DE3213250A1 - Wirbelschichttrocknung - Google Patents

Wirbelschichttrocknung

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DE3213250A1
DE3213250A1 DE19823213250 DE3213250A DE3213250A1 DE 3213250 A1 DE3213250 A1 DE 3213250A1 DE 19823213250 DE19823213250 DE 19823213250 DE 3213250 A DE3213250 A DE 3213250A DE 3213250 A1 DE3213250 A1 DE 3213250A1
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gas
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Elmar J. 9494 Schaan Seger
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METOX MINERALS AG BASEL CH
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MANOX CHEMIE ANSTALT
Manox Chemie Anstalt 9494 Schaan
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
    • B01J8/382Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it with a rotatable device only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/06Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried
    • F26B3/08Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed
    • F26B3/092Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed agitating the fluidised bed, e.g. by vibrating or pulsating

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Description

  • "Wirbelschichttrocknung"
  • Anwendung des Verfahrens der rotierenden Wirbelschicht Die Erfindung betrifft die Anwendung des Verfahrens der rotierenden Wirbelschicht zur Verbesserung und Vergleichmässigung einer chemischen Reaktion zwischen einem Gas und im wesentlichen pulverförmigen oder körnigen, gegebenenfalls zu grösseren Einheiten agglomerierten Feststoffen, sowie eine für die Durchführung der genannten Anwendung besonders zweckmässige Vorrichtung, bei der in einer länglichen, mit einer Zuführeinrichtung zum gesteuerten Zuführen des Ausgangsproduktes verbundenen Behandlungskammer eine durch eine Antriebseinrichtung drehbare Aufnahmefläche zur Aufnahme des von der Zuführeinrichtung zugeführten Ausgangsproduktes vorgesehen ist und in diese Behandlungskammer Gas über eine Gaszuführeinrichtung einbringbar und dort in einer Wirbelbewegung einer mit einem Pulverabscheider verbundenen Gasauslassöffnung zuführbar ist.
  • Solche Reaktionen, z.B. die Reduktion bestimmter Produkte mittels Kohlenmonoxyd, oder die Oxydation bestimmter Produkte mittels Luftsauerstoff werden herkömmlich in Schüttung, oder - soferne es sich um hochviskose Pasten, Schlämme, Filterkuchen oder Massen krümeliger Konsistenz handelt, im Zuge einer Zerstäubungstrocknung durchgeführt.
  • Beiden Verfahren haften aber schwerwiegende Nachteile an.
  • In Schüttung wird die Reaktion lange Zeit unvollständig und vor allem ungleichmässig bleiben, insbesondere wenn die Pulverkörner zusammenbacken; die Zerstäubungstrocknung erfordert relativ verdünnte Suspensionen und damit einen hohen Energieeinsatz für die Verdampfung des Lösungsmittels (Wasser).
  • Insbesondere bei manchen Vcrfahren zur Herstellung von Mangan- und Eisenoxyden aus den entsprechenden Metallpulvern fallen in Zwischenstufen teiloxydierte Pasten, Filterkuchen oder feuchte Massen krümeliger Konsistenz an, aus denen dann die betreffenden Metalloxyde in möglichst rationeller bzw. energiesparender Weise gewonnen werden sollen. Das Endprodukt soll dabei als höher und gleichmässig oxydiertes, ausreichend getrocknetes Pulver vorliegen.
  • Die bisher bekannten Verfahren zur Oxydation derartiger Metalloxydpasten und Filterkuchen, z.B. in Band- oder Röhrentrocknern benötigen aber einen hohen Aufwand an Energie und mechanischer Apparatur. Das Endprodukt liegt hier auch nicht als Pulver, sondern in stückiger oder grobkörniger Form vor, so dass in diesen Fällen eine aufwendige Zerkleinerung in entsprechenden Mühlen noch zusätzlich erforderlich ist. Darüber hinaus ist der Oxydationsgrad nicht ausreichend homogen, d.h. in mikroskopischen Teilbereichen unterschiedlich. Dies wirkt sich in der Weiterverarbeitung (von z.B. Mangan-und/oder Eisenoxyden für die Herstellung elektronischer Bauelemente) qualitativ sehr nachteilig aus.
