DE68904427T2

DE68904427T2 - Verfahren und vorrichtung zum konzentrieren von breiartigem kaolin.

Info

Publication number: DE68904427T2
Application number: DE1989604427
Authority: DE
Inventors: Eugene Thompson
Original assignee: Georgia Kaolin Co
Current assignee: Imerys Clays Inc
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2009-12-01
Also published as: DE68904427D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Verarbeitung von Ton und insbesondere ein Verfahren zum Konzentrieren einer aufbereiteten wässerigen Kaolin-Tonaufschlämmung durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wobei indirekter Wärmeaustausch eingesetzt wird.
Kaolin-Ton hat viele bekannte Anwendungen in der Industrie, einschließlich die Verwendung als Füllstoff in der Papiererzeugung, als Beschichtung für Papier und als Pigment in Farben. Jedoch enthält Rohkaolin-Ton typischerweise verschiedene Unreinheiten, welche Verfärbung bewirken. Zusätzlich wird Rohkaolin- Ton mittels verschiedener gut bekannter kommerzieller Verfahren, welche die Helligkeit des Kaolins durch Entfernen der Verfärbungsunreinheiten erhöhen und die Abriebeigenschaften durch Verkleinern der Teilchengröße der Kaolinteilchen vermindern bearbeitet.
Im allgemeinen erfordern solche Verfahren zur Aufbereitung des Rohkaolin-Tons, daß der Ton als eine Aufschlämmung mit geringem Feststoffgehalt verarbeitet wird. Deshalb ist es notwendlg, dem trockenen Rohkaolin-Ton beträchtliche Mengen an Wasser zur Bildung einer Ton-Suspension oder -Aufschlämmung mit geringem Feststoffgehalt, welcher typischerweise im Bereich von 15 bis 40 Gew.-% liegt, zuzusetzen. Für kommerzielle Anwendungen muß die aufbereitete Tonaufschlämmung jedoch einen viel höheren Gehalt an Feststoffen aufweisen. Typischerweise aufbereitete Kaolin-Tone werden zur Verwendung bei der Papierherstellung, Papierbeschichtung und Farbherstellung als Aufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt, wobei der Feststoffgehalt im Bereich von 65 bis 75 Gew.-% liegt, handelsüblich geliefert. Deshalb muß der Großteil des dem trockenen Kaolin-Ton zugesetzten Wassers entfernt werden, um die Tonfeststoffe zu konzentrieren.
In einem typischen herkömmlichen Verfahren zum Entwässern einer aufbereiteten Tonaufschlämmung wird die Aufschlämmung mit niedrigem Feststoffgehalt typischerweise zunächst einem Vakuumfilter oder einer Filterpresse zugeführt, worin eine begrenzte Menge des Wassers aus der Aufschlämmung entfernt wird. Typischerweise würde der Filterkuchen aus dem Filter einen Feststoffgehalt von etwa 50 bis 60 Gew. -% aufweisen. Somit würde die Aufschlämmung noch etwa 40 % bis 50 % Wasser enthalten. Weiteres Entwässern auf einem Vakuumfilter oder einer Filterpresse ist aufgrund der feinen Teilchengröße der Feststoffe in der aufbereiteten Tonaufschlämmung unpraktisch. Zum weiteren Bntwässern der aufberelteten Tonaufschlämmung bis zu einem kommerziell annehmbaren Feststoffgehalt, wird typlscherweise zumindest ein Anteil der teilweise entwässerten Aufschlämmung durch einen Zerstäubungstrockner oder anderen Direktkontakt-Verdampfer, wie einem gasbeheizten Ofen, geführt, in welchem die Tonaufschlämmung mit einem Trocknungsmittel mit einer Temperatur von 1000ºF (538ºC) oder mehr, wie heißer Luft oder heißem Gas, welches typischerweise bei der Verbrennung von Erdgas entsteht, in Kontakt gebracht wird. Obwohl die gesamte Tonaufschlämmung zum Trocknen durch den Zerstäubungstrockner geführt werden kann, Ist es üblich, nur einen Anteil der Tonaufschlämmung durch den Zerstäubungstrockner zu führen, und dann die gründlich getrocknete Tonaufschlämmung aus dem Zerstäubungstrockner mit der verbleibenden Menge an teilweise entwässerter Aufschlämmung in einem Hochschermischer wieder zu mischen, wobei ein Tonaufschlämmungsprodukt mit einem Feststoffgehalt von 65 % bis 75 % hergestellt wird.
Ein beim Konzentrieren von Tonaufschlämmungen in Zerstäubungstrocknern und anderen Direktkontakt-Verdampfern auftretendes Problem ist die Bildung von Agglomeraten aus getrocknetem Ton während der Direktkontaktverdampfung. Deshalb ist es oft erforderlich, das Tonaufschlämmungsprodukt durch eine Feinmahlanlage zu leiten, um derartige Agglomerate vor der Auslieferung der Aufschlämmung zu zerbrechen. Wenn Kaolin-Tone in Direktkontaktverdampfern, wie Zerstäubungstrocknern, bei diesen hohen Temperaturen getrocknet werden, nimmt außerdem die Helligkeit der Tonteilchen leicht ab. Weiters ist Sprühtrocknen ein relativ uneffizientes Verfahren und das Sprühtrocknungsverfahren verbraucht eine beträchtliche Menge an Energie, um das Wasser aus der Tonaufschlämmung zu verdampfen.
Eine sehr effiziente Methode zum Konzentrieren von Kaolin- Tonaufschlämmungen durch Verdampfen von Wasser aus denselben, derart, daß die Bildung von Agglomeraten und die Abnahme der Helligkeit des Tons, die mit dem Sprühtrocknen einhergehen, vermieden werden, ist in der US-A-4 687 546 geoffenbart. Wie darin geoffenbart, wird eine wässerige aufgearbeitete Tonaufschlämmung durch Verdampfen von Wasser aus derselben durch Führen der wässerigen Tonaufschlämmung durch eine oder mehrere in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem Heizdampf befindliche Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauscher geführt, worin der Heizdampf Wasserdampf, der zuvor aus der wässerigen Tonaufschlämmung abgedampft wurde, umfaßt. Auf diese Weise ist ein energieeffizientes Verfahren zum Konzentrieren einer aufgearbeiteten wässerigen Tonaufschlämmung dadurch vorgesehen, daß die vorliegende Erfindung die Wärme nützt, welche normalerweise verschwendet wird, wenn das Ofengas aus dem Zerstäubungstrockner zusammen mit dem aus dem Ton während des Sprühtrocknungsverfahrens verdampften Wasserdampf in die Atmosphäre geblasen wird. Weiters findet durch die Verwendung von indirektem Wärmeaustausch zwischen der wässerigen Tonaufschlämmung und dem Heizdampf als Mittel zum Verdampfen von Wasserdampf aus der Tonaufschlämmung kein Kontakt zwischen dem Ton und dem heißen Trocknungsdampf statt, wodurch die Bildung von Agglomeraten, die typischerweise in den Direktkontaktverdampfern auftreten, vermieden wird.
In einer Ausführungsform, die In der US-A-4 687 546 geoffenbart ist, wird ein zu konzentrierender kontinuierlicher Strom der Tonaufschlämmung durch einen einzelnen Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauscher in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit rückgeführtem Wasserdampf geführt. Das heißt, daß aus der Tonaufschlämmung im Wäremeaustauscher verdampfter Wasserdampf gesammelt wird, zur Erhöhung seiner Temperatur komprimiert und als Heizdampf zum Wärmeaustauscher rückgeführt wird, um das Wasser aus der hereinkommenden Tonaufschlämmung zu verdampfen.
