ES2969461T3 - Dispositivo para producir material granulado expandido - Google Patents

Abstract

Dispositivo para producir material granulado expandido (2) a partir de material mineral (1) en forma de granos de arena con un agente expansor, que comprende un horno (3) con un eje de horno (4), que tiene un extremo superior (5) y un extremo inferior (6), en el que una sección de transporte (7) se extiende entre los dos extremos y pasa a través de varias zonas de calentamiento (8) dispuestas separadas entre sí en una dirección de transporte (12), en el que al menos un medio de alimentación (10, 11), para cargar al menos el material no expandido en uno de los dos extremos en la cuba del horno en dirección al otro de los dos extremos. La invención proporciona al menos un elemento director (13), que está dispuesto al menos parcialmente en el pozo del horno, donde el elemento director forma una ranura (15) con una pared interior (14) del pozo del horno, al menos en la zona de uno de los dos extremos, en el que al menos un medio de alimentación está diseñado para cargar el material en el espacio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para producir material granulado expandido

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo para producir un material granulado expandido a partir de material mineral en forma de granos de arena con un agente de expansión, por ejemplo para producir un material granulado expandido a partir de arena de perlita u obsidiana con agua ligada como agente de expansión, comprendiendo el dispositivo un horno con una cuba del horno colocada sustancialmente vertical que presenta un extremo superior y un extremo inferior, en donde una sección de transporte se extiende entre los dos extremos y pasa a través de varias zonas de calentamiento dispuestas separadamente entre sí en una dirección de transporte, en donde cada una de las zonas de calentamiento presenta al menos un elemento calefactor que se puede controlar independientemente entre sí para calentar el material al menos a una temperatura crítica y para expandir los granos de arena, en donde, además, está previsto por lo menos un medio de alimentación que está adaptado para alimentar en la cuba del horno por lo menos el material no expandido a uno de los dos extremos de la cuba del horno en dirección al otro de los dos extremos de la cuba del horno, para expandir el material en la última mitad, preferiblemente en el último tercio, de la sección de transporte, visto en la dirección de transporte, en donde está previsto por lo menos un elemento conductor, que está dispuesto por lo menos por secciones en la cuba del horno, en donde el elemento conductor forma una hendidura con una pared interna de la cuba del horno, por lo menos en la zona de uno de los dos extremos de la cuba del horno, en donde el por lo menos un medio de alimentación está adaptado para alimentar el material no expandido a la hendidura.

A partir del documento WO 2013/053635 A1 se conocen un procedimiento y un dispositivo para la expansión de material mineral en forma de grano de arena, en particular de celdillas cerradas, que contiene un agente de expansión - tal como, p. ej., agua ligada -. En este caso, el material se alimenta desde arriba a un horno con una cuba sustancialmente vertical. Por medio de la fuerza de la gravedad, el material es transportado a través de la cuba del horno desde su extremo superior hasta su extremo inferior, a lo largo de una sección de transporte, en una dirección de transporte. La sección de transporte atraviesa en este caso varias zonas de calentamiento dispuestas separadamente entre sí en la dirección de transporte, con elementos de calentamiento controlables independientemente para calentar el material a una temperatura crítica y expandir los granos de arena. El material granulado expandido es descargado en el extremo inferior. Debido a las fuerzas ascensionales que se producen en la cuba del horno, que son provocadas, entre otras cosas, por el efecto de chimenea de la cuba del horno y que tienen diferentes efectos debido a las diferentes densidades antes y después de la expansión, este tipo de expansión es apropiado para arenas sin procesar con tamaños de grano típicamente mayores o iguales a 75 pm, en particular mayores que o iguales a 100 pm. En el caso de granos más finos, las fuerzas ascensionales se vuelven demasiado grandes para un resultado de expansión fiable. Además, en el caso de tamaños de granos finos hay un mayor riesgo de aglomeración en la pared interna de la cuba del horno, debido a que las partículas que son demasiado ligeras o bien partículas con una densidad demasiado baja permanecen suspendidas en la zona de calentamiento durante demasiado tiempo. En este caso, las partículas continúan absorbiendo energía después de la expansión y se reblandecen de nuevo sin un cambio de forma isoentálpica que provoque un enfriamiento, lo cual a su vez aumenta significativamente el riesgo de aglomeración en la pared interna de la cuba del horno. Este peligro aumenta a medida que la banda de granos se vuelve más estrecha, dado que - en sentido figurado - ya no hay suficientes partículas más gruesas y, al mismo tiempo, más pesadas para arrastrar las partículas más finas contra las fuerzas ascensionales.

Para expandir arenas sin procesar con tamaños de grano más finos, se conoce del documento WO 2016/191788 A1, así como del documento WO 2018/191763 A1 alimentar o bien insuflar el material junto con una cantidad de aire desde abajo hacia arriba a la cuba del horno y transportarlo a través de la cuba del horno. Se demuestra que cuando se alimentan granos muy finos en combinación con el insuflado, se deben sincronizar diferentes flujos para obtener posteriormente un perfil de flujo uniforme a través de la cuba del horno y evitar turbulencias, ya que esto favorece la formación de aglomeraciones en la pared de la cuba. Aglomeraciones de este tipo, a su vez, provocan un “incremento” sucesivo de la cuba y, en consecuencia, una obstrucción de la radiación de calor, lo cual a su vez conduce a resultados de expansión peores.

A partir del documento WO 2021/060157 A1 se conoce un horno de calcinación dispuesto verticalmente para la cocción de cal, en particular piedra caliza y dolomita. El horno de calcinación presenta un tubo externo y un tubo interno entre los cuales se mueve el material a ser calcinado (debido a la fuerza de la gravedad), en donde el material se introduce entre el tubo externo y el tubo interno. Es decir, los tubos forman una especie de hendidura entre ellos a la cual se alimenta el material, en donde el material se introduce en el horno de calcinación desde arriba por medio de un dispositivo de alimentación.

A partir del documento EP 0007977 A1 se conoce un procedimiento, así como un horno de cuba anular para quemar material de combustión en grumos, tal como piedra caliza, dolomita, magnesita o similares, en donde la cuba anular y la cuba interior se cargan alternativamente con aire nuevo y gases de combustión o bien se conectan a la descarga de gases de escape. La hendidura anular, así como la cuba interior son formadas por una inserción de la cuba en la cuba del horno.

Misión de la Invención

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es proporcionar un dispositivo para la producción de un material granulado expandido que supere las desventajas mencionadas anteriormente. En particular, el dispositivo debe permitir la expansión de arenas sin procesar con granulometrías finas, preferiblemente con granulometrías menores que o iguales a 120 pm, en particular de preferencia con granulometrías en el intervalo de 50 |jm a 100 |jm y banda de grano estrecha, pudiendo conseguirse preferiblemente un producto de expansión lo más uniforme posible.

Descripción de la invención

Para resolver el problema mencionado, está previsto conforme a la invención un dispositivo para producir un material granulado expandido de material mineral en forma de granos de arena con un agente de expansión, por ejemplo para producir un material granulado expandido de arena de perlita u obsidiana con agua ligada como agente de expansión, comprendiendo el dispositivo un horno con una cuba del horno dispuesta sustancialmente vertical que presenta un extremo superior y un extremo inferior, en donde una sección de transporte se extiende entre los dos extremos y pasa a través de varias zonas de calentamiento dispuestas separadamente entre sí en una dirección de transporte, en donde cada una de las zonas de calentamiento presenta por lo menos un elemento calefactor que se puede controlar independientemente entre sí para calentar el material por lo menos a una temperatura crítica y expandir los granos de arena, en donde, además, está previsto al menos un medio de alimentación, que está adaptado para alimentar a la cuba del horno por lo menos el material no expandido a uno de los dos extremos de la cuba del horno en dirección del otro de los dos extremos de la cuba del horno, para expandir el material, tal como se ve en la dirección de transporte, en la última mitad, preferiblemente en el último tercio, de la sección de transporte, estando previsto al menos un elemento conductor que está dispuesto por lo menos en secciones en la cuba del horno, en donde el elemento conductor forma una hendidura con una pared interna de la cuba del horno, por lo menos en la zona de uno de los dos extremos de la cuba del horno, en donde el por lo menos un medio de alimentación está adaptado para alimentar el material no expandido a la hendidura, que están previstos medios de sujeción liberables para el al menos un elemento conductor para poder retirar el por lo menos un elemento conductor de la cuba del horno y poder reinsertarlo de nuevo.

