DE3209618A1 - METHOD FOR STABILIZING UNSTABLE PELLETS MADE OF POWDERED MINERAL MATERIALS - Google Patents
METHOD FOR STABILIZING UNSTABLE PELLETS MADE OF POWDERED MINERAL MATERIALSInfo
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Description
'■· . GAT 5830'■ ·. GAT 5830
EYER & LINSER PATENTANWÄLTE 3209618EYER & LINSER PATENTANWÄLTE 3209618
ROBERT-BOSCH-STR. 12A D-6O72 DREIEICHROBERT-BOSCH-STR. 12A D-6O72 DREIEICH
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F. J. Gattys
IngenicurbüxO für ehe
Maschinen- .und Appare tehauFJ Gattys
IngenicurbüxO for machine and appare tehau
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176 6078 Neu Isenburg176 6078 Neu Isenburg
Verfahren zur Stabilisierung von instabilen Pellets aus pulvrigen mineralischen MaterialienMethod for stabilizing unstable pellets made of powdery mineral materials
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung von , nach der Aggiomerierung durch RüektroeKnunj, Hygroskopie oder Reaktion mit der Atmosphäre instabilen Pellets aus pulvrigen", körnigen oder staubförmigen mineralischen Materialien, beispieisweise Erzen, Dolomit, Karbonat- oder Phosphatsalzen far die Chemische Industrie,.Glas- und Keramik-Industrie, Landwirtschaft und Bauwirtschaft oder dergl.The invention relates to a method for stabilizing, after agglomeration by RüektroeKnunj, hygroscopy or Reaction with the atmosphere of unstable pellets made of powdery, granular or dusty mineral materials, for example Ores, dolomite, carbonate or phosphate salts for the Chemical industry, glass and ceramics industry, agriculture and construction industry or the like.
in der Industrie fallen als Rohstoffe oder als Abfallmaterialien in großen Mengen pulvrige, körnige oder staubiörmige Materialien an, deren Lagerung,Transport und Weiterverarbeitung in der vorliegenden Form aus den verschiedensten Gründen erhebliche Schwierigkeiten bereiten. Hierzu gehören etwa die bei der Verladung , dem Transport und der Deponierung zu einem größeren Anteil abstaubenden und damit Verluste und eine erhebliche UüMelt belastung darstellenden Staube aus Gajreinigungsanlagen, Zetuentstäube und andere ähnliche Staubuiaterialien ebenso wie· hygroskopische Materialien, etwa mineralische Düngemittel und Baustoffe, die je .nach Grad der Hygroskopizität und des V/asserbindevermögens teils verklumperi teils - bei höherem Wasserbindevermögen - zerfließen und somit für den Transport und gegebenenfalls die Weiterverarbeitung überhaupt unbrauchbar werden. Ea gehört hierzu auch die Gruppe der Materialien, die mit Sauerstoff oder einem anderen Luftbestandteil chemisch reagieren und somit bei längerer Lagerung eine Änderung ihrer, stofflichen Zusammensetzung erfahren, die sie möglicherweise ebenfalls für die weitere Verarbeitung unbrauchbar macht. Es gehören hierzu schließ lieh die Materialien, die - wie etwa verhüttbare Erze - zu einem beachtlichen Teil als Stäube oder Kleinmaterial anfallen, eine Weiterverarbeitung im Schacntofen jedoch nur oder wenigstensin industry fall as raw materials or as waste materials in large quantities powdery, granular or dusty materials, their storage, transport and further processing in the present Form cause considerable difficulties for a variety of reasons. These include, for example, those during loading , transport and landfill to a greater extent dusting and thus losses and a considerable UüMelt dust from gas cleaning systems, Zetu dusts and other similar dusty materials as well as hygroscopic ones Materials, such as mineral fertilizers and building materials, depending on the degree of hygroscopicity and the water-binding capacity partly verklumperi partly - with higher water-binding capacity - dissolve and thus for transport and possibly further processing become unusable at all. Ea belongs to this also the group of the materials, which with oxygen or another air component react chemically and thus a change in their material composition during prolonged storage experience, which may also make them unusable for further processing. It also includes lent the materials - such as smeltable ores - to a large extent as dusts or small materials, however, only or at least further processing in the Schacntofen
üevorzugt in Stückform zulassen.üpreferably allow in piece form.