In einer anderen in der US -A-4 687 546 geoffenbarten Ausführungsform wird ein zu konzentrierender kontinuierlicher Strom der Tonaufschlämmung durch eine Vielzahl von Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauschern in seriellem Fluß von dem am meisten stromaufwärts befindlichen Wärmeaustauscher zu dem am meisten stromabwärts befindlichen Wärmeaustauscher in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem Heizdampf geführt. Der Heizdampf in jedem der Verdampfungswärmeaustauscher umfaßt den Wasserdampf, der aus der wässerlgen Tonaufschlämmung im angrenzenden stromabwärts befindlichen Verdampfungswärmeaustauscher verdampft wurde, außer in dem am meisten stromabwärts befindlichen Verdampfungswärmeaustauscher, dem der Heizdampf aus einer unabhängigen Quelle zugeführt wird. Die wässerige Tonaufschlämmung, die den am meisten stromabwärts befindlichen Verdampfungswärmeaustauscher verläßt, kann durch einen Flash-Tank geführt werden, worin weiteres Wasser aus dem wässerigen Tonaufschlämmung entfernt wird, wodurch die Feststoffe In der wässerigen Tonaufschlämmung zusätzlich konzentriert werden. Außerdem wird geoffenbart, daß die zu konzentrierende wässerige Tonaufschlämmung durch Führen in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit dem aus der wässerigen Tonaufschlämmung im am meisten stromaufwärts befindlichen Verdampfungswärmeaustauscher verdampften Wasserdampf vorgewärmt werden kann und zwar vor dem zuführen der wässerigen Tonaufschlämmung zu dem am meisten stromaufwärts befindlichen Verdampfungswärmeaustauscher.
Jedoch kann in einigen Tonverarbeitungsverfahren ein Heizdampf, wie Wasserdampf, zum Initiieren des Verdampfungsprozesses im dampfgetriebenen indirekten Verdampfungstrocknungsverfahren, wie in der US-A-4 687 546 geoffenbart, nicht leicht verfügbar sein, ob es sich nun um eine Einzelwirkungs- oder Vielfachwirkungsausführung des Verfahrens handelt. Eher kann heiße Flüssigkeit, typischerweise Wasser mit einer Temperatur im Bereich von etwa 130ºF (54,4ºC) bis etwa 180ºF (82,2ºC), das einzige leicht verfügbare Heizmedium sein. Deshalb wäre es wünschenswert, eine derartige heiße Flüssigkeit mit mäßiger Temperatur als Treibflüssigkeit, d.h. als das Heizmedium, beim Konzentrieren der Feststoffe in einer wässerigen Tonaufschlämmung durch Führen der wässerigen Tonaufschlämmung in indirekter Nichtkontakt-Wärmeaustauschbeziehung mit der heißen Flüssigkeit zum Verdampfen von Wasser aus der wässerigen Tonaufschlämmung, einsetzen zu können.
Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Konzentrieren einer bearbeiteten wässerigen Tonaufschlämmung auf energie-effiziente Weise durch Verdampfen von Wasser aus der Tonaufschlämmnung unter Verwendung heißer Flüssigkeit als Heizmedium vor.
Die vorliegende Erfindung sieht weiters ein Verfahren zum Konzentrieren einer bearbeiteten wässerigen Ton-Kaolinaufschlämmung durch Verdampfen ohne Bildung von Agglomeraten oder Minderung der Tonhelligkeit während des Trocknungsverfahrens vor. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine wässerige bearbeitete Tonaufschlämmung von einem niedrigerem Gehalt an Feststoffen auf einen höheren Feststoffgehalt durch Verdampfen von Wasser aus derselben konzentriert, wobei die wässerige Tonaufschlämmung, wie im Anspruch 1 beschrieben, durch einen oder mehrere in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einer heißen Treibflüssigkeit befindliche(n) Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauscher geführt wird. Die Treibflüsslgkeit, d.h. das Heizmedium, welche in Indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit der wässerigen Tonaufschlämmung geführt wird, um das Verdampfungsverfahren zu initiieren, umfaßt eine heiße Flüssigkeit, vorzugsweise eine heiße Flüssigkeit mäßiger Temperatur, wie heißes Wasser mit einer Temperatur im Bereich von 120ºF bis 200ºF (48,9ºC bis 93,3ºC).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein zu konzentrierender Strom von Tonaufschlämmung entweder im kontinuierlichen Fluß oder Chargenfluß durch einen einzelnen Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauscher in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem kontinuierlichem Strom von heißem Wasser geführt. Heißes Wasser mit einer Temperatur im Bereich von 130ºF (54,4ºC) bis 150ºF (65,6ºC) kann durch Erhitzen von Verfahrenswasser mit Abwärme aus den Abgasen der Zerstäubungstrockner oder Brennöfen bereitgestellt werden. Das als Heizflüssigkeit verwendete heiße Wasser kann auch, zumindest teilweise, aus der Tonaufschlämmung im Wärmeaustauscher verdampften, kondensierten Wasserdampf enthalten. Das heißt, daß aus der Tonaufschlämmung im Wärmeaustauscher verdampfter Wasserdampft gesammelt, zu einer Flüssigkeit kondensiert, auf die gewünschte Temperatur erhitzt und zum Wärmeaustauscher als die Heizflüssigkeit rückgeführt wird, um Wasser aus der hereinkommenden Tonaufschlämmung zu verdampfen.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein kontinuierlicher Strom der zu konzentrierenden Tonaufschlämmung durch eine Vielzahl von Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauschern im seriellem Fluß von dem relativ zum Tonaufschlämmungsfluß am meisten stromaufwärts befindlichen Wärmeaustauscher zum am meisten stromabwärts befindlichen Wärmeaustauscher in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem Heizmedium geführt. Das Heizmedium in jedem der Verdampfungswärmeaustauscher umfaßt den aus der wässerigen Tonaufschlämmung im benachbarten stromabwärts befindlichen Verdampfungswärmeaustauscher verdampften Wasserdampf, außer in dem am meisten stromabwärts befindlichen der Verdampfungswärmeaustauscher, worin das Heizmedium heißes Wasser, vorzugsweise heißes Wasser mit einer Temperatur von zumindest etwa 180ºF (82,2ºC), ist. zusätzlich wird das Vorheizen der zu konzentrierenden wässserigen Tonaufschlämmung durch Führen der wässerigen Tonaufschlämmung in indirekter Wäremaustauschbeziehung mit dem abgekühlten Heizmedium aus dem am meisten stromabwärts befindlichen Verdampfungswärmeaustau scher vor dem Führen der wässerigen Tonaufschlämmung zum am meisten stromaufwärts befindlichen Verdampfungswärmeaustauscher bevorzugt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, in der ein einzelner Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauscher verwendet wird; und
