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Verfahren und Vorrichtung zur Entstaubung und Klassierung von körnigen
Stoffen, insbesondere von mineralischen Düngemitteln Viele chemische Stoffe, beispielsweise
mineralische Düngemittel, die in körniger Form verwendet oder gehandelt worden,
müssen zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Qualität und bequemen Handhabung von
staubförmigen oder feinkörnigen Anteilen befreit werden. Hierzu kann man sich der
üblichen Strom- oder Umluft-Windsichter bedienen. Umluft-Windsichter haben den Nachteil,
daß sie verhältnismäßig komplizierte, mechanische Vorrichtungen besitzen, die leicht
zu Betriebsstörungen Anlaß geben. Sie lassen sich nur schwer von Stoffen reinigen,
die zum Anbacken neigen. Die mechanischen Vorrichtungen derartiger Windsichter verursachen
bei verhältnismäßig weichen Stoffen außerdem einen unerwünschten Abrieb, der zur
Vermehrung der staubförmigen Anteile führt.
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Man kann körnige Gemische auch durch ebene Wirbelbewegungen von Gas-
oder Luftströmen entstauben. Auf diese Weise läßt sich bei der Klassierung zwar
eine gute Trennschärfe erreichen, die Durchsatzleistungen liegen hierbei aber so
niedrig, daß für die Verarbeitung von Massenprodukten, z. B. von mineralischen Düngemitteln,
unwirtschaftlich hohe Anlagekosten erforderlich sind. Auch besteht bei diesen Vorrichtungen
infolge der hohen Gasgeschwindigkeit ebenfalls die Gefahr eines zu hohen Materialabriebes.
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Strom-Windsichter und ähnliche Vorrichtungen arbeiten bei der Entstaubung
von körnigen Stoffen
mit einer Auf wärtsschleuderung des Materials
durch einen Luftstrom, wobei die groben Körner den Luftstrorri schneller verlassen
als die feinen Bestandteile. Derartige Vorrichtungen erfordern einen bedeutenden
Raum und haben verhältnismäßig große Bauhöhen. Wenn bei diesem Trennverfahren auch
die groben Materialanteile in den Luftstrom eingetragen werden, dann sind relativ
hohe Gasgeschwindigkeiten erforderlich, die einen starken Abrieb und einen hohen
Energieverbrauch verursachen.
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Es wurde gefunden, daß man körnige Stoffgemische, insbesondere mineralische
Düngemittel, mit geringem Raum- und Kraftbedarf befriedigend entstauben und von
den feinkörnigen Bestandteilen, d. h. vom sogenannten Unterkorn, befreien kann,
wenn das körnige Material über eine Verteilungsvorrichtung breitwürfig in einen
Behälter von beliebigem, vorzugsweise rundem Querschnitt eingetragen wird, durch
den ein verhältnismäßig langsamer Gasstrom aufsteigt, der die staubförmigen und
feinkörnigen Anteile mit sich fortführt und austrägt. Diese Bestandteile können
nach dem Verlassen des Behandlungsbehälters durch Staubabscheider in an sich bekannter
Weise niedergeschlagen und abgezogen werden. Der Gasstrom selbst kann in den Verfahrenskreislauf,
gegebenenfalls nach einer zwischengeschalteten Erhitzung, Trocknung oder sonstigen
Behandlung, zurückgeführt werden.
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Zwischen der Vorrichtung, die das Material breitwürfig in den Gasstrom
verteilt, und der Austrittsöffnung für die Gase wird zweckmäßig ein ausreichender
Leerraum angeordnet, wo unter der Wirkung der Schwerkraft eine nachträgliche Ausscheidung
von mitgerissenen übergroßen Bestandteilen eintreten kann.
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Das zu. verarbeitende Material muß über den Querschnitt des beispielsweise
zylindrischen Behälters, d. h. über den aufsteigenden Gasstrom einigermaßen gleichmäßig
verteilt werden. Unter diesen Umständen kann der.-aufsteigende Luftstrom das fallende-
Material allseits erfassen und von staubförmigen Anteilen oder vom Unterkorn befreien.
Die Grenze der Korngröße, bis zu der feinkörnige Bestandteile ausgeschieden werden,
hängt im wesentlichen von der Geschwindigkeit des aufsteigenden Luftstromes ab.
Eine zusätzliche Nachsichtung des Materials kann dadurch erreicht werden, daß der
eingeblasene oder eingesaugte Gasstrom am unteren Ende des Behälters durch Rostflächen
strömt, die das Material der Austrittsöffnung zuleiten. Diese Rostflächen werden
hierbei zweckmäßig ebenso steil angeordnet wie der Schüttwinkel des zu verarbeitenden
Materials, so daß sich keine ruhenden Schichten auf dem Rost bilden können.
