FI113563B - Menetelmä ja laite lämpötalouden parantamiseksi ja oman painon keventämiseksi pyörivässä putkimaisessa kuumennusrummussa materiaalin kuumentamiseksi korkeaan lämpötilaan - Google Patents

Description

1 113563 %

Menetelmä ja laite lämpötalouden parantamiseksi ja oman painon keventämiseksi pyörivässä putkimaisessa kuumennusrummussa materiaalin kuumentamiseksi korkeaan lämpötilaan.

5 Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä ja patenttivaatimuksen 12 mukainen laite materiaalin kuumentamiseksi korkeaan lämpötilaan kuumennusrummussa parannuksen kohdistuessa lämpötalouden parantamiseen kuumennusrummussa ja rummun oman painon keventämiseen vaakasuuntaisessa tai kallistetun akselin ympäri pyörivässä ontossa pit-10 känomaisessa putkimaisessa kuumennusrummussa, jossa rummussa on yhdessä päässä kuumennettavan materiaalin syöttö (A) ja rummun yhdessä tai useammassa päässä lämpökäsitellyn materiaalin poisto (B) ja lämmön tuottamiseksi lämmön lähde (C). Se saadaan aikaiseksi keksinnön mukaisesti siten, että pyörivä kuumennusrumpu on valmistettu väliaineella jäähdytettävästä tu-15 lenkestävästä kromi-nikkeli-teräksestä lämpötilojen tasoittamiseksi, lämpötilojen nostamiseksi ja lämmön johtamiseksi.

Materiaalin kuumentaminen korkeaan lämpötilaan pyörivässä ontossa vaakasuuntaisessa tai kallistetussa rummussa on sinänsä tunnettua. Toiminnassa 20 on paljon laitoksia, joissa pyörivässä ontossa putkimaisessa rummussa kuu- • · ,.: mennetaan materiaalia korkeaan lämpötilaan monenlaisia käyttötarkoituksia ': varten. Aiheesta on olemassa monia patentteja, joista voidaan mainita esi- ’ ·: : merkkeinä seuraavat patenttijulkaisut US 4,634,634, US 4,952,147, *«· : ; US 4,569,659, US 4,557,688, US 4,932,863, US 4,289,479, US 4,290,750, 25 US 4,906,183 US 4,259,062. Liikutettava polttolaitos on esitetty esimerkiksi : : patenttijulkaisussa US 3,682,117, US 3,882,800, US 3,728,976, US 3,938,450 ... ja EP 0 892 870 B1. Kuumuutta kestävän keraamisen materiaalin levittäminen :..; * ruiskuttamalla polttouunin sisäpinnalle on esitetty esimerkiksi patentissa • · • · *:* US 4,224,083. Pyörivän kuumennusuunin lämpöeristäminen keraamisella kui-

• · I

* · · · ’ 30 tukerroksella on esitetty esimerkiksi patenttijulkaisussa US 4,932,863. Kuu mennettavan materiaalin sekoittaminen, nostaminen ja pudottaminen kuuman v : kaasun läpi nostinseinän avulla on esitetty esimerkiksi US-patenteissa :M 5,772,327 ja 4,106,114.

2 113563 Tässä hakemuksessa termi “korkea lämpötila" tarkoittaa lämpötilaa ainakin 200 ... yli 2000 °C. Tässä hakemuksessa termi “materiaalin korkeaan lämpötilaan kuumentaminen" tarkoittaa myös materiaalin polttamista. Tässä hakemuksessa termi “keraaminen lämpöeriste11 tarkoittaa noin 1000 ...1800 °C:n lämpö-5 tilassa sulavaa synteettistä lämpöeristettä. Esimerkiksi patenttijulkaisu US 4,405,723 käsittelee keraamista kuituvillaa ja sen valmistamista.

Tässä hakemuksessa termi “lämmön lähde" tarkoittaa poltinta polttoaineen polttamiseksi tai sähköistä kuumennuslaitetta. Yleisiä lämmön lähteitä ovat 10 esimerkkeinä nykyisin monenlaiset öljy-, kivihiili- ja maakaasupolttimet, joissa polttoaine palaa yleensä ilman happeen yhtyen. Polttimeen voidaan syöttää tavallisen ilman sijasta myös hapella rikastettua ilmaa tai jopa puhdasta happea joka palaa polttoaineen kanssa lämpöä tuottaen.

