DE4018521C2 - Verfahren und Einrichtung zur Aufbereitung von Feuchtsand zu Trockensand - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbe­ reitung von Feuchtsand zu Trockensand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Sand wird zwar in vielen Anwendungsbereichen etwa bei Pflasterbetten, Drainagen oder bei Betonmischungen so ver­ wandt, wie er sich aus dem Lagerstättenabbau oder von einem Zwischenlager aus ergibt, für spezielle Anwendungen ist aber ein unaufbereiteter Sand, insbesondere ein solcher mit hohem, unbekannten oder schwankendem Feuchtegehalt nicht verwendbar.

Insbesondere industriell zubereitete (Trocken-) Mörtel- Zubereitungen setzen einen Trockensand voraus, der durch ein Trocknungsverfahren aus einem Feuchtsand zu gewinnen ist.

Ein gebräuchliches Trocknungsverfahren wird beispielsweise in einer Trockentrommel im kontinuierlichen Betrieb durch­ geführt, wobei der Feuchtsand bei sich drehender Trommel im Gegenstrom zu heißem Gas (Luft) die Trockentrommel durch­ läuft. Nach einer bestimmten Durchlaufzeit, die einstellbar ist und von der Energiezufuhr und dem beabsichtigten Trock­ nungsgrad abhängig gewählt wird, verläßt der heiße Trocken­ sand den Trockner und wird zur weiteren Verarbeitung, etwa in einer Siebanlage oder Mischanlage, weitergeleitet. Je nach den Umgebungsbedingungen und Verweilzeiten kühlt der Sand dabei wieder ab. Allerdings kann die etwa bis zur Konfektionierung eines Fertigmörtels oder sogar bis zu dessen Anlieferung an eine Baustelle und auch dessen Verar­ beitung erreichte Abkühlung ungenügend sein. Bei Temperatur­ en von über 50°C ist nicht nur die Handhabung beeinträch­ tigt, sondern auch oft die vorgegebene Qualität des Mörtels. Dies ist auch dann unakzeptabel, wenn die temperaturbeding­ ten Einflüsse nur vorübergehend sind - wie dies meistens der Fall ist. Ersichtlich benötigt das Trocknungsverfahren Wärmeenergie, die nachfolgend nicht genutzt und sogar schäd­ lich ist.

Ein Vermischen heißen, trockenen Sandes mit frischem, nassen Sand ist bereits in der DE-PS 1 77 798 bei einer Brenngaserzeugung beschrieben, wobei allerdings von Trockensandtemperaturen ober­ halb 600°C ausgegangen wird, um Wasserdampf mit einer Temperatur von 600°C mit Kohlenmonoxyd in Wasserstoffgas als Brenngas und Kohlendioxyd zu überführen. Eine Erhitzung von Sand in Temperatur­ bereiche weit oberhalb des Wasser-Siedepunkts ver­ läßt allerdings den Bereich der praktisch sinnvollen Trocknungsverfahren und läßt sich hier nur unter dem Gesichtspunkt der Brenngaserzeugung verstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung von Feuchtsand zu Trockensand zu schaffen, die mit einem begrenzten Aufwand an Geräten und Kosten eine wirksame, kontrollierte und nicht von längeren Zwischenlagerungen abhängige Abkühlung des Sandes erzielen und dabei die aufgebrachte Heizenergie besser nutzen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch i sowie eine Einrichtung gemäß Anspruch 4. Hin­ sichtlich wesentlicher weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 und 3 bzw. 5 bis 15 verwiesen.

Die Erfindung schafft auf besonders einfache Weise die Möglichkeit, mit einem begrenzten Aufwand an Geräten, einem unwesentlich erweiterten Platzbedarf und geringem Kostenauf­ wand den Wirkungsgrad der Aufbereitung von Feuchtsand zu Trockensand zu erhöhen sowie die aufgebrachte Heizenergie besser zu nutzen. Dem Trockensand wird unmittelbar nach dem Verlassen eines Heißtrockners während der Abkühlung ein Anteil von Feuchtsand zugegeben, so daß es zu einem überlagerten Abkühl- und Trocknungsvorgang kommt, indem der zugegebene Feuchtsand und der heiße Trockensand in enger Berührung, fein verteilt, belüftet werden und damit die Trockensandtemperatur auf weniger als 50°C sinkt. Der geringe Aufwand und die Schnelle der Verfahrensdurchführung stellen besondere Vorteile dar. Hinzu kommt der Vorteil, daß das Verfahren auf begrenztem Raum durchführbar ist. Damit liegt ein Trockensand als Verfahrensprodukt vor, der sowohl die vorgegebene Höchstfeuchte unterschreitet, als auch bezüglich der Temperatur die vorgegebenen Grenz­ werte einhält und damit die Qualitätsmerkmale in Mörtel­ mischungen u. dgl. Folgeprodukten garantiert.