La dirección de transporte es paralela a la dirección vertical o perpendicular y puede ser de arriba hacia abajo o inversamente de abajo hacia arriba. Es decir, el por lo menos un elemento conductor puede estar previsto tanto cuando se alimenta el material desde arriba como cuando se alimenta el material desde abajo. En caso de alimentación desde arriba, el material a ser expandido se transporta, por lo menos parcialmente, a lo largo de la sección de transporte por medio de la fuerza de la gravedad. Cuando se alimenta desde abajo, el material a ser expandido se alimenta típicamente a la cuba del horno junto con una cantidad de aire y se transporta a través de la cuba del horno.

Se puede recurrir a los elementos calefactores para definir las zonas de calentamiento, ya que cada una de las diferentes zonas de calentamiento deben presentar por lo menos un elemento calefactor y estos elementos calefactores deben ser controlables de manera independiente.

En fines de exhaustividad, se observa que, como se ve en la dirección de transporte, la última mitad es la segunda mitad o el último tercio es el tercer tercio.

En principio, puede estra previsto un solo elemento conductor. Éste puede estar formado por varias partes, en donde varios elementos conductores más pequeños pueden también formar conjuntamente un elemento conductor más grande o bien pueden estar integrados en el mismo. Sin embargo, también pueden estar previstos varios elementos conductores separados.

El por lo menos un elemento conductor está fabricado de uno o más materiales capaces de soportar las temperaturas encontradas en la cuba del horno. Dichos materiales pueden ser, p. ej., metales, en particular aceros finos o aleaciones a base de níquel o fibras de carbono o material cerámico, en particular cerámica técnica perfeccionada.

Se debe señalar que el elemento conductor no tiene que estar dispuesto completamente en la cuba del horno, sino que también puede sobresalir de la cuba del horno en secciones horno, sin que esto perjudique la función del elemento conductor - descrita más adelante con mayor detalle -. Por ejemplo, puede estar previsto que una parte del elemento condcutor en los extremos superior y/o inferior de la cuba del horno sobresalga de este último por fines de sujeción.

Sin embargo, por supuesto, también puede estar previsto que el por lo menos un elemento conductor esté dispuesto completamente en la cuba del horno - y solo se sujete dentro de la misma -.

La pared interna delimita la cuba del horno. El elemento conductor está separado de la pared interna de la cuba del horno, de tal manera que la hendidura se forma por lo menos en la zona de uno de los dos extremos de la cuba del horno, es decir, en la zona del extremo de la cuba del horno previsto para la alimentación del material a ser expandido, en donde la hendidura es preferiblemente una hendidura anular. En este caso, “hendidura anular” se debe entender, en particular, como circunferencial, sin que esto implique restricción alguna a una forma circular.

Ya que ahora la hendfidura está formada - por la disposición por lo menos en secciones del elemento conductor en la cuba del horno - y el material no expandido se alimenta a través de la hendidura, el material o bien producto de alimentación se mantiene así alejado del centro radial de la cuba del horno, por lo menos en la zona del inicio de la sección de transporte. En este caso y en lo que sigue, “radial” se debe entender independientemente de la forma concreta en sección transversal de la cuba del horno. Es decir, independientemente de si la sección transversal de la cuba del horno normal a la sección de transporte o la dirección de transporte es circular o no - p. ej., si la sección transversal es elíptica, rectangular o cuadrada - su centro se denomina como el centro radial o bien centro radial. En consecuencia, una dirección radial apunta hacia afuera del centro radial.

En particular, si la alimentación tiene lugar desde arriba, un flujo dirigido hacia arriba de aire/gases calentados (“flujo de chimenea”) provocado por el efecto de chimenea típicamente ocurre en la zona del centro radial de la cuba del horno, lo cual impide el transporte del material por medio de la fuerza de la gravedad. Sin embargo, dicho flujo de aire o bien de chimenea no puede golpear ni influir en el material en la hendidura.

Además - dado que se trata de una hendidura y no simplemente de una abertura (especialmente anular) - el material es dirigido hacia y dentro de la cuba del horno.

Dicha conducción se puede extender por toda la sección de transporte, en particular si el elemento conductor se extiende por toda la sección de transporte. Típicamente, la longitud de la sección de transporte puede estar en un intervalo de 3 m a 20 m, preferiblemente de 5 m a 15 m, en particular preferiblemente de 6 m a 10 m.

Si el elemento conductor y - por lo tanto - también la hendidura- se extiende por solo una parte de la sección de transporte, por ejemplo, solo por unos pocos metros, el material es conducido por un lado a la hendidura por dicha parte de la sección de transporte. Por otro lado, en este caso, un cierto efecto conductor todavía se puede percibir típicamente por lo menos después del extremo del elemento conductor, debido a la uniformidad forzada del movimiento, en particular la dirección del movimiento, de los distintos granos de material en la hendidura. De manera correspondiente, en caso de la alimentación desde arriba, se puede impedir que el material entre en contacto con el flujo de aire descrito anteriormente en el centro radial, incluso una corta distancia después de haber salido de la hendidura.

Sin embargo, las relaciones de flujo y, por lo tanto, el tiempo de permanencia de las partículas, así como también la transferencia de calor a las partículas en la cuba del horno, también pueden ser influenciadas específicamente por medio del por lo menos un elemento conductor cuando se alimenta desde abajo.

Debido a la hendidura relativamente estrecha y al aumento resultante de las velocidades de flujo (flujo turbulento para el número de Reynolds Re > 10 A4), los flujos que se forman en la zona de la hendidura, en particular flujos de la hendiddura anular, favorecen la transferencia de calor al gas de transporte y, por consiguiente, también a las partículas. Debido a la mezcladura a fondo en flujos turbulentos, la transferencia de calor es mayor que en el caso del flujo laminar (el coeficiente de transferencia de calor a aumenta).

Es decir, el elemento conductor favorece la expansión de fracciones de alimentación muy finas y estrechas del material, el cual, en particular, pueden presentar diámetros menores que o iguales a 120 jm , de preferencia menores que o iguales a 100 |jm.

Otro efecto del elemento conductor es que todo el material o bien producto de alimentación, por lo menos al comienzo de la sección de transporte, se mueve muy cerca a lo largo de la pared interna y, por consiguiente, relativamente cerca de los elementos calefactores. Esto da como resultado un calentamiento uniforme de todos los granos del material en términos de tiempo y ubicación, lo cual a su vez conduce a resultados de expansión uniformes. Esto se aplica tanto a la alimentación desde arriba como a la alimentación desde abajo.

Además, el elemento conductor provoca que el material de alimentación sea irradiado tanto por el lado externo calentado activamente del horno o bien de la cuba del horno como por el propio elemento conductor, debido a que el elemento conductor refleja o bien absorbe una parte de la energía de radiación y luego la emite de nuevo. Es decior, el elemento conductor puede actuar como una fuente de calor pasiva. El grado de reflexión o bien emisión puede depender en este caso del diseño del elemento conductor, en particular del material del elemento conductor, de tal manera que el elemento conductor forma una fuente de calor pasiva que se puede ajustar a un cierto grado.

