DE3621807A1 - Verfahren und anlage zur substanzschonenden aufbereitung von diatomeenerde zwecks gewinnung vorausbestimmbarer mengen von kieselgur - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung von im Tagebau gewonnener Diatomeenerde zu Kieselgur für den Einsatz als Filtrationshilfsmittel in der Getränke- und Lebensmittelindustrie, als Rohstoff für chemische Produkte, als Bau- und Isolierstoff, als Füll­ stoff für Farben, Lacke, Düngemittel etc., als Trägerstoff usw.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die aus der UdSSR, der CSSR, Frankreich und der BRD und den USA bekannten Technologien der Diatomeenaufbereitung laufen in den Prozeßstufen Brechen, Trocknen, Zerkleinern, Brennen (Kalzinieren/Aktivieren), Kühlen, Mahlen, Klassieren und Absacken ab. Dabei wird das Trocknen, Brennen und Kühlen ausschließlich mittels energieintensiver, voluminöser Drehrohröfen bzw. Drehrohrkühler durchgeführt, was besonders beim Brennen aufgrund hoher Durchlaufzeiten Verklumpungen und Versinterungen des Diatomits hervorruft und damit aufwendige Zerkleinerungs- und Mahlprozesse nach sich zieht. Ton und Sand als unerwünschte Beimengungen verbleiben zu einem großen Teil im Fertigprodukt. Bei Ausfall eines Aggregates dieser Trocken-, Brenn- und Kühlkette tritt Stillstand der Gesamtproduktion ein.

Die Klassierung der Kornfraktionen erfolgt teilweise über Windsichter, in manchen Fällen ausschließlich über Zyklone, was in Verbindung mit dem un­ kontrollierten Brennprozeß zu keiner vorausbestimmbaren Korngrößenklassierung führt.

Daher müssen die Fertigprodukte vor der Abfüllung und beim Absacken auf Durch­ lässigkeit, Naßdichte und Siebrückstände analysiert werden und erst danach ist die erreichte Gursorte der jeweiligen Charge bestimmbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren einschließlich Anlage zur Herstellung von Kieselgur aus Diatomeenerde, welches Gur-Reinheit, Sortengleichheit, vorausbe­ stimmbare Korngrößenfraktionen und damit gezielte Sortenherstellung gewährlei­ stet; Energieintensitätssenkung und Platzbedarfsreduzierung für die Anlage so­ wie ein Weiterbetreiben der Produktion bei technischem Ausfall eines Trocken- oder Brennaggregates garantiert.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, permanent 3 Sorten von Kieselgur (Fein-, Mittel-, Grobgur), Füllstoffe sowie andere mineralische Stoffe zu gleicher Zeit zu produzieren.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur substanzschonenden, strukturerhaltenden Aufbereitung von Diatomeenerde so durchgeführt, daß die Auflösung der Rohgur durch Luftstrahlmühlen in ihre Diatomeenstruktur sowie das Trocknen, Reinigen von mineralischen Beimengungen, Kalzinieren und Kühlen der Rohgur auf der Basis der Wirbelschichttechnik erfolgen.

Die mitentstandenen Agglomerate werden über Luftstrahlmühlen verlegt und die Klassierung der Kieselgur wird mit Spiralwindsichtern durchgeführt. Bei der Reinigung werden die enthaltenen Quarz- und Tonteile durch Sichtprozesse ent­ fernt.

Die Hauptprozesse Trocknen, Zerkleinern, Reinigen, Kalzinieren und Klassieren laufen jeweils in vier unabhängigen Linien ab.

Zum Verfahren wurde erfindungsgemäß eine Anlage entwickelt, die aus der Kombi­ nation von Luftstrahlzerleger, Wirbelschichttrockner, Sichtreiniger, Wirbel­ schichtkalzinierer, Wirbelschichtkühler und Windsichter besteht.

Die Anlage besitzt zielgerichtete Umschaltmöglichkeiten, so daß bei Ausfall bestimmter Maschinen und Apparate die Produktion weiterhin möglich ist. Die Produktionsmenge einer oder zweier Gursorten kann zu Lasten der übrigen Sor­ ten verändert werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:

Die aus dem Tagebau gewonnene und in einem überdachten Freilager zwischen­ gelagerte Diatomeenerde wird über ein Einschüttrost und eine Schrägbandein­ richtung kontinuierlich der Aufbereitungsanlage zugeführt. Aus dem Rohgur­ strom wird der Feinanteil kleiner 3 mm herausgesiebt und die Körnung größer 3 mm bis max. 200 mm einem Brecher aufgegeben, wo sie bis max. 3 mm gebrochen wird.