Die erfindungsgemäße Einrichtung umfaßt einen oder mehrere kontinuierlich über einen Verteiler beschickbare Kühltrock­ ner, in dem der heiße Trockensand und der Feuchtsand in einer zweiten Trockenstufe miteinander gemischt werden. Dieser Kühltrockner nutzt unter Einwirkung eines Rührwerkes die Energie des heißen Sandes zur Trocknung des Feuchtsan­ des, indem eine Oberflächenvergrößerung durch die Verteilung der Sandmischung über den gesamten horizontalen Querschnitt des Kühltrockners erfolgt und eine vergrößerte Verdunstungs­ fläche gebildet wird sowie der entstehende Wrasen mittels einer vorteilhaften Zwangsbelüftung oberhalb des im Kühl­ trockner eine Verweilzeit durchlaufenden Trockensandes abgesaugt wird. Die gesamte Einrichtung ist vorteilhaft raumsparend in den Trocknungszyklus zur Aufbereitung von Feuchtsand einbaubar.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeispiele einer Einrichtung zum Aufbereiten von Feuchtsand erfindungsgemäßer Ausbildung schematisch veranschaulicht. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipbild zum Verfahrensablauf mit einer Trockentrommel in Verbindung zu zwei Kühltrock­ nern in einer vertikalen Anordnung;

Fig. 2 eine Anordnung von zwei Kühltrocknern (schema­ tische Draufsicht);

Fig. 3 eine Anordnung von vier Kühltrocknern (schema­ tische Draufsicht);

Fig. 4 zwei Kühltrockner in einer horizontalen Anordnung (schematische Vorderansicht);

Fig. 5 Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 eine Abkühlkurve des heißen Trockensandes unter Zugabe von Feuchtsand als Funktion der Zeit.

Das in Fig. 1 dargestellte Prinzipbild zur Verfahrensdurch­ führung geht davon aus, daß Feuchtsand 2 von einem Lager über einen ersten Förderer 3 in einen als Trockentrommel 4 ausgebildeten Heißtrockner gefördert wird. Eine Dosierung der Menge des Feuchtsandes 2 erfolgt dabei über einen Schieber 5, der mit einem Feuchtemesser 6 auf schwankende Feuchtigkeitswerte reagiert. In der Trockentrommel wird mit einem Brenner 7 heiße Luft über bzw. durch den Feucht­ sand 2 geleitet, wobei gleichzeitig ein Antrieb 8 die Trockentrommel 4 in drehende Bewegung versetzt und damit den Feuchtsand 2 umwälzt. Dabei wird über einen Abzug 17 die Feuchtigkeit des Sandes in Form von Wasserdampf als Wrasen 18 abgesaugt. Nach einer berechenbaren Durchlauf­ zeit verläßt Trockensand 9 über einen Ausgang 10 die Trockentrommel 4. Dabei erfaßt ein Temperaturfühler 11 die Temperatur des Trockensandes 9, die beispielsweise in einem Bereich von ca. 100° bis 120°C liegt. Über einen Regler 12 wird in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur mit einem zweiten Förderer 13 dem Trockensand 9 eine defi­ nierte Menge Feuchtsand 2 kontinuierlich zugegeben. Je nach Temperatur des Trockensandes 9 und Wassergehalt des Feuchtsandes 2 kann dieser Anteil ca. 10% bis 50% der Menge des Trockensandes 9 betragen. Somit gelangt eine Sandmisch­ ung 14, im dargestellten Beispiel in vorteilhafter Aus­ führung unter Wirkung der Schwerkraft, über einen Verteiler­ kasten 15 in einen Kühltrockner 16. Dieser Kühltrockner 16 weist eine zylindrische Grundform auf und ist in verti­ kaler Anordnung für eine Füllhöhe 19 ausgelegt, die mittels eines Füllstandsanzeigers 20 registriert wird. Über einen nicht dargestellten Steuermechanismus erfolgt in Abhängig­ keit dieser Meßgröße eine Umschaltung des Verteilerkastens 15 bzw. die Öffnung des Auslasses 21.