Um den beschriebenen Nachteilen zu begegnen werden in der Praxis je nach Art des proülems verschiedene, insgesamt jedoch sehr ■* kostenaufwendige und die Nachteile teilweise nur ungenügend behebende Maßnahmen getroffen. So werden etwa hygroskopische sowie ' mit Atmosphärebestandteilen reagierende Materialien in kaschierten Säcken gelagert und transportiert, was einerseits einen erheblichen Verpackungsaufwand und im Vergleich zu dem bei Staub- und Kornmaterialien weitgehend üblichen Transport in Band- oder Rohrförderanlagen einen erheblichen Transportkostenaufwand verursacht, ohne daß dies zu einer vollständig befriedigenden Lösung führt, da nach öffnung der Verpackung der nicht unmittelbar verbrauchte -Innalt wiederum dem unerwünschten Luft- und damit Peuchtigköitozutritt ausgesetzt ist. Die Lagerung und der Transport in dauerhaft verschließbaren Blechembailagen ist aus ■ Kostengründen untragbar.The proülems different, but overall very ■ * expensive and the disadvantages are partially met insufficiently workarounds for the aforementioned disadvantages to meet in practice depending on the type. For example, hygroscopic materials and materials that react with atmospheric constituents are stored and transported in laminated bags, which on the one hand results in considerable packaging costs and, compared to the transport in belt or pipe conveyor systems that is largely common with dust and grain materials, considerable transport costs, without this resulting in a leads to a completely satisfactory solution, since after opening the packaging the content that is not immediately consumed is again exposed to the undesired ingress of air and thus moisture. Storage and transport in permanently lockable sheet metal layers is unacceptable for ■ reasons of cost.
Auch die Herstellung von nitrathaltigen Düngemitteln mit höheren 3Q" Säuregehalten zum Zwecke der Vermeidung von Ammoniakverlusten in Mineraldüngern führt nicht zu einem befriedigendem Ergebnis. Die sich in diesen Mineraldüngern bildenden Stickoxide stellen einerseits ebenfalls einen Nährstoffverlust dar, sie sind andererseits auch extrem gesundheitsschädlich und bilden· derart aggressive r Verbindungen, daß sie bereits nach kurzer Zeit das Verpackungsmaterial zersetzen.The production of nitrate-containing fertilizers with a higher 3Q "acid content in order to avoid ammonia losses in mineral fertilizers does not lead to a satisfactory result. The nitrogen oxides formed in these mineral fertilizers also represent a loss of nutrients on the one hand; r aggressive compounds to decompose the packaging material after only a short time.