El elemento conductor tiene, por lo tanto, múltiples efectos positivos sobre el resultado de expansión, los cuales se pueden reforzar mutuamente.

Se ha demostrado que cada una de las diferentes fracciones de alimentación del material a ser expandido pueden requerir en cada caso una longitud óptima diferente del elemento conductor, que típicamente puede ser de entre uno y varios metros. De manera correspondiente, en una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que el por lo menos un elemento conductor, visto en la dirección de transporte, se extienda como máximo hasta el final de la primera mitad, preferentemente como máximo hasta el final del primer tercio, de forma especialmente preferente como máximo hasta el final del primer cuarto, de la sección de transporte. De acuerdo con lo anterior, el elemento conductor puede partir en este caso de uno de los dos extremos de la cuba del horno o en la zona de uno de los dos extremos de la cuba del horno o desde el exterior de uno de los dos extremos de la cuba del horno.

La limitación mencionada de la extensión máxima del elemento conductor, visto en la dirección de transporte, puede estar prevista, en particular, en realizaciones con alimentación del material a ser expandido desde arriba.

Alternativa o adicionalmente, puede estar prevista una longitud mínima del elemento conductor para obtener un resultado de expansión óptimo dependiendo de la fracción de alimentación. Dicha longitud mínima puede estar prevista, en particular, para realizaciones en donde el material a ser expandido se alimenta desde abajo.

De manera correspondiente, en el caso de un realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que el por lo menos un elemento conductor se extienda por lo menos por un cuarto de la sección de transporte, preferiblemente por lo menos por un tercio de la sección de transporte, de manera particularmente preferida por toda la sección de transporte.

En el caso de una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que la hendidura, vista a lo largo de la dirección de transporte, se extienda completamente de manera circunferencial, por lo menos en secciones, alrededor de un centro radial de la cuba del horno. De manera correspondiente, el material a ser expandido se puede introducir en la cuba del horno sin problemas y, si es necesario, también en cantidades muy grandes simultáneamente desde todos los lados, en particular distribuido uniformemente por toda la sección transversal de la hendidura anular, lo cual permite velocidades de expansión o producción muy altas.

Si el elemento conductor se sujeta exclusivamente fuera de la cuba del horno, la hendidura también se puede diseñar de manera completamente circunferencial con respecto al centro radial de la cuba del horno en toda la extensión del elemento conductor en la dirección de transporte, lo cual permite un aprovechamiento máximo del espacio en la cuba del horno. Por el contrario, si se requieren elementos de sujeción para el elemento conductor en la cuba del horno, la hendidura aún se puede diseñar en secciones a lo largo de la dirección de transporte - a saber, en la sección o bien en aquellas secciones en donde no hay elementos de sujeción presentes - completamente alrededor del centro radial de la cuba del horno.

Preferiblemente, cuando la hendidura alrededor del centro radial de la cuba del horno se extiende completamente alrededor, esto es, a través de un intervalo angular de 360°, el elemento conductor es radialmente, esto es, en dirección radial, estanco, en particular estanco a los gases. De acuerdo con lo anterior, esto se aplica independientemente de si la sección transversal de la cuba del horno es circular o no. De manera correspondiente, el recorrido de la hendidura no tiene que ser circular, sino que también puede ser, p. ej., elíptico, rectangular o cuadrado.

Se debe señalar en este punto que, en general, el centro radial de la cuba del horno y un centro radial de la placa deflectora pueden coincidir. En este caso, se puede suponer un centro radial de la placa deflectora incluso si la placa deflectora no rodea completamente este centro radial - opcionalmente, la placa deflectora se puede continuar mentalmente, de tal manera que rodee el centro radial en todos los 360°.

En el caso de una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que la hendidura presente una anchura de la hendidura variable en la dirección de transporte en por lo menos 50 %, preferentemente por lo menos 65 %, de manera especialmente preferente por lo menos 80 %, en donde la anchura de la hendidura es preferiblemente como máximo 10 cm. La anchura de la hendidura corresponde a una distancia entre la pared interna de la cuba del horno y el elemento conductor o bien una superficie del elemento conductor orientado a la pared interna.

Preferiblemente, la anchura de la hendidurahendidura se puede medir en dirección radial o en dirección normal al elemento conductor y/o a la pared interna. En particular, la anchura de la hendidura para un punto sobre la superficie de la placa deflectora orientada hacia la pared interna se puede determinar como la distancia más corta entre este punto y la pared interna de la cuba del horno.

Al variar la anchura de la hendidura en la dirección de transporte - es decir, por la extensión del elemento conductor en la dirección de transporte en la zona en donde está configurada la hendidura - el tiempo de permanencia de los granos de arena a lo largo de la sección de transporte puede ser influenciado o ajustado específicamente. En particular, al aumentar la anchura de la hendidura en un cierto intervalo de la sección de transporte, se puede establecer un tiempo de permanencia más largo que en zonas con una anchura de la hendidura más pequeña, y viceversa.

Sin embargo, por supuesto también son concebibles, en principio, realizaciones en las cuales la anchura de la hendidura apenas varía en la dirección de transporte o bien es esencialmente constante.

En cualquier caso, la forma del elemento conductor se puede adaptar correspondientemente a la forma de la sección transversal de la cuba del horno.

El intervalo de variación especificado puede estra referido en este caso a un valor promedio de la anchura de la hendidura en la dirección de transporte o con una anchura mínima o máxima de la hendidura, esta última, en particular en el caso de la posible anchura máxima de la hendidura mencionada.

De acuerdo con lo anterior, básicamente es sensato un dimensionamiento relativo de la hendidura, esto es, sin especificar valores en centímetros exactos. En algunos casos, sin embargo, el dimensionamiento basado en valores absolutos puede ser útil. El posible diseño mencionado anteriormente, con una anchura de la hendidura máxima de 10 cm, puede producir resultados de expansión particularmente buenos o bien uniformes para ciertas fracciones de alimentación, especialmente en el caso de realizaciones en donde el material a ser expandido se alimenta desde arriba.

De manera análoga, en una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que la hendidura presente una anchura que varía en una dirección circunferencial alrededor de un centro radial de la cuba del horno de 35 % como máximo, preferiblemente 10 % como máximo, de manera especialmente preferente 5 % como máximo, en donde la anchura de la hendidura preferentemente es de 10 cm como máximo.

El intervalo de variación especificado puede estar referido típicamente a un valor promedio de la anchura de la hendidura en la dirección circunferencial o con una anchura mínima o máxima de la hendidura, este último en particular en el caso de la posible anchura máxima de la hendidura mencionada.

La pequeña variación de la anchura de la hendidura en la dirección circunferencial demuestra ser ventajosa para un resultado de expansión bueno y uniforme, en donde se pueden evitar especialmente bien turbulencias y, con ello, el apelmazamiento de los granos de arena.

Por supuesto, también son concebibles variantes de realización en las cuales la anchura de la hendidura no varíe en absoluto en la dirección circunferencial o bien sea esencialmente constante.

En el caso de una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que, por lo menos a lo largo de una porción de la sección de transporte, la cuba del horno presente, transversalmente, en particular normal a la dirección de transporte, una sección transversal por lo menos redonda por secciones, de preferencia una sección transversal sustancialmente circular o sustancialmente elíptica, que está delimitada por la pared interna. Mientras que la sección transversal circular es la más estable con respecto a tensiones de distorsión, en el caso de la elipse, la relación de circunferencia a superficie de sección transversal es significativamente mejor, en el sentido de que más “superficie circunferencial” (de la pared interna) está disponible para la radiación de energía.

La sección transversal de la cuba del horno se debe entender claramente sin el elemento conductor presente opcionalmente.

