DE639709C

DE639709C - Verfahren und Vorrichtung zum Calcinieren von kristallwasserhaltigen Stoffen

Info

Publication number: DE639709C
Application number: DEB166692D
Authority: DE
Original assignee: Buettner Werke AG
Current assignee: Buettner Werke AG
Priority date: 1934-09-01
Filing date: 1934-09-01
Publication date: 1936-12-12

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Calcinieren von kristallwasserhaltigen Stoffen Man hat bereits vorgeschlagen, Salze von ihrem Kristallwassergehalt vollständig durch Mahlen im Vakuum zu befreien. Dabei wurde das Kristallgemisch im extremen Hochvakuum mittels einer Kugelmühle, Schlagmühle u. dgl. bis zur vollständigen Beseitigung des Kristallwassers gemahlen. Der Zweck dieser Behandlung war, die Salzmenge luftbeständig und versandfähig zu machen.
Es war ferner bekannt, daß aus vielen Salzen, z. B. aus Magnesiumchlorid, das Kristallwasser sich durch Erhitzen unter entsprechender Regulierung der Temperatur stufenweise entfernen läßt.
Ferner hat man zur Entfernung des Kristallwassers aus Salzen auch schon eine Behandlung derselben mit überhitztem oder gesättigtem Dampf im Vakuum vorgeschlagen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und eine Vorrichtung, die dazu dienen, um die Calcination kristallwasserhaltiger Stoffe, z. B. Silikaten, wie Wasserglas, Glaubersalz, Natriumperborat, Soda, Kupfersulfat, Chlorcalcium u. dgl., in neuartiger Weise durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck ein Verfahren verwandt, dessen apparative Ausbildung etwa den bekannten Mahltrocknungsanlagen entspricht, die dazu dienen, nicht kristallinische Stoffe zu trocknen, also von der. ihnen physikalisch anhaftenden Feuchtigkeit in mehr oder weniger hohem Grade zu befreien. Durch sinnentsprechende Anwendung dieses Verfahrens bei der Calcination kristallwasserhaltiger Stoffe der genannten Art ist es unter anderem möglich, die Calcination stufenweise durchzuführen, so daß also nur ein bestimmter Teil des Kristallwassers entsprechend dem besonderen technischen oder chemischen, für die calcinierten Salze in Aussicht genommenen Verwendungszweck entfernt wird.
Das bekannte Mahltrocknungsverfahren wird in der Weise durchgeführt, daß die zu trocknenden Stoffe durch einen Luftstrom im Kreislauf gehalten werden, indem sie abwechselnd einen Sichter und einen in den Stoffkreislauf eingeschalteten Zerkleinerungsapparat, z. B. Pendelmühle oder Ringwalzmühle oder Kugelmühle, passieren. Aus dem Sichter werden die feinen und genügend getrockneten Bestandteile mit dem abziehenden Luftstrom entfernt, während die ausgeschiedenen, noch weniger zerkleinerten und nicht vollständig getrockneten Teile wieder in den Zerkleinerungsapparat zurück und in den Stoffkreislauf gelangen. Dabei kann so gearbeitet werden, daß der Strom der die Stoffe fördernden und trocknenden heißen Gase durch die Mühle selbst hindurchzieht, oder es kann auch die Mühle im Nebenanschluß zu der Gasstromleitung liegen, so daß nur die im Sichter abgeschiedenen und zerkleinerten Stoffteile in die Mühle zurückgeführt werden, während die heißen Gase an der Mühle vorbeigeführt werden. Im letzten Falle herrscht also in der Mühle während des Mahlprozesses immer eine verhältnismäßig niedrige Temperatur.
Bei der Ubertragung dieses bekannten Mahltrocknungsverfahrens auf die Aufgabe der stufenweisen Calcination kristallwasserhaltiger Stoffe der oben beispielsweise angegebenden Art stößt man zunächst auf Schwie riglmeiten.
Bei derartigen Calcinationsprozessen handelt es sich nämlich im wesentlichen nicht die Entfernung von physikalisch anhaftende Wasser, sondern von sog. Konstitutions wasser des kristallinischen Stoffes, das also" in weit innigerer Beziehung zum Molekularverband der betreffenden Stoffe steht. Es ließe sich deshalb an sich nicht voraussehen, daß man die Calcination derartiger Stoffe in der verhältnismäßig kurzen Berührungszeit mit dem trocknenden Gas, wie sie bei der Mahltrocknung gegeben ist, würde durchführen können.
Ferner haben die meisten der kristallwasserhaltigen Stoffe die Eigenschaft, daß sie ihr Kristallwasser bei höherer Temperatur schrittweise unter Bildung niedrigerer Hydrate abgeben, deren jedes bei gegebener Temperatur einen bestimmten Dampfdruck zeigt.