Auch die Agglomerierung dieser Materialien durch Aufbau- Peiletisierung mit Pelletisierflüssigkeit - in der Regel Wasser -Also the agglomeration of these materials through build-up bearing analysis with pelletizing liquid - usually water -
führt bisher nicht zu einem befriedigenden Ergebnis. Für die . .. hygroskopischen und mit der Atmosphäre chemisch reagierenden Materialien ergibt sich dies ohne 'weiteres, da durch die Aufbaugranulierung die- Ursachen der Veränderung, nämlich die Hy-grös- \ ^ kopizität bzw. chemische Reaktionsfähigkeit nicht beseitigt ist. Diese ITachteile entfallen zwar bei einem Großteil der anderen bezeichneten Materialien, etwa den Erzen, den Kohlestäuben und den meisten der Abfailstäube, diese Materialien entziehen sich jedoch ungeachtet ihrer Agglomerierbarkeit einer Aufbau- pelleti- ^O sierung deswegen, weil sie nach der Pelletisierung durch Rücktrocknung die Pelletisierflüssigkeit an die Atmosphäre abgeben- und danach bereits bei geringsten Druckbeanspruchungen in ihre ursprüngliche Staubfarm zerfallen. ■has not yet led to a satisfactory result. For the . .. hygroscopic and chemically reactive with the atmosphere Materials, this results easily because of the build-up granulation the- causes of the change, namely the Hy-large- \ ^ copicity or chemical reactivity is not eliminated. These IT disadvantages do not apply to the majority of the others designated materials, such as ores, coal dusts and most of the waste dusts, these materials evade however, regardless of their ability to agglomerate a build-up pelletizing because they are after pelletizing by re-drying release the pelletizing liquid into the atmosphere and then into theirs even with the slightest compressive stress original dust farm falling apart. ■
Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe, die Schaffung tines Verfahrens.zugrunde, mit dessen Hilfe unabhängig von der Konsistenz im Einzelfall sich der Bildung dauerhafter Aufbauagglomerate entziehende Materialien zu beständigen Pellets aufbereitet werden können. Hierbei werden unter "Aufbau- Agglomerate" solche Granulate verstanden, die aus Korn- oder Staubmaterial· durch misctiende oder rollende Materialbewegung in Anwesenheit bzw. unter Zugabe einer flüssigen Phase als G-ranulierflüssigkeit gebildet worden sind. Die Erfindung besteht darin, daß das feinkörnige bzw. staubförmige Material in an sich bekannter V/eise unter Zugäbe von pelletisierflüssigkeit granuliert wird und 'die gebildeten Pellets anschließend mit einer Beschichtung aus einem nicnt oder schwer wasserlöslichen, mineralischen Material versehen werden.It is an object of the present invention to provide tines Procedure, with the help of which regardless of the consistency in individual cases the formation of permanent build-up agglomerates extracting materials can be processed into stable pellets. In this context, "build-up agglomerates" refer to such granules understood that made of grain or dust material · by misctiende or rolling movement of material in the presence or with the addition of a liquid phase as a granulating liquid have been. The invention consists in that the fine-grained or dust-like material is added in a manner known per se is granulated by pelletizing liquid and 'the formed Pellets are then provided with a coating made of a mineral material that is insoluble or difficult to dissolve in water will.
Durch die Erfindung ist- ein Verfahren zur Politisierung von Materialien geschaffen, die zwar bekanntermaßen der Agglomerierung mit Pelletisierf lüssigkei.t grundsätzlich zugänglich sind, sich jedoun nach herrschender Auffassung der Bildung dauerhafter Agglomerate entziehen, da sie entweder durch nachfolgende Trocknung oder durch nachfolgende Wasseraufnahme aufgrund ihrer Hygroskopie oder durch chemische Reaktionen mit in der Umgebungsatmosphäre enthaltenen Substanzen ihre Konsistenz kurzfristig in einer Weise verändern, die die Zerstörung der gebildeten Agglomerate im Gefolge hat'. Durch die Oberflächenbeschichtung der gebildeten Pellets bzw. Granulate mit einer Schicht eines wasserunlöslichen oder in Wasser schwer löslichen ' Materials wird der Zutritt von Feuchtigkeit oder anderen Atmosphärebestandteilen zu. dem Pelletmaterial zuverlässig ver-The invention creates a process for the politicization of materials which, as is known, are generally accessible to agglomeration with Pelletisierflüssigkei.t, however, according to the prevailing opinion, evade the formation of permanent agglomerates because they are either by subsequent drying or by subsequent water absorption due to their Hygroscopy or chemical reactions with substances contained in the ambient atmosphere change their consistency for a short time in a way that results in the destruction of the agglomerates formed '. The surface coating of the pellets or granules formed with a layer of a material which is insoluble or sparingly soluble in water prevents moisture or other atmospheric constituents from entering . the pellet material reliably
.r hindert, so daß nicht nur die physikalischen Eigenschaften des Pellets, insbesondere seine Festigkeit, sondern dariiberhinaus auctist/ine chemische Stabilität dauerhaft gesichert werden.. r prevents, so that not only the physical properties of the pellet, in particular its strength, but also chemical stability are permanently secured.
