ES2627771T3 - Dispositivo y procedimiento para la preparación de un granulado expandido - Google Patents

Dispositivo y procedimiento para la preparación de un granulado expandido Download PDF

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Abstract

Dispositivo (10) para la preparación de un granulado expandido a partir de un material (1) en forma de granos de arena, que comprende un horno (2) con una cuba de horno (3) esencialmente vertical y un tragante (5) dispuesto encima o en la zona superior de la cuba de horno (3) para alimentar el material (1) en forma de granos de arena a la cuba de horno (3), estando el tragante (5) configurado para introducir el material (1) en forma de granos de arena en la zona superior de la cuba de horno (3) en forma de al menos una cortina (25) que cae hacia abajo, encontrándose el tramo de caída (4) de la cortina (25) en una zona descentrada, preferentemente periférica, de la sección transversal de la cuba de horno, caracterizado porque el tragante (5) presenta un primer tramo de transporte (16) con un fondo (17) para transportar el material (1) en forma de granos de arena en una primera dirección de transporte (18), estando limitado el fondo (17) en la zona final del primer tramo de transporte (16) por bordes (19, 20) que discurren de forma oblicua o curvada con respecto a la primera dirección de transporte (18) y que forman cada uno un rebosadero, y en los que el material (1) en forma de granos de arena abandona el primer tramo de transporte (16) en forma de cortina (25) que cae hacia abajo.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo y procedimiento para la preparacion de un granulado expandido Campo de la invencion
La invencion se refiere a un dispositivo para la preparacion de un granulado expandido a partir de un material en forma de granos de arena, que comprende un horno con una cuba de horno esencialmente vertical y un tragante dispuesto encima o en la zona superior de la cuba de horno para alimentar el material en forma de granos de arena a la cuba de horno, estando el tragante configurado para introducir el material en forma de granos de arena en la zona superior de la cuba de horno en forma de al menos una cortina que cae hacia abajo, encontrandose el tramo de caida de la cortina en una zona descentrada, preferentemente periferica, de la seccion transversal de la cuba de horno, asi como a un procedimiento para la preparacion de un granulado expandido.
Estado de la tecnica
En el documento WO 2013/053635 A1 se da a conocer un dispositivo y un procedimiento de este tipo cuyo objetivo consiste en ajustar de forma controlable una superficie cerrada de granulado expandido de manera que el granulado expandido no presente o apenas presente higroscopia. Ademas, se ha de crear la posibilidad de influir selectivamente en la estructura superficial del granulado expandido y, con ello, en su rugosidad. Este documento propone para ello prever varios elementos calefactores controlables por separado y dispuestos a lo largo del tramo de caida del material en forma de granos de arena, y realizar a lo largo del tramo de caida una deteccion de la temperatura, controlandose los elementos calefactores en funcion de la temperatura detectada debajo de la zona en la que se produce el proceso de expansion.
Debido a la orientacion vertical de la cuba de expansion y a la introduccion y/o aspiracion adicional de los gases de proceso que acompanan al proceso de expansion, se producen dentro de la cuba corrientes que actuan sobre el material en forma de granos de arena. Si la cuba estuviera cerrada por arriba, se ajustarian condiciones de flujo en las que, en algunos segmentos de la cuba de expansion, se paralizaria por completo la corriente ascendente proxima a la pared (corriente en capa limite), lo que conduciria forzosamente a depositos de particulas en la pared de la cuba de expansion, a diferentes tiempos de permanencia de los granos de arena individuales en la cuba y, finalmente, a una calidad de expansion de las particulas individuales con grados de expansion extremadamente diferentes.
Sin embargo, las soluciones conocidas hasta ahora que implican la introduccion y/o aspiracion adicional de los gases de proceso que acompanan al proceso de expansion tampoco han proporcionado hasta la fecha una calidad suficientemente uniforme de las particulas expandidas.
Asi pues, puede considerarse un inconveniente del estado de la tecnica la no uniformidad del proceso de expansion, que como resultado final da lugar a particulas mas o menos expandidas, o no expandidas en absoluto, asi como a mayores depositos en la pared. Las propiedades del granulado en lo que respecta a la higroscopia se ven afectadas negativamente ya que la regulacion del proceso de expansion no alcanza a todas las particulas por igual.
A continuacion se describe con mas detalle el inconveniente del uso de las soluciones conocidas para la alimentacion del material, por ejemplo mediante esclusas de rueda celular, tolvas o alimentadores de rodillos estriados. La alimentacion habitual del material a la cuba del horno mediante una tolva, una esclusa de rueda celular o un alimentador de rodillos estriados permite obtener una distribucion relativamente homogenea del material por la seccion transversal de la cuba de expansion. Sin embargo, debido a las condiciones de flujo variables a lo largo de la seccion transversal de la cuba, se obtendrian tiempos de permanencia diferentes y, con ello, calidades diferentes del granulado expandido. Como consecuencia, se obtiene un granulado no expandido uniformemente, y el polvo fino que circula con la corriente ascendente proxima a la pared generaria adicionalmente depositos en la cuba.
Por el documento US 3046607 A se conoce un tragante para hornos para la expansion del material alimentado en forma de granulos. El extremo inferior de un cono se continua con un colector cilindrico cuyo extremo inferior esta realizado a su vez en forma de cono invertido que coopera con un tope conico dispuesto debajo del mismo. En su extremo inferior en forma de cono invertido el colector presenta orificios dispuestos en forma de anillo, a traves de los cuales el material alimentado puede caer en el horno en circulo, en forma de multiples chorros individuales separados ligeramente entre si.
Por el documento GB 902169 A se conoce igualmente un tragante para hornos para la expansion del material alimentado en forma de granulos, permitiendo este tragante tambien la alimentacion circular del material a alimentar. La alimentacion del material a alimentar se efectua a traves de una ranura anular, generandose una cortina continua de particulas.