15 Normaalin ilman typpiosuuden (noin 78 %) vähentäminen poltossa säästää tarpeetonta ja haitallista typen kuumentamista ja energian kulutusta polttota-pahtumassa. Typpi ei juurikaan osallistu lämmön tuottoon, vaan kuluttaa lämpöä. Hapella rikastettu ilma sen sijaan aiheuttaa kiivaan palamisen polttimessa ja lämmön nousun nopeasti, kun typpi ja argon eivät ole hidastamassa poltto-···. 20 operaatiota ja kuluttamassa lämpöä.

. ·: *. Happirikkaalla ilmalla poltettaessa palamislämmöt nousevat helposti niin kor- .···. keiksi, että tavallisten teräsmetallien lujuus heikkenee, jos suojana ei ole keraa- .:..: mistä lämpöeristekerrosta. Se kestää enimmillään yli 1800 °C kuumuuden.

25 Tämän haitan vuoksi esimerkiksi monissa lämpövoimaloissa arvokkaimmat korkeat lämmöt jäävät hyödyntämättä, kun teräspohjaiset materiaalit kestävät •: ·· * yleensä vain alle 1000 °C jatkuvan lämmön. Puhtaalla hapella polttolämpötila saadaan nousemaan noin 3000 asteeseen esimerkiksi asetyleeniä polttamalla.

: Paremmin lämpöä kestävällä rumpumateriaalilla saadaan polton lämpötalous .···. 30 paranemaan maksimilämpöä nostamalla, jolloin polttoaineen energiasisältö . saadaan paremmin hyödyksi. Normaalin, runsaasti typpeä sisältävän ilman » · » * * · ;,, ‘ käytöstä poltossa seuraa myös se haitta, että typen jäähdyttävän ja laimenta- 3 113563 van vaikutuksen lisäksi poltossa syntyy ympäristölle haitallisia typpiyhdisteitä, niin sanottuja NOX-yhdisteitä korkeissa lämpötiloissa.

Polttokuumennuksen sijasta käyttämällä sähkökuumennusta voidaan välttää 5 ilman typen kuumentaminen poltossa kokonaan. Tällöin jäävät pois myös polt-tokaasujen suuret jätekaasumäärät ympäristöongelmineen ja puhdistustarpei-neen. Ongelmana nykytekniikalla on teräsrummun materiaalin kestävyys korkeassa lämpötilassa. Lämpösäteitä heijastavan kromi-nikkeli-teräs-kuumen-nusrumpumateriaalin ansiosta pyörivässä kuumennusrummussa poltossa tarvi-10 taan vain likimain se happimäärä, joka on tarpeen itse lämpökäsiteltävän materiaalin kuumentamiseksi tai polttamiseksi. Nykyistä happiylijäämää 10 ... 20 % ei enää jatkossa välttämättä tarvita. Lämmitettävä kaasumäärä on oleellisesti pienempi.

15 Poltossa tarvitaan ilmasta vain happea, jota on siitä noin 21 %. Muu osa ilmasta on polton kannalta turhaan lämmitettävää typpeä ja argonia. Tämä 79 % ilmasta kuluttaa vain energiaa lämmitystavasta riippumatta. Passiivisen ilma-osuuden vähentäminen osittainkin kuumennusrummussa pienentää oleellisesti kuumennuksen energiakustannuksia. Se voidaan toteuttaa syöttämällä polttoon 20 lisänä puhdasta happea tai sähkökuumennuksella, jos materiaalien lämmön-kestävyys on riittävä. Sähkökuumennus saadaan liikkuvaan muotoon esimer-, ·: ·. kiksi liikutettavalla polttomoottoriaggregaatin avulla eli pienellä liikutettavalla .···. sähkövoimalalla.

• · . ’ * ·; 25 Tunnettujen kuumennusmenetelmien haittana pyörivässä kuumennusrummus sa on lisäksi se, että teräsmetallinen rumpu on päällystetty raskaalla keraami-•: · ·: sella eristekerroksella, esim. tiiliverhouksella tai keraamisella valumassalla.