Als Besehichtungsmaterial kann jedes den Bedingungen genügende _ . Material Verwendung finden. Es kommen besonders-vorteilhaft die Hydroxide der Kefcalie der II. Haupt- und Nebengruppen des periodischen Systems zum Einsatz, bei denen es sich einerseits eoenfalls um mineralische, in den meisten Verarbeitungsverfahren ■ keine störenden Reaktionen verursachende oder sogar mit Vorteil einsetzbare Materialien handelt und die andererseits" auf ver-As the coating material, any one satisfying the conditions can be used _. Find material use. They come particularly advantageously Hydroxides of the kefcalie of the II. Main and subgroups of the periodic system are used, which are on the one hand Also it is mineral, in most processing methods ■ does not deal with materials that cause disruptive reactions or that can even be used with advantage and that, on the other hand, "on different
25" * ■25 "* ■
fahrenstechnisch außerordentlich einfache V/eise auf die Pellets aufbringbar sind derart, daß das zunLi.jn.st zu agglomerierende Material in an sich bekannter Weise unter Zugabe von pelletlsierflu'ssigkeit hergestellt und anschließend -das Beschichtungs-Technically extremely simple way to get to the pellets can be applied in such a way that the initially to be agglomerated Material in a manner known per se with the addition of pelletizing fluid produced and then -the coating-
material ais . trockenes Metalloxid aufgebracht sowie durch Oberflächenfeuchtigkeit oder Wasserzugabe hydroxiliert wird.material ais. dry metal oxide applied as well as surface moisture or the addition of water is hydroxylated.
Die Auswahl des Beschiehtungmaterials richtet sieh Lil Falle der vorstehend besenriebenen Ausf ührungsforiu des Verfahrens der Erfindung nach der Art des peliettnateriaio sowie uessen weiterer Verwendung. So kann als bevorzugtes Beschiehtungsmaterial Kalziumhydroxid Ca (OH)-, gelten, das in den meisten Einsat age-. bieten für mineralische Materialien ebenfalls mit Vorteil verwertbar ist, so beispielsweise in der Landwirtschaft zur Neutralisierung saurer Böden, in der Bauwirtschaft als Bindemittel sowie in den metallurgischen Verhüttungsverfahren als.Basismaterial für die S-tilaekenbildung.The selection of the coating material depends on the case Above mentioned execution form of the method of the invention according to the type of peliettnateriaio as well as others Use. So can be used as a preferred coating material Calcium hydroxide Ca (OH) -, which is considered in most age-. offer can also be used with advantage for mineral materials, for example in agriculture for neutralization acidic soils, as a binding agent in the construction industry as well as in the metallurgical smelting process as a base material for S-tilaeken formation.
In einer weiteren Ausführungsioi.'·:. des Verfahrens dor ärg kann die 3escniehtang auch durcu Aufo^rütierj <.;xl«s f4.ä^sioen, gelösten oder dispergierten Agens erfolgen, das durch Reaktion; mit dem Peixetiüateriax eine wasserunlösliche oder in V/asser . schwer lösliche Verbindung bildet, ι;υ daß auf diese V/eise eine die Diffusion von Feuchtigkeit verhindernde Schucznalie ge-In another embodiment. '· :. the process can also be done dor AERG durcu aufo ^ rütierj <.; xl 's f4.ä ^ si o s, dissolved or dispersed agent, the 3escniehtang formed by the reaction; with the Peixetiüateriax a water-insoluble or in water. forms a poorly soluble compound, ι; υ that in this way a Schucznalie preventing the diffusion of moisture