Die Rohgur vom Sieb und vom Brecher wird über einen Gurstromteiler zwei Roh­ gurbunkern zugeführt, die wechselweise beschickt werden können.

Hinter den Rohgurbunkern beginnt über je eine Dosierbandwaage jeweils eine gesonderte Aufbereitungslinie für Trocknung und Reinigung. Von der Rohgurwaage bis zur Reinigung sind beide Aufbereitungslinien gleich ausgerüstet und werden mit gleicher Leistung gefahren.

Die auf max. 3 mm gebrochene Rohgur wird dem ölbeheizten Trockner zugeführt, der nach dem Prinzip der Wirbelschichttrocknung arbeitet.

Der Trocknungsraum ist wirbelluftseitig unter dem Luftverteilungsboden in 3 Kammern unterteilt, in die die Heißluft, die durch direkte Beheizung in einer Brennkammer erzeugt wird, mit 750°C einströmt. In die erste Kammer wird außer­ dem im Zuge der Sekundärenergienutzung heiße Abluft aus den in der Anlage nach­ geordneten Wirbelschichtcalzinatoren zugeführt.

Im Trocknungsteil oberhalb der ersten Kammer verdampft der größte Teil des Haft­ wassers, oberhalb der zweiten Kammer der Reststeil, während oberhalb der dritten Kammer eine Erhöhung der Temperatur der Trockengur auf 650 . . . 700°C erfolgt.

Mit diesem thermischen Prozeß ist das Ziel des ersten Verfahrensabschnittes (Trocknung der Rohgur von ca. 50% auf 5% Feuchtegehalt, Beseitigung der organischen Bestandteile und Überführung des löslichen Eisenoxides in Fe₂O₃) erreicht.

In der vierten Kammer des Trockners erfolgt die Kühlung der Gur auf ca. 150°C durch Einblasen von Luft unter Raumbedingungen.

Die Abluft des Trockners enthält Feinstaub, das verdampfte Wasser sowie den Schwefel- und Kohlenstoffanteil als Oxide des verbrannten Heizöls und der or­ ganischen Bestandteile.

Um Taupunkt-Temperaturunterschreitungen und damit verbundene Anlagenkorrosion zu vermeiden, wird die Abgastemperatur durch den zugeführten Wärmeträger aus der dritten Kammer oberhalb 140°C gehalten.

Der Feinstaub der Abgase wird mittels Zyklon und Heißgasabscheider abgeschieden und das gereinigte Abgas über Dach abgeblasen.

Der grobe Anteil der getrockneten Gur wird aus der Kühlkammer oberhalb des Wir­ belbodens aus dem Trockner nach dem Überlaufprinzip abgezogen und einer Mühle zugeführt, in der dieser Anteil auf Korngröße kleiner 63 µm aufgemahlen wird.

Über einen Grobgutabscheider, der das Grobgut zur Mühle zurückführt, wird das aufgemahlene Gut über einen Gewebeabscheider abgeschieden und zusammen mit dem Feinanteil einem Trockengurbunker zugeführt. Der aus dem Zyklon anfallende Grobgutanteil wird ebenfalls zur Mühle zurückgeführt.

Für den Fall einer nicht ausreichenden Trocknung der Rohgur bzw. beim Anfahren der Anlage oder beim Auftreten von Havarien ist eine Rückführung der Trockengur auf die Eingangsseite des Trockners vorgesehen.

Vom Trockengurbunker wird die Trockengur dosiert der Reinigungsanlage aufgegeben, in der nach dem Schwerkraftprinzip vorrangig die Abscheidung des Sandanteils - zusammen mit Grobanteilen von Ton erfolgt.

Parallel zum Schwerkraftsichter sind Rotorwindsichter vorgesehen, die eine Anpassung an wechselnde Bedingungen ermöglichen. Der abgeschiedene Anteil wird in Auffangbunker für mineralogische Verunreinigungen gefördert.

Die gereinigte Trockengur wird über einen Gewebeabscheider aus dem Luftstrom getrennt.

Bis zum Verfahrensschritt Reinigung besteht die Anlage aus zwei parallel ar­ beitenden Aufbereitungslinien mit gleicher Kapazität. Da die geforderten Mengen­ anteile von Fein-, Mittel- und Grobgur sich wie 1 : 2 : 1 verhalten sollen, wird die erste Aufbereitungslinie mengendurchsatzmäßig gleich Veredlungslinien zur Her­ stellung von Fein- und Grobgur aufgeteilt, während die zweite Aufbereitungslinie ausschließlich der Herstellung von Mittelgur dient.