• ”': Eristekerros on yleensä muurattu keraamisista nelikulmaisista tiilistä, jotka : nojaavat toisiinsa kuvan 1 mukaisesti pituus-ja poikkisuunnassa. Eristyskerros » · * · . · · ·. 30 suojaa teräsrumpua liialliselta kuumentumiselta polttimen aiheuttaman säteily- • » lämmön vaikutuksesta. Nykyisissä kuumennusrummuissa tavoitteena on estää ;.lämmön siirtyminen johtumalla rumpurakenteita pitkin eri suunnissa. Tätä lisää keraamisen vuorauksen tekeminen muuraamalla suorakulmaisia tiiliä kiinni 4 113563 toisiinsa. Niiden väliin jäävät pienet raot 15 estävät lämmönjohtumista rumpua pitkin pituus- ja poikkisuunnassa. Suurin lämmönlähteessä kehittynyt lämpö siirtyy säteilemällä, joka etenee yleensä aaltoliikkeenä suoraviivaisesti ilman väliainettakin. Säteilyenergia muuttuu jälleen lämmöksi kohdattuaan uudelleen 5 ainetta. Säteilymuodossa lämpö voidaan heijastaa peilin tavoin kromi-nikkeli-teräslevyllä, eikä lämpö imeydy raskaaseen keraamiseen kerrokseen, kuten nykyisin.

Raskas keraaminen lämpösuojauskerros on itse lämpökäsittelyn kannalta täy-10 sin hyödytön, mutta synnyttää pääosan laitteiston painosta. Keraamisen kerroksen oleellinen poistaminen on tärkeätä painon keventämiseksi. Etenkin liikutettavissa korkeaan lämpötilan kuumennusmenetelmissä ja laitteissa oman painon keventäminen on hyödyllistä. Tällöin kuljetuskustannukset alenevat ja kalusto pääsee paremmin liikkumaan vaikeisiinkin paikkoihin. Pyörivän kuumennuslait-15 teen koko on myös helpompi saada pieneksi eli helpommin kuljettavaksi tiellä muun liikenteen seassa.

Uudessa uuniratkaisussa ei pyritä estämään lämmön johtumista yleisesti, vaan päinvastoin pyritään yllättävästi edistämään lämmön kulkua johtumalla yh-20 tenäistä pitkää rumpuputkea pitkin pituussuunnassa. Rummunpituussuuntai-nen lämmön johtuminen synnyttää kuumien rummun kohtien jäähdytyksen . *:·. rumpua pitkin kylmemmistä rummun osista. Itse rumpu toimii tällöin lämmön .·*·. kuljettajana johtumalla kuumien ja kylmien rummun osien kesken, kun lämpöti- ....: laerot pyrkivät tasaantumaan. Kromin ja nikkelin lämmönjohtavuus on parempi 25 kuin teräksen vastaava arvo. Kromin ja nikkelin osuus uudessa rummun raaka-aineessa on merkittävä. Tulenkestävä kromi-nikkeli-teräsmateriaali kestää •: · ·: tarvittavat lämpörasitukset.

: Uuteen rumpuratkaisuun ei asenneta yllättävästi yleensä lainkaan kalliita ja

• · t I

.*·*. 30 painavia lämpöeristeitä, koska ne eivät ole tarpeen. Rummun lämpöeristys .* . voidaan toteuttaa helposti ilmavälikerroksella tuuletettuna rumpurakenteessa kuvien 9,10,12,13 ja 16 mukaisesti. Perinteinen keraaminen villakerros on luonnollisesti käytettävissä tarpeen mukaan, mikäli syytä siihen on.

5 113563

Polttimen tai muun lämmönlähteen synnyttämä suuri säteilylämpö kuumentaa kaikkia kohtaamiaan pintoja. Käytössä olevissa kuumennusrummuissa suuri osa säteilylämmöstä imeytyy ja johtuu palautumattomasti keraamisten vuoraus-5 kerrosten kautta muihin rakenteisiin, ja sitä myöten hukkaan varsinaisen kuu-mennustavoitteen kannalta. Vain se osa säteilylämmöstä tulee hyödyksi, mikä kohtaa kuumennettavan materiaalin, esimerkiksi polttokaasussa lentävän hiukkasen. Suuri osa energiasta menee nykyisin tavoitteena olevan kuumennettavan materiaalin ohi.