En este caso, se debe entender que “sustancialmente” significa que ciertas desviaciones de círculos o bien elipses matemáticamente perfectos son, por supuesto, posibles y, por regla general, incluso inevitables - aunque solo sea por razones de fabricación -. Opcionalmente, también se pueden prever intencionadamente ligeras desviaciones de la forma de círculo o elipse matemáticamente perfecta.

Preferiblemente, la cuba del horno que representa una cavidad presenta la forma de sección transversal a lo largo de toda la sección de transporte.

En secciones, la forma de sección transversal se puede desviar en este caso de la forma redonda/circular/elíptica mencionada, p. ej., en que secciones o bien subsecciones de este tipo están conectadas por secciones o bien subsecciones rectilíneas. Naturalmente, la forma de sección transversal también puede ser perfectamente redonda/circular/elíptica a lo largo de por lo menos una porción de la sección de transporte.

Transiciones de forma de sección transversal a forma de sección transversal están diseñadas preferiblemente de tal manera que no se produzca turbulencia del flujo que se forma en la cuba del horno.

Alternativa o adicionalmente, la sección transversal puede presentar esquinas. De manera correspondiente, en una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención está previsto que, por lo menos a lo largo de una porción de la sección de transporte, la cuba del horno presente transversalmente, en particular perpendicularmente a la dirección de transporte, una forma por lo menos parcialmente angular, de preferencia sustancialmente rectangular o sustancialmente cuadrada, de sección transversal, que está delimitada por la pared interna. La circunferencia en sección transversal relativamente grande en relación con la superficie en sección transversal, puede resultar favorable, ya que con ello se puede crear espacio para elementos calefactores con una superficie correspondientemente grande y se puede disponer de más superficie para la transferencia de energía al material a ser expandido, de lo que sería el caso con una sección transversal puramente redonda o incluso circular.

La sección transversal de la cuba del horno se debe entender de nuevo claramente sin el elemento conductor previsto opcionalmente.

“Sustancialmente” se debe entender en este caso que ciertas desviaciones de rectángulos o cuadrados matemáticamente perfectos son, por supuesto, posibles y, por regla general, incluso inevitables - aunque solo sea por razones de fabricación -. Opcionalmente, ligeras desviaciones de la forma rectangular o cuadrada matemáticamente perfecta también se pueden prever deliberadamente, en particular, en la práctica son posibles esquinas redondeadas.

Preferiblemente, la cuba del horno que representa una cavidad presenta la forma de sección transversal a lo largo de la mayor parte de la sección de transporte, preferiblemente a lo largo de toda la sección de transporte.

Por secciones, la forma de sección transversal se puede desviar en este caso de la forma angular/rectangular/cuadrada, p. ej., en el sentido de que secciones o subsecciones de este tipo están conectadas por secciones redondas o secciones parciales. Naturalmente, la forma de sección transversal también puede ser completamente angular/rectangular/cuadrada a lo largo de por lo menos una porción de la sección de transporte.

Transiciones de forma de sección transversal a forma de sección transversal están diseñadas preferiblemente de tal manera que no se produzcan turbulencias de flujo que se forman en la cuba del horno.

En una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que la pared interna esté hecha por al menos un elemento delimitador, que está preferentemente fabricado de acero resistente a altas temperaturas y que el al menos un elemento conductor esté hecho del mismo material que el por lo menos un elemento delimitador. Mediante dicha elección de material se asegura que se cumplan los mismos requisitos de comportamiento para el elemento delimitador que para el elemento conductor. Además, la misma elección de material también da como resultado los mismos coeficientes de expansión térmica, con lo cual se puede evitar una distorsión debida a una expansión térmica diferente y se puede garantizar una forma de la hendidura uniforme.

Preferiblemente, el horno está construido de uno o más de otros materiales, en particular de materiales termoaislantes, visto en la dirección radial detrás del elemento delimitador.

En el caso del acero de alta temperatura se trata de un tipo bien conocido de acero fino.

Por una parte, el elemento delimitador permite garantizar, de manera estructuralmente simple, que el material alimentado a la cuba del horno no pueda entrar en contacto con elementos calefactores que, como se ven en dirección radial, están dispuestos detrás del elemento delimitador. Por otro lado, el por lo menos un elemento delimitador hace que sea muy fácil realizar una forma en sección transversal deseada de la cuba del horno y, opcionalmente, adaptarla a diferentes aplicaciones.

La elección correcta o bien apropiada del material para el elemento delimitador permite que sea usado en todos los intervalos de temperaturas que juegan un papel en la práctica sin perjudicar o incluso dañar la funcionalidad del elemento delimitador. Al expandir la perlita o la obsidiana, entran en consideración, en particular, materiales metálicos. En este contexto, también sería concebible - especialmente para otros minerales que requieren una temperatura de calcinación más alta - fabricar el elemento delimitador no de metal, sino de otro material apropiado, por ejemplo, fibras de carbono o cerámica (técnica perfeccionada).

Como ya se mencionó varias veces, pueden estar previstas realizaciones en las cuales el material a ser expandido se alimenta desde abajo a la cuba del horno. De manera correspondiente, en una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que el al menos un medio de alimentación esté diseñado para aspirar el material no expandido junto con una cantidad de aire en el extremo inferior de la cuba del horno en la dirección del extremo superior de la cuba del horno, de tal manera que la cantidad de aire forma un flujo de aire que fluye de abajo hacia arriba, por medio del cual el material es transportado desde abajo hacia arriba a lo largo de la sección de transporte, para ser expandido en la mitad superior (o bien segunda), preferiblemente en el tercio superior (o bien tercero), de la sección de transporte.

Sería concebible, p. ej., aspirar el volumen de aire por medio de una fuente de vacío o un ventilador a través de una boquilla (de aspiración) conectada aguas arriba de la cuba del horno y alimentar el material, p. ej., por medio de una tolva, al flujo de aire que entra a la boquilla. Es decir, el al menos un medio de alimentación puede comprender, p. ej., dicha boquilla, así como medios conocidos per se para generar o bien aspirar el volumen de aire - por ejemplo, una fuente de vacío y/o un ventilador (de aire), en donde la fuente de vacío o bien el ventilador está/están conectados aguas debajo de la cuba del horno - así como la tolva. En este caso, el material se puede alimentar de manera dosificada.

En una realización especialmente preferida del dispositivo de acuerdo con la invención está previsto, de manera correspondiente, que el al menos un medio de alimentación comprenda por lo menos una boquilla de aspiración conectada aguas arriba de la cuba del horno, así como preferentemente un difusor conectado a continuación de la boquilla de aspiración.

En particular, el difusor puede estar previsto para dispersar el material en el volumen de aire antes del proceso de expansión y para reducir las velocidades de flujo relativamente altas en la boquilla de aspiración.

Como ya se ha mencionado varias veces, se pueden prever realizaciones en las cuales el material a ser expandido se alimente desde arriba a la cuba del horno. De manera correspondiente, en el caso de una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que el al menos un medio de alimentación esté diseñado para alimentar el material no expandido a la cuba del horno en el extremo superior de la cuba del horno, en dirección del extremo inferior de la cuba del horno, de tal manera que el material sea transportado de arriba hacia abajo a lo largo de la sección de transporte, por lo menos por medio de la fuerza de la gravedad, para ser expandido en la mitad inferior, preferiblemente en el tercio inferior, de la sección de transporte.

De manera correspondiente, el al menos un medio de alimentación puede comprender, p. ej., una tolva para alimentar el material a ser expandido.

El al menos un medio de alimentación puede comprender, además, preferiblemente por lo menos una válvula, en particular controlable, para el material para permitir una dosificación particularmente precisa del material.

Adicionalmente a la fuerza de la gravedad, pueden estar previstos otros medios de alimentación o de transporte, por ejemplo, un aire del proceso o gas del proceso que fluye de arriba hacia abajo o bien que es insuflado o succionado a la cuba del horno.