Feingurlinie/Füllstofflinie:

Der Mengenstrom für die Feingurlinie gelangt als Mengenanteil aus der ersten Aufbereitungslinie entweder direkt auf den Vorratsbunker der Sichtung oder wird einem Kalzinator zugeleitet. Die Zuführung zum Kalzinator erfolgt nur, wenn das Verfahrensziel des Trockners bis 650°C nicht erreicht wurde und damit die er­ forderlichen Umwandlungen nicht erreicht wurden, da bei der Feingur keine wei­ tere thermische Behandlung erforderlich ist.

Wird die erforderliche thermische Behandlung im Trockner erreicht, entfällt die Nachbehandlung im Kalzinator. Der Kalzinator besteht aus einer ölbeheizten Brenn­ kammer, in der Heizgas von 750°C durch Direktbeheizung erzeugt und einem zylin­ drischen Wirbelschichtkalzinator zugeführt wird.

Die Reingur wird auf 650-700°C erhitzt und danach in einem Wirbelschichtkühler auf ca. 250°C abgekühlt. Die Kühlluft wird in die Abgasleitung des Kalzinators eingespeist.

Die Abluft des Kalzinators wird über einen Zyklon vom größten Teil des Feinstaubes befreit und in die Zuleitung zur 1. Kammer des Trockners I eingespeist.

Die nachkalzinierte Gur wird in einen Reingurbunker gefördert und von dort in eine Saugförderanlage dosiert, deren Förderluft gleichzeitig die Sichtluft für die nachfolgende 1. Sichterstufe darstellt.

Die Grobanteile größer 45 µm werden in den Reingurbunker der Mittelgurlinie gefördert, während die Fraktion 0-45 µm über einen Gewebeentstauber aus dem Luftstrom abgeschieden wird.

Die Reingur 0-45 µm wird dosiert der Saugförderanlage der zweiten Sichter­ stufe (Förderluft = Sichterluft) zugefördert, aus der der Feinanteil 0 . . . 5 µm in den Windsichtern abgeschieden, durch einen Gewebeabscheider von der Abluft getrennt und einem Füllstoffbunker zugefördert wird.

Die im Grobgutablauf anfallende Fraktion 5 . . . 45 µm wird in einem Feingurbunker gefördert und ist von dort über eine Absackstation konfektionierbar.

Mittelgurlinie:

Der technologische Ablauf in der Mittelgurlinie ist mit dem Ablauf in der Fein­ gurlinie identisch bis zur Abscheidung der gereinigten Gur im Gewebeabscheider. Vom Gewebeabscheider wird die Reingur in den Reingurbunker gefördert und von diesem dosiert einem Kalzinator aufgegeben, der ebenfalls als Wirbelschicht­ apparat arbeitet und eine Guttemperatur von 1000 . . . 1050°C erreichen läßt.

Die Beheizung erfolgt durch direkte Verbrennung von Heizöl in der Wirbelschicht unter Zuführung von Wirbelluft. Vor dem Kalzinierprozeß ist bei Bedarf eine Flußmittelzugabe in From von Soda möglich. Die Abgase aus dem Kalzinator werden über einen Zyklon weitgehend entstaubt und in die erste Kammer des Trockners geführt. Über einen nach dem Zyklon angeordneten Lüfter wird ein Unterdruck von 500 . . . 1000 Pa am Kopf des Kalzinators erzielt.

Sowohl das seitlich aus dem Kalzinator abgezogene als auch das aus dem Zyklon abgeschiedene Gut werden einem zweigeteilten Wirbelschichtkühler zugeführt. Im ersten Teil des Kühlers wird das Gut mittels Kühlluft von 1050°C auf 400°C gekühlt und die erwärmte Kühlluft dem Abgasstrom des Kalzinators zugegeben.

Im zweiten Teil des Kühlers wird Kühlluft zugeführt und außerdem über wasser­ gekühlte Rohrschlangen gekühlt.

Vom zweiten Teil des Kühlers wird die Brenngur der ersten Sichtstufe dosiert zugeführt und das Grobgut bei einer Trenngrenze von 50 µm abgeschieden. Das einer Mühle zugeführte Grobgut wird auf eine Körnung kleiner 50 µm aufge­ mahlen.

Das Mahlgut einschließlich der Mahlluft wird der Saugförderanlage der ersten Sichtstufe zugeleitet und auf diese Weise eine Kornfraktion 0 . . . 50 µm abge­ zogen, die in dem nachgeschalteten Gewebeabscheider anfällt.

Alternativ besteht die Möglichkeit, den Grobgutanteil der ersten Sichtstufe der Saugförderanlage der ersten Stufe der Grobgutlinie zuzuführen.

Die Fraktion 0 . . . 50 µm wird im Brenngurbunker gepuffert.