  • Durch das Sprühtrocknungsverfahren werden zwar diese Nachteile vermieden, wobei sich ein den Anforderungen bei elektronischen Bauelementen höchster Qualität und Präzision entsprechendes, gleichmässig bzw. homogen oxydiertes Endprodukt ergibt. Allerdings muss das Ausgangsprodukt vor Anwendung des Sprühtrocknungsverfahrens zunächst mit Wasser so weit v<?rdünnt und dispergiert werden, dass es durch Pumpen gefördert werden kann.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrundc, ein vereinfachtes und energiesparendes Verfahren anzugeben, durch das ein Endprodukt homogener Beschaffenheit und von verhältnismässig gleichmässigem Rcaktionsgrad in feinkörniger Pulverform erhalten wird. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.
  • Durch die Anwendung des Verfahrens der rotierenden Wirbelschicht - auch unter dem Namen Cyclo-Wirbelschichtverfahren oder Spin-Flash-Verfahren bekannt - entfällt der beim Sprühtrocknungsverfahren zusätzlich notwendige, oft aufwendige Arbeitsgang des Verdünnens und Dispergierens, wobei sich eine erhebliche Energieeinsparung, insbesondere infolge der stark reduzierten Wasserverdampfung, ergibt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäss angewendeten Verfahrens besteht darin, dass gegenüber dem Sprühtrocknungsverfahren nur ein geringerer Anteil an feinstem Pulverstaub anfällt, und somit eine homogenere Korngrösse erhalten wird, was auf eine teilweise Agglomeration der Primärteilchen zurückzuführen ist. Dies kann sogar, wie später noch erläutert wird, durch entsprechende Verfahrensbedingungen bis zu einem gewissen Grad gesteuert und damit dem jeweils benötigten Endprodukt angepasst werden und ist unter anderem deshalb von besonderer Bedeutung, weil in der Weiterverarbeitung von Oxydpulvcr heutzutage Oxyde mit stark reduzierten Anteilen an Feinststäuben aus Gesundheitsgründen und wegen der notwendigen Umweltsschutzmassnahmen stark bevorzugt werden.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäss angewendeten Verfahrens ergibt sich beim Verpacken des gewonnenen Endproduktes in Behältern. Während nämlich beim Sprühtrocknungsverfahren das gewonnene Metalloxydpulver wegen der extremen Feinheit der Teilchen ein nur geringes Schüttgewicht aufweist und deshalb vor dem oder beim Einlaufen in die Verpackungsbehälter verdichtet werden muss, ist eine solche Vcrdichtung nach dem erfindungsgemäss angewendeten Verfahren nicht erforderlich, woraus sich eine weitere Ersparnis an Arbeit und Energie ergibt.
  • Zur Durchführung des Verfahrens eignen sich bekannte Vorrichtungen, bei denen in einer länglichen, mit einer Zuführeinrichtung zum gesteuerten Zuführen des Ausgangsproduktes verbundenen Behandlungskammer eine durch eine Antriebseinrichtung drehbare Aufnahmefläche zur Aufnahme des von der Zuführeinrichtung zugeführten Ausgangsproduktes vorgesehen ist und in diese Behandlungskammer heisses Gas über eine Gaszuführeinrichtung einbringbar und dort in einer Wirbelbewegung einer mit einem Pulverabscheider verbundenen Gasauslassöffnung zuführbar ist. Bei diesen Vorrichtungen wird im allgemeinen eine zylindrische, vertikale Behandlungskammer verwendet, in die die Gase zur Erzeugung der Wirbelbewegung tangential eingeblasen werden.