Por fines de exhaustividad, se debe mencionar que, debido al conocimiento de que en el caso del proceso de expansión se trata de un proceso isoentálpico que va acompañado de una caída de la temperatura, esta última se puede detectar o bien localizar específicamente - independientemente de si el material a ser expandido se alimenta a la cuba del horno desde arriba o desde abajo. En particular, esto se puede utilizar a su vez para determinar un tratamiento de temperatura de los granos de arena expandidos después del proceso de expansión real, para influir en las propiedades de la superficie de los granos de arena expandidos. P. ej., se puede impedir un nuevo calentamiento por encima de la temperatura crítica para impedir un agrietamiento de la superficie. De otra manera, se puede iniciar deliberadamente un nuevo aumento de la temperatura, si se acepta deliberadamente o incluso se obtiene un agrietamiento de la superficie de los granos de arena.

Como se menciona, en el caso del dispositivo de acuerdo con la invención están previstos medios de sujeción liberables para el al menos un elemento conductor, con el fin de poder retirar el al menos un elemento conductor de la cuba del horno y volver a insertarlo en caso necesario. Es decir, el elemento conductor se puede retirar o bien reinsertar.

Con ello, el dispositivo puede tener una aplicación mucho más universal, ya que, por un lado, el elemento conductor puede ser retirado completamente sin dificultad si se van a expandir fracciones de alimentación con tamaños de grano muy gruesos, en particular con diámetros de algunos cientos de micras o más. Por otro lado, por supuesto, diferentes elementos conductores que se adaptan de manera óptima a la respectiva fracción de alimentación también se pueden instalar/retirar o convertir en caso necesario sin problemas.

Típicamente, la retirada o bien instalación del elemento conductor respectivo se lleva a cabo a una temperatura relativamente baja, en particular a temperatura ambiente, en donde eventualmente se espera que el dispositivo se enfríe primero después de un proceso de producción.

Por el bien del orden, se debe señalar que, como es usual, “liberable” se debe entender como “liberable de manera no destructiva”, lo que implica una reutilización.

Medios de sujeción apropiados de manera correspondiente son suficientemente conocidos. En particular, entran en consideración como medios de sujeción apropiados diferentes conexiones roscadas y/o conexiones que trabajan con arrastre de forma en sí conocidas, tales como, p. ej., combinaciones de gancho y ojal, pernos de seguridad o cierres de bayoneta o cualquier combinación de conexiones de este tipo.

Como ya se explicó anteriormente, el elemento conductor puede ser fabricado de los más diversos materiales. En el caso de una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención está previsto que el al menos un elemento conductor esté hecho de metal, en particular de acero resistente a altas temperaturas. Por un lado, con ello se asegura que el elemento conductor se pueda usar en todos los intervalos de temperaturas que juegan un papel en la práctica durante la expansión, en particular de perlita u obsidiana, sin que el elemento conductor se vea afectado en su función o incluso se produzcan daños. Por otro lado, la elección del material antes mencionada para el elemento conductor da como resultado una reflexión o bien emisión particularmente buena del calor o bien radiación térmica provocada por los elementos calefactores. Es decir, el elemento conductor se adapta de manera óptima como fuente de calor pasiva, como ya se explicó en más detalle anteriormente, lo que ahorra energía y costos.

En el caso de una realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, está previsto que un espacio libre esté dispuesto entre el al menos un elemento conductor y un centro radial de la cuba del horno, al menos a lo largo de toda la extensión del al menos un elemento conductor en la cuba del horno, preferiblemente a lo largo de toda la extensión del al menos un elemento conductor, paralelamente a la dirección de transporte. En este caso, no se excluye que el elemento conductor esté conformado fuera de la cuba del horno, de tal manera que una sección del elemento conductor esté dispuesta en la zona del eje longitudinal de la cuba del horno, que dentro de la cuba del horno se extiende típicamente de manera congruente con el centro radial de la cuba del horno.

Por un lado, dicho espacio libre permite que aire/gases, en particular el flujo de chimenea ya mencionado, escapen de la cuba del horno en la zona del centro radial. Por otro lado, el espacio libre se puede usar para introducir aire forzado a la cuba del horno desde el exterior, el cual se puede usar para influir en las condiciones de flujo en la cuba del horno y, por lo tanto, el tiempo de permanencia de la arena sin procesar o después de la expansión, del material de expansión en la cuba del horno.

Breve descripción de las figuras

La invención se explicará ahora en más detalle con ayuda de ejemplos de realización. Los dibujos son a modo de ejemplo y pretenden ilustrar la idea de la invención, pero de ningún modo restringirla o incluso reproducirla de manera concluyente.

En este caso, muestran:

la Fig. 1, en una vista en sección esquemática de una realización de un dispositivo de acuerdo con la invención para la producción de un material granulado expandido, en donde la alimentación o bien el transporte del material granulado a ser expandido se realiza de arriba hacia abajo en una cuba del horno

la Fig. 2, una vista en sección esquemática de otra realización del dispositivo de acuerdo con la invención, en donde el material granulado a ser expandido se alimenta o bien transporta a la cuba del horno de abajo hacia arriba.

Modos para la realización de la invención

La Fig. 1 muestra un dispositivo de acuerdo con la invención para la producción de material granulado 2 expandido a partir de material mineral en forma de granos de arena con un agente de expansión. En el ejemplo de realización mostrado, en el caso del material se trata de arena de perlita 1 en el cual está ligada el agua (la denominada agua de cristalización) y actúa como agente de expansión. El dispositivo comprende un horno 3 que tiene una cuba 4 del horno sustancialmente vertical que presenta un extremo superior 5 y un extremo inferior 6. Una sección de transporte 7 se extiende entre los dos extremos 5, 6, indicada en la Fig. 1 por una línea de puntos y rayas (en la Fig. 2 por una línea discontinua), en donde la línea de puntos y rayas en la Fig. 1 (en la Fig. 2, la línea discontinua) también marca un centro radial 16 de la cuba 4 del horno. La sección de transporte 7 conduce a través de varias zonas de calentamiento 8 dispuestas separadas entre sí en la dirección de transporte 12 (indicada por líneas de puntos horizontales en la Fig. 1), en donde cada una de las zonas de calentamiento 8 presenta por lo menos un elemento calefactor 9 que se puede controlar independientemente entre sí para calentar la arena de perlita 1, en particular, a una temperatura crítica y para expandir los granos de arena de perlita 1.

En los ejemplos de realización representados, los elementos calefactores 9 son puestos en funcionamiento eléctricamente y pueden ser controlados por una unidad de regulación y control (no representada).

El dispositivo comprende, además, medios de alimentación que, en el ejemplo de realización de la Fig. 1, incluyen una válvula 10 para regular la alimentación de la arena de perlita 1, así como aire de proceso 21 y están adaptados para alimentar a la cuba 4 del horno la arena de perlita 1 sin expandir (junto con aire de proceso 21) en el extremo superior 5 de la cuba 4 del horno en dirección del extremo inferior 6 de la cuba 4 del horno para expandir la arena de perlita 1, visto en la dirección de transporte 12, en la última mitad, preferentemente en el último tercio de la sección de transporte 7. Es decir, en el ejemplo de realización de la Fig 1, la arena de perlita 1 se transporta principalmente por medio de la fuerza de la gravedad de arriba a abajo a lo largo de la sección de transporte 7, en donde, eventualmente, el aire de proceso 21 que puede haber sido soplado o aspirado con la arena de perlita 1, soporta el movimiento de caída de la arena de perlita 1.

