleuse (5) in die Dosierbandwaage (6).
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Die Dosierbandwaage (6) nimmt nur den Teil der Mehlmenge ab, der zur
Feingranulatherstellung - Material zur Kernbildung - im Durchlaufzwangsmischer (7)
verwendet werden soll. Der nicht vcn der Waage (6) abgenommene Anteil Mehl wird
von der Schnecke (4) unmittelbar weitertransportiert.
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Im Durchlaufzwangsmischer (7) wird unter Zugabe von Wasser (11), beziehungsweise
einer anderen Flüssigkeit, sofern das technisch erforderlich ist, das Mehl zu kleinen
Granalien verdichtet, tritt aus dem Mischer (7) aus und wird mit dem Transport (8)
der Granuliertrommel (9) zugeführt.
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In der Granuliertrommel (9) wird das von der Schnecke (4) ankommende
restliche Mehl von der Verteilerschnecke (10) aufgenommen und in der Trommel verteilt.
Gleichzeitig wird das Wasser (11) über die Düsen (12) auf die eingegebenen Feingranalien
gesprüht, die sich dann in dem verteilten Mehl durch die Trommeldrehung abwälzen
und so gleichmäßig Mehlaufnehmen und damit ihren Durchmesser zum Ende der Trommel
(9) hin ständig vergrößern.
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Die Einstellung der Korngröße geschieht nun erfindungsgemäß folgender
Maßen.
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Soll beispielsweise sehr kleines Granulat hergestellt werden, so wird
die Waage (6) mit der Betätigung P auf hohe Leistung gestellt. Damit wird nur noch
wenig Mehl für den Abtransport durch die Schnecke (4) übrig bleiben. Dem Mischer
(7) wird eine große Menge Mehl angeboten, es entsteht eine große Menge Feingranulat.
Gleichzeitig ist jedoch die Mehlmenge für die Granuliertrommel (9) stark gedrosselt,
sodaB bei einem hohen Angebot an Feingranulat nur sehr wenig Mehl zum Aufgranulieren
zur Verfügung steht. Die Folge: das Granulat bleibt klein.
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Soll großes Granulat erzeugt werden, so wird erfindungsgemäß umgekehrt
verfahren: Die Mehlmenge der Waage (6) wird erheblich gedrosselt. Dem Zwangsmischer
(v) fließt nur noch wenig Rohmehl zu, es bilden sich erheblich weniger Kerne oder
Feingranulate. Dafür aber steht sehr viel mehr Mehl für das Aufgranulieren in der
Trommel (9) zur Verfügung.
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Das bedeutet bei weniger Kernmaterial mehr Masse für die Schichtbildung
auf den Granalien, also größere Granalien.
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Diese Regelung ist so genau, daß statt der Mengenangabe an dem Proportionalregler
(P) die Korngröße unmittelbar aufgetragen werden kann.
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Die Wasserdosierung (11) ist für die gesamte Granlierung konstant,
sofern das Rohmehl konstante Feuchtigkeit aufweist. Darum ist die Regelung (13)
derGesamtwassermenge mit dem Impulsgeber des Zeigerkopfes der Waage (3) gekuppelt.
Die Mengenverteilung des Wassers (11) auf den Zwangsmischer (7) und die Granuliertrommel
(9) ist ebenfalls der jeweiligen Teilmehlmenge proportional. Daher wird der Impulsgeber
des Zeigerkopfes der Waage (6) den für den Mischer (7) erforderlichen Wassermengenwert
in den Regler (13) geben, sodaß die Restwassermenge dann für die Granuliertrommel
(9) zur Verfügung steht.
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Falls jedoch das Rohmehl schwankende Feuchtigkeit aufweist, kann mit
einer zum Stand der Technik gehörenden Feuchtigkeitsmeßeinrichtung der von der Waage
(3) kommende Wert im Regler (13) ständig korrigiert werden.
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Damit kann der ganze Granuliervorgang einschließlich Mengenvorgabe
Korngröße, Wasserdosierung und -verteilung von einem beliebigen Punkt außerhalb
der Granulieranlage gesteuert werden. Eine Bedienung ist nicht erforderlich.