  • Nachstehend werden die Ergebnisse von Versuchen angegeben, die in erfindungsgemässer Weise durchgeführt worden sind: Beispiel 1: In einer zylindrischen Behandlungskammer mit einem Durchmesser von ca. 60 cm und einer Gesamthöhe von 1,5 m wird auf 4000C erhitzte Luft eingeleitet, wobei ein Durchsatz von 25 m3/ min gewählt wird. Ueber die Zuführeinrichtung wird eine Manganoxydpaste zugeführt, welche eine Restfeuchte von 28 % Wasser besitzt, und bei der das Manganoxyd einen Metallgehalt von 76,5 % Mangan aufweist. Die Korngrösse des Oxyds ist ca. 0.5r. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehtellers beträgt 200 U/min , der Materialdurchsatz ist ca. 350 kg/h. Im Abscheider (Schlauchfilter) wird ein Manganoxydpulver abgeschieden, welches eine Restfeuchte von 0.4 % und einen Metallgehalt von 68.5 % aufweist, was einer mittleren Sauerstoffaufnahme von 8 entspricht. Die Gasaustrittstemperatur bei diesem Versuch war 1300 C.
  • Beispiel 2: Bei diesem Versuch wurde die gleiche Kammergrösse mit dem gleichen Gasdurchsatz (Gemisch aus Luft und C02) benutzt und die gleiche Eintrittstemperatur von 4000 C gewählt. Die Gasaustrittstemperatur war hier 1400 C. Zugeführt wurde eine Metalloxyd-Paste, die aus einem Gemisch von FeO und Fe304 im Verhältnis 1:1 mit einem Wassergehalt von 25 % und der Korngrösse 0,7 bestand. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehtellers betrug 200 U/min, und der Materialdurchsatz war 320 kg/h. Im Abscheider wurde ein Eisenoxydpulver mit einer Restfeuchte von 0.3 % und einem Metallgehalt von 69,4 % erhalten, was einem Eisenoxyd der Zusammensetzung Fe2O3und einer mittleren Sauerstoffaufnahme von 5,3 % entspricht.
  • Beispiel 3: Es wurde eine Behandlungskammer mit 60 cm Durchmesser und 150 cm Höhe verwendet. Der Gasdurchsatz betrug 2300 m3/h, die Eintrittstemperatur 4200 C, die Austrittstemperatur 1100 C. Zugeführt wurde eine Paste bzw. ein Filterkuchen mit 20 % Restfeuchtigkeit, bestehend aus einem Eisenoxydgemisch von FeO und Fe304 mit einem Metallgehalt von etwa 74,5 %.
  • Das pulverförmige Endprodukt hatte eine Restfeuchtigkeit von 0,4 % und einen einheitlichen Metallgehalt von 69,5 % entsprechend einer chemischen Zusammensetzung Fe203. Die Herstellung erfolgte mit einer Kapazität von 520 kg/h.
  • Beispiel 4: Es wurde die gleiche Kammer wie in Beispiel 3 mit gleichem Gasdurchsatz benutzt. Die Eintrittstemperatur des Gases betrug 5500 C, die Austrittstemperatur 1250 C.
  • Zugeführt wurde eine krümelige Masse mit einem Restwassergehalt von 28 %, bestehend zum überwiegenden Teil aus MnO mit einem Metallgehalt des Oxydes von 77,5 %.
  • Es war die Bedingung vorgegeben, dass das Endprodukt als Oxyd einen homogenen Metallgehalt von weniger als 68 % aufweisen sollte. Tatsächlich wurde ein Manganoxydpulver erhalten, das eine Restfeuchtigkeit von O;4 % und einen einheitlichen Metallgehalt von 67,5 Mn bei einem Gesamtdurchsatz von 560 kg/h aufwies.