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Die Verteilung des körnigen Materials über den Querschnitt des im
Behandlungsbehälter aufsteigenden Gasstromes kann durch feststehende kegelförmige
Teller erfolgen. Diese Teller können #mit leicht spiralförmig ausgebildeten Leitflächen
: versehen sein. Zur Materialverteilung kann auch zusätzlich noch eine Zentrifugalwirkung
verwendet werden, indem man den Verteilungsteller mit einer gewissen Umfangsgeschwindigkeit
rotieren läßt.
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Die Gase können durch zentral angeordnete, jalousieartig ausgebildete
Düsen eingeblasen werden. Man kann zur Einblasung der Gase aber auch ringförmig
angeordnete Schlitze, Lochbleche oder Düsen verwenden.
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In Form von axialen Vertikalschnitten veranschaulichen die Zeichnungen
Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignet sind.
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In Fig. i handelt es sich um einen senkrecht stehenden, zylindrischen
und nach unten konisch verengten Behälter i, der über den Rohrstutzen :2 mit einem
ausreichend kräftigen Saugventilator in Verbindung steht. Das zu entstaubende körnige
Material, z. B. granulierter Kalkammonsalpeter, wird durch ein Füllrohr 3 fortlaufend
eingetragen. Über den, Verteilungsteller q., der gegebenenfalls durch einn Elektromotor
in Umdrehung versetzt wird, fällt das Material breitwürfig nach unten. Über die
konisch angeordneten, sich schuppenförmig überdeckenden Bodenplatten 5 gelangt es
zu einer Öffnung 6, durch die es kontinuierlich oder absatzweise ausgetragen wird.
Zwischen den aufeinanderfolgenden Platten 5 liegen Schlitze, durch die Luft oder
andere Gase- mit ausreichender Geschwindigkeit einströmen. Die Lufteinblasung kann
entweder, nur durch die am Stutzen z wirkende Saugvorrichtung, oder noch zusätzlich
durch einen Druckventilator erfolgen, der auf einen die Platten 5 umgehenden Mantelraum
wirkt.
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Die Entstaubung des Materials findet hauptsächlich in aufsteigendem
Luftstrom statt, der die vom Verteilungsteller q. herabfallenden körnigen Bestandteile
durchzieht. Aber auch kurz vor dem Austrag des Materials, beim Herabgleiten über
die Platten 5 kann die Gasströmung noch staubförmige Anteile erfassen und fortführen.
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Gemäß Fig. a wird ein stehender Behälter 8 von beliebig= Querschnitt
verwendet, in dem das zu entstaubende Material durch ein axial angeordnetes Rohr
9 eintritt. An seinem unteren Ende besitzt der Behälter 8 einen trichterförmigen
Boden io, der am unteren Ende in die Austragsöffnung übergeht. Seitlich ist ein
Blasrohr 1z eingeführt, das rechtwinklig-,aufwärts gebogen und von einer kegelfö@rmigeri
Haube 13 abgeschlossen ist. Unterhalb der Haube 13 besitzt das Rohr 1a ringförmige
Sehlitze 1q., mit deren Hilfe Luft eingeblasen wird. Der aufwärts steigende Luftstrom
durchzieht das über die Haube 13 abwärts gleitende Material, wirbelt dasselbe
auf und trägt es aufwärts in den leeren oberen Raum des Behälters 8 empor. Hier
haben die grobkörnigen Materialanteile ausreichende Gelegenheit zum Herabfallen,
bevor das gasförmige Medium den Behälter 8 durch eine weite Rohrleitung 15 mit verhältnismäßig
geringer Geschwindigkeit verläßt. Die aus dem Gasstrom herausgefallenen grobkörnigen
Anteile gleiten auf den Trichtenvänden io zur Austragsöffnung i i. Ähnlich wie bei
der Anordnung nach Fig. i kann
die Trichterfläche io noch mit schuppenförmig
übereinander angeordneten Schlitzen versehen sein, durch die zusätzlich ein Gasnebenstrom
eintritt, der die Entfernung von noch zurückgebliebenen Staubanteilen bewirkt.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 wird ein runder oder vieleckiger,
stehender Behälter 16- benutzt, dessen Boden trichterförmig in die 17 übergeht.
Durch ein axial angeordnetes Rohr 18 läuft das zu entstaubende Material zu. Es gelangt
-zunächst auf den Verteilungskegel rg, der es möglichst weit über den Behälterquerschnitt
verteilt, was sich durch auf der Kegelfläche ig angebrachte Rippen unterstützen
läßt.