Figur 2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, wobei zwei Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauscher relativ zum Tonaufschlämmungsfluß in serieller Beziehung angeordnet sind.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Um bei der Papierfüllung, Papierbeschichtung und Farbenherstellung nützlich zu sein, müssen natürlich vorkommende Rohkaolin-Tone im allgemeinen bearbeitet werden, um die Helligkeit des Tons zu verbessern und die Abriebeigenschaften des Tons herabzusetzen. Bei der herkömmlichen kommerziellen Verarbeitung zur Herstellung bearbeiteten Kaolin-Tons, wird der Ton zunächst in Wasser zusammen mit einem Dispergiermittel zur Bildung einer Ton-in-Wasser-Suspension oder -Aufschlämmung gerührt. Nach dem Entsanden und Fraktionieren in einer Zentrifuge zur Erzielung einer Fraktion mit gewünschter Teilchengröße, wird die feinteilige Fraktion typischerweise mit Wasser auf 15 bis 14 Gew.-% Feststoffgehalt verdünnt. Diese Suspension wird dann typischerweise mit einer ein Reduktionsmittel enthaltenden Bleichverbindung, wie Dithionition, um die Ferri-Ionen im Ton zu Ferro-Ionen zu reduzieren, behandelt. Nach dem Umsetzenlassen der Tonfraktion mit einem Reduktlonsmittel während einer Zeitspanne wird die Tonfraktion filtriert, gespült und dann für den Transport getrocknet. Im allgemeinen muß die Tonaufschlämmung für handelsübliche Zwecke mit einem Feststoffgehalt von zumindest 65 Gew.-% und für die meisten Anwendungen mit einem Feststoffgehalt von zumindest 70 Gew.-% an Feststoffen transportiert werden.
In der In Figur 1 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eines einzelnen Verdampfungswärmeaustauschers wird eine auf einen höheren Feststoffgehalt zu konzentrierende bearbeitete Tonaufschlämmung 1, wie eine, jedoch nicht auf sie beschränkte, schon teilweise getrocknete bearbeitete Tonaufschlämmung, welche typischerweise einen Feststoffgehalt Im Bereich von etwa 50 bis etwa 60 Gew. -% aufweist, und welche zum Konzentrieren der in ihr enthaltenen Feststoffe auf ein für den Transport geeignetes Niveau, typischerweise auf einen Feststoffgehalt von zumindest 65 Gew.-%, weiter entwässert werden soll, durch einen einzelnen Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauscher 25, worin ein Teil des in der wässerigen Tonaufschlämmung enthaltenen Wassers verdampft wird, in indirektem Kontakt mit einer Heizflüssigkeit 6 geführt. Die aus dem Verdampfungswärmeaustauscher 25 austretende Tonaufschlämmung wird in einen Trennbehälter 35, worin der aus der Tonaufschlämmung im Verdampfungswärmeaustauscher 25 verdampfte Dampf von der Tonaufschlämmung getrennt wird, geführt. Die den Trennbehälter 35 verlassende Tonaufschlämmung 21 hat einen höheren Feststoffgehalt als die In das System hereinkommende Tonaufschlämmungszufuhr 1, aufgrund der Verdampfung von Wasser aus derselben, während die Tonaufschlämmung in Wärmeaustauschbeziehung mit der Heizflüssigkeit 6 geführt wird. Es sollte klar sein, daß der Trennbehälter 35 unabhängig vom Wärmeaustauscherbehälter 25, wie in der Zeichnung dargestellt, untergebracht sein kann, oder gewünschtenfalls mit dem Wärmeaustauscher in einem einzelnen Behälter integral ausgebildet sein kann.
Um die Verdampfung von Wasser aus der im indirekten Wärmeaustauscher 25 erwärmten Tonaufschlämmung zu bewirken, wird der Trennbehälter 35 unter Vakuum gehalten, vorzugsweise bei einem absolutem Druck von etwa 2 Zoll Quecksilber, bei welchem absoluten Druck die Verdampfung bei einer Temperatur von etwa 100ºF (37,7ºC) stattfinden wird. Wenn die erwärmte Tonaufschlämmung 11 aus dem Wärmeaustauscher 25 in den Trennbehälter 35 ausgestoßen wird, wird demgemäß Dampf aus der erwärmten Tonaufschlämmung 11 freigesetzt, wodurch die Feststoffe in der Tonaufschlämmung so konzentriert werden, daß die den Trennbehälter 35 verlassende Tonaufschlämmung 21 einen höheren Feststoffgehalt als die dem System zugeführte Tonaufschlämmung 1 hat. Besonders vorteilhafterweise wird die in das System eintretende Tonaufschlämmung mit niedrigem Feststoffgehalt 1 mit der vom Wärmeaustauscher 25 zum Trennbehälter 35 geführten erwärmten Tonaufschlämmung 11 gemischt. Jedoch kann die hereinkommende Tonaufschlämmung mit niedrigem Feststoffgehalt 1 an anderen Stellen in das System eingebracht werden, ohne daß vom Gegenstand und Bereich der vorliegenden Erfindung abgegangen wird.
Vorzugsweise ist eine Tonaufschlämmungsrückführungsschleife für die Rückführung von zumindest einem Teil 31 der Tonaufschlämmung mit höherem Feststoffgehalt 21 zurück durch den Wärmeaustauscher 25 und den Trennbehälter 35, um weiteres Verdampfen von Wasser aus der Tonaufschlämmung zu ermöglichen, vorgesehen. Die Rückführungsschleife sieht eine Tonaufschlämmungsflußpassage vom Auslaß des Abflusses des Trennbehälters 35 zum Tonzufuhreinlaß des Wärmeaustauschers 25 vor und umfaßt eine zwischen diesen in der Rückführungsschleife angeordnete Aufschlämmungszirkulationspumpe 40 zum Pumpen der Tonaufschlämmung durch den Kreislauf. Die Ventile 33 und 43 sind in der Abflußleitung vom Trennbehälter 35 so vorgesehen, daß der Fluß der vom Trennbehälter 35 abfließenden Tonaufschlämmung mit höherem Feststoffgehalt 21 zwischen dem Wärmeaustauscherzufuhrfluß 31- und dem Produktfluß 41 -Strömen selektiv proportioniert werden kann. Der durch die Rückführungsschleife strömende Fluß der Tonaufschlämmung 21 wird mit hereinkommender Zufuhraufschlämmung mit niedrigerem Feststoffgehalt 1 gemischt, wodurch der Feststoffgehalt der resultierenden Tonaufschlämmungsmischung, die durch den Wärmeaustauscher 25 und Trennbehälter 35 geführt wird, anfänglich erhöht wird, was seinerseits zum Resultat hat, daß die Tonaufschlämmung 21 einen noch höheren Gehalt aufweist. Durch Steuern des Verhältnisses des Wärmeaustauscherzufuhrflusses 31 zum Aufschlämmungszufuhrfluß 1 kann ein Produkt mit höherem Feststoffgehalt unter stationären Bedingungen bei Verwendung einer Einzelwärmeaustauscher-Anordnung erreicht werden, als unter stationären Bedingungen ohne Rückführung erreichbar wäre. Wirkungsmäßige stationäre Rückführungsverhältnisse in der kommerziellen Praxis würden typischerweise im Bereich von etwa 10 zu etwa 30 liegen, wobei das Rückführverhältnls dem Verhältnis des Flußvolumens der zurückzirkulierenden Aufschlämmung zum Flußvolumen der Zufuhraufschlämmung entspricht.
Die Heizflüssigkeit 6 wird vorzugsweise unter Zwangsumlauf über Pumpenmittel 15 durch den Wärmeaustauscher 25 in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit der Tonaufschlämmung 31 zirkuliert. Wie hier in Betracht gezogen, wird bevorzugt, daß der Wärmeaustauscher 25 einen Platten-Rahmen-Wärmeaustauscher umfassen soll, worin die Tonaufschlämmung 31 und die Heizflüssigkeit 6 durch abwechselnde Flußpassagen, welche zwischen in Abstand befindlichen Wärmeübertragungsplatten innerhalb des Wärmeaustauscherrahmens ausgebildet sind, geführt werden.
