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Verfahren und Vorrichtung zur fortlaufenden Herstellung von Superphosphat
Für die Herstellung von Superphosphat aus Rohphosphat und Schwefel- oder Phosphorsäure
sind zahlreiche Verfahren und Vorschläge bekannt. Eine Reihe derselben arbeitet
satzweise im wesentlichen derart, daß bestimmte Mengen von Phosphatmehl und Säure
gemischt und dann in einen Keller abgelassen «erden, in dem das erhaltene Erzeugnis
sehr dicht lagert und dementsprechend eine gewisse Zeit verbleiben muß, um zerkleinerungsfähig
zu werden. Andere Vorschläge suchen diese Verfahren dadurch zu beschleunigen und
die Erstarrungszeit abzukürzen, daß Phosphatmehl stetig in fallender dünner Schicht
von der stetig in Form eines Schleiers oder in Strahlen austretenden Säure angefeuchtet
wird und daß das von einem Luftstrom gekühlte und aufgelockerte, in der Aufschließung
begriffene Gemisch mechanisch in den Phosphatkeller eingestreut wird. Die hierdurch
erzielbare Beschleunigung des Aufschlusses und der Trocknung ist jedoch nur sehr
bedingt, da auch hier Massen großer Schichthöhe in dem Phosphatkeller zu lagern
kominen, deren Eigengewicht praktisch jede durch die Art der Zuführung etwa erzielte
Auflockerung fast wieder zunichte macht.
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Andere Vorschläge zielen darauf ab, die ganze Arbeit des Aufschließens
möglichst fortlaufend zu gestalten, und zwar dadurch, daß mit einem beweglichen
Superphosphatblock und einer feststehenden Schneidapparatur gearbeitet wird, welche
die Superphosphatmasse in vertikaler Richtung anschneidet. Der Durchführung dieses
Vorschlages stehen jedoch große praktische Schwierigkeiten im Wege, weshalb er sich
auch nicht einzuführen vermocht hat. Einerseits insofern, als er zur Voraussetzung
hat, daß die Bewegung des hierfür vorgesehenen Metallschaufeltransporteurs vollkommen
gleichmäßig mit den Abgabeperioden der Mischeinrichtung verläuft, was mit einem
Produkt wie Superphosphat praktisch nicht leicht zu bewerkstelligen ist, andererseits
insofern, als der Schaufeltransporteur bei der langen Trocknungszeit des Superphosphatblockes
eine außerordentlich große, praktisch nicht zu verwirklichende Länge besitzen muß,
falls der Superphosphatblock am Zerteiler nicht mehr oder weniger in Schlammform,
sondern in einem genügend festen Zustand ankommen soll, in der er zerkleinert werden
kann.
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Ein anderer Vorschlag' sucht das vorerwähnte Kellerverfahren dadurch
fortlaufend zu gestalten, daß man das Ausgangsgemisch in einen Keller mit beweglichen,
langsam vorrückenden Wänden einfallen läßt. Hierdurch
wird zwar
in gewissem Umfang ein wenn auch sehr langsames fortlaufendes Arbeiten ermöglicht,
die große Masse des Superphosphatblockes bedingt aber auch hier ein nur sehr langsames
Verfestigen und eine erschwerte Zerkleinerung.
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Man hat daher auch schon vorgeschlagen, aus den Ausgangsstoffen unmittelbar
zu granulierten Erzeugnissen zu gelangen dadurch, daß ein Säurestrom einem geschlossenenAufnahmeraum
zugeführt und auf seinem Wege zunächst mit einem Strom von fein verteiltem Rohphosphat
gemischt wird, worauf der aus der Mischung bestehende Strom dann in den Aufnahmeraum
gelangt, wo die Mischung unter Überdruck in einem teigigen und plastischen Zustand
so lange erhalten wird, bis die Reaktion zwischen der Säure und dem Rohphosphat
beendigt ist, worauf der Druck in dem Aufnahrneraum vermindert wird und die entstandenen
Gase und Dämpfe gleichzeitig abgesaugt werden, wobei das Gemisch in dein Aufnahmeraum
einer niedrigen Temperatur ausgesetzt und der Druck schließlich unter Atmosphärendruck
vermindert wird, um die Kristallisation herbeizuführen und die Masse zu trocknen.