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Durch ein seitlich angesetztes Rohr 2o wird ein Luftstrom eingeblasen.
Das Rohr 2o ist vertikal in die, Achse des Behälters 16 aufgebogen. An seinem vorderen
Ende besitzt es mehrere übereinanderliegende ringförmige Schlitze 22 und ist durch
eine Kegelfläche 2 1 abgeschlossen. Der Behälter 1,6 ist am unteren Endweines zylindrischen
Teiles noch von einem ringförmigen Kanal 24. umgeben, dessen Innenfläche aus jalo,usieartig
angeordneten Schlitzen 25 besteht. Von der Gasleitung 20 ist eine Nebenleitung 23
zum Ringkanal 24 zugeführt, so daß sowohl von innen her als auch vom Rande des Behälters
16 in denselben ein Gasstrom von ausreichender aber nicht zu hoher Geschwindigkeit
eingeblasen werden kann. Das gasförmige Medium steigt nach oben, um den Behälter
16 durch eine weite Rohrl-eiitung 26 zu verlassen. Auf diese Weise kommt das herabfallende
und durch den Kegel ig@ weit verteilte: Material intensiv mit den aufsteigenden
Gasströmen zur Berührung. Sie nehmen die feinkörnigen und staubförmigen Stoffanteile
mit zur Gasableitung 26, während an der Austragsöffnung 17 ein körniges Material
von vorschriftsmäßig entstaubter Beschaffenheit entnommen werden kann.
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Auf verhältnismäßig sehr kleinem Raum kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
große Materialmengen mit ausreichender Trennschärfe von staubförmigem und feinkörnigen
Bestandteilen befreien. Trotzdem handelt es sich um einen konstruktiv sehr einfachen
Apparat, der keine bewegten Teile besitzt und sich in einfachster Weise reinigen
läßt. Infolge der geringen Gasgeschwindigkeit wird das Material sehr schonend behandelt,
so daß die Vorrichtung praktisch keinen zusätzlichen Abrieb verursacht.
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Mit einem erfindungsgemäßen Behälter von 6oo mm Durchmesser und annähernd
2 m Höhe konnten stündlich io ooo bis 2@oi ooo kg Kalkammonsalpeter vom Staubgehalt
und allen Bestandteilen befreit werden, deren Korngröße unterhalb von o,5 mm lag.
Hierzu waren stündlich weniger als 3000 cbm Luft erforderlich, die beim Durchgang
durch den Apparat nur einen Druckabfall von ungefähr 30 mm Wassersäule erlitt.
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Das Verfahren und :die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich im
Rahmen des Erfindungsgedankens weitgehend abändern. Die zur Entstaubung und Klassierung
benutzten Luft- und Gasmengen können in den Apparat eingedrückt oder eingesaugt
werden, wobei die gasförmigen, Medien an den verschiedenen Stellen des Apparates
derart einströmen müssen, daß das herabfallende körnige Material möglichst vielfältig
und in Form einzelner Körner mit dem aufsteigenden Gasstrom zur Berührung kommt.
In den meisten Fällen, z. B. bei der Behandlung von Düngemitteln, besteht das gasförmige
Medium aus Luft, die man in erhitzter und möglichst weitgehend trockener Beschaffenheit
einleitet, um gleichzeitig den Feuchtigkeitsgehalt des Materials herabzusetzen.
Man kann aber auch mit vorgekühlter Luft arbeiten, wenn den Fabrikationsbetrieb
heiß verlassende Düngemittel oder andere chemische Stoffe abzukühlen sind.
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Bei der Behandlung von körnigen Stoffen, die luftempfindlich sind,
werden als gasförmiges Medium inerte Gase, z. B. Stickstoff, Kohlensäure oder Verbrennungsgase,
benutzt. Dies ist z. B. der Fall, wenn empfindliche E#atalys@atoren, z. B. Kohlenoxydhydrierkatalysatoren,
von staubförmigen Anteilen oder vom Unterkorn befreit werden müssen.
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Wenn eine große Trennschärfe oder eine besonders sorgfältige Entstaubung
erforderlich ist, können an Stelle von zylindrischen Behältern auch Behälter verwendet
werden, die sich nach unten konisch erweitern. Die Geschwindigkeit der eingeblasenen
oder eingesaugten Gase muß in jedem Fall dem beabsichtigten Trenneffekt angepaßt
werden. Am Materialauslaß wird durch entsprechende Bemessung oder Einregelung des.
Austragsquerschnittes für die Ansammlung eines kleinen Materialvorrates gesorgt,
damit an dieser Stelle keine störenden Gase eingesaugt werden.