Nach dem Führen durch den Wärmeaustauscher 25 in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit der Tonaufschlämmung 31 kann die kühle Heizflüssigkeit 8 nach dem Wiedererwärmen mittels des Zwangsumlaufpumpenmittels 15, des Lüftungsventils 28 und des Verschlußventils 38 rückgeführt werden. Vorzugsweise wird die kühle Heizflüssigkeit 8 durch Transferieren von Abwärme aus einem anderen Teil der Kaolinverarbeitungsanlage wieder erwärmt werden, um die Heizflüssigkeit wieder auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen. In den meisten Kaolinanlagen wäre eine besonders vorteilhafte Quelle solcher Abwärme das heiße Abgas aus einem Brennofen oder einem Zerstäubungstrockner. Beispielsweise kann die Rücklaufheizflüssigkelt durch einen Indirekten Wärmeaustauscher 45 in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einer Heizflüssigkeit, wie heißem Abgas 40a, geführt werden, um darin enthaltene Abwärme rückzugewinnen.
Wahlweise kann die kühle Heizflüssigkeit 8 abgeleitet oder durch Öffnen des Ventils 33 und Schließen des Rücklaufleitungsventils 23 zur Verwendung an einer anderen Stelle in der Kaolinverarbeitungsanlage geleitet werden. In einem derartigen Fall würde das Ventil 13 geöffnet werden, um einen kontinuierlichen Strom von Heizflüssigkeit 2 aus einer anderenorts in der Kaolinverarbeitungsanlage befindlichen Quelle zu liefern. Wieder wird die Heizflüssigkeit 2 vorzugsweise über gewonnene Abwärme durch Führen der Heizflüssigkeit 2 in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einer Heizflüssigkeit, wie einem heißen Abgas, erwärmt.
In jedem Fall kann es vorteilhaft sein, den aus der Tonaufschlämmung 1 im Wärmeaustauscher 25 verdampften und aus der Tonaufschlämmung im Trennbehälter 35 getrennten Dampf 17 rückzugewinnen. Mit diesem Ziel wird der gewonnene Dampf 17 aus dem Trennbehälter 35 durch den Kondensator 55 in Wärmeaustauschbeziehung mit einer Kühlungsflüssigkeit 57 geführt, um den Dampf 17 zu kondensieren, wobei ein Kondensat 19 hergestellt wird, welches vorher aus der Tonaufschlämmung verdampften kondensierten Wasserdampf umfaßt. Alle nichtkondensierbaren Gase 9, typischerweise Leckluft und etwas Kohlendioxid, welche in dem aus dem Kondensator 55 ausgestoßenen Kondensat anwesend sind, werden ins Vakuum entgast. Der kondensierte Wasserdampf 19 kann anderenorts in der Tonverarbeitung verwendet oder mit Abwärme erwärmt, wie hierin vorstehend bezugnehmend auf die zirkulierende Heizflüssigkeit beschrieben, und zur Bildung zumindest eines Teils der in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit der Tonaufschlämmung 1 durch den Wärmeaustauscher 25 zu führenden Heizflüssigkeit 6 verwendet werden.
Wenn das Kondensat 19 ausreichend warm ist, das heißt, wenn das Kondensat 19 dadurch gebildet wird, daß der Dampf 17 im Kondensator 55 nur ausreichend abgekühlt wird, um Phasentransformation von Dampf zu Flüssigkeit zu bewirken, jedoch nicht ausreichend, um die kondensierte Flüssigkeit abzukühlen, kann das Kondensat 19 als Heizmedium verwendet werden, und zwar durch Führen des Kondensats 19 in Wärmeaustauschbeziehung mit der Tonaufschlämmungszufuhr 1, wodurch die Tonaufschlämmung 1 vor dem Strömen durch den Wärmeaustauscher 25 vorgewärmt wird, und dadurch ein Teil der beim Verdampfen des Wassers aus dem Ton verbrauchten Energie rückgewonnen wird. Weitere Wärme kann aus dem Dampf 17 rückgewonnen werden, wenn der Kondensator 55 einen Direktkontakt-Kondensator, wie einen Einspritzturm, worin der Dampf 17 mit zerstäubter Kühlflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, um das Kondensieren des Dampfes zu bewirken, umfaßt. Wenn ein solcher Direktkontakt-Kondensator verwendet wird, würde das Kondensat 19 nicht nur den kondensierten Dampf, sonder auch Kühlflüssigkeit umfassen, wodurch die vom Dampf 17 während des Kondensierens frei gesetzte Kondensationswärme direkt im Kondensat 19 rückgewonnen wird. Eine genaue Beschreibung der Verwendung eines Einspritzturmes zum Kondensieren von Wasserdampf in einem gashältigen Strom und die Verwendung des Kondensats bei der Tonverarbeitung, um die darin enthaltene Wärme rückzugewinnen, ist in der US-A-4 642 904 dargelegt.
Beispielsweise wird in Betracht gezogen, daß etwa 38,96 Tonnen/Stunde (3,53 x 10&sup4; kg/h) Tonaufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 72 % unter Verwendung einer einzelnen indirekten Wärmeaustauscheranordnung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, hergestellt werden könnten, um das Verfahren der vorliegenden Erfindung durch Führen von etwa 46,76 Tonnen/Stunde (4,24 x 10&sup4; kg/Stunde) auf 100ºF (37,7ºC) vorerwärmter Tonaufschlämmungszufuhr mit 60 % Feststoffgehalt durch einen indirekten Wärmeaustauscher mit einem wirksamen Wärmeübertragungsflächenbereich von etwa 7 127 Quadratfuß (662 m²) in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit etwa 810 Gallonen (3 066 Litern) pro Minute heißem Wasser, wobei die Tonaufschlämmung auf eine Temperatur von 110ºF (43,3ºC) erwärmt wird, und danach durch Ableiten der erwärmten Aufschlämmung in einen unter Vakuum bei einem absoluten Druck von 1,932 Zoll (49 mm) Quecksilber gehaltenen Trennbehälter, durchzuführen.
Eine niedrigere Temperatur der Heizflüssigkeit kann eingesetzt werden, wenn der wirksame Wärmeübertragungsflächenbereich des Wärmeaustauschers 25 vergrößert wird. Beispielsweise wird In Betracht gezogen, daß etwa 38,96 Tonnen/Stunde (3,53 x 10&sup4; kg/h) Tonaufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 72 % unter Verwendung einer einzelnen indirekten Wärmeaustauscheranordnung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, hergestellt werden könnten, um das Verfahren der vorliegenden Erfindung durch Führen von etwa 46,76 Tonnen/Stunde (4,24 x 10&sup4; kg/h) auf 100ºF (37,7ºC) vorerwärmter Tonaufschlämmungszufuhr mit einem Feststoffgehalt von 60% durch einen Indirekten Wärmeaustauscher mit einem wirksamen Wärmeübertragungsflächenbereich von etwa 14 254 Quadratfuß (1 324 m²) in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit etwa 1 290 Gallonen (4 883 Litern) pro Minute heißem Wasser, wobei die Tonaufschlämmung auf eine Temperatur von 110ºF (43,3º C) erwärmt wird, und dann durch Ableiten der erwärmten Tonaufschlämmung in einen unter Vakuum bei einem absoluten Druck von 1 932 Zoll (49 mm) Quecksilber gehaltenen Trennbehälter, durchzuführen.