10

Sileähkö kromi-nikkeli-teräksinen rumpupinta toimii sitä vastoin peilin tavoin ja heijastaa tehokkaasti säteilylämpöä uunin seinästä takaisin uuniin ja kuumennettavaan materiaaliin. Kaarevaan muotoon taivutettu kromi-nikkeli-teräslevy rummun pinnassa toimii kaarevana peilinä, jolloin polttimen säteilylämmön 15 heijasteet keskittyvät rummun keskiakselin läheisyyteen, minne fokusoituu suuri lämpökeskittymä. Se on tällöin rummun keskellä, eikä reunoilla, mistä se voi johtua muualle kuin tavoitteena olevaan kuumennettavaan materiaaliin. Kromi-nikkeli-teräsrumpu voi toimia perinteisen kuumennusrummun tavoin, mutta ilman keraamista vuorauskerrosta ja sen painoa.

20

Pyörivän metallisen kuumennusrummun oma paino on nykyisin suuri, kun se on tehty raskaasta teräksestä, jonka tiheys on noin 7,85 kg/dm3. Pyörivän putki-.1··. maisen kuumennusrummun paino nousee teräsrakenteen ja keraamisen vuo- ....: rauksen yhteisvaikutuksesta erittäin suureksi. Rakenne on mitoitettava suurta 25 omaa kuormaa ja sen dynaamisia rasituksia varten. Hauraan ja raskaan keraamisen lämpösuojauksen vuoksi uunin pyörimisnopeus on pidettävä nykyisin ·:··· vähäisenä, esim. 2 ... 7 kierroksessa minuutissa. Teollisuuden suurten massa- tuotantouunien sisähalkaisijat ovat yleisimmin 1,0 .... 4,5 metriä, mutta pienem-: !·. piäkin ja suurempiakin uuneja on. Nykyisten teräsrumpujen ainepaksuudet ovat .· ··. 30 yleisesti 10 ... 50 mm teräksen osalta, mistä seuraa rakenteen suuri oma paino, • · ilman tiilivuoraustakin.

* 1 1 · 6 113563

Keksinnön mukaan tekemällä kuumennusrumpu yllättävästi kalliista tulenkestävästä kromi-nikkeli-teräslevystä ilman raskaita keraamisia vuorauskerroksia saadaan kuumennusrummun oma paino rakenteessa oleellisesti pienenemään. Heijastavan ja lämpöä kestävän rumpumateriaalin ansiosta lämpö voidaan 5 palauttaa takaisin kuumennettavaan materiaaliin. Samalla pyörivän rumpu-uunin lämpötilaa voidaan nostaa tulenkestävän materiaalin ansiosta, joka on samalla myös korroosiota kestävää ja ruostumatonta. Rummun seinämät eivät ime enää lämpöä, kuten perinteisesti käytetyissä keraamisissa pinnoitteissa. Lämpösuojauskerroksen paino jää kokonaan pois tai oleellisesti vähäisemmäk-10 si. Keraamisen tiililämpöeristekerroksen paino on nykyisin jopa yli puolet koko uunin painosta. Kromi-nikkeli-teräslevystä tehty uuni on oleellisesti kevyempi. Lämmönkestävyys on samaa luokkaa, mutta heijastusilmiö on positiivista lämpötalouden kannalta uudessa pyörivässä uuniratkaisussa. Väliaineella jäähdytettynä kromi-nikkeli-teräslevystä tehty uuni on lämmönkestävämpi ja lämpöta-15 loudellisesti edullisempi kuin perinteinen pyörivä kuumennusuuni.

Pyörivässä kromi-nikkeli-teräs-kuumennusrummussa voidaan nostaa tämän vuoksi pyörimisnopeutta huomattavastikin, kun paino pienenee oleellisesti. Jättämällä hauras keraaminen vuorauskerros kokonaan pois voidaan välttää 20 vuorauksen rikkoutumisesta johtuvat rajoitukset esimerkiksi tärinässä. Rummun .,,,: suuremman pyörimisnopeuden ansiosta kuumennettavan materiaalin sekoittu- , : ·. minen rummussa on lämpötaloudellisesti entistä tehokkaampaa ja kuumentu- .“ minen entistä nopeampaa. Kuumennusprosessi tulee tällä tavoin entistä tehok- .:: kaammaksi, kun kuumennettavat partikkelit joutuvat entistä helpommin tekemi- 25 siin lämpösäteiden kanssa. Kylmä raaka-aine saadaan myös jäähdyttämään rumpua tehokkaasti suuren pyörimisnopeuden ansiosta. Sekoittumista tai kyl-*:*·: män raaka-aineen jäähdytysvaikutusta voidaan tehostaa esimerkiksi rumpuun •'": sijoitettavilla harjanteilla prosessin alkuvaiheissa.