Um in diesem Kühltrockner 16 nunmehr die Feuchtigkeit aus der Sandmischung 14 auszutreiben, wird die Sandmischung 14 mittels eines Rührwerkes 22 mit einem höhenverstellbaren oder in bestimmter Höhe verbleibenden Rührelement 23 über die Kreisfläche des Querschnittes des Kühltrockners 16 fein verteilt, in dem das Rührelement 23 mit hoher Drehzahl umläuft. Dabei werden die heißen Kornbestandteile des Trockensandes 9 und die Anteile des Feuchtsandes 2 miteinan­ der in enge Berührung gebracht, das anhaftende Wasser ver­ dampft und wird als Wrasen 24 ebenfalls über den Abzug 17 abgesaugt. Im Ergebnis wird mit einfachen Mitteln eine größere Ausbeute an Trockensand 27 erreicht, der vorteil­ hafterweise gleichzeitig auf eine für nachfolgende Aufberei­ tungsstufen erforderliche niedrige Temperatur abgekühlt ist. Um eine Ausgleichszeit einzuhalten, ist vorgesehen, daß der Trockensand 27 im Kühltrockner 16 eine Verweilzeit erhält. Hierzu ist ein Auslaß 21 am Kühltrockner 16 ge­ schlossen und es erfolgt eine Zuförderung bis auf die Füll­ höhe 19. Danach wird der Verteilerkasten 15 umgeschaltet und ein weiterer Kühltrockner 16 wird beschickt.

Der physikalisch-chemische Trennvorgang der Feuchte aus der Sandmischung 14 kann durch das Einblasen von Luft im unteren Bereich 25 des Kühltrockners 16 über ein Gebläse 26 noch verstärkt bzw. beschleunigt werden. Mit einer Er­ fassung der Temperatur des Trockensandes 27 im Kühltrockner ist die Möglichkeit geschaffen, bestimmte kontrollierbare Grenzwerte über die Verweilzeit im Kühltrockner 16 einzuhal­ ten und danach erfolgt die Entnahme des Trockensandes 27 über den Auslaß 21 und ein Abzugsband 28 zum Weitertransport an eine Siebanlage.

Die vertikale Anordnung der Kühltrockner 16 ermöglicht auch eine einfache Erweiterung dieses Trockensystems, indem gemäß Fig. 2 und 3 zu den Kühltrocknern 16 zwei weitere Kühltrockner 36 zugeordnet werden können, so daß mit einem auf vier Ausgänge ausgelegten Verteilerkasten (nicht darge­ stellt) eine längere Verweilzeit des Trockensandes 27 in den Kühltrocknern 16, 36 bzw. eine geringere Baugröße der Kühltrockner 16, 36 realisierbar ist.

In Fig. 4 und Fig. 5 sind zwei Kühltrockner 29 mit horizon­ taler Drehachse und mit einem darüber befindlichen Ver­ teilerkasten 15 dargestellt, wobei die gleichen Bezugs­ zeichen verwendet sind, wo Übereinstimmung mit Fig. 1 be­ steht. Bei dieser Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Sandmischung 14 mit einem Rührwerk 30 und mit Rührelementen 31 horizontal durch die Kühltrock­ ner 29 bewegt und gleichzeitig von einem Luftstrom zwischen Lüftereintrittsöffnung 32 und Wrasenausgang 33 durchzogen. Damit liegt am Auslauf 34 ein kontinuierlicher Durchsatz von Trockensand 27 an. Die Regelung der Beschickung der horizontalen Kühltrockner 29 in dieser horizontalen Aus­ führungsform erfolgt ebenfalls analog gemäß Fig. 1 (nicht dargestellt).