Der Strom von feinverteiltem Rohphosphat soll dem Säurestrom gegebenenfalls in Mischung
mit Luft zugeführt werden, um das Abführen des Phosphates zu erleichtern und eine
Verstopfung der seinem Durchgang dienenden Öffnungen zu vermeiden. Dieses Verfahren
führt zwar zu granulierten Erzeugnissen, die noch zerkleinert werden müssen, erfordert
aber eine derart umständliche Apparatur und kostspielige Arbeitsweise, daß es die
vorerwähnten anderen Verfahren, soweit diese überhaupt Eingang in die Praxis gefunden
haben, trotz deren wieder auf anderen Gebieten liegender Nachteile nicht zu verdrängen
vermocht hat.
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Gemäß der Erfindung gelingt es nun, auf außerordentlich einfache Weise
alle diese vorerwähnten Nachteile zu beseitigen, eine schnelle Erstarrung des Superphosphates
und eine gute Durchreaktion in demselben zu erzielen sowie das Gut in einer ausgesprochen
leicht zu zerkleinerbaren Form zu erhalten. Die Erfindung schafft ferner alle Voraussetzungen,
das gesamte Verfahren, die Ausgangsstoffe einem Mischapparat zuzuführen und das
Produkt, welches fortlaufend aus dem Mischer austritt, auf eine Fördereinrichtung
fallen zu lassen, auf welcher es erstarrt und zerkleinert wird, mühelos wirklich
fortlaufend und mit bestem Erfolg durchführbar zu gestalten. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß aus den Ausgangsstoffen im Mischer unter Hineinarbeiten von
Luft eine leichte. auf das Förderband in dünner Schicht fallende und dort porös
erstarrende Emulsion erzeugt wird, die unter Erhaltung ihrer Porosität einer Zerkleinerungsvorrichtung
zugeführt wird.
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Ein 'besonderer Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht weiter
darin, daß die Menge der in der Vorrichtung in Behandlung stehenden Stoffe verhältnismäßig
sehr klein ist und verhältnismäßig wenig Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die
ersten Ausgangsstoffe in die Fabrikation genommen werden, und dem Zeitpunkt, zu
dem das fertige Erzeugnis vorliegt, verstreicht. Dementsprechend kann man, falls
ein Fehler in der Steuerung der Fabrikation, z. B. bezüglich der Säure- und Phosphatmenge,
der Temperatur und Konzentration der Säure usw., eingetreten ist, sehr schnell die
notwendigen Korrekturen herbeiführen, und die Mengen an Erzeugnissen geringerer
Güte, die man erhält, sind demzufolge sehr gering. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens
ist die Menge der in Behandlung stehenden Stoffe bei gleicher stündlicher Leistung
etwa v ierrnal geringer und die Entwicklungszeit etwa zweimal kürzer als bei den
bisherigen Verfahren.
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Auch kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung hinsichtlich ihrer Einzeleinrichtungen
vorteilhafter und auch einfacher ausgebildet werden, als dies die bisherigen Vorrichtungen
solcher Art sind bzw.- sein konnten.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Vorrichtung,
welche aus einem senkrechten zylindrischen Behälter mit in dessen Achse angeordnetem
Rührwerk besteht, deren Mischbehälter einen Auslaßschlitz aufweist, der ständig
offen ist, wobei der Zutritt der zu mischenden Stoffe fast unmittelbar hinter diesem
Schlitz im Sinne der Drehung des Rührwerkes erfolgt. Nach einer besonderen Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird das Rührwerk von Turbinenschaufeln gebildet,
über denen kreuzweiseArine angeordnet sind, oberhalb welcher der Zutritt des pulverigen
Phosphates und der flüssigen Phosphor- oder Schwefelsäure erfolgt.