. *1 ·. 30 Yksinkertaisinta on tehdä uusi kuumennusrumpu pelkästään väliaineella » > · . jäähdytettävästä kromi-nikkeli-teräksestä ilman keraamista pinnoitusta. Samalla i. / on mahdollista nostaa haluttaessa kuumennuslämpöjä materiaalissa tai poltos sa yleisesti esimerkiksi happirikasta syöttöilmaa käyttämällä. Vaihtoehtoisesti 7 113563 tai samalla voidaan vähentää rummun läpi kulkevan typen lämmittämisen häviöitä pienentämällä läpikulkevan passiivisen typen määrää.

Jos kromi-nikkeli-teräs-rummun seinämän läpi johtuvan lämmön määrä on liian 5 suuri, voidaan tilannetta parantaa lisälämpöeristeillä. Niinä voidaan käyttää esimerkiksi yhtä tai useampaa tuuletettua ilmavälikerrosta rummussa tai kuumuutta hyvin kestävää keraamista villaa. Paras lämmön eriste on kuitenkin tyhjiö tai tyhjä tila, joka ei johda lämpöä. Tekemällä rumpu kahdesta tai useammasta kerroksesta voidaan väliin tehdä lämpöä eristävä tyhjiö tai ilmatila. Tyh-10 jätiloihin voidaan järjestää jäähdytys esim. vesi-, höyry- tai ilmavirtauksella.

Kaksi- tai useampikerroksinen kromi-nikkeli-teräslevystä rakennettu uuni voidaan tehdä korrugoituun muotoon taivutetuista levyistä. Korrugointi voidaan tehdä kylmä- tai kuumavalssaamalla tai taivuttamalla. Siksak-muotoon taivute-15 tun levyn molemmille puolelle jää tila ilman tai kaasun virtausta varten kuvien 12 ja 13 mukaisella periaatteella. Lämpö kulkee johtumalla kromi-nikkeliteräsle-vyjä vinoja levyosia pitkin pitkän matkan hitaasti, eli jäähdytys tapahtuu koko kuumennusrummussa vähitellen. Keraamiset lisäkerrokset parantavat kromi-nikkeli-teräskerroksen päälläkin rummun lämmöneristystä ja lämmönkestävyyt-20 tä, mutta lisäävät samalla painoa. Erittäin suurissa lämpötiloissa voidaan joutua ,,käyttämään keraamisia kerroksiakin ilma- ja vesijäähdytyksen lisänä läm-möneristyksessä.

• · ,, Tehokas jäähdyttäminen rummussa syntyy puhaltamalla rummun välitilaan . · * *. 25 ilmaa, johon sekoitetaan nestemuodossa vettä. Sen höyrystyminen alentaa ilmavälitilan lämpöä ja siten koko rummun lämpötilaa. Syntyvä vesihöyry sitoo ·,·.; paljon lämpöenergiaa rummusta. Jäähdytetty kromi-nikkeli-teräs-rumpu sallii ·*“: materiaalina entistä korkeammat polttolämpötilat uunissa.

» # ’ · · ’ 30 Kemialliset reaktiot nopeutuvat korkeissa lämpötiloissa uuden menetelmän ,· , ansiosta yleisesti. Supermyrkytkin tuhoutuvat noin 1000 asteen kuumuudessa yleisesti, kun viipymäaika uunissa on riittävän pitkä, esimerkiksi 1 ... 2 sekun-' “ tia. Haitallisten polttokaasujen pääsy ilmakehään voidaan estää esimerkiksi 8 113563 pesurikäsittelyllä. Poistokaasut voidaan käsitellä korkeassa lämmössä esimerkiksi kalkkilietteen avulla. Tällöin poistokaasun aineosat joutuvat tekemisiin reaktiivisen kalsiumoksidin kanssa ja reagoivat sen kanssa sitoutuen siihen. Poistokaasupesurissa voidaan käyttää myös muita kemikaaleja halutun reakti-5 on synnyttämiseksi tai puhtausasteen saavuttamiseksi. Näin voidaan poisto-kaasuista ja kiinteistä lämpökäsitellyistä massoista poistaa useimmat ongelmajätteet. Jätteiden käsittely, hävittäminen, muuntaminen ja erityisesti jätteiden hyötykäyttö on keksinnön eräs tärkeä tarkoitus.