El aire de proceso 21 que fluye de arriba hacia abajo a través de la cuba 4 del horno experimenta en este caso un calentamiento. En principio, esto puede conducir a un aumento de la velocidad del flujo en la cuba 4 del horno, lo que puede acortar el tiempo de permanencia de todas las partículas de arena de perlita 1 en la cuba 4 del horno. Para evitar esto y para compensar el aumento en la velocidad de flujo del primer aire de proceso o bien para mantener la velocidad de flujo aproximadamente constante, la cuba 4 del horno, en el ejemplo de realización de la Fig. 1, está realizada para ser más ancha en la parte inferior que en la parte superior. Es decir, la sección transversal de la cuba 4 del horno normal a la dirección de transporte 12 aumenta desde el extremo superior 5 hasta el extremo inferior 6.

Sin embargo, se debe enfatizar que también en el caso de la alimentación de la arena de perlita 1 en el extremo superior 5 de la cuba 4 del horno, por supuesto también son posibles cubas 4 del horno con una sección transversal constante o aproximadamente constante.

La sección transversal de la cuba 4 del horno está delimitada por una pared interna 14 de la cuba 4 del horno, que en los ejemplos de realización representados está configurada por al menos un elemento delimitador de acero resistente a altas temperaturas.

La cuba 4 del horno o bien el horno 3 está aislado térmicamente del exterior por medio de un aislamiento térmico 24.

Sensores de temperatura 23 están dispuestos en posiciones 22 separadas verticalmente, en donde al menos un sensor de temperatura 23 se encuentra en cada zona calefactora 8. En el ejemplo de realizaciónmostrado en la Fig. 1, la temperatura de la arena de perlita 1 se determina, por lo tanto, a través de la temperatura que prevalece en la respectiva zona calefactora 8.

Elementos calefactores 9 y sensores de temperatura 23 están unidos con la unidad de regulación y control (no representada), que determina la posición o bien la zona 25 en la cuba 4 del horno en la cual tiene lugar la expansión de los granos de arena de perlita 1, en base a los datos de temperatura. En esta posición o bien en esta zona 25 se manifiesta una reducción significativa de la temperatura, una caída de temperatura de, por ejemplo, más de 100 °C, de la arena de perlita expandida 1. Esta caída de temperatura es la consecuencia del proceso de expansión isoentálpica de la arena de perlita 1, en donde el proceso de expansión se produce por un reblandecimiento de la superficie de los granos de arena de perlita 1, seguido de un proceso de expansión debido al vapor de agua o presión de vapor del agua que se forma en los granos de arena de perlita 1. P. ej., la arena de perlita 1 puede tener aproximadamente 780 °C inmediatamente antes de su expansión y solo aproximadamente 590 °C inmediatamente después del proceso de expansión isoentálpica, es decir, se produce una caída de la temperatura de 190 °C en este ejemplo y dependiendo del material, la caída de la temperatura es típicamente de por lo menos 20 °C, preferiblemente de por lo menos 100 °C. Por medio de la unidad de regulación y control (no representada), aquellos elementos calefactores 9 que, vistos en la dirección de transporte 12, se encuentran después de la posición o bien zona 25 de la caída de temperatura pueden ser regulados de manera específica o bien automática, de tal manera que puede tener lugar un aporte de energía deseado.

Se debe señalar que la mencionada caída de temperatura no se manifiesta necesariamente como una caída de temperatura en esta regulación automática, sino opcionalmente como un intervalo en el cual se requiere más energía para mantener la temperatura, de tal manera que también se puede prescindir del uso de sensores de temperatura 23 para detectar la caída de temperatura.

En particular, estos elementos calefactores 9 se pueden regular de tal manera que ya no se produzca un aumento adicional o bien repetido de la temperatura de la arena de perlita expandida o bien del material granulado 2 o que se asegure que el material granulado 2 expandido sea de configuración de celdilla cerrada.

En el ejemplo de realización de la Fig. 1, el material granulado 2 expandido es descargado en el extremo inferior 6 y es alimentado a través de una tolva 20 enfriada por agua a un flujo de arrastre/succión de aire 26 que funciona con aire frío 27. El aire frío 27 o bien el aire frío 28 con arena de perlita 2 expandida es succionado, p. ej., mediante una bomba de vacío o un ventilador (no representado).

El dispositivo de acuerdo con la invención presenta al menos un elemento conductor 13, el cual está dispuesto al menos por secciones en la cuba 4 de horno, en donde el elemento conductor 13 configura una hendidura 15 con la pared interna 14 de la cuba 4 del horno por lo menos en la zona de uno de los dos extremos 5, 6 de la cuba 4 del horno, en donde el al menos un medio de alimentación está configurado para alimentar la arena de perlita 1 sin expandir a la hendidura 15.

En el ejemplo de realización de la Fig. 1, el elemento conductor 13 está dispuesto correspondientemente en la zona del extremo superior 5. La válvula 10 y el aire de proceso 21 están configurados de tal manera que la arena de perlita 1 es alimentada a la hendidura 15 en la zona del extremo superior 5. Es decir, la arena de perlita 1 penetra en la cuba 4 del horno cuando penetra en la hendidura 15.

Se debe enfatizar que en el ejemplo de realización de la Fig. 1, la arena de perlita 1 se introduce por el extremo superior 5 sobre toda la hendidura 15, pero en la Fig.1, por razones de claridad, solo está dibujada la arena de perlita 1, que se introduce en la hendidura 15 en el lado izquierdo de la imagen.

El elemento conductor 13 protege la arena de perlita 1 de un flujo ascendente de aire/gases calentados (“flujo de chimenea”) que se forma en la zona del centro radial 16 de la cuba 4 del horno. De esta manera se impide que granos muy finos con diámetros menores que 100 pm, en particular, menores que 75 pm, caigan por el flujo de chimenea y se expandan como se desee. Esto último es provocado en particular por el hecho de que, sin un elemento conductor 13, las partículas de arena de perlita 1 - después de su enfriamiento debido al proceso de expansión isoentálpica - se vuelven a calentar. Esto provoca que las partículas de arena de perlita 1 se reblandezcan de nuevo, pero las partículas de arena de perlita 1 ya no pueden enfriarse por entalpia al cambiar su forma, creando por consiguiente un mayor riesgo de aglomeración en la pared interna 14.

Un flujo de chimenea de este tipo puede escapar fácilmente hacia arriba de la cuba 4 del horno a través de un espacio libre 19. Este espacio libre 19 está dispuesto o bien formado, a lo largo de toda la extensión del elemento conductor 13, paralelamente a la dirección de transporte 12, entre el elemento conductor 13 y el centro radial 16 de la cuba 4 del horno.

Además, el elemento conductor 13 conduce la arena de perlita 1 de manera específica cerca de la pared interna 14, lo que da como resultado un calentamiento uniforme de todos los granos de arena de perlita 1 en términos de tiempo y ubicación, lo cual a su vez produce un resultado de expansión uniforme.

En el ejemplo de realización de la Fig. 1, el elemento conductor 13 se extiende en la cuba 4 del horno desde el extremo superior 5 hasta aproximadamente el extremo del primer tercio de la sección de transporte 7. Sin embargo, la uniformidad del movimiento, en particular la dirección de movimiento de los granos de arena de perlita 1 a la hendidura 15 efectuado por el elemento conductor 13 también actúa un poco más allá del extremo del elemento conductor 13.

En los ejemplos de realización representados, el elemento conductor 13 está hecho de acero resistente a altas temperaturas y refleja apropiadamente la radiación de calor provocada por los elementos calefactores 9. Es decir, el elemento conductor 13 actúa adicionalmente como una calefacción pasiva para la arena de perlita 1 que se encuentra entre la pared interna 14 y el elemento conductor 13.