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Als Fördereinrichtung werden zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung
im Rahmen der Gesamtvorrichtungen vorerwähnterArt mehrere übereinander angeordnete
und durch Rollen gestützte Bandelemente verwendet, deren obere Trummen vorzugsweise
einen muldenförmigen, entsprechend dem Hartwerden des Gutes fortschreitend waagerecht
werdenden Querschnitt aufweisen und deren untere Rollen gegebenenfalls mit Abstreichern
ausgerüstet sind.
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Die Form, in welcher das verfestigte Gut nach dem Verfahren der Erfindung
anfällt, und dessen leichte Zerkleinerungsfähigkeit lassen schließlich als mit ihrer
Mantellinie auf das
auf der Fördereinrichtung angeordnete Gut einwirkende
Zerkleinerungseinrichtung mit besonderem Vorteil metallische, auf der Mantellinie
eines Rotationsapparates angeordnete Drähte verwenden.
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Eine Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist beispielsweise auf den heigefügten Zeichnungen dargestellt, an Hand
deren Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung und deren Vorteile nachstehend
im einzelnen noch näher erläutert werden.
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Fig. i zeigt in Längsrichtung einen scheniatischen Aufriß der ganzen
Anlage.
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Fig. 2 -zeigt in vergrößertem Maßstab einen schematischen Querschnitt
nach 2-2 der Fig. i. Fig. 3, 4 und 5 beziehen sich auf den Mischer, und zwar ist
dieser in Fig.3 in axialem Schnitt, in Fig. 4. von oben gesehen und in Fig. 5 im
Querschnitt nach 5-5 der Fig.3 dargestellt.
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Fig.6 ist eine Queransicht, teilweise im Schnitt, der Einrichtung,
mittels welcher die Randeinfassungen des Förderbandes in Vibration versetzt werden.
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Fig. 7 und 8 beziehen sich auf die Zerkleinerungsvorrichtung, und
zwar wird diese in Fig. 7 in axialem Schnitt und in Fig. 8 von einem Ende aus gesehen
gezeigt.
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Das gemahlene Phosphat wird in einen Fülltrichter i eingeführt, der
sich über einem der Verteilung dienenden Förderband 2 befindet, das mit einer bekannten
Waage 3 ausgerüstet ist, welche eine Verteilung des Gutes in Mengen von konstantem
Gewicht gewährleistet. Das gewogene Phosphat fällt in einen Trichter .a., der sich
in ein zusammenschiebbares Rohr 5 fortsetzt, welches in einen Mischer 6 in der weiter
unten angegebenen Weise mündet. Ferner gelangt in diesen Mischer 6 durch ein Rohr
7 die Säure (Phosphor- oder Schwefelsäure), welche sich in einem Bestälter 8 befindet
und deren VerteJung durch ein ließ gerät 9 bekannter Art besorgt wird.
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Die Vorrichtung 3 und das Abmeßgerät 9 sind durch einen starren Antrieb
unter Zwischenschaltung eines Reduziergetriebes mit einem (nicht dargestellten)
Motoraggregat verbunden, so daß das anfänglich bestimmte Verhältnis der Ausgangsstoffe
sicher konstant gehalten wird.
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Falls die Dichte der Säure sich ändern würde, würde man die Vorrichtung
3 entsprechend einstellen.
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Aus dem Mischer 6, der weiter unten beschrieben wird, fällt die von
der Säure und dein pulverförmigen Phosphat auf Grund der hineingearbeiteten Luft
gebildete leichte Emulsion in dünner Schicht auf ein Förderband i i, das durch eine
bewegliche Scheibe 12, auf die ein Gegengewichtsspanner 13 einwirkt, gespannt gehalten
wird.
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Die Emulsion verfestigt sich allmählich in poröser Form auf diesem
Förderband, dessen Länge groß genug gewählt wird, damit das Erzeugnis bei Ankunft
an der Zerkleinerungsvorrichtung 14, die weiter unten beschrieben wird, sich auch
in einem Zustand befindet, der seine Zerkleinerung zuläßt.