10 Uunista poistuvien kaasujen seurantaan voidaan liittää jatkuvatoiminen kaasu-analysaattori, joka voi rekisteröidä automaattisestikin poistokaasun laadun ja hyväksyttävyyden. Samoin voidaan kiinteistä tai nestemäisistä lämpökäsitellyistä massoista rekisteröidä automaattisesti tuotteen laatu ja sen hyväksyttävyys, ilman kalliita yksittäisiä mittauksia. Näin voidaan turvata lämpökäsittelytoimin-15 nan turvallisuus ympäristön kannalta.

Jäähdytyksessä syntyvää vesihöyryä, sen painetta ja energiaa voidaan käyttää materiaalin esilämmitykseen tai haluttaessa energian tuotantoon esimerkiksi höyryturbiinissa. Puhdas kuuma vesihöyry voidaan laskea sellaisenaan halutta-20 essa myös luontoon, jos sen energiaa ei haluta käyttää hyväksi eikä rakentaa suuria putkistoja. Tulenkestävän kromi-nikkeli-teräslevyn lujuuden säilyttämi-. : ·. seksi korkeassa lämpötilassa väliaineella jäähdytettävyys on edullista. Jäähdyt- tävä väliaine voi olla esimerkiksi lämpökäsiteltävä materiaali itse kylmänä en-

> I I

nen kuumennusprosessia. Ilma, vesi tai muu helposti saatava jäähdytysmateri-25 aali voi olla myös jäähdyttävänä väliaineena.

• i > ·*.·*: Jäähdytyksessä käytetty ilma voidaan johtaa lämmönvaihtimeen, jossa energia voidaan ottaa talteen jatkoprosessia varten tai muuhun hyötykäyttöön. Suurten : kuumien ja paisuneiden ilmamäärien käsittely on hiukan hankalaa. Sen vuoksi ." ’. 30 jäähdytysilma voidaan laskea suoraan poiskin lämmitettynä ja ehkä vesihöyryä sisältävänä.

I » | » » t 4 « » i * 1 t

> I

9 113563

Uuden keksinnön avulla voidaan toteuttaa monenlaisia tavoitteita muotoilemalla kuumennusrumpu eri tavoin. Yksinkertaisin muoto on sylinterimäinen putki-rumpu, johon kuumennettava materiaali syötetään toisesta päästä (A), ja poistetaan vastakkaisesta tai samasta päästä ( B 1 ). Sen poltin voi tuottaa 5 suoraviivaisesti etenevän pyörintäakselin 13 suunnassa etenevän liekin. Tällöin lämmönlähde ( C ) voi olla keskiöakselilla, ja poistokaasujen ulosmeno samalla akselilla sylinterimäisen polttokammion vastakkaisessa päässä.

Polttoliekki voi myös pyöriä spiraalimaisena pyörreliekkinä, jolloin polttoaine ja 10 paloilma saatetaan pyörreliikkeeseen syklonin tavoin. Jos polttoaine ja paloilma syötetään ulkokehälle oleellisesti tangentiaalisesti esimerkiksi syöttösiipien avulla pyörteeksi, muodostuu paloillaan palava ulkopyörre. Se etenee spiraali-maisesti akselin suunnassa eteenpäin kohti pyörretilan toista päätä vapaana ulkopyörteenä. Kartion tai tasomaisen päätyseinän kohdattuaan vapaan pyör-15 teen nopeus laskee pintakitkan vaikutuksesta. Suuremmat hiukkaset joutuvat kartion tai kannen pintaa pitkin kulkevaan virtauskerrokseen ja raskaiden hiukkasten keskuspoistoon.