  • Es wurde nun gefunden, dass das aufsteigende Gas zwar mit zunehmender Höhe infolge der Reibungsverluste an Bewegungs-bzw. Druckenergie verliert, wobei allenfalls mitgerissene grössere Partikel auf Grund ihres höheren Gewichtes wieder so lange zurücksinken, bis die fortgesetzte Trocknung ihre Auflösung in feinkörnigere Bestandteile bewirkt. Um aber eine Verbesserung dieser Erscheinung zu erzielen und eine noch grössere Gleichmässigkeit der Korngrösse zu erhalten, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Behandlungskammer nach oben, gegen die Gasauslassöffnung sich erweiternd konisch ausgebildet ist. Mit zunehmendem Durchmesser der Behandlungskammer verringert sich nämlich die Bewegungs- und Druckenergie der Gase, wodurch sich der beschriebene Effekt verstärkt.
  • Die erfindungsgemässe Einrichtung wird nachstehend an Hand dreier Ausführungsformen (Fig. 1 bis 3) beschrieben, wobei Fig. 1 eine herkömmliche Vorrichtung, die Fig. 2 und 3 zwei erfindungsgemässe Ausgestaltungen zeigen.
  • In einer zylindrischen Behandlungskammer A kreisförmigen Querschnitts ist eine als Drehteller ausgebildete Aufnahmefläche 2 angeordnet, die an ihrem Rande Leitschaufeln 13 aufweist und über eine Antriebseinrichtung 14 in Drehung versetzbar ist. Im unteren Teil der Behandlungskammer A, etwa im Bereiche der Aufnahmefläche 2 bzw. der Leitschaufeln 13 ist eine Gaszuführeinrichtung 3 vorgesehen, durch die heisses oxydierendes Gas von einer Gasversorgungseinrichtung 6 in die Behandlungskammer A einströmen kann, das in der Gasversorgungseinrichtung 6 durch eine Heizvorrichtung 15 auf die gewünschte Eintrittstemperatur erhitzt wurde.
  • Die Gasströmung wird vorteilhaft durch einen Saugventilator 10 erzeugt, es kann aber auch alternativ oder zusätzlich ein Gebläse im Zuge eines Rohres 5 zur Gasversorgungseinrichtung 6 vorgesehen sein. Der Saugventilator 10 ist hinter einem Abscheider C angeordnet und saugt entweder durch das Rohr 5 einströmende Luft oder ein Gas aus einer Gasquelle für Kohlendioxyd, Rauchgas oder Gasgemische an. Das Gas wird dabei durch die Gaszuführeinrichtung 3 tangential in die Behandlungskammer A ein geführt, wobei die sich daraus ergebende Wirbelbildung durch die Drehung der Leitschaufeln mit 50 bis 500 Umdrehungen pro Minute noch unterstützt werden kann. Im Rahmen der Erfindung sind aber Umdrehungsgeschwindigkeiten von 150 U/min bis 600 U/min, insbesondere 200 Ù/min, bevorzugt.
  • Zum Zuführen der wasserhaltigen Metalloxydpasten od.dgl. in die Behandlungskammer A ist eine Zuführeinrichtung 11 vorgesehen, die eine Speiseschnecke 12 aufweist, durch die das Ausgangsprodukt aus einem Behälter 7 auf den Drehteller 2 gebracht wird. Im Behälter 7 ist herkömmlicherweise ein Rührwerk 16 vorgesehen, durch das das Ausgangsprodukt bereits gerieben und vorhomogenisiert wird.
  • Am oberen Ende der Behandlungskammer A ist eine Gasauslassöffnung 17 vorgesehen, die über eine Rohrleitung 4 mit dem Abscheider C verbunden ist. Da die kleinsten Teilchen infolge der durch die Wirbelbildung hervorgerufenen Zentrifugalkraft mehr in der Mitte, d.h. im Achsbereich des Wirbels, bleiben und nur die grösseren Partikel in Wandnähe der Behandlungskammer A gelangen und dort wieder absinken, so kann die Partikel grösse durch Veränderung der Grösse der Gasauslassöffnung eingestellt werden. Hiezu kann eine nicht dargestellte Einstelleinrichtung vorgesehen werden.