In der Mehrfachverdampfungswärmeaustauscher-Ausführung der vorliegenden Erfindung sind eine Vielzahl von indirekten Verdampfungswärmeaustauschern in Serie angeordnet, wobei der relativ zum Tonaufschlämmungsfluß am meisten flußabwärts befindliche Wärmeaustauscher durch heiße Flüssigkeit getrieben ist, während die restlichen Wärmeaustauscher durch heißen Dampf, welcher vorher aus dem Ton im nächsten stromaufwärts befindlichen Verdampfungswärmeaustauscher verdampft wurde, getrieben sind. Wie im Falle des einzelnen Verdampfungswärmeaustauschers, welcher hierin bezugnehmend auf Figur 1 vorstehend beschrieben wurde, besteht jeder Verdampfungswärmeaustauscher aus einem Wärmeaustauscherteil, worin die Tonaufschlämmung in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem Heizmedium geführt wird, und einem Trennteil1 worin die erwärmte Tonaufschlämmung auf dem Wärmeaustauscherteil aufgenommen und der Wasserdampf aus derselben freigesetzt wird.
Ein Beispiel für eine derartige Mehrfachverdampfungswärmemaustauscher-Anordnung ist die serielle Anordnung von zwei, in Figur 2 dargestellten Verdampfungswärmeaustauscher-/Trennbehälter-Zusammenstellungen 60,65 und 80,85. In einer derartigen Anordnung wird die auf einen höheren Feststoffgehalt zu konzentrierende, bearbeitete Kaolin-Tonaufschlämmung, wie eine, jedoch nicht darauf beschränkte, schon teilweise getrocknete bearbeitete Tonaufschlämmung, welche typischerweise einen Feststoffgehalt im Bereich von etwa 50 bis etwa 60 Gew.-% aufweist, welche weiters zur Konzentration der in derselben enthaltenen Feststoffe auf ein zum Transport geeignetes Niveau, typischerweise auf zumindest 65 Gew.-% Feststoffe, entwässert werden soll, in serieller Flußbeziehung durch einen ersten Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauscher in indirektem Kontakt mit einem ersten Heizmedium, worin ein Teil des In der wässerigen Tonaufschlämmung enthaltenen Wassers verdampft wird, geführt.
Die wässerige Tonaufschlämmung wird dann durch einen zweiten Nichtkontakt-Verdampfungswärmeaustauscher in indirektem Kontakt mit einem zweiten Heizmedium geführt, worin in der wässerigen Tonaufschlämmung enthaltenes weiteres Wasser verdampft wird, um die wässerige Tonaufschlämmung weiters auf einen höheren Feststoffgehalt zu konzentrieren.
In der in Figur 2 dargestellten, Mehrfachverdampfungswärmeaustauscher-Anordnung in seriellem Fluß sind eine erste Wärmeaustauscher-/Trennbehälter-Zusammenstellung 60,65 und eine zweite Wärmeaustauscher-/Trennbehälter-Zusammenstellung 80,85 relativ zum Strom der Tonaufschlämmung in serieller Strom-Anordnung angeordnet. Die wässerige Kaolin-Tonaufschlämmung wird zunächst durch die erste Austauscher/Trennbehälter-Zusammenstellung 60,65 geführt, worin sie in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem Heizmedium geführt wird, welches Wasserdampf ist, der aus der Tonaufschlämmung verdampft wird, während sie danach durch die zweite Wärmeaustauscher-/Trennbehälter-Zusammenstellung 80,85 strömt, worin die wässerige Tonaufschlämmung in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einer heißen Heizflüssigkeit, vor zugsweise heißem Wasser mit einer Temperatur im Bereich von etwa 120ºF (48,9ºC) bis etwa 200ºF (93,3ºC), geführt wird.
Jede der Verdampfungswärmeaustauscher-/Trennbehälter-Zusammenstellungen 60,65 und 80,85 in der Mehrfachverdampfer-Anordnung umfaßt einen Basiselnzelverdampfer des in Figur 1 gezeigten und vorstehend hierin beschriebenen Typs. Das heißt, jede der Verdampferzusammenstellungen 60,65 und 80,85 umfaßt jeweils einen indirekten Wärmeaustauscher 60,80 und einen unter Vakuum gehaltenen Trennbehälter 65,85, der mit dem jeweiligen Wärmeaustauscher über eine Tonaufschlämmungsstrom-Rücklaufschleife verbunden ist.
Bei Betrieb wird die zu konzentrierende Tonaufschlämmungszufuhr 101 mit der Tonaufschlämmung 111 gemischt, die den ersten Wärmeaustauscher 60 verläßt und zum Trennbehälter 65 strömt, der unter Vakuum, vorzugsweise bei einem absoluten Druck von etwa 2 Zoll (50,8 mm) Quecksilber, gehalten wird, bei welchem absolutem Druck die Verdampfung bei einer Temperatur von etwa 100ºF (37,7ºC) stattfinden wird. Wenn die erwärmte Tonaufschlämmung 111 aus dem Wärmeaustauscher 60 in die Vakuumkammer des Trennbehälters 65 ausgestoßen wird, wird aus ihr Wasserdampf freigesetzt, wodurch die Feststoffe in der Tonaufschlämmung so konzentriert werden, daß die den Trennbehälter 65 verlassende Tonaufschlämmung 121 einen höheren Feststoffgehalt aufweist, als die dem System zugeführte Tonaufschlämmung 101.
Die den Trennbehälter 65 verlassende Tonaufschlämmung 121 wird vorzugsweise über eine Aufschlämmungspumpe 62 zurück durch den Wärineaustauscher 60 rückgeführt, um die Tonaufschlämmung wieder zu erwärmen. Ein erster Anteil 111 der erwärmten Tonaufschlämmung wird zur weiteren Verdampfung von Wasser aus demselben zurück durch den Trennbehälter 65 rückgeführt, während ein zweiter Teil 201 der den ersten Wärmeaustauscher 60 verlassenden, erwärmten wässerigen Tonaufschlämmung zum Trennbehälter 85 der zweiten Verdampfungswärmeaustauscher-/Trennbehälter-Zusammenstellung geführt wird. Die Ventile 133 und 143 sind in der Abflußleitung aus dem indirekten Wärmeaustauscher 60 vorgesehen und können zwischen dem Trennbehälter 65 und dem Trennbehälter 85 selektiv verteilt werden, um das Verfahren des Konzentrierens der Tonaufschlämmung zum Erhalt eines höheren Feststoffgehalts auf die energie-effizienteste Weise zu optimieren.
Wie in einer Einzelverdampferanordnung vorstehend hierin beschrieben, kann es vorteilhaft sein, den aus der Tonaufschlämmung im Trennbehälter 65 getrennten Dampf 217 rückzugewinnen. Mit diesem Ziel wird der erzeugte Dampf 217 auf dem Trennbehälter 65 durch den Kondensator 255 In Wärmeaustauschbeziehung mit einer Kühlflüssigkeit zum Kondensieren des Dampfes 217 geführt, um ein Kondensat 219 herzustellen, welches kondensierten Wasserdampf, der früher aus der Tonaufschlämmung verdampft wurde, umfaßt. Alle nicht kondensierbaren Gase 209, typischerweise Leckluft und etwas Kohlendioxid, welche in dem aus dem Kondensator 255 austretenden Kondensat anwesend sind, werden ins Vakuum entgast.
Die aus dem ersten Wärmeaustauscher 60 strömende erwärmte wässerige Tonaufschlämmung 201 wird mit dem Strom der erwärmten Tonaufschlämmung, der aus dem zweiten Wärmeaustauscher 80 strömt, gemischt, und diese Mischung wird in die Vakuumkammer des zweiten Trennbehälters 85 eingebracht, worin das Wasser aus der erwärmten Tonaufschlämmung verdampft und als erwärmter Dampf 117 abgetrennt wird, wodurch ein Tonaufschlämmungsabfluß 221 hergestellt wird, der einen höheren Feststoffgehalt als die dem Trennbehälter 85 zugeführte Tonaufschlämmungsmischung aufweist.