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Um zu vermeiden, daß sich die Gase und Dämpfe, welche sich während
der Einwirkung der Säuren auf das Phosphat entwickeln, in die umgebende Atmosphäre
ausbreiten, ist es ohne weiteres möglich, den ersten Teil der Fördereinrichtung,
auf dein die Gas- und Dampfentwicklung vor sich geht, unter einer Rauchfanghaube
anzuordnen, die mit einem einen ausreichenden Druckabfall herbeiführenden Ventilator
verbunden ist. Die hierfür notwendige Apparatur ist bekannt und braucht daher nicht
ausführlicher beschrieben zu werden.
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Das zerkleinerte Superphosphat fällt darauf auf die Förderbänder 15,
16, wo es einer beginnenden Trocknung an freier Luft ausgesetzt wird. Es wird dann
in einen Elevator 17 entladen, der es gegebenenfalls einer Vorrichtung zur ergänzenden
endgültigen Trocknung (nicht dargestellt) zuführt.
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Der Mischer -6 (vgl. Fig. 3 bis 5) wird von einem oben offenen zylindrischen
Behälter gebildet, in dessen Achse sich eine Welle i8 dreht. Diese Welle trägt an
ihrem unteren Ende eine Rührturbine i9, und oberhalb dieser Turbine sind auf die
Welle 18 kreuzweise zwei Arme 21, 22 aufgekeilt.
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Die Entleerung des Erzeugnisses erfolgt durch den Schlitz 23, der
längs einer Mantellinie des Behälters 6 angeordnet ist. Da dieser Schlitz ständig
offen ist, muß das Phosphat und dieSäure sehr nahe hinter dem.Schlitz 23 im Sinne
der Drehung der Turbine i9 und der Arme 21, 22 zugeführt werden, damit die Durchmischung
vor Entleerung des Produkts ausreichend ist.
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Zu diesem Zweck wird beispielsweise das zusammenschiebbare Rohr 5,
welches den Trichter d. fortsetzt, an der punktiert auf Fig. 5 angedeuteten Steile
einige Zentimeter oberhalb des Armes 22 in den Mischer 6 münden. Das Rohr 7, welches
die Säure zuführt, wird grundsätzlich-ebenfalls über den Arm 22, aber ein wenig
mehr nach der Mitte zu in den Behälter 6 münden, und sein Strahl wird nach der zentralen
Welle 18 gerichtet sein, um deren Verkrustung zu verhüten.
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Dank der Mitnahme von Luft durch das zutretende Phosphat und auch
infolge der hohen Geschwindigkeit und der besonderen Form der Turbine erhält man
eine echte und leichte Emulsion des Phosphats in der Säure.
Das
Förderband i i wird in gewissen Abständen von Rollen 25 gestützt, die in der Nähe
des Mischers 6 viel dichter angeordnet sind, so daß eine vollkommen waagerechte
Lage des oberen Riementrumms erzielt wird. Weitere Rollen ?6, die in größerem Abstand
voneinander liegen, stützen das untere Riementrumm.] Da sie mit der Oberseite des
Förderbandes in Berührung kommen, verkrusten sie. Um sie zu reinigen, verwendet
man Abstreichmesser mit Federn 27. Die von diesen Kratzern abgelöste Schicht fällt
auf das unmittelbar darunterliegende Riemenelement 15.
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In der Zone des Mischers, wo der Superphosphatbrei noch sehr flüssig
ist, muß verhindert werden, daß der Brei von dem Band herabfällt; zu diesem Zweck
benutzt man Randeinfassungen, die mit dem Förderband nicht fest verbunden sind.
Diese kandeinfassungen (vgl. Fig. 6) werden beispielsweise von Holzlatten 28 mit
Gummibelägen 29 gebildet, welche eine dichte Fuge auf dem Band bilden.
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Um die Verkrustung dieser -Randeinfassungen zu verhindern, ist es
zweckmäßig, daß man ihnen eine waagerechte Vibrationsbewegung mitteilt. Zu diesem
Zweck (Fig. 6) werden die Randeinfassungen an flachen Federn 31 aufgehängt und fest
mit Kugellagern 322
verbunden, durch `welche eine Welle 33 geführt ist, die
mit einem exzentrischen Gewicht o. dgl. 3:I versehen ist und durch eine elastische
Kupplung 35 mit der Welle 36 eines Elektromotors verbunden wird.