  • Der Abscheider C weist üblicherweise ein Gewebefilter in seinem oberen Bereich auf, sowie eine Luftschleuse 18 an seiner Unterseite. Im Rahmen der Erfindung ist er aber für die vorliegenden Zwecke zweckmässig als Schlauchfilteranlage oder als Wirbelabscheider bzw. als eine Kombination beider Konstruktionen ausgebildet. In jedem Falle werden die vom Gas abgetrennten Metalloxyd-Pulverteilchen durch die Luftschleuse 18 hindurch in einen Sammelbehälter 8 ausgetragen, wogegen das den Abscheider C verlassende Gas über eine Rohrleitung 9 direkt an die Atmosphäre abgegeben wird, soferne es keine zu grosse Belastung für die Umwelt darstellt.
  • Wie erwähnt, gelangt im Betrieb der Anlage heisses, oxydierendes Gas, wie Luft, Rauchgas, Kohlengas oder Gemische davon, gegebenenfalls aber auch Wasserdampf, durch die Gaszuführeinrichtung 3 in die Behandlungskammer A.
  • Für die erfindungsgemässe Anwendung eignen sich besonders schlitzförmige Ausgestaltungen der Zuführöffnungen, wie sie später an Hand der Fig. 2 und 3 beschrieben werden.
  • Ueblicherweise besitzt das Gas bei seinem Eintritt etwa 1500 - 300° c, doch werden für die erfindungsgemässen Zwecke Temperaturbereiche zwischen 2500 und 7000 C, vorzugsweise 3000 bis 6000 C, dje günstigsten Ergebnisse liefern. Durch die tangentiale Ausrichtung des Gasstromes und die in gleicher Drehrichtung bewegte Aufnahmefläche 2 ergibt sich die Wirbelbewegung, die vom Gasdurchsatz durch die Behandlungskammer A abhängig ist, so dass durch Wahl dieses Parameters die Qualität des Endproduktes beeinflusst werden kann.
  • Die Menge der durch die Zuführeinrichtung 11 zugeführten Metalloxydpaste pro Zeiteinheit richtet sich einerseits nach dem Wassergehalt der Paste, der im Bereiche zwischen etwa 5 % und etwa 50 % schwanken kann und vorzugsweise etwa 10 % bis etwa 40 % beträgt. Anderseits ist auch der Metallgehalt der in der Paste enthaltenen Metalloxyde für die Zuführgeschwindigkeit bestimmend, wobei etwa 69,5 % bis etwa 80 % annehmbar sind. Nach dem Trocknen und Oxydieren soll aber der Metallgehalt zweckmässig nur mehr etwa 64 % bis etwa 69,5 % betragen.
  • Mit zunehmender Trocknung des Materials in dr Behandlungskammer A erfolgt eine starke Verwirbelung und eine Zerkleinerung des Metalioxydmaterials. Wie eingangs bereits erwähnt, ergibt sich dabei ein aerodynamischer Effekt, indem einerseits die grösseren Partikel durch den Wirbel radial nach aussen getragen werden, anderseits der Wirbel an Bewegungsenergie verlicrt und sich deshalb Teilchen höheren Gewichtes wieder nach unten absetzen. Nur entsprechend feine Partikel werden durch die Gasaustrittsöffnung 17 hindurch ausgebracht. Infolge der Trocknung enthält aber das in den Abscheider C eintretende Gas ausser dem Pulver auch einen Anteil an Wasserdampf, der zusammen mit dem Gas über die Rohrleitung 9 abgeführt wird, wogegen das pulverförmige Endprodukt in dem Behälter 8 gesammelt wird, ohne dass für dieses ein zusätzlicher Mahlvorgang erforderlich wäre.