El objetivo que se propone la presente invencion consiste en proporcionar un dispositivo y un procedimiento para la preparacion de un granulado expandido a partir de material en forma de granos de arena que no presenten los
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inconvenientes descritos y se caractericen por un proceso de expansion uniforme que actue sobre todas las particulas por igual. Con un dispositivo o procedimiento de este tipo se ha de evitar eficazmente que el granulado generado contenga particulas mas o menos expandidas, o no expandidas en absoluto. El dispositivo se debe caracterizar por una construccion sencilla y fiable. La invencion debera poderse implementar sin mucho esfuerzo en las instalaciones existentes.
Descripcion de la invencion
Este objetivo se alcanza con el dispositivo mencionado al principio configurando el tragante de modo que el material en forma de granos de arena (es decir, capaz de fluir) se pueda introducir en la zona superior de la cuba del horno en forma de al menos una cortina que cae hacia abajo, encontrandose el tramo de caida de la cortina en una zona descentrada, preferentemente periferica, de la seccion transversal de la cuba de horno.
La invencion se basa en el conocimiento fundamental de que el tipo de alimentacion puede influir sustancialmente en la calidad del proceso de expansion. El termino descentrado significa en este caso que la cortina no discurre en la zona central de la seccion transversal de la cuba del horno sino que se orienta hacia las paredes interiores de la cuba del horno. La ventaja reside, por una parte, en que en la zona central se crea espacio para una corriente secundaria forzada, por ejemplo al introducir y/o aspirar un gas de proceso, por ejemplo aire caliente, en la zona superior de la cuba del horno, que tiene un efecto positivo sobre las particulas (retro)transportadas por la corriente ascendente proxima a la pared ya que la corriente secundaria ejerce una fuerza dirigida hacia estas particulas en direccion al centro de la cuba del horno, pudiendose evitar o reducir drasticamente los depositos en comparacion con los procedimientos conocidos, y, por otra, en que el calor emitido por las paredes interiores se transmite de forma mas eficaz o directa al material que cae. En este contexto se prefiere que la cortina discurra en la zona periferica, es decir directa o indirectamente en el borde de la seccion transversal de la cuba del horno. Por seccion transversal de la cuba del horno se entiende obviamente la seccion transversal normal con respecto a la vertical o a la extension longitudinal de la cuba del horno.
Por lo tanto, el tragante preferentemente carece, al menos en la zona central de la seccion transversal de la cuba del horno, de orificios de salida para el material en forma de granos de arena, de manera que no se alimenta material en forma de granos de arena a la zona central de la cuba del horno. Se prefiere especialmente que el tragante carezca de orificios de salida para el material en forma de granos de arena excepto en la zona periferica de la seccion transversal de la cuba del horno, de manera que la alimentacion se produzca unicamente en la zona proxima a la pared interior.
Una forma de realizacion preferida se caracteriza por que el numero de cortinas es como maximo igual al numero de paredes interiores de la cuba del horno, asignandose como maximo una cortina a cada pared interior de la cuba del horno. De este modo se posible calentar todas las cortinas de material en la misma medida.
La ventaja de la invencion tambien reside en que la formacion de una cortina vertical (es decir, el plano de la cortina es paralelo a la vertical) de material en forma de granos de arena permite distribuir la carga selectivamente por la seccion transversal de la cuba. Es decir que la seccion transversal en la que se alimenta el material en la zona superior del horno es mucho menor que la seccion transversal de la cuba del horno. A diferencia del estado de la tecnica, esto significa que ya no se carga uniformemente toda la seccion transversal de la cuba, sino que son solo determinados segmentos de la seccion transversal de la cuba los que definen un tramo de caida. Dependiendo del dimensionado de cada componente del dispositivo, asi como de las condiciones de flujo en la cuba del horno, la posicion de las cortinas de gran superficie se puede elegir o ajustar de tal manera que las particulas que caen dentro de la cortina esten expuestas a la misma corriente. De este modo queda garantizado un tiempo de permanencia uniforme de las particulas en la cuba y, por consiguiente, una calidad de expansion uniforme del granulado. La proporcion de particulas de arena no expandidas correctamente se reduce considerablemente, lo que conduce a un aumento del rendimiento de material.