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Dieser erfindungsgemäße Prozess ermöglicht die Herstellung von sehr
kleinem Granulat, zum Beispiel dadurch daß alles Mehl durch den Zwangsmischer (7)
gegeben wird, und sehr großem Granulat, indem der Anteil Feingranulat (= Kernbildner)
in der Granuliertrommel (9) auf das technisch minimale Maß herabgesetzt wird.
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Soll eine Anlage nach Fig. 2 eingesetzt werden, so wird erfindungsgemäß
wie folgt verfahren.
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Die Regelabhängigkeit zwischen Feingranulat und Mehlmenge zum Aufgranulieren
in der Granuliertrommel (9) bleibt erhalten. Da jedoch kein kontinuierlicher Zufluß
von Feingranulatzur Verfügung steht, muß der aus dem Chargenzwangmischer (15) schubweise
austretende Materialstrom
in der Puffervorrichtung (16) in einen
kontinuierlichen Materialstrom umgewandelt werden. In der Fig. 2 ist heispielsweise
ein Kastenbe- -schicker gezeichnet worden; es kann aber ebenso zum Beispiel ein
flundsilo mit geeigneter Autragsvorrichtung verwendet werden.
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Diese Puffervorrichtung (16) ist in die erfindungsgemäße Proportional
regelung mit einbezogen. Die gewünschte Gesamtmenge an Rohmaterial, das in diesem
Fall aus Feingranulat und Rohmehl besteht, wird mit der Betätigung (M) in die Steurung
(S) für die Waage (6) eingegeben. Der Proportionalregler (P) bestimmt die Aufgabemenge
Feingranulat durch Steurung des puffers (16) über die Steurungseinrichtung (S) für
uie Waage (6). Die Differenz von Gesamtmenge und Feindgranulatmenge ergibt dann
den Mengenwert für die Mehldosierung der Waage (6), die das Mehl zum Aufgranulieren
in der Granuliertrommel (9) an die Verteilerschnecke (10) übergibt.
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Die Änderung der Feingranulatmenge des Puffers (16) ergibt die gegenläufige
Änderung der Mehlmenge der Waage (6), wodurch die gielchen erfindungsgemäßen Betriebsbedingungen
wie nach Beschreibung der Fig. 1 vorliegen Die Wassermenge (11) für die Granuliertrommel
(9) wird- ebenfalls' direkt proportional zur Mehlmenge der Waage (6) durch den Impuls
des Zeigerkopfes über die Regelung (13) dosiert und über die Leitung (11) mit den
Düsen (12) der Trommel (9) zugefürt.
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Die Befüllung der Puffervorrichtung (16) mit Feingranulat erfolgt
selbstregelnd außerhalb der vorstehend beschriebenen Regelung. Da die Menge~ im
Chargenmischer (15) immer gleich ist, kann das Rohmehl in der Behälterwaage (14)
abgemessen werden, die auf eine feste Menge eingestellt ist. Die Behälterwaage (14)
gibt die ausgewogene Mehlmenge in den Zwangsmischer (15). Der Mischer (15) granuliert
in vorgegebener Zeit das Mehl zu kleinen Granalien, wobei eine fest zur Mehlmenge
eingestellte Wassermenge (11) zugegeben wird, deren Zugabe durch den Regler (13)
von dem Impuls der Waage (14) ausgelöst wird. Das fertige Feingranulat wird in de-n
Puffer (16) abgegeben. Dieser Vorgang wird sooft wiederholt, dis der Füllstandanzeiger
(17) anspricht und damit über die Steurung (S) die Mischanlage (15) solange stillsetzt,
bis durch entsprechde Materialentnahme der Granuliertrommel (9) aus dem Puffer (16)
die Füllstandsonde "leer" meldet und den Mischvorgang wieder anlaufen läßt.
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Damit läßt sich der erfindungsgemäße Vargang auch dann durchführen,
wenn die Herstellung des Feingranulates chargenweise erfolgt.
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Die erfindungsgemäß beschriebene Granuliertechnik zeigt gegenüber
dem Stand der Technik den erheblichen Vorteil, daß der Granuliervorgang in einzelne
definierte steuerbare Schritte zerlegt wurde, deren Reproduzierbarkeit erst den
Einsatz einer Regeltechnik ermöglicht, die eine menschliche Bedienung mit ihrer
Unzulänglichkeit überflüssig macht.