  • In den Ausführungen gemäss den Fig. 2 und 3 sind Teile gleicher Funktion mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, allenfalls mit einem Apostroph oder einer Hunderterziffer versehen, gekennzeichnet, so dass eine ins einzelne gehende Beschreibung dieser Teile entbehrlich ist. Wesentlich ist, dass dabei in beiden Fällen die Behandlungskammer A' konisch nach oben sich erweiternd ausgebildet ist, wodurch die Abnahme der Bewegungsenergie des Gaswirbels nach oben zu wesentlich deutlicher ist und so die Gefahr verringert wird, dass grössere Partikel durch die Gasauslassöffnung 17 in den Abscheider C gerissen werden.
  • Zugleich kann damit die Bauhöhe der Kammer A' gegenüber einer zylindrischen Kammer nach Fig. 1 verringert sein. Das Verhältnis der Bewegungsenergie des Gaswirbels zwischen dem Achsbereich und seincr Peripherie kann durch Wahl des Konuswinkels entsprechend beeinflusst werden.
  • Die Gaszuführung erfolgt hier im Bereiche des Drehtellers, aber etwas unterhalb desselben durch Schlitze 103 hindurch in tangentialer Richtung, wodurch sich wie im vorigen Beispiel eine durch die Drehung des Drehtellers 2 unterstützte Wirbelbildung ergibt. Die Zufuhr des Ausgangsproduktes kann mit Hilfe einer Zuführeinrichtung 111 mit Fallförderung erfolgen, für deren Betrieb ein geringerer Energiebedarf gegeben ist als für die Zuführeinrichtung 11.
  • Hiebei ist ein Behälter 107 vorgesehen, von dem aus die Metalloxydpaste beispielsweise über eine Zellenradschleuse 20 und einen Rohrstutzen 19 auf den Drehteller 2 fällt. Die Zellenradschleuse 20 dient dabei zur Steuerung der Zufuhrmenge.
  • Durch die Anordnung der Zufuhreinrichtung 111 etwa in der Mitte der Oberseite der Kammer A' ist allerdings die an sich günstige Anordnung der Gasauslassöffnung an der Achse der Kammer nur schwer möglich, soferne nicht die Achse des Rohrstutzens 19 exzentrisch zur Kammerachse angeordnet wird. Dabei muss aber darauf Bedacht genommen werden, dass das durch diesen Rohrstutzen 19 eingebrachte Ausgangsprodukt mit Sicherheit auf den Drehteller 2 fällt.
  • Eine aussermittige Anordnung der Gasauslassöffnung fällt aber auf Grund der verbesserten aerodynamischen Eigenschaften der konischen Behandlungskammer A' kaum ins Gewicht und es kann sogar die Gasauslassöffnung 117 tangential von der Oberseite der Kammer A' abgehen. Dadurch können die im Achsbereich befindlichen Feinststäube noch in der Kammer verbleiben, wo sie in der erwähnten Weise zu grösseren Partikeln agglomerieren.
  • hier sei erwähnt, dass sich die oben hervorgehobenen Vorteile der erfindungsgemässen Ausbildung der Vorrichtung gemäss den Fig. 2 und 3 teilweise auch bei Anwendung für die blosse Trocknung bzw. für die Oxydation anderer Materialien als Mangan oder Eisen ergeben.