En lo que al material usado se refiere, no solo se pueden usar arenas minerales en las que esta fijada agua como agente de expansion, como por ejemplo arena de perlita o de obsidiana. Puede tratarse igualmente de polvo mineral mezclado con un aglutinante mineral con contenido en agua, actuando en este caso el aglutinante mineral con contenido en agua como agente de expansion. El proceso de expansion puede transcurrir en este caso de la siguiente manera: El polvo mineral, compuesto por granos de arena relativamente pequenos de, por ejemplo, 20 pm de diametro, forma junto con el aglutinante granos mas grandes, por ejemplo de 500 pm. A una temperatura critica, las superficies de los granos de arena del polvo mineral se vuelven plasticas y forman superficies cerradas de los granos mas grandes o se fusionan para formarlas. Puesto que en total la superficie cerrada de un unico grano mas grande generalmente es mas pequena que la suma de todas las superficies de los granos de arena individuales del polvo mineral implicados en la formacion de este grano mas grande, se gana energia superficial o la relacion entre la superficie y el volumen disminuye. En este momento estan presentes, pues, granos mas grandes con una superficie cerrada, presentando los granos una matriz de polvo de arena mineral asi como un aglutinante mineral con contenido en agua. Puesto que las superficies de estos granos mas grandes siguen siendo plasticas, el vapor de agua formado puede expandir posteriormente los granos mas grandes. Es decir que el aglutinante mineral con contenido en agua se utiliza como agente de expansion. De forma alternativa, tambien se puede mezclar polvo
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mineral con un agente de expansion, estando el agente de expansion mezclado con un aglutinante mineral que contiene preferentemente agua. Como agente de expansion se puede usar, por ejemplo, CaCO3. El proceso de expansion puede transcurrir en este caso de forma analoga al descrito anteriormente: El polvo mineral, que presenta un tamano de grano de arena relativamente pequeno (por ejemplo 20 pm de diametro), forma con el agente de expansion y el aglutinante mineral granos mas grandes (por ejemplo de 500 pm de diametro). Al alcanzar una temperatura critica, las superficies de los granos de arena del polvo mineral se vuelven plasticas y forman una superficie cerrada de los granos mas grandes o se fusionan para formarla. Las superficies cerradas de los granos mas grandes siguen siendo plasticas y pueden ser expandidas ahora por el agente de expansion. En caso de que el aglutinante mineral contenga agua, esta puede servir de agente de expansion adicional. Por tanto, en una forma de realizacion preferida del procedimiento de acuerdo con la invencion, se preve que el material mineral con agente de expansion sea un material mineral en el que esta fijada agua que actua de agente de expansion, o polvo mineral mezclado con un aglutinante mineral con contenido en agua que actua de agente de expansion, o polvo mineral mezclado con un agente de expansion que esta mezclado con un aglutinante mineral, donde el aglutinante mineral incluye preferentemente agua y actua de agente de expansion adicional. Para poder realizar el procedimiento descrito con la mayor eficacia posible se prefiere prever, ademas de un horno de cuba, varias zonas de calefaccion con elementos calefactores regulables (por separado), asi como una unidad de control y mando inteligente. Esta controla los elementos calefactores preferentemente en funcion de las temperaturas medidas a lo largo de la cuba del horno.
El dispositivo y/o el procedimiento de acuerdo con la invencion puede estar configurado, por ejemplo, como en el documento WO 2013/053635 A1. Por tanto, su exposicion se incorpora integramente en esta descripcion.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el tragante presenta al menos un orificio de salida en forma de ranura orientado hacia la cuba del horno y/o al menos una disposicion de orificios de salida orientada hacia la cuba del horno y formada por varios orificios de salida dispuestos en linea para introducir el material en forma de granos de arena en la cuba del horno en forma de una cortina. El orificio de salida en forma de ranura es en cada caso alargado y estrecho. De este modo se realizan cortinas de caida finas con una seccion transversal en forma de linea en las que el aporte de calor al material que forma la cortina esta distribuido uniformemente. La seccion transversal en forma de linea de las cortinas no tiene que ser recta sino que tambien puede poseer un contorno curvado, en particular en forma de linea circular. Las secciones transversales en forma de linea de la/las cortina(s) preferentemente estan adaptadas al contorno de al menos una pared interior de la cuba del horno. El ancho de una cortina equivale preferentemente al ancho de una pared interior de la cuba del horno.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el orificio de salida en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida discurre esencialmente en paralelo a al menos una pared interior de la cuba del horno. El calor emitido por la pared interior alcanza asi cualquier punto de la cortina por igual, lo que fomenta adicionalmente la uniformidad del proceso de expansion.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el orificio de salida en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida esta dispuesto de tal manera con respecto a una pared interior de la cuba del horno que el tramo de caida de la cortina formada por el orificio de salida en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida discurra en proximidad de la pared interior, discurriendo el tramo de caida de la cortina a una distancia maxima de la pared interior de la cuba del horno de preferentemente 50 mm, con preferencia 30 mm, con especial preferencia 20 mm. Esto garantiza un proceso de expansion fiable y permite ahorrar energia gracias a la proximidad de la cortina que cae a los elementos calefactores de la pared interior de la cuba del horno. El tramo de caida de la cortina discurre preferentemente a una distancia de la pared interior de la cuba del horno de al menos 10 mm para evitar el contacto con una corriente de capa limite de aire caliente o de gases que discurra, dado el caso, por la pared interior de la cuba del horno.
En un dispositivo para la preparacion de un granulado expandido a partir de material en forma de granos de arena que comprende un horno con una cuba de horno esencialmente vertical y un tragante dispuesto encima o en la zona superior de la cuba del horno para alimentar el material en forma de granos de arena a la cuba del horno, estando el tragante configurado para introducir el material en forma de granos de arena en la zona superior de la cuba de horno en forma de al menos una cortina que cae hacia abajo, encontrandose el tramo de caida de la cortina en una zona descentrada, preferentemente periferica, de la seccion transversal de la cuba de horno y presentando el tragante al menos un orificio de salida en forma de ranura orientado hacia la cuba del horno y/o al menos una disposicion de orificios de salida orientada hacia la cuba del horno y formada por varios orificios de salida dispuestos en linea para introducir el material en forma de granos de arena en la cuba del horno en forma de una cortina, se preve ademas de acuerdo con la invencion que el orificio de salida en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida este dispuesto de tal manera con respecto a una pared interior de la cuba del horno que el tramo de caida de la cortina formada por el orificio de salida en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida discurra en proximidad de la pared interior, discurriendo el tramo de caida de la cortina a una distancia maxima de la pared interior de la cuba del horno de preferentemente 50 mm, con preferencia de 30 mm, con especial preferencia de 20 mm, y discurriendo el tramo de caida de la cortina preferentemente a una distancia de la pared interior de la cuba del horno de al menos 10 mm.