In Fig. 6 ist eine Abkühlkurve 35 für das Verhalten der Temperatur T_s des Trockensandes 9 bei Zumischung von Feucht­ sand 2 im Kühltrockner 16 bzw. 29 über eine Verweilzeit t dargestellt. Dabei werden dem Trockensand 9 ca. 25% Feuchtsand 2 mit Umgebungstemperatur und ca. 5,5 Gewichts-% Wassergehalt zugemischt. Die Temperatur T_E entspricht der Temperatur (z. B. 105°C) bei Entnahme des Trockensandes 9 aus der Trockentrommel vor Beginn des Vermischungs- und Trocknungsvorganges und die Temperatur T_K der Temperatur (z. B. 50°C) bei Verlassen des Kühltrockners 16 bzw. 29. Damit wird deutlich, daß die Durchsatzleistung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufbereitung von Feuchtsand entsprechend erhöht werden kann, ohne die Energiezufuhr zur Trocknung zu erhöhen, indem die Abwärme (z. B. 100°C bis 120°C an der Trockentrommel 4) zur Verdunstung des Wassers auf das erforderliche Maß genutzt wird und gleich­ zeitig die Temperatur des Trockensandes 9 herabgesetzt wird. Dieser Vorgang läßt sich so steuern, daß eine ge­ wünschte Ausgangstemperatur (Temperatur T_K) - die oft für die Weiterverarbeitung eingehalten bzw. unterschritten sein muß - am Ende der Kühltrocknung erzielt wird.

Claims (15)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Feuchtsand zu Trockensand, bei dem der Feuchtsand (2) in einer beheizten Trockentrommel (4) oder in einem sonstigen Heißtrockner auf eine Temperatur von 90°C bis 120°C erhitzt und danach zur Weiterverwendung abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem heißen Trockensand ein Anteil von Feuchtsand (2) in einer Menge zwischen 10% und 50% des Trocken­ sandes (9) zugegeben wird, wonach der Trocken­ sand (9) und der zugegebene Feuchtsand (2) in enger Berührung feinverteilt, vermischt und belüftet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Trockentrommel (4) verlassende Trockensand (9) und der Feuchtsand (2) in einen Kühltrockner (16) gleichzeitig einlaufen und in diesem mehrere Minuten lang gemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Trockensand (9) und der diesem zugegebene Feuchtsand (2) aufeinanderfolgend in einen von mehreren Kühltrocknern (16) einlaufen und daß der oder die voran­ gehend beschickten Kühltrockner (16) für eine vorgegebene Zeit mischen.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Trockensand kontinuierlich einen als Trockentrommel (4) ausgebildeten Heißtrockner verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Förderer (3) beschickten Trockentrommel (4) ein Kühl­ trockner (16) nachgeordnet ist und daß der Kühltrockner (16) mit einem von der Trockentrommel (4) ausgehenden För­ derer für den Trockensand (9) und einem Feuchtsand (2) zuführenden Förderer (13) verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kühltrockner (16) als Mischer ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Mischer (16) ein schnellaufendes Rührwerk (22) umfaßt.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühltrockner (16) von oben mit freifallender Sandmischung (14) beschickt wird und daß das Rührwerk (22) zumindest mit einem Rührelement (23) im Fallstrom der Sandmischung (14) liegt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühltrockner (16) eine Einrichtung zur Zwangsbelüftung aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühltrockner (16) an eine Absaugeinrich­ tung (17) angeschlossen ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im abströmseitigen Bereich des Kühltrockners (16) ein Eingang eines Gebläses (26) in den Trockner mündet und am einströmseitigen Bereich des Kühltrockners (16) eine Absaugmündung der Absaugeinrichtung (17) liegt.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer Trockentrommel (4) min­ destens zwei Kühltrockner (16) zugeordnet sind, wobei im Strom der Sandmischung (14) ein Verteilerkasten (15) zur wahlweisen Beschickung der Kühltrockner (16) angeordnet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderer (3, 13) für den Feuchtsand (2) steuerbar ausgelegt sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchsatzsteuerung des Förderers (13), der nach der Trockentrommel (4) angeordnet ist, in Abhängig­ keit vom Signal eines Temperaturfühlers (11) gesteuert wird, der die Temperatur des Trockensandes (9) hinter der Trockentrommel (4) erfaßt.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Trockensandes (27) im Kühltrockner (16) steuerbar ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Abhängigkeit der Temperatur des Trockensan­ des (27) ein Auslaß (21) geöffnet ist.