  • Die Ausführung nach Fig. 3 ist im Aufbau der der Fig. 2 ähnlich, weist aber als Zuführeinrichtung wieder die Zuführeinrichtung 11 gemäss Fig. 1 auf. Auch die Gaszuführeinrichtung weicht in ihrem Gesamtaufbau insoferne etwas ab, als von der Gasversorgungseinrichtung 6 drei Zufuhrrohre 21 bis 23 abgehen, die in drei verschiedenen, etwa gleichmässig über die Höhe der Behandlungskammer A' verteilten Ebenen in Reihen von Einlassschlitzen 103, 203 und 303 münden. Dadurch wird erreicht, dass in höheren Ebenen, wo das aus den Schlitzen 103 hochwirbelnde Gas bereits relativ viel Wasserdampf aufgenommen und Sauerstoff abgegeben hat, Trocknung und Oxydation beschleunigt wird. Daraus ergibt sich unter Umständen wieder eine höhere Ausbeute und eine verbesserte Energiebilanz. Um dabei den Sortiereffekt der konischen Behandlungskammer A' und des Gaswirbels darin nicht zu stören, d.h. durch zusätzliche Bewegungs- und/oder Druckenergie in unerwünschter Weise auch grössere Partikel in die Gasauslassöffnung 117 und in den Abscheider C gelangen zu lassen, kann es vorteilhaft sein, wenn Druck- und/oder Bewegungsenergie des über die Schlitze 103, 203 und 303 zugeführten Gases in den höheren Ebenen abnehmen. Diens kann dadurch erfolgen, dass in den Rohrleitungen 22 und 23 entsprechende, gegebenenfalls einstellbare, Reduzierventile eingebaut sind. Für manche Anwendungsfälle kann es sogar erwünscht sein, die Rohrleitungen 22, 23 gänzlich abzusperren, was über die Reduzierventile oder gesonderte Absperrventile erfolgen kann.
  • Die konische Behandlungskammer A' ist gemäss Fig. 3 in einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 24 untergebracht.
  • Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Wandung 25 der konischen Behandlungskammer A' zur Gänze oder nur zum Teil, z.B. nur im oberen Bereich, aus gitterartigen oder jalousieartigen Lamellen besteht und einen Gaseinlassrost bildet, wobei Gas von der Gasversorgungseinrichtung 6 in das Innere des Gehäuses 24 geleitet wird und von dort durch den Rost in das Innere der Behandlungskammer A' eintritt. Hiebei muss lediglich dafür Sorge getragen werden, dass der in das Innere der Behandlungskammer A' gerichtete Sog und die Zentrifugalkraft des Wirbels einander zumindestens die Waage halten, damit nicht grössere Partikel nach aussen geschleudert werden. Zur Regelung der aerodynamischen Verhältnisse kann jede Lamelle des Rostes jalousieartig um eine Achse drehbar sein, um so den Oeffnungsquerschnitt verändern zu können. Gegebenenfalls kann sogar der Konuswinkel der Behandlungskammer A' dadurch einstellbar sein, dass die Drehachsen aller Lamellen in einer spiralförmigen Innennocke an der Peripherie der oberen und/oder unteren Abschlussfläche der Behandlungskammer A' gelagert sind, welche Nocke relativ zu den Lamellen verdrehbar ist.
  • Gerade bei Ausbildung des oben beschriebenen Rostes kann die Zufuhrenergie des Gases relativ gering sein, doch ist es besonders in diesem Falle vorteilhaft, wenn die Verwirbelung im Inneren der Behandlungskammer A' durch an einer Drehwelle 26 befestigte Verwirbelungsflügel 27 unterstützt wird. Diese Verwirbelungsflügel 27 sind, wie in Fig. 3 strich-punktiert angedeutet, im Bereiche zwischen den Schlitzen 203 bzw. 303 angeordnet, doch können sie auch unmittelbar im Schlitzbereich vorgesehen sein. Ferner kann zusätzlich oder alternativ dazu ein Drehteller 28 an der Oberseite der Behandlungskammer A' vorgesehen sein, der entweder ebenfalls von der Antriebseinrichtung 14 angetrieben wird oder, wie dargestellt, eine eigene Antriebsvorrichtung 114 besitzt. Die Welle 26 kann dann wahlweise entweder von unten über die Antriebseinrichtung 14 oder von oben über die Antriebsvorrichtung 114 angetrieben werden.