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Una realizacion preferida se caracteriza por que el tragante comprende al menos una superficie de guia para el material en forma de granos de arena que es oblicua con respecto a la vertical y desemboca en un orificio de salida o una disposicion de orificios de salida orientado hacia la cuba del horno, comprendiendo el tragante preferentemente al menos dos superficies de guia que desvian el material en forma de granos de arena en direcciones opuestas. Ello permite guiar las particulas selectivamente y formar una cortina de caida uniforme en la cuba del horno.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el tragante presenta un primer tramo de transporte con un fondo para transportar el material en forma de granos de arena en una primera direccion de transporte, estando limitado el fondo en la zona final del primer tramo de transporte por bordes que discurren de forma oblicua o curvada con respecto a la primera direccion de transporte y que forman cada uno un rebosadero, y en los que el material en forma de granos de arena abandona el primer tramo de transporte en forma de cortina que cae hacia abajo. Esta medida permite generar cortinas en diferentes planos con los medios mas sencillos.
Cabe mencionar que la disposicion antes indicada del orificio de salida en forma de ranura o de la disposicion de orificios de salida para la generacion de la cortina en proximidad de la pared interior tambien podria imaginarse en principio sin o independiente del primer tramo de transporte que se acaba de detallar.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el area del fondo se estrecha en la zona final del primer tramo de transporte en la direccion de transporte y preferentemente acaba en punta. Una realizacion preferida se caracteriza por que en la zona final del primer tramo de transporte, el fondo presenta una muesca que esta delimitada por los bordes que forman el rebosadero y presenta preferentemente un contorno en forma de V (por ejemplo, ranuras en forma de cola de milano). De este modo se obtiene una alimentacion en linea dividida en dos.
El fondo del primer tramo de transporte puede estar estriado, de forma que los granos se distribuyan en canales pequenos. Ademas, en la zona de homogeneizacion de la corriente de material se puede efectuar en todo el ancho al menos una granulacion adicional. Una realizacion preferida se caracteriza por que el primer tramo de transporte esta configurado en forma de acanaladura y/o esta conectado a un motor de vibracion. La acanaladura evita el escape lateral del polvo de particulas. El dispositivo de vibracion se encarga de distribuir el material uniformemente en direccion transversal con respecto a la direccion de transporte, contribuyendo asi a la generacion de una cortina uniforme (de espesor constante).
Una realizacion preferida se caracteriza por que delante del primer tramo de transporte esta conectado un dosificador, en particular en forma de una valvula, para dosificar el suministro del material en forma de granos de arena. Esto permite optimizar la densidad de las particulas que caen en la cortina.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el tragante presenta un segundo tramo de transporte dispuesto debajo del primer tramo de transporte y que comprende un dispositivo de desvio para girar el plano de al menos una de las cortinas que caen de los bordes del primer tramo de transporte. De este modo se puede adaptar el plano de las cortinas de forma optima al contorno de las paredes interiores de la cuba del horno. Ademas, el dispositivo de desvio se encarga de homogeneizar adicionalmente la cortina de material que cae. Dependiendo de la seccion transversal de la cuba del horno, el dispositivo de desvio puede presentar la forma de, por ejemplo, un prisma, una piramide o un cono (truncado), y preferentemente una seccion transversal que aumenta de arriba a abajo.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el dispositivo de desvio forma al menos una superficie de guia que es oblicua con respecto a la direccion de caida de una cortina que cae desde los bordes del primer tramo de transporte.
Una realizacion preferida se caracteriza por que una primera superficie de guia del dispositivo de desvio esta dispuesta debajo de un primer borde oblicuo del primer tramo de transporte y desemboca en un primer orificio de salida en forma de ranura o disposicion de orificios de salida, y por que una segunda superficie de guia del dispositivo de desvio esta dispuesta debajo de un segundo borde oblicuo del primer tramo de transporte y desemboca en un segundo orificio de salida en forma de ranura o disposicion de orificios de salida. De este modo se pueden introducir en la cuba del horno dos cortinas independientes o separadas espacialmente que caen entonces por dos paredes interiores diferentes.
Una realizacion preferida se caracteriza por que la seccion transversal de la cuba del horno es esencialmente rectangular y por que el tragante define un primer tramo de caida en forma de una cortina a lo largo de una primera pared interior de la cuba del horno y define un segundo tramo de caida en forma de una cortina a lo largo de una segunda pared interior de la cuba del horno, encontrandose la primera pared interior y la segunda pared interior preferentemente una frente a la otra. Las dos cortinas de material en forma de granos de arena introducidas de esta manera estan expuestas a las mismas condiciones, lograndose asi un proceso de expansion optimo.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el tragante comprende un canal que desemboca en la cuba del horno para introducir o aspirar un gas de proceso en la cuba del horno.
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Una realizacion preferida se caracteriza por que el canal esta configurado en o debajo del dispositivo de desvio. Este diseno no solo permite ahorrar espacio sino tambien precalentar las particulas mediante el gas de proceso que calienta el dispositivo de desvio.
Una realizacion preferida se caracteriza por que la desembocadura del canal en la cuba del horno esta dispuesta en una zona situada entre dos tramos de caida opuestos definidos por el tragante. De este modo se separa en el espacio la introduccion de la corriente de gas de proceso de los tramos de caida. Ademas, el gas de proceso actua por igual sobre ambos tramos de caida.
Una realizacion preferida se caracteriza por que la desembocadura del canal en la cuba del horno esta mas proxima al centro de la seccion transversal de la cuba del horno que el al menos un orificio de salida en forma de ranura o la al menos una disposicion de orificios de salida.
Una realizacion preferida se caracteriza por que una desembocadura del canal en la cuba del horno esta dispuesta en la zona central de la seccion transversal de la cuba del horno.
La proximidad de la desembocadura al centro provoca el efecto ya mencionado de que los tramos de caida que discurren en proximidad de las paredes interiores no se ven afectados negativamente por la corriente de gas de proceso.