. bildet wird, a, Ls ein derartiges Agens kanii in Abhängigkeit ν/ο η dem PeiletmaterLaI und der Art seiner Weiterverarbeitung verdünnte Säure oder Lauge, organische Lösungsmittel, wie Benzin, Benzol, Kethanol, Spiritus, Tetrachlorkohlenstoff, Paraffin oder dergl. Verwendung finden, wobei je nach Anwendungsfaii die Zugabe des mit dem Pelietmaterial reagierenden Agens in einer Menge erfolgen kann, daß bei der Umreaktion lediglich eine Teiiumwandlung des Pelletmaterials erfolgt. Ais Beispiel für die. forms, a, Ls such an agent can be used depending on ν / ο η the PeiletmaterLaI and the type of its further processing, dilute acid or alkali, organic solvents such as gasoline, benzene, kethanol, spirit, carbon tetrachloride, paraffin or the like Depending on the application, the agent which reacts with the pellet material can be added in an amount such that only a partial conversion of the pellet material takes place during the re-reaction. As an example of the
Anwendung dieser Ausfiihrungsform' des Veri'ahrens kann die Pelletisierung der in der Landwirtschaft eingesetzten natürlichen Phosphate, beispielsweise Phosphorit und Apatit bzw. die Pelletisierung von Dolomit (Calcium- Magriesium-Carbo-nat) gelten. ■* In diesen Fällen erfolgt die Beschichtung vorteilhaft durch Aufsprühen von verdünnter Schwefelsäure auf die Pellets oder durch direkten Einsatz von verdünnter Schwefelsäure als Pelletisierflüssigkeit in der Endphase des Pelletisierungsvorganges, wobei die Menge der aufgegebenen Schwefelsäure derart bemessen ist,This embodiment of the process can be used to pelletize the natural phosphates used in agriculture, for example phosphorite and apatite, or pelletize dolomite (calcium magnesium carbonate). ■ * In these cases, the coating is advantageously carried out by spraying dilute sulfuric acid onto the pellets or by directly using dilute sulfuric acid as the pelletizing liquid in the final phase of the pelletizing process, with the amount of sulfuric acid applied being such that
Ί0 daß die Umwandlung des tertiären Phosphates unter gleichzeitiger Bildung von Anhydrit (CaSO,xHo0) nur bis zum Kaiziumhydrophosphat (CaHPO.) erfolgt. Die auf diese Weise gebildete Umhüllung besteht aus nur in Mineralsäuren löslichem Kalziumhydrophosphat und unlöslichem Annydrit, so daß zwar der Zutritt von Feuchtigkeit · zum Pelletkern sowie ein Diffundieren von Feuchtigkeit in die Atmosphäre verhindert iat, das Korn wegen der Löslichkeit des Kalziumhydrophosphates in den bodeneigenen Mineralsäuren jedoch aufgeschlossen werden kann. . 'Ί0 that the conversion of the tertiary phosphate with the simultaneous formation of anhydrite (CaSO, xH o 0) only takes place up to calcium phosphate (CaHPO.). The coating formed in this way consists of calcium hydrophosphate and insoluble anhydrite, which are only soluble in mineral acids, so that although the access of moisture to the pellet core and diffusion of moisture into the atmosphere is prevented, the grain, however, because of the solubility of the calcium hydrophosphate in the soil's own mineral acids can be unlocked. . '
Die Beschichtung erfolgt vorteilhaft in einem Pflugscharmischer bei einer Trommelumfangsgeschwindigkeit von 0,120 bis 0,180, • vorteilhaft 0,165 m/sec sowie einer Arbeitstemperatur von 30° C, wobei durch Regelung der Plünsigkeitszugabe die Temperaturerhöhung während der Abbindephase auf maximal 10 begrenztThe coating is advantageously carried out in a ploughshare mixer at a drum peripheral speed of 0.120 to 0.180, • advantageously 0.165 m / sec and a working temperature of 30 ° C, with the temperature increase by regulating the addition of liquidity limited to a maximum of 10 during the setting phase
pe wird. Hierbei beträgt der Einsatz ari 1 Hol Wasser pro Mol Substanz bindenden Bindemitteln, wie beispielsweise CaO oder CaSO. 2 bis 5 Gew.-%, vorteilhaft 2/bis 5 Gew.-%.Bindemittelpe will. Here, the use of 1 hol of water per mole of substance is used binding binders, such as CaO or CaSO. 2 to 5% by weight, advantageously 2 / to 5% by weight, binder
bezogen auf das Gesamtgewicht an fertiggestellten Pellets.based on the total weight of finished pellets.