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Es sei darauf hingewiesen, daß der dichte Abschluß zwischen den Randleisten
und dem Förderband aufrechterhalten bleibt, da die Vibrationsbewegung waagerecht
verläuft. Außerdem setzen diese Vibrationen, da sie in Richtung der Fortbewegung
des Förderbandes verlaufen, die Abnutzung dieses Bandes an den Stellen, wo dieses
mit den Randleisten in reibender Berührung steht, herab.
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Die Zerkleinerungsvorrichtung_14, an welcher das verfestigte Erzeugnis
in Form eines Kuchens ankommt, wird von zwei kreisförmigen Stirnscheiben 37 (vgl.
Fig. 1, 7 und 8) gebildet, die starr auf die Achse 38 gesetzt sind und durch Ouerriegel
39 verbunden werden. An ihrer Mantellinie oder in der Nähe derselben werden diese
beiden Stirnscheiben durch eine Reihe feiner Stahldrähte :;:1 verbunden. Die Spannung
dieser Drähte wird durch Muttern bewirkt, die an ihren Enden angebracht sind.
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Das Ganze bildet eine Art Käfig, der oberhalb des Bandes 5 derart
angeordnet ist, daß der von der Außenseite der Stahldrähte beschriebene Zylinder
tangential zum Förderband, in etwa i min Abstand von diesem, liegt. Vorzugsweise
wird diese Zerkleinerungsvorrichtung in der Nähe der Scheibe .42 angebracht, auf
welcher die Richtungsänderung des Förderbandes erfolgt, und der Drehungssinn des
Zerkleinerungsgerätes wird dabei derart gewählt, daß er das Herabfallen des zerkleinerten
Produkts auf das darunterliegende Bandelement 15 begünstigt.
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Man erhält auf diese Weise ein Erzeugnis, das nicht schmiert, sondern
die Form kleiner Flitter oder Schuppen aufweist.
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Es findet keinerlei Verkrustung der Drähte .41 statt, denn trotz ihrer
Spannung biegen sie sich während des Abschneidens leicht durch und nach Beendigung
dieses Scheidevorgangs nehmen sie plötzlich wieder ihre anfänglicheLage ein. Dadurch
wird eine Schwingung erzeugt, welche ein Ablösen der Teilchen, die sich an diesen
Drähten festgesetzt hatten, hervorruft.
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Das in dieser Weise zerteilte Superphosphat, welches noch ziemlich
weich ist, muß eine genügende Konsistenz bekommen, damit es den Durchgang durch
die Trockenkammer aushält, ohne sich zusammenzuballen oder in Haufen zu setzen.
Hierzu-wird eine weitere Erstarrung vorgesehen, für welche die unteren Förderbänder
15 und 16 bestimmt sind.
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Wie Fig. a zeigt und oben bereits erwähnt wurde, ist es zweckmäßig,
wenn man dein oberen Trumm dieser Bandelemente eine gewisse konkave Form gibt, um
das Herabfallen des Erzeugnisses zu verhüten. Diese konkave Form wird sehr einfach
beispielsweise dadurch erzielt, daß man die Stützrollen aus drei Teilen herstellt,
von denen nur der mittlere Teil 4.3 waagerecht liegt, während die seitlichen Teile
44, 4.1! geneigt angeordnet sind.
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Das Verfahren der Erfindung beschränkt sich indessen keineswegs auf
die Verwendung der oben beschriebenen Fördervorrichtung, sondern diese kann in Einzelheiten
der Ausführung vielfach abgewandelt werden. So kann der Brei bei seinem Austritt
aus dem Mischer auch auf ein breites Band fallen, dessen Ouerschnitt muldenförmig
gekrümmt ist und fortschreitend mit zunehmender Erhärtung des Produkts waagerecht
wird.
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Die gegebenenfalls vorgesehene endgültige Trocknung kann in bekannter
Weise nach Austritt aus dem Hebewerk 17 erfolgen.