Vom Brenngurbunker gelangt die Gur dosiert in die Saugförderanlage der zweiten Sichtstufe, in der der Feinanteil kleiner 10 µm über einen Gewebeabscheider abgetrennt wird. Der Feinanteil kleiner 10 µm wird dem Füllstoffbunker zuge­ führt.

Im Grobgutauslauf der Windsichter fällt die Mittelgur an, die im Mittelgurbunker gesammelt und über eine Absackstation konfektioniert wird. Zum Anfahren der An­ lage bzw. bei Havarien besteht die Möglichkeit, den Grobgutstrom auf den Brenn­ gurbunker 0 . . . 50 µm zurückzuführen.

Grobgurlinie:

Die Grobgurlinie beginnt mit einem Reingurbunker, der durch einen Teilstrom aus der ersten Aufbereitungslinie beschickt wird.

Vom Bunker wird die Gur über eine Dosierhandwaage abgezogen und eine Teilmenge mit der Gesamtzusatzmenge an Soda, welches auf 50 µm aufgemahlen wurde, ver­ mischt und zusammen mit der Restmenge der Gur einem kontinuierlichen Vormischer zugeführt.

Das fertige Soda-Gur-Gemisch wird einem zylindrischen Wirbelschichtkalzinator zugeführt und dort bei 900 . . . 950°C flußkalziniert.

Der Kalzinator wird durch direkte Verbrennung von Heizöl in der Wirbelschicht unter Zuführung von Wirbelluft beheizt.

Die Abgase werden über einen Zyklon weitgehend entstaubt und über einen Saug­ lüfter der ersten Kammer des Trockners I zugeführt.

Das aus dem Kalzinator und dem Zyklon anfallende Gut wird dem zweigeteilten Wirbelschichtkühler aufgegeben.

Nach dem Kühler wird die Aktivgur der Saugförderanlage der 1. Sichtstufe ein­ gespeist und das Grobgut mit einer Trenngrenze von 63 µm abgeschieden. Das Grobgut wird der Mühle zugeführt und auf Kornfraktionen kleiner 63 µm auf­ gemahlen.

Das Mahlgut einschließlich der Mahlluft wird der Saugförderanlage der 1. Sicht­ stufe wieder zugegeben und auf diese Weise aus der 1. Sichtstufe die Fraktion 0 . . . 63 µm abgezogen, die im nachgeschalteten Gewebeabscheider anfällt.

Die Fraktion 0 . . . 63 µm wird im Aktivgurbunker gepuffert und dosiert der Saug­ förderanlage der 2. Sichtstufe aufgegeben.

Das Feingut kleiner 20 µm wird in einem Gewebeabscheider abgeschieden und dem Füllstoffbunker zugeführt.

Der Grobgutablauf 20 . . . 63 µm stellt den Grobguranteil dar, wird im Grobgur­ bunker gelagert und über eine Absackstation konfektioniert. Für das Anfahren der Anlage bzw. in Havariesituationen steht die Möglichkeit der Rückführung auf den Aktivgurbunker.

Claims (5)

1. Verfahren zur substanzschonenden, strukturerhaltenden Aufbereitung von Diatomeenerde zwecks Gewinnung vorausbestimmbarer Mengen von Kieselgur, insbesondere der Gurarten Fein-, Mittel-, Grobgur und Füllstoffe für verschiedene Einsatzgebiete, gekennzeichnet dadurch, daß die Auflösung der Rohgur durch Luftstrahlmühlen in ihre Diatomeen­ struktur sowie das Trocknen, Reinigen von mineralischen Beimengungen, Kalzinieren und Kühlen der Rohgur auf der Basis der Wirbelschichttechnik erfolgen.

2. Verfahren nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß die mitentstandenen Agglomerate über Luftstrahlmühlen verlegt und die Klassierung der Kiesel­ gur mittels Spiralwindsichtern erfolgt.

3. Verfahren nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß bei der Reinigung die enthaltenen Quarz- und Tonanteile durch Sichtprozesse entfernt werden.

4. Verfahren nach Punkt 1., 2. und 3., gekennzeichnet dadurch, daß zur Er­ zeugung prozentual anteilig vorausbestimmbarer Mengen der Gurarten Fein-, Mittel-, Grobgur und Füllstoffen die Hauptprozesse Trocknen, Zerkleinern, Reinigen, Kalzinieren und Klassieren jeweils in vier unabhängigen, jedoch untereinander entsprechend verschaltbaren technologischen Linien ablaufen.

5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1. bis 4., gekennzeichnet durch die Kombination von Luftstrahlzerleger, Wirbelschichtrockner, Sicht­ reiniger, Wirbelschichtkalzinierer, Wirbelschichtkühler und Windsichter.