El objetivo tambien se alcanza con un procedimiento para la preparacion de un granulado expandido a partir de material en forma de granos de arena, en particular de material mineral con un agente de expansion formado, por ejemplo, por arena de perlita o de obsidiana, en el que el material se introduce desde arriba a traves de un tragante en un horno con una cuba de horno esencialmente vertical y cae por la cuba del horno a lo largo de al menos un tramo de caida, durante lo cual el material se calienta y se expande a causa del agente de expansion. El material en forma de granos de arena se introduce en la zona superior de la cuba del horno a traves del tragante en forma de al menos una cortina que cae hacia abajo, encontrandose el tramo de caida en una zona descentrada, preferentemente periferica, de la seccion transversal de la cuba del horno. El material en forma de granos de arena se transporta preferentemente por un primer tramo de transporte en una primera direccion de transporte, y el material en forma de granos de arena abandona el primer tramo de transporte hacia abajo en forma de cortina que cae en direccion oblicua o curvada con respecto a la primera direccion de transporte.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el tramo de caida discurre a lo largo de una pared interior de la cuba del horno, ascendiendo preferentemente la distancia entre la cortina de material en forma de granos de arena y la pared interior a como maximo 50 mm, con preferencia como maximo 30 mm, con especial preferencia como maximo 20 mm.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el tramo de caida discurre a lo largo de una pared interior de la cuba del horno, ascendiendo la distancia entre la cortina de material en forma de granos de arena y la pared interior a al menos 10 mm.
Una realizacion preferida se caracteriza por que en la zona superior de la cuba del horno se introduce o aspira gas de proceso, produciendose la introduccion o la aspiracion del gas de proceso en una zona proxima al centro de la seccion transversal de la cuba del horno.
Una realizacion preferida se caracteriza por que el tragante esta configurado segun una de las realizaciones antes descritas.
A continuacion se describe otra forma de realizacion preferida de la realizacion del equipo.
El nucleo del equipamiento del procedimiento de acuerdo con la invencion lo forma una cuba de expansion de realizacion rectangular que se calienta desde el exterior. La transferencia de energia a las particulas que caen se produce preferentemente por radiacion mediante calentamiento por resistencia electrica.
La dosificacion cuantitativa del material puede/debe realizarse como siempre con dosificadores comerciales, tales como esclusas de rueda celular, dosificadores de helice, alimentadores de rodillos estriados, etc. Esta corriente masica asi fijada se distribuye primero uniformemente por todo el ancho (por ejemplo mediante un motor de vibracion) mediante una acanaladura de realizacion especial (primer tramo de transporte) y a continuacion se divide en dos partes iguales. Se forman dos cortinas de material que son conducidas a modo de una cascada de agua por los bordes oblicuos del primer tramo de transporte. A continuacion, las cortinas de material asi generadas se giran de forma que queden paralelas a dos paredes interiores opuestas de la cuba del horno y se alimentan a la cuba del horno. El objetivo consiste en alimentar las dos cortinas de material a la cuba lo mas proximas a la pared (por ejemplo a una distancia de 10 a 15 mm de la pared). Mediante esta forma de alimentacion se consigue que el material se alimente en la zona de la capa limite de corriente ascendente. Con esta medida y la aspiracion de aire caliente en la zona situada entre ambas alimentaciones de material en linea proximas a la pared (es decir, las cortinas) queda garantizado un tiempo de permanencia relativamente uniforme de las particulas de material en la
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cuba del horno. La cantidad aspirada entre las alimentaciones de material en linea (es decir, las cortinas) se puede ajustar o regular en funcion de los tamanos de grano alimentados.
Breve descripcion de las figuras
A continuacion se describen con mas detalle formas de realizacion preferidas de la invencion haciendo referencia a los dibujos. Muestran:
la figura 1, un dispositivo de acuerdo con la invencion para la preparacion de un granulado expandido a partir de un material en forma de granos de arena,
la figura 2, un primer tramo de transporte del tragante visto de lado,
la figura 3, un primer tramo de transporte visto desde arriba,
la figura 4, una variante del primer tramo de transporte visto desde arriba,
la figura 5, la secuencia del trayecto de transporte dentro del tragante con tres cortes diferentes,
la figura 6, una variante de la invencion con una disposicion de orificios de salida formada por varios orificios de salida,
la figura 7, un corte de un horno con una seccion transversal rectangular de la cuba del horno, y la figura 8, una variante de la invencion con una seccion transversal circular de la cuba del horno.
Maneras de realizar la invencion
La figura 1 muestra un dispositivo 10 para la preparacion de un granulado expandido a partir de un material 1 en forma de granos de arena, que comprende un horno 2 con una cuba de horno 3 esencialmente vertical y un tragante 5 dispuesto encima o en la zona superior de la cuba de horno 3 para alimentar el material 1 en forma de granos de arena a la cuba de horno 3.
El tragante 5 esta configurado para introducir el material 1 en forma de granos de arena en la zona superior de la cuba de horno 3 en forma de al menos una cortina 25 que cae hacia abajo (figura 7), encontrandose el tramo de caida 4 de la cortina 25 en una zona descentrada (aqui incluso periferica) de la seccion transversal de la cuba del horno.
El tragante 5 de la figura 1 presenta dos orificios de salida 7 alargados en forma de ranura, orientados hacia la cuba de horno 3 para introducir el material 1 en forma de granos de arena en la cuba de horno 3 en forma de una cortina 25 (figura 7).
En lugar de un orificio de salida alargado en forma de ranura tambien se podria usar una disposicion de orificios de salida 8 formada por varios orificios de salida 9 dispuestos en linea. En la figura 6 se representa una vista en planta de una forma de realizacion de este tipo.