  • Es ist aber auch denkbar, dass der Drehteller 2 relativ langsam gedreht wird, wogegen der Antrieb des Drehtellers 28 mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit erfolgt.
  • Es versteht sich, dass di Anordnung von Schlitzen 103, 203 und 303 in mehreren Ebenen, sowie die Anordnung einer Welle 26 mit Verwirbelungsflügeln 27 auch bei einer zylindrischen Ausführung der Behandlungskammer entsprechend Fig. 1 von Vorteil sein kann. Ebenso kann in dieser Ausführung ein Rost in der oben geschilderten Weise an Stelle der Kammerwand (vgl. 25) vorgesehen sein, obwohl in diesem Zusammenhang mit einer konischen Behandlungskammer A' die besten Ergebnisse erzielbar sind.
  • Leerseite

Claims (12)

  1. P A T E N T A N S P R U E C II E 1Anwendung des Verfahrens der rotierenden Wirbel schicht zur Verbesserung und Vergleichmässigung einer chesmischen Reaktion zwischen einem Gas und im wesentlichen pulv<rförmigen oder körnigen, g<gebenenfai s zu grösseren Einheiten agglomerierten Feststoffen.
  2. 2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich einerseits um Luft, andererseits um hochviskose Pasten, Schlämme, Filterkuchen oder Massen krümeliger Konsistenz handelt, deren Feststoff oxydiert werden soll.
  3. 3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsfeststoff Mangan-und/ode-r Eisenoxyd mit niedriger Oxydationsstufe ist.
  4. 4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprodukt etwa 10 % bis etwa 40 % Feuchtigkeit enthält.
  5. 5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxyde vor der Behandlung einen Metallgehalt in der Trockensubstanz zwischen etwa 69,5 % und etwa 80 % nach der Behandlung einen sojch(n von etwa 64 % bis etwa 69,5 % haben.
  6. 6. Anwendung deXs Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass di Gase beim Eintritt in die Behandlungskammer eine ne Temperatur zwischen 250" C und 7000 C, vorzugsweise zwischen 300° C und 6000 C, und beim Austritt aus der Kammer eine Temperatur zwischen 1000 C und 2000 C, vorzugsweise zwischen 1200 C und 1600 C, haben.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in ei einer länglichten, mit einer Zuführeinrichtung zum gesteuerten Zuführen des Ausgangsproduktes verbundenen Behandlungskammer eine durch eine Antriebseinrichtung drehbare Aufnahmefläche zur Aufnahme des von der Zuführeinrichtung zugeführten Ausgangsproduktes vorgesehen ist und in diese Behandlungskammer Gas über eine Gaszuführeinrichtung einbringbar und dort in einer Wirbelbewegung einer mit einem Pul verabschei der verbundenen Gasauslassöffnung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskammer (A') nach oben gegen die Gasauslassöffnung (117) sich erweiternd konisch ausgebildet ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Behandlungskammer (A') wenigstens einen antreibbaren Verwirbelungsflügel (27) mit grösserem Radius als di < drehbare Aufnahmefläche (2) oberhalb derselben aufweist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Gasauslassöffnung (117) ein Verwirbelungsrotor (28) vorgesehen ist, der vorzugsweise mit grösserer Geschwindigkeit als die Aufnahmefläeh. (2) antreibbar ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der konischen Behandlungskammer (A') eine in Achsrichtung des Konus verlaufende Antriebswelle (26) für die drehbare Aufnahmefläche (2) vorgesehen ist und wenigstens einen Verwirbelungsflügel (27) trägt.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Behandlungskammer (A') wenigstens zwei in übereinander gelegenen Ebenen angeordnete Gaszuführeinrichtungen (103, 203, 303) aufweist, die vorzugsweise axial gleichmässig über die Behandlungskammer (A') verteilt sind.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gaszuführeinrichtung (3; 103, 203, 303) mehrere, über den Umfang der konischen Behandlungskammer (A') verteilte Schlitze aufweist.
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