En el ejemplo de realización de la Fig. 1, el elemento conductor 13 está dispuesto completamente en la cuba 4 del horno y se sujeta al mismo de manera correspondiente, estando previstos, conforme a la invención, medios de sujeción desprendibles (no representados) para la sujeción, con el fin de poder retirar el elemento conductor 13 de la cuba 4 del horno e insertarlo de nuevo en caso necesario. Aparte de las zonas a lo largo de la dirección de transporte 12 en donde están previstos medios de sujeción, la hendidura 15 se extiende completamente alrededor del centro radial 16 de la cuba 4 del horno.

Como se desprende de la vista en sección de la Fig. 1, la forma del elemento conductor 13 está adaptada a la sección transversal de la cuba 4 del horno, al discurrir el elemento conductor 13 básicamente paralelo a la pared interna 14. De manera correspondiente, la hendidura 15 presenta una anchura 17 de la hendidura la cual, en el ejemplo de realización representado, varía sólo ligeramente en toda la extensión del elemento conductor 13 en la dirección de transporte 12 y de preferencia es aproximadamente constante. Sin embargo, se debe señalar que también son posibles variantes de realización en las cuales la anchura de la hendidura 17 varía por lo menos en un 50 % en la dirección de transporte 12 para ajustar selectivamente el tiempo de permanencia de los granos de arena de perlita 1 en diferentes zonas a lo largo de la sección de transporte 7.

Además, en el ejemplo de realización de la Fig. 1, la anchura de la hendidura 17 apenas varía en la dirección circunferencial 18 y es de preferencia aproximadamente constante. Esto se aplica a todas las posiciones o bien zonas a lo largo de la sección de transporte 7 sobre las cuales se extiende el elemento conductor 13, en particular en la zona de alimentación de la arena de perlita 1, es decir, en la zona del extremo superior 5 en el ejemplo de realización de la Fig. 1. Se debe señalar, sin embargo, que también son posibles variantes de realización en las cuales la anchura de la hendidura 17 varía significativamente en la dirección circunferencial 18, aunque típicamente es claramente menor que en la dirección de transporte 12, por ejemplo, como máximo 5 %.

La diferencia más obvia entre la variante de realizaciónrepresentada en la Fig. 2 y la que se muestra en la Fig. 1 es la alimentación de la arena de perlita 1 a ser expandida (no se representa extra en la Fig. 2 por razones de claridad) desde abajo a la cuba 4 del horno, mirando la dirección de transporte 12 de abajo hacia arriba. De manera correspondiente, el al menos un elemento conductor 3 está dispuesto en la cuba 4 del horno por lo menos en la zona del extremo inferior 6 de la cuba 4 del horno y allí configura la hendidura 15 junto con la pared interna 14. En este caso, el al menos un medio de alimentación comprende una boquilla de succión 11 conectada aguas arriba de la cuba 4 del horno, así como un ventilador 34 y está configurado para aspirar la arena de perlita 1 no expandida junto con una cantidad de aire en el extremo inferior 6 de la cuba 4 del horno en dirección al extremo superior 5 de la cuba 4 del horno a lacuba 4 del horno, de tal manera que la arena de perlita 1 se alimenta a la hendidura 15. La cantidad de aire forma en este caso un flujo de aire que fluye de abajo hacia arriba, por medio del cual la arena de perlita 1 se transporta de abajo hacia arriba a lo largo de la sección de transporte 7 para expandirse en la mitad superior, preferiblemente en el tercio superior, de la sección de transporte 7.

En el ejemplo de realización de la Fig. 2, los medios de alimentación comprenden, además, un difusor 30 aguas abajo de la boquilla de succión 11, que se une al extremo inferior 6 de la cuba 4 del horno. El difusor 30 puede ayudar a dispersar la arena de perlita 1 en el volumen de aire antes del proceso de expansión, para obtener o bien sustentar una distribución uniforme de la arena de perlita 1 en el flujo de aire.

La boquilla de succión 11 es abastecida con arena de perlita 1 a través de una acanaladura vibratoria 35, siendo alimentada la arena de perlita 1 a la acanaladura vibratoria 35 en cantidades dosificadas desde un recipiente de reserva 29 a través de un husillo dosificador 33. Adicionalmente, también se aspira aire a través de la boquilla de succión 11 (por medio del ventilador 34), con lo que se configura un flujo de aire de succión 31. El flujo de aire o bien el flujo de aire de succión 31 se puede ajustar en este caso mediante la selección o el diseño apropiado de la boquilla de succión 11 y/o mediante la selección de una velocidad de aspiración apropiada (por medio del ventilador 34). Este último, en principio, también se puede automatizar por medio de la unidad de regulación y control (no representada).

En el ejemplo de realización de la Fig. 2, el elemento conductor 13 se extiende aproximadamente por uno o bien el primer cuarto de la sección de transporte 7 y, sin embargo, también se puede extender considerablemente más, en particular por toda la sección de transporte 7 en la cuba 4 del horno. Este último se indica en la Fig.2 por las líneas discontinuas y punteadas.

El elemento conductor 13 también está básicamente adaptado a la forma de sección transversal de la cuba 4 del horno en el ejemplo de realización de la Fig.2. Como en el ejemplo de realización de la Fig. 1, la anchura de la hendidura 17 en el ejemplo de realización de la Fig. 2 apenas varía en la dirección circunferencial 18 y de preferencia es esencialmente constante. Esto se aplica a todas las posiciones o bien zonas a lo largo de la sección de transporte 7 por las cuales se extiende el elemento conductor 13, en particular en la zona de la alimentación de la arena de perlita 1, es decir, en el caso del ejemplo de realización de la Fig. 2, en la zona del extremo inferior 6. Sin embargo, también se debe señalar en este caso que también son posibles variantes de realización, en las cuales la anchura de la hendidura 17 varíe significativamente en la dirección circunferencial 18, aunque por lo general claramente menos que en la dirección de transporte 12, p. ej., como máximo 5 %.

Aunque en la Fig. 2 no se representa una variación de la anchura de la hendidura 17 en la dirección de transporte 12, a lo largo de la sección de transporte 7 o bien en la dirección del transporte 12, la anchura de la hendidura 17 también puede variar mucho más que en la dirección circunferencial 18 en el ejemplo de realización representado en la Fig. 2 - por ejemplo por lo menos un 50 %- para ajustar específicamente el tiempo de permanencia de los granos de arena de perlita 1 en diferentes zonas a lo largo de la sección de transporte 7.

Sin embargo, en el caso de ambas variantes de realización mostradas, la anchura de la hendidura 17 es como máximo de 10 cm.

En el ejemplo de realización de la Fig. 2, el elemento conductor 13 está fijado en el difusor 30, de preferencia de manera separable. De manera correspondiente, como se ve a lo largo de la dirección de transporte 12, hay una extensión de la hendidura 15 completamente alrededor del centro radial 16.

En el ejemplo de realización de la Fig. 2 tiene lugar básicamente una medición de la temperatura absoluta (sin embargo, los sensores de temperatura no se muestran por razones de claridad). Adicionalmente, se determina el consumo de energía de los elementos calefactores 9 o bein se determina cómo cambia este consumo de energía a lo largo de la sección de transporte 7. Inmediatamente después del proceso de expansión y la caída de temperatura asociada, la diferencia de temperatura entre el material granulado 2 expandido (no representado extra en la Fig. 2 por razones de claridad) y los elementos calefactores 9 es significativamente mayor que entre la arena de perlita 1 y los elementos calefactores 9 inmediatamente antes del proceso de expansión. De manera correspondiente, el flujo de calor también aumenta, en la medida en que la temperatura medida se mantenga constante. Es decir, el cambio observado en el flujo de calor o bien el consumo de energía de los elementos calefactores 9 de una zona dfe calentamiento 8 a la siguiente es un aumento, mientras que, debido al calentamiento sucesivo de la arena de perlita 1 antes del proceso de expansión, el cambio en consumo de energía a lo largo de la sección de transporte 7 es una disminución.