Los orificios de salida 7 en forma de ranura (figuras 1 y 5) o las disposiciones de orificios de salida 8 (figura 6) discurren esencialmente en paralelo a las paredes interiores 11, 12 opuestas de la cuba de horno 3.
Los orificios de salida 7 en forma de ranuras o las disposiciones de orificios de salida 8 preferentemente estan dispuestos de tal manera con respecto a las paredes interiores 11, 12 de la cuba de horno 3 que el tramo de caida 4 de la cortina 25 formada por el orificio de salida 7 en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida 8 discurra en proximidad de las paredes interiores. El tramo de caida 4 de la cortina 25 discurre preferentemente a una distancia maxima de la pared interior 11, 12 de la cuba de horno 3 de 30 mm, con especial preferencia de 20 mm.
La figura 1 muestra asimismo los elementos calefactores (electricos) 6 en las paredes de la cuba de horno 3 para calentar las particulas a por encima de una temperatura critica, asi como el suministro o la aspiracion de gas de proceso 28 a traves de un canal 27 en la zona central de la cuba 3.
El tragante 5 comprende al menos una superficie de guia 13, 14 para el material 1 en forma de granos de arena que es oblicua con respecto a la vertical y desemboca en un orificio de salida 7 o una disposicion de orificios de salida 8 orientado hacia la cuba de horno 3. En la forma de realizacion representada, el tragante 5 comprende dos superficies de guia 13, 14 que desvian el material 1 en forma de granos de arena en direcciones opuestas, es decir, hacia fuera.
El tragante 5 comprende un primer tramo de transporte 16, en el que el material 1 es transportado a lo largo de una
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acanaladura, y un segundo tramo de transporte 26, en el que el material 1 se mueve unicamente por gravedad.
El tragante 5 presenta en las formas de realizacion representadas (figuras 1-4) un primer tramo de transporte 16 con un fondo 17 para transportar el material 1 en forma de granos de arena en una primera direccion de transporte 18. El fondo 17 esta limitado en la zona final del primer tramo de transporte 16 por bordes 19, 20 oblicuos (como alternativa: curvados) con respecto a la primera direccion de transporte 18, que forman cada uno un rebosadero y por los que el material 1 en forma de granos de arena abandona el primer tramo de transporte 16 en forma de cortina 24 que cae hacia abajo.
En la realizacion mostrada en la figura 4, el area del fondo se estrecha en la zona final del primer tramo de transporte 16 en la direccion de transporte 18 y acaba en punta.
En la realizacion mostrada en la figura 3, el fondo 17 presenta, en la zona final del primer tramo de transporte 16, una muesca que esta delimitada por los bordes 19, 20 que forman el rebosadero y presenta un contorno en forma de V.
La corriente de material que rebosa por los bordes 19, 20 forma dos planos de caida inclinados el uno hacia el otro y que forman cada uno una cortina 24 (flechas dirigidas verticalmente hacia abajo en la figura 2).
El primer tramo de transporte 16 esta configurado en forma de acanaladura y esta conectado a un motor de vibracion 21. Delante del primer tramo de transporte 16 esta conectado un dosificador 22, en particular en forma de una valvula, para dosificar el suministro del material 1 en forma de granos de arena (figuras 1 y 2).
Como se desprende de la figura 1, el tragante 5 presenta un segundo tramo de transporte 26 dispuesto debajo del primer tramo de transporte 16 y que comprende un dispositivo de desvio 23 para girar los planos de las cortinas 24 que caen desde los bordes 19, 20 del primer tramo de transporte 16.
El dispositivo de desvio 23 forma para ello dos superficies de guia 13, 14 que descienden lateralmente en direcciones opuestas y que son oblicuas con respecto a la direccion de caida de las cortinas 24. Una primera superficie de guia 13 del dispositivo de desvio 23 esta dispuesta debajo de un primer borde 19 oblicuo del primer tramo de transporte 16 y desemboca en un primer orificio de salida 7. Una segunda superficie de guia 14 del dispositivo de desvio 23 esta dispuesta debajo de un segundo borde 20 oblicuo del primer tramo de transporte 16 y desemboca en un segundo orificio de salida 7.
Esta relacion se ilustra en la figura 5, que en la parte superior representa la secuencia vertical de todo el trayecto de transporte y con los cortes A, B y C muestra en detalle cada uno de los elementos funcionales. Arriba del todo (corte A) se encuentra el primer tramo de transporte 16 con los bordes 19, 20 oblicuos. Debajo se aprecia el dispositivo de desvio 23 con sus superficies de guia 13, 14 correspondientes que forman un canto longitudinal 15 superior comun. Abajo del todo (corte C) se aprecian los orificios de salida 7 en forma de ranura asi como el canal 27, que se divide en varios orificios, para el gas de proceso 28. Las flechas indican la corriente de material.
En la realizacion mostrada en la figura 7, la seccion transversal de la cuba del horno es esencialmente rectangular. El tragante 5 define un primer tramo de caida 4 en forma de una cortina 25 a lo largo de una primera pared interior 11 de la cuba de horno 3 y define un segundo tramo de caida 4 en forma de otra cortina 25 a lo largo de una segunda pared interior 12 de la cuba de horno 3. La primera pared interior 11 y la segunda pared interior 12 se encuentran una frente a la otra. Obviamente es concebible que caigan hacia abajo cortinas de material a lo largo de las cuatro paredes interiores de la cuba de horno 3.
La figura 8 muestra una forma de realizacion alternativa en la que la seccion transversal de la cuba de horno es circular y el contorno de las cortinas 25 que caen (o el contorno de los orificios de salida) esta adaptado al contorno circular de la pared interior.