So verliert z. B. das Bittersalz (Mg 5 O4 +7 H2O) bei 150° 6 Kristall wassermoleküle, während das letzte Molek2l des Kristallwassers erst bei einer Temperatur von 2000 C und darüber entweicht.
Wollte man nun den Calcinationsprozeß, der zum Teil verhältnismäßig hohe Temperaturen des behandelten Stoffes erfordert, unter Anwendung des bekannten Mahltrocknungsverfahrens lediglich mit Hilfe der Behandlung im heißen Gasstrom durchführen, so würde man bei der verhältnismäßig kurzen Berührung des Stoffes mit den heißen Gasen in der Luftstromleitung verhältnismäßig lange Leitungen oder stark überhitzte Gase benutzen müssen. Das würde wieder die Gefahr einer Ubercalcination eines Teils der behandelten Salzmengen mit sich bringen.
Erfindungsgemäß läßt sich diese Schwierigkeit dadurch beheben, daß man den Calcinationsprozeß zu einem gewissen Teil auch in der Mühle fortsetzt oder unterstützt, indem man die Mühle mit einem besonderen Anschluß für die Zuführung heißer Gase oder auch mit einem Nebenanschluß an die Heißluftleitung versieht, so daß je nach Art des behandelten Stoffes und je nach den zu erreichenden oder einzuhaltenden Temperaturwerten eine gewisse Menge des heißen Gases auch durch die Zerkleinerungsvorrichtung hindurchgeleitet werden kann.
Die Einleitung der trockenen Frischgase aus hesonderer oder aus dem Hauptstrom abgezweigten Leitung in die Mühle hat dabei, abgesehen von der möglichen selbständigen Mengen- und Temperaturregelung, den Vorteil, daß keine zusätzlichen Brüden in die Mühle gelangen, die ein Entweichen der auch in der Mühle entbundenen Kristallwasseranteile erschweren und den Mahlvorgang beeinträchtigen, insbesondere ein Verschmieren der Stoffmasse in den ersten Stufen der Kristall wasserabscheidung bewirken könnten.
Zu diesem Zweck kann die Mühle noch mit einer besonderen Brüdenableitung versehen werden.
: 1 In der beiliegenden Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen einer Apparatur dargestellt, die zur praktischen Durchführung des Calcinationsprozesses dienen kann.
In Abb. 1 bedeutet das Bezugszeichen 1 einen Ventilator, ein Gebläse o. dgl., durch das das heiße Behandlungsgas, z. B. Heißluft, zunächst in einen Abscheideapparat, z. B. einen Zyklon 2, gedrückt wird, in welchem das heiße Gas von Staub oder sonstigen Verunreinigungen befreit wird. Diese Vorreinigung des Behandlungsgases, die ebenfalls bei gebräuchlichen Mahltrocknungsprozessen nicht Anwendung findet, ist bei der Calcination der hier in Rede stehenden Stoffe von besonderer Bedeutung, da es vielfach auf die chemische Reinheit und Reinhaltung der Stoffe bei Durchführung des Calcinationsprozesses ausschlaggebend ankommt.
Die heißen Gase werden nun weiter durch die Leitung 3 nach einem Sichter. z. B. einem Zyklon 4, geführt, aus dem sie dann durch die Leitung 5 entweichen, um in einen Staubabscheider oder einen zweiten Zyklon 6 zu gelangen, aus dem sie durch die Leitung 7 abgeführt werden.
Gegebenenfalls können die durch die Leitung 7 abziehenden, die Brüden enthaltenden Gase auch wieder regeneriert und erneut in den Kreislauf eingeführt werden.
Die zu calcinierenden Stoffe können an beliebiger Stelle, z. B. in die Leitung 3, mit Hilfe einer an sich bekannten Speisevorrichtung 8 aufgegeben werden.
Die Stoffe gelangen zunächst in den Sichteer, wo etwa vorhandene Staubanteile schon durch die Leitung 5 mit dem Luftstrom abziehen, während die noch unzerkleinerten kristallinischen Stoffe durch die Uberleitungg nunmehr in eine Zerkleinerungsvorrichtung oder Mühle Io gelangen, aus der sie nach erfolgter Zerkleinerung durch die Leitung II wieder in die Luft- oder Gasstromleitung 3 übergehen.
Die Mühle selbst ist mit Hilfe der Zweigleitung 12 an die Hauptstromleitung 3 angeschlossen, so daß ein Anteil der Calcinationsgase je nach der Art und je nach der Calcinationsstufe des behandelten Stoffes auch durch die Mühle 10 geführt werden kann.
Die Menge der jeweils, z.B. nur während der ersten Calcinationsstufe, durch die Mühle geleiteten Gase kann durch ein geeignet gestaltetes Ventil I3 reguliert werden.