Por la regulación, en particular para la regulación a lo largo de la sección de transporte 7 restante después de la caída de temperatura, los elementos calefactores 9 están unidos con la unidad de regulación y control (no representada) de tal manera que, p. ej., un aumento en la temperatura del material a lo largo de la sección de transporte 7 restante o por encima de la temperatura crítica se puede impedir o habilitar específicamente.

La descarga del material granulado 2 expandido de la cuba 4 del horno tiene lugar (junto con el aire calentado) a través de una sección de recogida 32 contigua al extremo superior 5 de la cuba 4 del horno. Por medio de un flujo de arrastre/ succión de aire 26, que opera con aire frío 27, el material granulado 2 expandido se sigue transportando. El aire frío 27 o bien el aire frío 28 con arena de perlita 2 expandida es aspirado, como ya se mencionó, p. ej., por una bomba de vacío o un ventilador (no representado).

Lista de símbolos de referencia

1 Arena de perlita

2 Material granulado expandido

3 Horno

4 Cuba del horno

5 Extremo superior de la cuba del horno

6 Extremo inferior de la cuba del horno

7 Sección de transporte

8 Zona de calentamiento

9 Elemento calefactor

10 Válvula

11 Boquilla de succión

12 Dirección de transporte

13 Elemento conductor

14 Pared interna de la cuba del horno

15 Hendidura

16 Centro radial de la cuba del horno

17 Anchura de la hendidura

18 Dirección circunferencial

19 Espacio libre

20 Tolva enfriada por agua

21 Aire de proceso

22 Posición para la medición de la temperatura

23 Sensor de temperatura

24 Aislamiento térmico

25 Posición o bien intervalo de la caída de temperatura

26 Flujo de arrastre/succión de aire

27 Aire frío de arrastre de aire

28 Aire frío fresco con arena de perlita expandida o bien material granulado expandido 29 Recipiente de reserva

30 Difusor

31 Flujo de aire de succión

32 Sección de recogida

33 Husillo dosificador

34 Ventilador

35 Acanaladura vibratoria

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para producir un material granulado (2) expandido a partir de material mineral (1) en forma de granos de arena con un agente de expansión, por ejemplo para producir un material granulado (2) expandido a partir de arena de perlita (1) u obsidiana con agua ligada como agente de expansión, comprendiendo el dispositivo un horno (3) con una cuba (4) colocada sustancialmente vertical que presenta un extremo superior (5) y un extremo inferior (6), en donde una sección de transporte (7) se extiende entre los dos extremos (5, 6) y pasa a través de varias zonas de calentamiento (8) dispuestas separadamente entre sí en una dirección de transporte (12), en donde cada una de las zonas de calentamiento (8) presenta al menos un elemento calefactor (9) que se puede controlar independientemente entre sí para calentar el material (1) al menos a una temperatura crítica y para expandir los granos de arena (1), en donde, además, está previsto por lo menos un medio de alimentación (10, 11), que está adaptado para alimentar en la cuba (4) del horno por lo menos el material (1) no expandido a uno de los dos extremos (5, 6) de la cuba (4) del horno en dirección al otro de los dos extremos (6, 5) de la cuba (4) del horno, para expandir el material (1) en la última mitad, preferiblemente en el último tercio, de la sección de transporte (7), visto en la dirección de transporte (12), en donde está previsto por lo menos un elemento conductor (13), que está dispuesto por lo menos por secciones en la cuba (4) del horno, en donde el elemento conductor (13) forma una hendidura (15) con una pared interna (14) de la cuba (4) del horno, por lo menos en la zona de uno de los dos extremos (5, 6) de la cuba (4) del horno, en donde el por lo menos un medio de alimentación (10, 11) está adaptado para alimentar el material (1) no expandido a la hendidura (15), caracterizado por que para el al menos un elemento conductor (13) están previstos medios de sujeción liberables para poder retirar el por lo menos un elemento conductor (13) de la cuba (4) del horno y poder reinsertarlo de nuevo.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el por lo menos un elemento conductor (13), visto en la dirección de transporte (12), se extiende como máximo hasta el extremo de la primera mitad, preferiblemente como máximo hasta el extremo del primer tercio, de manera particularmente preferida como máximo hasta el extremo del primer cuarto de la sección de transporte (7).

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el por lo menos un elemento conductor (13) se extiende por al menos un cuarto de la sección de transporte (7).

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la hendidura (15), vista a lo largo de la dirección de transporte (12), se extiende por lo menos por secciones alrededor de un centro radial (16) de la cuba (4) del horno en toda su circunferencia.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la hendidura (15) presenta una anchura de hendidura (17) que varía en la dirección de transporte (12) en por lo menos un 50 %, preferiblemente en por lo menos un 65 %, de manera particularmente preferida en al menos un 80 %, siendo la anchura de hendidura (17) preferiblemente como máximo de 10 cm.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la hendidura (15) presenta una anchura de hendidura (17) que varía en dirección circunferencial (18) alrededor de un centro radial (16) de la cuba (4) del horno de como máximo 35 %, preferiblemente de como máximo 10 %, de manera particularmente preferida de como máximo 5 %, siendo la anchura de hendidura (17) preferiblemente como máximo de 10 cm.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que por lo menos a lo largo de una porción de la sección de transporte (7), la cuba (4) del horno presenta transversalmente, en particular normal a la dirección de transporte (12) una sección transversal al menos por secciones redonda, preferiblemente una sección transversal esencialmente circular o esencialmente elíptica, que está limitada por la pared interna (14).

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que por lo menos a lo largo de una porción de la sección de transporte (7), la cuba (4) del horno presenta transversalmente, en particular normal a la dirección de transporte (12), una sección transversal, por lo menos por secciones, angular, preferiblemente en esencia rectangular o en esencia cuadrada, que está delimitada por la pared interna (14).

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la pared interna (14) está formada por al menos un elemento delimitador, que está hecho preferiblemente de acero resistente a altas temperaturas y por que el por lo menos un elemento conductor (13) está hecho del mismo material que el al menos un elemento delimitador.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el al menos un medio de alimentación (11) está diseñado para aspirar el material (1) no expandido a la cuba (4) del horno junto con una cantidad de aire en el extremo inferior (6) de la cuba (4) del horno en dirección al extremo superior (5) de la cuba (4) del horno, de tal manera que la cantidad de aire forma un flujo de aire que fluye de abajo hacia arriba, por medio del cual el material (1) es transportado de abajo hacia arriba a lo largo de la sección de transporte (7), para expandirse en la mitad superior, preferiblemente en el tercio superior de la sección de transporte (7).

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que el al menos un medio de alimentación comprende por lo menos una boquilla de succión (11) conectada aguas arriba de la cuba (4) del horno, así como preferiblemente un difusor (30) conectado aguas debajo de la boquilla de succión (11).

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el al menos un medio de alimentación (10) está diseñado para alimentar a la cuba (4) del horno el material (1) no expandido en el extremo superior (5) de la cuba (4) del horno en dirección al extremo inferior (6) de la cuba (4) del horno, de tal manera que el material (1) es transportado de arriba hacia abajo a lo largo de la sección de transporte (7) por lo menos por la fuerza de la gravedad, para expandirse en la mitad inferior, preferiblemente en el tercio inferior de la sección de transporte (7).

13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el al menos un elemento conductor (13) está hecho de metal, en particular de acero resistente a altas temperaturas.

14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que entre el al menos un elemento conductor (13) y un centro radial (16) de la cuba (4) del horno está dispuesto un espacio libre (19), por lo menos a lo largo de toda la extensión del al menos un elemento conductor (13) en la cuba (4) del horno, preferiblemente a lo largo de toda la extensión del al menos un elemento conductor (13) paralelamente a la dirección de tyransporte (12).