El tragante 5 comprende asimismo un canal 27 que desemboca en la cuba de horno 3 para la introduccion o aspiracion de un gas de proceso 28 en la cuba de horno 3. En la forma de realizacion preferida representada (figuras 1 y 5), el canal 27 esta configurado, por ejemplo, en forma de perforacion en el dispositivo de desvio 23.
La desembocadura del canal 27 en la cuba de horno 3 esta dispuesta en una zona situada entre los dos tramos de caida 4 opuestos, definidos por el tragante 5 (figuras 1 y 5).
En la figura 8, el canal 27 desemboca en la cuba de horno 3 en la zona central de la seccion transversal de la cuba de horno (indicado con una linea circular discontinua del gas de proceso 28). En cualquier caso, la desembocadura del canal 27 en la cuba de horno 3 se encuentra en ambas realizaciones mas proxima al centro de la seccion transversal de la cuba de horno que el al menos un orificio de salida 7 en forma de ranura o la al menos una disposicion de orificios de salida 8.
El procedimiento para la preparacion de un granulado expandido a partir de un material 1 en forma de granos de
arena, en particular mineral, con un agente de expansion, por ejemplo de arena de perlita o de obsidiana, se realiza introduciendo el material 1 desde arriba, a traves del tragante 5, en el horno 2 con la cuba de horno 3 esencialmente vertical de manera que caiga a traves de la cuba de horno 3 a lo largo de al menos un tramo de caida 4. El material 1 se calienta mediante elementos calefactores situados en la pared de la cuba de horno (figuras 1 y 7) y se expande 5 a causa del agente de expansion. De acuerdo con la invencion, el material 1 en forma de granos de arena se introduce ahora, a traves del tragante 5, en la zona superior de la cuba de horno 3 en forma de al menos una cortina 25 que cae hacia abajo, encontrandose el tramo de caida 4 de la cortina 25 en una zona descentrada, preferentemente periferica, de la seccion transversal de la cuba de horno.
10 El tramo de caida 4 discurre a lo largo de una pared interior 11, 12 de la cuba de horno 3, ascendiendo la distancia entre la cortina 25 de material 1 en forma de granos de arena y la pared interior 11, 12 preferentemente como maximo a 30 mm, con especial preferencia como maximo a 20 mm.
En la zona superior de la cuba de horno 3 se introduce o aspira gas de proceso 28, por ejemplo aire caliente, 15 realizandose la introduccion o aspiracion del gas de proceso 28 en una zona proxima al centro de la seccion transversal de la cuba de horno.
La invencion no esta limitada a las formas de realizacion descritas ni a los aspectos destacados en ellas. La idea inventiva incluye en realidad multiples modificaciones que el experto es capaz de llevar a cabo. Asimismo es posible 20 realizar variantes adicionales por combinacion de los medios y las caracteristicas mencionados sin apartarse del alcance de la invencion.

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (10) para la preparacion de un granulado expandido a partir de un material (1) en forma de granos de arena, que comprende un horno (2) con una cuba de horno (3) esencialmente vertical y un tragante (5) dispuesto encima o en la zona superior de la cuba de horno (3) para alimentar el material (1) en forma de granos de arena a la cuba de horno (3), estando el tragante (5) configurado para introducir el material (1) en forma de granos de arena en la zona superior de la cuba de horno (3) en forma de al menos una cortina (25) que cae hacia abajo, encontrandose el tramo de caida (4) de la cortina (25) en una zona descentrada, preferentemente periferica, de la seccion transversal de la cuba de horno, caracterizado porque el tragante (5) presenta un primer tramo de transporte (16) con un fondo (17) para transportar el material (1) en forma de granos de arena en una primera direccion de transporte (18), estando limitado el fondo (17) en la zona final del primer tramo de transporte (16) por bordes (19, 20) que discurren de forma oblicua o curvada con respecto a la primera direccion de transporte (18) y que forman cada uno un rebosadero, y en los que el material (1) en forma de granos de arena abandona el primer tramo de transporte (16) en forma de cortina (25) que cae hacia abajo.
  2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el tragante (5) presenta al menos un orificio de salida (7) en forma de ranura orientado hacia la cuba de horno (3) y/o al menos una disposicion de orificios de salida (8) orientada hacia la cuba de horno (3) y formada por varios orificios de salida dispuestos en linea para introducir el material (1) en forma de granos de arena en la cuba del horno (3) en forma de una cortina (25).
  3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el orificio de salida (7) en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida (8) discurre esencialmente en paralelo a al menos una pared interior (11, 12) de la cuba de horno (3).
  4. 4. Dispositivo segun la reivindicacion 2 o 3, caracterizado porque el orificio de salida (7) en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida (8) esta dispuesto de tal manera con respecto a una pared interior (11, 12) de la cuba de horno (3) que el tramo de caida (4) de la cortina (25) formada por el orificio de salida (7) en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida (8) discurra en proximidad de la pared interior, discurriendo el tramo de caida (4) de la cortina (25) a una distancia maxima de la pared interior (11, 12) de la cuba de horno (3) de preferentemente 50 mm, con preferencia 30 mm, con especial preferencia 20 mm.
  5. 5. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el orificio de salida (7) en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida (8) esta dispuesto de tal manera con respecto a una pared interior (11, 12) de la cuba de horno (3) que el tramo de caida (4) de la cortina (25) formada por el orificio de salida (7) en forma de ranura o la disposicion de orificios de salida (8) discurra a una distancia de la pared interior (11, 12) de la cuba de horno (3) de al menos 10 mm.
  6. 6. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tragante (5) comprende al menos una superficie de guia (13, 14) para el material (1) en forma de granos de arena que es oblicua con respecto a la vertical y desemboca en un orificio de salida (7) o una disposicion de orificios de salida (8) orientado hacia la cuba del horno (3), comprendiendo el tragante (5) preferentemente al menos dos superficies de guia (13, 14) que desvian el material (1) en forma de granos de arena en direcciones opuestas.