An Stelle oder neben der Leitung 10 kann auch eine weitere Zufübrungsleitung 14 mit einem Regulierungsventil 15. vorgesehen sein, die zur Zuleitung frischer Calcinationsgase dient, die gegebenenfalls auch andere Temperaturen besitzen können als die die Hauptleitung 3 durchströmenden Gase. Die Mühle 10 ist ferner mit einer Leitung versehen, die zur sofortigen Entfernung der entwickelten Brüden dient, die z. B. in die aus dem Staubabscheider 6 abzweigende Brüdenableitung 7 einmünden oder auch zunächst in den Sichter 4 oder in die vom Sichter 4 zum Staubabscheider 6 führende Leitung eingeführt sein kann.
Mit Hilfe dieser Anordnung kann man z. B. derart arbeiten, daß man die Mühle während der ersten Stufe des Calcinationsvorganges, während welcher ein Abscheiden beträchtlicher Kristallwassermengen in kurzer Zeit sich vollzieht, zwecks sofortiger Entfernung dieser Wassermengen entsprechend beheizt, während in späteren Stufen, in denen die behandelten Stoffe schon absolut trocken sind, die Heizung der Mühle abgeschaltet oder verringert wird. Man kann gegebenenfalls sogar auch in die Mühle Kühlluft einleiten, um in solchen späteren Stufen der Calcination ein Ühercalcinieren zu vermeiden.
In Abb. 2 ist eine Calcinationsanlage dargestellt, deren Anordnung im wesentlichen der beschriebenen Anordnung entspricht. Nur ist hier vor dem Luftstrom- und Materialkreislauf eine längere Trocknungsstrecke I7 geschaltet, in die zu calcinierende Stoffe an geeigneter Stelle eingespeist werden. Die übrigen Teile dieser Anordnung sind mit den entsprechenden Bezugszeichen wie in Abb. I versehen.
Die beschriebene Anordnung kann mannigfach im Rahmen der wesentlichen Merkmale abgeändert und ausgestaltet werden. So könnte z. B. die Einführung des Materials anstatt in den Calcinationsgasstrom auch in die Mühle erfolgen. Ferner können je nach Art und Menge der zu behandelnden Stoffe Mühlen und Sichter verschiedener Konstruktion zur Anwendung kommen.
Praktisch wird in allen Fällen zweckmäßig unter ständiger Anpassung der Calcinationstemperatur an die jeweils vorliegende Behandlungsstufe des Stoffes gearbeitet. Man wird also z.B. beim Calcinieren des obenerwähnten Bittersalzes die Temperatur allmählich steigern und z. B. derart vorgehen, daß in der Vortrocknungsstrecke I7 zunächst nur das etwa vorhandene physikalisch anhaftende Wasser entfernt wird, worauf dann in dem Kreislaufsystem die eigentliche Calcination zunächst unter verhältnismäßig starker Beheizung der Mühle zwecks Austreibung der Hauptmengen des Kristallwassers und darauf stufenweise fortschreitend die weitere Calcination, zuletzt unter vorsichtiger Anwendung nur geringer Übertemperatur evtl. sogar unter Zwischenkühlung des die Mühle passie ren den Gutes, stattfindet.
Die erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung mit im Nebenanschluß zum Hauptgasstrom liegender Zerkleinerungsvorrichtung und einer besonderen selbständigen oder von der Hauptgasstromleitung abgezweigten regelbaren Leitung zur Zuführung von heißen Gasen zu dieser Zerkleinerungsvorrichtung kann gegebenenfalls auch zur Wärmebehandlung anderer Stoffe dienen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Anwendung einer mit pneumatischer Kreislaufführung des Gutes bei abwechselnder Zerldeinerung und Sichtung arbeiwenden Mahltrocknungsanlage zum stufenweisen Calcinieren von kristallwasserhaltigen Salzen unter entsprechender Regu lierung der Temperatur der das Salz von der Mühle zum Sichter transportierenden und alsdann aus dem Kreislauf entfernenden Calcinationsgase.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Hauptgasstromes angeordnete Mühle während des Calcinationsvorganges oder während eines Teiles desselben, z.B. der ersten, große Mengen Kristallwasser entbindenden Caldnationsstufe, durch einen regelbaren abgezweigten oder selbständigen Frischgasstrom beheizt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I und 2, bestehend aus einem Sichter, einer von heißen Gasen durchströmten Calcinationsstrecke und einer an den Grobmaterialaustritt des Sichters angeschlossenen, das Salz in die Hauptstromleitung liefernden Zerkleinerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsvorrichtung mit einer besonderen Leitung zur regulierbaren Zuführung von Frischgas versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mühle mit einer besonderen Ableitung (I6) zur sofortigen Entfernung der in der Mühle entwickelten Brüden versehen ist.