Die Erfindung ist nachstehend anhand einiger Beispiele erläutert.The invention is illustrated below with the aid of a few examples.
■ Es werden in einem Pelletisier-Pflugscharmischer V = 300 L ca. 4-0,0 kg Dolokat (Mischung aus Dolomit .und Calziumcarbonat) eingewogen und nach Zugabe von 7iO kg Wasser als Pelletisierflüssigkeit zu Pellets verarbeitet. Nach einer Mischzeit von 15 - 20 Minuten werden 3,0 kg Branntkalk zugegeben~und mit den Pellets intensiv gemisch bis sich keine Temperaturerhöhung■ In a pelletizing ploughshare mixer V = 300 L approx. 4-0.0 kg Dolokat (mixture of dolomite and calcium carbonate) weighed in and after addition of 70 kg of water as pelletizing liquid processed into pellets. After a mixing time of 15-20 minutes, 3.0 kg of quicklime are added and with the Mix the pellets intensively until there is no temperature increase
•mehr zeigt. Die Hydroxylierung nach der Reaktion CaO + H9O = Ca(OH)2 ist danach beendet und es ergeben sich dauerhaft feste sowie lagerfähige und transportierbar Pellets zum Einsatz· als Düngemittel oder in der Gärungsindustrie.• shows more. The hydroxylation after the reaction CaO + H 9 O = Ca (OH) 2 is then ended and the result is permanently solid, storable and transportable pellets for use as fertilizers or in the fermentation industry.
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Es werden in einen Pelletier-pflugscharcoisüher V = 300 L ■ ' ca 50 kg Kalziumphosphat und 11,2b kg Wasser 'als Pelietisierflüssigkeit eingewogen zu Pellets verarbeitet. Nun werden 2,7p kg konzentrierte Schwefelsäure (y<it0-99,i> Gew.-#) zugegeben und bei einer Temperatur von 50-600C durch Mischen gleichmäßig auf der Pelletoberfläche verteilt. Die Bildung der Umhüllung verläuft ·· oberflächig nach der Reaktion Ca^(PO4 )z + H3SO4 = CaSO4 + 2CaHPO und danach GaSO. + HpO = CaSO^ χ Hp®· ^ie resultierenden Pellets -sind mechanisch fest, stabil und lagerfähig sowie transport- . fähig und praktisch auf die übliche Weise verwendbar..In a pelleting pflugscharcoisüher V = 300 L ■ ' approx. 50 kg calcium phosphate and 11.2 kg water' are weighed out as pelletizing liquid and processed into pellets. Now be 2,7p kg of concentrated sulfuric acid (y <i t 0-99, i> wt .- #) was added and dispersed at a temperature of 50-60 0 C by mixing uniformly on the pellet surface. The formation of the coating proceeds superficially after the reaction Ca ^ (PO 4 ) z + H 3 SO 4 = CaSO 4 + 2CaHPO and then GaSO. + HpO = CaSO ^ χ H p® · ^ ie the resulting pellets -are mechanically strong, stable and storable as well as transport-. able and practical to use in the usual way ..
Claims (1)
Atmosphäre/ pulvrigen mineralischen Materialien, beispielsweise Fe-Erzen, Dolomit, Karbonat- oder Phosphatsalzen für die Land- und Bauwirtschaft oder dergl. dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets nach ihrer Bildung durch, an sich bekannte Aufbaugranulierung unter Zugabe von peiletisierflüssigkeit mit einer Beschichtung aus einem nicht oder schwer wasserlöslichen mineralischen Material versehen wird. ·unstable. Pellets out
Atmosphere / powdery mineral materials, for example Fe ores, dolomite, carbonate or phosphate salts for agriculture and construction or the like insoluble or sparingly water-soluble mineral material is provided. ·
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