  7. 7. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el area del fondo se estrecha en la zona final del primer tramo de transporte (16) en la direccion de transporte (18) y acaba preferentemente en punta.
  8. 8. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fondo (17) presenta en la zona final del primer tramo de transporte (16) una muesca que esta delimitada por los bordes (19, 20) que forman el rebosadero y presenta preferentemente un contorno en forma de V.
  9. 9. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer tramo de transporte (16) esta configurado en forma de acanaladura y/o esta conectado a un motor de vibracion (21).
  10. 10. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque delante del primer tramo de transporte (16) esta conectado un dosificador (22), en particular en forma de una valvula, para dosificar el suministro del material (1) en forma de granos de arena.
  11. 11. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tragante (5) presenta un segundo tramo de transporte (26) dispuesto debajo del primer tramo de transporte (16) y que comprende un dispositivo de desvio (23) para girar el plano de al menos una de las cortinas (24) que caen desde los bordes (19, 20) del primer tramo de transporte (16).
  12. 12. Dispositivo segun la reivindicacion 11, caracterizado porque el dispositivo de desvio (23) forma al menos una superficie de guia (13, 14) que es oblicua con respecto a la direccion de caida de una cortina (24) que cae desde los bordes (19, 20) del primer tramo de transporte (16).
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  13. 13. Dispositivo segun la reivindicacion 11 o 12, caracterizado porque una primera superficie de guia (13) del dispositivo de desvio (23) esta dispuesta debajo de un primer borde (19) oblicuo del primer tramo de transporte (16) y desemboca en un primer orificio de salida (7) en forma de ranura o en una disposicion de orificios de salida (8), y porque una segunda superficie de guia (14) del dispositivo de desvio (23) esta dispuesta debajo de un segundo borde (20) oblicuo del primer tramo de transporte (16) y desemboca en un segundo orificio de salida (7) en forma de ranura o en una disposicion de orificios de salida (8).
  14. 14. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la seccion transversal de la cuba del horno es esencialmente rectangular y el tragante (5) define un primer tramo de caida (4) en forma de una cortina (25) a lo largo de una primera pared interior (11) de la cuba de horno (3) y define un segundo tramo de caida (4) en forma de otra cortina (25) a lo largo de una segunda pared interior (12) de la cuba de horno (3), encontrandose preferentemente la primera pared interior (11) y la segunda pared interior (12) una frente a la otra.
  15. 15. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tragante (5) comprende un canal (27) que desemboca en la cuba de horno (3) para introducir o aspirar un gas de proceso (28) en la cuba de horno (3).
  16. 16. Dispositivo segun la reivindicacion 15, caracterizado porque el canal (27) esta formado en o debajo del dispositivo de desvio (23).
  17. 17. Dispositivo segun la reivindicacion 15 o 16, caracterizado porque la desembocadura del canal (27) en la cuba de horno (3) esta dispuesta en una zona situada entre dos tramos de caida (4) opuestos definidos por el tragante (5).
  18. 18. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque la desembocadura del canal (27) en la cuba de horno (3) se encuentra mas proxima al centro de la seccion transversal de la cuba de horno que el al menos un orificio de salida (7) en forma de ranura o la al menos una disposicion de orificios de salida (8).
  19. 19. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque una desembocadura del canal (27) en la cuba de horno (3) esta dispuesta en la zona central de la seccion transversal de la cuba de horno.
  20. 20. Procedimiento para la preparacion de un granulado expandido a partir de un material (1) en forma de granos de arena, en particular mineral, con un agente de expansion, por ejemplo de arena de perlita o de obsidiana, en el que el material (1) se introduce desde arriba, a traves de un tragante (5), en un horno (2) con una cuba de horno (3) esencialmente vertical y cae a traves de la cuba de horno (3) a lo largo de al menos un tramo de caida (4), en el que el material (1) se calienta y se expande a causa del agente de expansion, el material (1) en forma de granos de arena se introduce a traves del tragante (5) en la zona superior de la cuba de horno (3) en forma de al menos una cortina (25) que cae hacia abajo, encontrandose el tramo de caida (4) de la cortina (25) en una zona descentrada, preferentemente periferica, de la seccion transversal de la cuba de horno, caracterizado porque el material (1) en forma de granos de arena se transporta por un primer tramo de transporte (16) en una primera direccion de transporte (18) y porque el material (1) en forma de granos de arena abandona el primer tramo de transporte (16) hacia abajo en forma de cortina (24) que cae en direccion oblicua o curvada con respecto a la primera direccion de transporte (18).
  21. 21. Procedimiento segun la reivindicacion 20, caracterizado porque el tramo de caida (4) discurre a lo largo de una pared interior (11, 12) de la cuba de horno (3), ascendiendo preferentemente la distancia entre la cortina (25) de material (1) en forma de granos de arena y la pared interior (11, 12) a como maximo 50 mm, con preferencia como maximo 30 mm, con especial preferencia como maximo 20 mm.
  22. 22. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 20 a 21, caracterizado porque el tramo de caida (4) discurre a lo largo de una pared interior (11, 12) de la cuba de horno (3), ascendiendo la distancia entre la cortina (25) de material (1) en forma de granos de arena y la pared interior (11, 12) a al menos 10 mm.
  23. 23. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 20 a 22, caracterizado porque en la zona superior de la cuba de horno (3) se introduce o aspira gas de proceso (28), realizandose la introduccion o la aspiracion del gas de proceso (28) en una zona proxima al centro de la seccion transversal de la cuba de horno.
  24. 24. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 20 a 23, caracterizado porque el tragante (5) esta configurado segun una de las reivindicaciones 1 a 19.
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