Vorzugsweise ist eine Tonaufschlämmungsrückführungsschleife für die Rückführung von zumindest einem Anteil 231 der Tonaufschlämmung mit dem höheren Feststoffgehalt 221 zurück durch den Wärmeaustauscher 80 und den Trennbehälter 85 vorgesehen, um weiteres Verdampfen von Wasser aus der Tonaufschlämmung zu ermöglichen. Die Rückführungsschleife sieht eine Tonaufschlämmungsflußpassage vom Auslaß des Abflusses des Trennbehälters 85 zum Tonzufuhreinlaß des Wärmeaustauschers 80 vor und umfaßt eine in der Rückführungsschleife zwischen diesen angeordnete Aufschlämmungszirkulationspumpe 82 zum Pumpen der Tonaufschlämmung durch den Kreislauf. Ventile sind in der Abflußleitung aus dem Trennbehälter 85 so vorgesehen, daß der Fluß der aus dem Trennbehälter 85 ausgestoßenen Tonaufschlämmung mit höherem Feststoffgehalt 221 zwischen den Wärmeaustauscherzufuhrfluß 231- und dem Produktfluß 241-Strömen selektiv verteilt werden kann. Durch Steuern des Verhältnisses des Wärmeaustauscherzufuhrflusses 231 zum Aufschlämmungszufuhrfluß 101 und 201 kann ein Produkt mit höherem Feststoffgehalt unter stationären Bedingungen bei Verwendung einer Einzelwärmeaustauscher-Anordnung erreicht werden, als unter stationären Bedingungen ohne Rückführung erreichbar wäre. Wirkungsmäßige stationäre Rückführungsrelationen in der industriellen Praxis würden typischerweise im Bereich von 10 zu 30 liegen, wobei das Rückführvorhäitnis dem Verhältnis des Flußvolumens der zurückzirkulierenden Aufschlämmung zum Flußvolumen der Zufuhraufschlämmung entspricht.
Die Heizflüssigkeit 106 umfaßt vorzugsweise heißes Wasser mit einer Temperatur im Bereich von 160ºF (71,1ºC) bis 200ºF (93,3ºC). Obwohl derartiges heißes Wasser 112 unter Dauerflußbedingungen von einer anderen Stelle in der Anlage verfügbar sein kann, ist es vorzuziehen, die aus dem indirekten Wärmeaustauscher 80 ausgestoßene, abgekühlte Heizflüssigkeit 108 wieder zu erwärmen und die wieder erwärmte Flüssigkeit über eine Zirkulationspumpe 115 zurück durch den wärmeaustauscher 80 als Heizflüssigkeit in Wärmeaustauschbeziehung mit der Tonaufschlämung rückzuführen. Wie vorstehend bei der Beschreibung der Einzelverdampferanordnung erwähnt wurde, kann die Heizflüssigkeit 108 durch übertragen von Abwärme aus einem anderen Teil der Kaolinverarbeitungsanlage wieder erwärmt werden, um die Heizflüssigkeit wieder auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen. In den meisten Kaolinanlagen wäre eine besonders vorteilhafte Quelle solcher Abwärme das heiße Abgas eines Brennofens oder Zerstäubungstrockners. Beispielsweise kann die rücklaufende Flüssigkeit durch einen indirekten Wärmeaustauscher 145 in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem Strom von heißem Abgas 40 geführt werden.
Wie vorstehend erwähnt, dient der aus der erwärmten Tonaufschlämmung im zweiten Trennbehälter 85 abgetrennte heiße Dampf 117 als das Heizmedium zum Betreiben des ersten Wärmeaustauschers 60. Der heiße Dampf 117 wird aus dem zweiten Trennbehälter 85 durch den ersten Wärmeaustauscher 60 in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit der wässerigen Tonaufschlämmung 121 geführt, wobei die erwärmte Tonaufschlämmung 111 hergestellt wird. Der heiße Dampf 117 wird in dem Wärmeaustauschverfahren vorzugsweise kondensiert, wodurch die Verdampfungswärme zusätzlich zu der im Dampf 117 enthaltenen feststellbaren Wärme gewonnen wird.
Wenn das Kondensat 119 bzw. 219 ausreichend warm ist, d.h. wenn das Kondensat dadurch gebildet wird, daß der Dampf nur ausreichend abgekühlt wird, um Phasentransformation von einem Dampf zu einer Flüssigkeit zu bewirken, jedoch nicht ausreichend, um die kondensierte Flüssigkeit abzukühlen, kann das Kondensat 119 und/oder 219 als Heizmedium durch Führen des Kondensats in Wärmeaustauschbeziehung mit der Tonaufschläiimungszufuhr 101 verwendet werden, wobei die Tonaufschlämmung 101 vor dem Durchlaufen der ersten Wärmeaustauscher-/Trennbehälter-Zusammenstellung vorgewärmt wird, und wodurch ein Teil der bei der Verdampfung des Wassers aus dem Ton eingesetzten Energie rückgewonnen wird. Zusätzliche Wärme kann aus dem Dampf 217 rückgewonnen werden, wenn der Kondensator 255 einen Direktkontakt-Kondensator, wie einen Einspritzturm, umfaßt, worin der Dampf 217 auf einen Sprühnebel von Kühlflüssigkelt trifft, um die Kondensation des Dampfes zu bewirken. Wenn ein derartiger Direktkondensator verwendet wird, würde das Kondensat 219 nicht nur den kondensierten Dampf umfassen, sondern auch erwärmte Kühlflüssigkeit, wobei die vom Dampf 217 während des Kondensierens frei gesetzte Kondensationswärme direkt im Kondensat 219 rückgewonnen wird. Eine eingehende Beschreibung der Verwendung eines Elnspritzturmes zum Kondensieren von Wasserdampf in einem gashaltigen Strom und den Einsatz des Kondensats bei der Tonverarbeitung zur Rückgewlnnung der darin enthaltenen Wärme, ist in der US-A-4 642 904 enthalten.
Beispielsweise wird in Betracht gezogen, daß bei stationärem Betrieb etwa 38,96 Tonnen/Stunde (3,53 x 10&sup4; kg/h) Tonaufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 72 % unter Verwendung einer, wie in Figur 2 dargestellten, indirekten Verdampfungswärmeaustauscher-Anordnung mit Doppelwirkung hergestellt werden könnten, um das Verfahren der vorliegenden Erfindung durch Führen von etwa 46,63 Tonnen/Stunden (4,24 x 10&sup4; kg/h) auf 100ºF (37,7ºC) vorgewärmter Tonaufschlämmungszufuhr mit einem Feststoffgehalt von 60 % durch einen ersten indirekten Wärmeaustauscher 60 mit einem wirksamen Wärmeübertragungsflächenbereich von etwa 1 795 Quadratfuß (166 m²) in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit etwa 7 887 Pfund (3 577,5 kg) pro Stunde Wasserdampf, welcher eine Temperatur von 140ºF (60ºC) aufweist und im zweiten Trennbehälter 85 hergestellt wurde, durchzuführen. Die aus dem ersten Wärmeaustauscher 60 austretende erwärmte Tonaufschlämmung würde zu dem zweiten Trennbehälter 85 mit einem Feststoffgehalt von 65,4 % und von dort durch den zweiten Wärmeaustauscher 80 in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit 650 Gallonen (2 460 Litern) pro Minute von 180ºF (82,2ºC) Wasser geführt werden. In diesem Beispiel wird der erste Trennbehälter 65 unter Vakuum bei einem absolutem Druck von etwa 1,932 Zoll (49 mm) Quecksilber gehalten, um die Verdampfung bei einer Temperatur von etwa 100ºF (37,7ºC) zu beschleunigen, während der zweite Trennbehälter 85 unter Vakuum bei einem absoluten Druk von etwa 5.878 Zoll (149,3 mm) Quecksilber gehalten wird, um die Verdampfung bei einer Temperatur von etwa 140ºF (60ºC) zu beschleunigen.

Claims

1. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Kaolin-Tonaufschlämmung (1,201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wobei die wässerlge Kaolin-Tonaufschlämmung (1,201) in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem Heizmedium so geführt wird, daß die Tonaufschlämmung (1,201) erwärmt wird, ohne daß die Tonaufschlämmung (1,201) das Heizmedium berührt, wobei die so erwärmte wässerige Tonaufschlämmung (11,-) in eine erste unter Vakuum gehaltene Kammer (35,85) geführt wird, wodurch zumindest ein Teil des Wassers in der erwärmten wässerigen Tonaufschlämmung aus derselben verdampfen wird, um Wasserdampf (17,117) zu bilden, wodurch die Feststoffe in der wässerigen Tonaufschlämmung (1,201) konzentriert werden, wobei eine wässerige Tonaufschlämmung mit einem höheren Feststoffgehalt (21,221) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmedium (6,106) eine Flüssigkeit ist; und die in der ersten Kammer hergestellte wässerige Tonaufschlämmung mit höherem Feststoffgehalt (21,221) in einen ersten Anteil (31,231) und einen zweiten Anteil (41,241) selektiv geteilt wird, der erste Anteil (31,231) mit der einlaufenden wässerigen Kaolin-Tonaufschlämmung (1,201) gemischt und in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit dem Heizmedium (6,106) rückgeführt wird und der zweite Anteil (41,241) als Produkt ausgestoßen wird.

2. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Tonaufschlämmung (1,201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie im Anspruch 1 beansprucht, wobei die in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit der Heizflüssigkeit geführte wässerige Tonaufschlämmung (1,201) die Kaolin-Tonaufschlämmung auf eine Temperatur von etwa 110ºF (43,3ºC) erwärmt.

3. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Tonaufschlämmung (1,201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie im Anspruch 1 oder 2 beansprucht, wobei die erste Kammer unter Vakuum bei einem absolutem Druck von etwa 2 Zoll (50,8 mm) Quecksilber gehalten wird.

4. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Tonaufschlämmung (1,201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie im Anspruch 1, 2 oder 3 beansprucht, wobei das Heizmedium (6,106) heißes Wasser mit einer Temperatur im Bereich von 120ºF bis 200ºF (48,9ºC bis 93,3ºC) umfaßt.

5. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerlgen Tonaufschlämmung (1,201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, welches weiters das Erwärmen des das Heizmedium (6, 106) umfassenden Wassers auf eine Temperatur im Bereich von 120ºF bis 200ºF (48,9ºC bis 93,3ºC) durch Führen des Wassers in Wärmeaustauschbeziehung mit einem heißen Gas zum Gewinnen von Abwärme aus dem heißen Gas umfaßt.

6. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Tonaufschlämmung (1,201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, welches weiters das selektive Proportionieren der in der ersten Kammer (35,85) hergestellten wässerigen Tonaufschlämmung mit höherem Feststoffgehalt (21,221) in den ersten Anteil (31,231) und den zweiten Anteil (41,241), so daß das Verhältnis des Flußvolumens des ersten Anteils (31,231) zum Flußvolumen der zu konzentrierenden herelnkommenden wässerlgen Tonaufschlämmung (1,201) im Bereich von 10 zu 30 liegt, umfaßt.

7. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Tonaufschlämmung (201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, worin der aus der ersten Kammer (85) verdampfte Wasserdampf (117) verwendet wird, die Tonaufschlämmung (201) vor ihrer Erwärmung durch das Heizmedium (106) durch Führen der Tonaufschlämmung mit niedrigerem Feststoffgehalt (101) in indirektem Wärmeaustausch mit dem heißen Wasserdampf (117) zu erwärmen und danach durch Führen der dadurch erwärmten Aufschlämmung mit niedrigerem Feststoffgehalt (111) in eine unter Vakuum gehaltene zweite Kammer (65), wobei ein Teil des Wassers in der erwärmten wässerigen Tonaufschlämmung mit niedrigerem Feststoffgehalt (111) aus derselben verdampfen wird, um Wasserdampf (217) zu bilden, wodurch die erwärmte wässerige Tonaufschlämmung (111) teilweise entwässert wird, bevor dieselbe in indirektem Wärmeaustausch mit dem heißen flüssigen Heizmedium (106) geführt wird.

8. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen In einer wässerigen Tonaufschlämmung (201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie im Anspruch 7 beansprucht, wobei das heiße flüssige Heizmedium (106) Wasser mit einer Temperatur im Bereich von 160ºF bis 200ºF (71,1ºC bis 93,3ºC) umfaßt.

9. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen In einer wässerigen Tonaufschlämmung (201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie im Anspruch 7 oder 8 beansprucht, wobei das Wasserdampf-Heizmedium (117) eine Temperatur im Bereich von 120ºF bis 160ºF (48,9ºC bis 71,1ºC) aufweist.

10. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Tonaufschlämmung (201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie im Anspruch 7, 8 oder 9 beansprucht, wobei die erste Vakuumkammer (85) bei einem absoluten Druck von etwa 6 Zoll (152,4 mm) Quecksilber gehalten wird.

11. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Tonaufschlämmung (201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie in einem der Ansprüche 7 bis 10 beansprucht, wobei die zweite Vakuumkammer (65) bei einem absoluten Druck von etwa zwei Zoll (50,8 mm) Quecksilber gehalten wird.

12. Verfahren zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Tonaufschlämmung (201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, wie in einem der Ansprüche 7 bis 11 beansprucht, wobei das das flüssige Heizmedium (106) umfassende Wasser auf eine Temperatur im Bereich von 160ºF bis 200ºF (71,1ºC bis 93,3ºC) durch Führen des Wassers in Wärmeaustauschbeziehung mit einem heißen Gas (40), um Abwärme aus dem heißen Gas (40) zu gewinnen, erwärmt wird.

13. Vorrichtung zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Aufschlämmung (1,201) durch Verdampfen von Wasser aus derselben, worin die wässerige Aufschlämmung (1,201) in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem Heizmedium (6,106) geführt wird, wodurch Wasser aus der wässerigen Aufschlämmung (1,201) mittels des Heizmediums (6,106) verdampft wird, welche Vorrichtung umfaßt:

(a) ein erstes Wärmeaustauschmittel (25,80) zum Führen der wässerigen Aufschlämmung (1,201) in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem heißen Heizmedium (6,106), wodurch die wässerige Aufschlämmung (1,201) erwärmt und die Heizflüssigkeit (6,106) abgekühlt wird; und

(b) ein erstes Kammermittel (35,85), welches mit dem ersten Wärmeaustauschmittel (25,80) wirkungsmäßlg verbunden ist, um zumindest einen Anteil (11,-) der durch das erste Wärmeaustauschmittel (25,80) geführten, erwärmten wässerigen Aufschlämmung (1,201) aufzunehmen, wobei dieses erste Kammermittel (35,80) unter ausreichendem Vakuum gehalten wird, um zu bewirken, daß das Wasser aus der erwärmten wässerigen Aufschlämmung In das erste Kammermittel (35,80) als Dampf verdampft;

dadurch gekennzeichnet, daß das erste Wärmeaustauschmittel für die Verwendung mit einem flüssigen heißen Heizmedlum ausgelegt ist, und daß die Vorrichtung weiters umfaßt:

(c) ein erstes Rückführmittel (40,82), welches das erste Heizaustauschmittel (25,80) und das erste Kammermittel (35,85> in Aufschlämmungsflußverbindung zum Zirkulleren von zumindest einem Anteil der wässerigen Aufschlämmung (21,221) im Kreislauf durch das erste Wärmeaustauschmittel (25,80) und durch das erste Kammermittel (35,80) wirkungsmäßig miteinander verbindet; und

(d) erste Ventilmittel (33,43), welche mit dem ersten Rückführmittel (40,82) zum selektiven Proportionieren der wässerigen Tonaufschlämmung (21,221) in einen ersten Anteil (31,231), welcher im Kreislauffluß durch das erste Wärmeaustauschmittel (25,80) und durch das erste Kammermittel (35,85) geführt wird,. und in einen zweiten Anteil (41,241), welcher aus der Vorrichtung als ein wässeriges Aufschlämmungsprodukt mit höherem Feststoffgehalt geführt wird, wirkungsmäßig verbunden sind.

14. Vorrichtung zum Konzentrieren von Feststoffen in einer wässerigen Aufschlämmung, wie im Anspruch 13 beansprucht, welche weiters umfaßt

(e) ein zweites Wärmeaustauschmittel (60) zum Führen der wässerigen Aufschlämmung mit niedrigerem Feststoffgehalt (101) in indirekter Wärmeaustauschbeziehung mit einem heißen Heizdampf (117), der aus dem ersten Kammermittel (85) aufgenommen wird, wodurch die wässerige Aufschlämmung (101) erwärmt und der Heizdampf (117) abgekühlt wird;

(f) ein zweites Kammermlttel (65), welches mit dem zweiten Wärmeaustauschmittel (60) wirkungsmäßig verbunden ist, zum Aufnehmen von zumindest einem Anteil der erwärmten wässerigen Aufschlämmung (111), welche durch das zweite Wärmeaustauschmittel (60) geführt wurde, wobei das zweite Kammermittel (65) unter ausreichendem Vakuum gehalten wird, um das Verdampfen von Wasser aus der erwärmten wässerigen Aufschlämmung (111) in das zweite Kammermittel als Dampf zu bewirken;

(g) ein zweites Rückführmittel (62), welches das zweite Wärmeaustauschmittel (60) und das zweite Kammermittel (65) in Aufschlämmungsflußverbindung zum Zirkulieren von zumindest einem Anteil der wässerigen Aufschlämmung (121) in einem zweiten Kreislauffluß durch das zweite Wärmeaustauschmittel (60) und durch das zweite Kammermittel (65) wirkungsmäßig miteinander verbindet;

(h) zweite Ventilmittel (133,143), welche mit dem zweiten Rückführmittel zum selektiven Proportionieren der wässerigen Tonaufschlämmung in einen ersten Anteil (111), welcher durch das zweite Wärmeaustauschmittel und durch das zweite Kammermittel im Kreislauffluß geführt wird, und einen zweiten Anteil (201), der zum ersten Wärmeaustauschmittel (80) geleitet wird, um in diesem in indirektem Wärmeaustausch mit der Meizflüssigkeit (106) geführt zu werden, wobei die wässerige Tonaufschlämmung weiter erwärmt wird, wirkungsmäßig verbunden sind.

15. Vorrichtung, wie im Anspruch 13 oder 14 beansprucht, welche weiters ein drittes Wärmeaustauschmittel (45,145) zum Erwärmen der Heizflüssigkeit (6,106), welche dem ersten Wärmeaustauschmittel (25,80) durch Führen der Heizflüssigkeit (6,106) in Wärmeaustauschbeziehung mit einem heißen Gas (40), um Abwärme aus dem heißen Gas (40) zu gewinnen, zugeführt wird, umfaßt.