Jos pyörrettä heijastava pääty on kartion muotoinen, pyörteen pintavirtaus ja • · \ 20 sen mukana isommat tai raskaammat hiukkaset joutuvat kartion kärkeen ja siellä olevaan poistoon B 2. Kevyemmät hiukkaset kääntyvät akselin suunnas-sa kartiosta kohti keskusputkea, josta keveimmät hiukkaset johdetaan poistoon B 3 Näin sijoittamalla pyörrekammion tai palotilan toiseen päähän kartio saa- • · ... daan palopyörre kääntymään kartiossa pienempisäteiseksi sisäpyörteeksi, joka • ♦ 25 etenee akselin suunnassa vastakkaiseen suuntaan kuin isompi ulkopyörre , 11 . kuvan 11 mukaisella periaatteella.

, ·. Vapaassa sisäpyörteessä 52 on pienempi pyörintäsäde ja absoluuttinen no- *:i,: peus suurempi kuin isommalla säteellä ulkopyörteessä 51. Näistä seuraa sisä- 30 pyörteen suuri keskipakovoima, joka pystyy heittämään suhteellisen pienenkin ‘ : hiukkasen ulkokehälle. Kartiolla varustettu pyörrekammio voi lajitella kuumen- ‘ · · · ’ nuspyörteen hiukkaset kahteen koko- tai keveysluokkaan. Kevyiden hiukkasten kulkeutumista kartion kärkeen ja siellä olevaan poistoon voidaan edistää ime- 10 113563 mällä kartion kärjestä osa syöttöilmasta hiukkasten poistoon. Kartiollinen pyörre-erotin saadaan näin toimimaan hiukkaserottimena, jossa erotetut hiukkaset on lajiteltu kahteen kokoluokkaan. Erotetut hiukkaset voidaan erottaa kaasusta esimerkiksi multisyklonin tai kuitusuodattimen avulla. Uloimpana 5 pyörivä rumpu 1 kerää pinnalleen kaikkein suurimmat partikkelit myös omaan poistoonsa B 1.

Lopputuloksena saadaan pyörrekammiosta ja rummusta yhteensä kolme erilaista fraktiota kuumennettuja hiukkasia, jotka poikkeavat toisistaan raekoon tai 10 tiheyden puolesta. Välillisesti saadaan erilaisia tuotteita kemiallisilta ominaisuuksiltaan eri käyttötarkoituksiin.

Kartiolla varustettu kuumennuskammio saadaan toimimaan näin syklonierotti-men pyörrekammiona. Se voi erotella kevyet ja raskaat partikkelit toisistaan 15 suurella keskipakovoimallaan ja nopeudellaan molemmissa pyörteissä. Kar-tiokulmaa ja syöttönopeutta vaihtamalla saadaan poltto- tai kuumennuskammio toimimaan myös lajittimena eri massaisille tai -kokoisille hiukkasille erilaisiin kokoluokkiin. Pyörivä polttorumpu 1 liikkuu omassa tahdissaan pyörteistä riippumatta omalla pyörityskoneistollaan halutulla nopeudella ja suunnalla.

'·*·; 20

Keksinnössä kysymyksessä ei ole siten pelkästään materiaalin lämpökäsittely-laite, vaan myös lajittelu- ja jalostuslaitos monenlaisiin tehtäviin. Yleensä läm-

* I

’' *. pökäsittelystä saatavan yhden tuotteen sijasta saadaan uudesta laitoksesta t « useita erilaisia tuotteita. Tämä on suuri etu etenkin hienojakoisten materiaalien * · 25 hyödyntämisessä ja jätteiden hyötykäytössä.

« , · · ·, Sähköisillä taajuusmuuttajilla ja suunnanvaihtajilla saadaan kuumennusrummun * ♦ * , ·, nopeutta ja pyörimissuuntaa vaihdetuksi nopeasti kulloisenkin tilanteen mukai- I I « *:;.: seksi. Pyörimisnopeutta ja suuntaa vaihtamalla saadaan materiaali kulkemaan 30 rummussa eri tavoin. Tuotteiden kemialliset ominaisuudet voivat olla myös " toisistaan poikkeavia, eikä vain ero raekoossa. Niitä voidaan myös seurata »»* ’ · · * ’ jatkuvatoimisilla analysaattoreilla samoin kuin syöttömateriaalin koostumusta.

11 113563

Pyörivän rummun seiniin sijoitetuilla läpinäkyvillä ikkunoilla voidaan prosessia seurata valvoa ja säätää. Prosessin seurannan apuna voidaan käyttää videokameroita rekisteröivien mittausantureiden lisäksi.

5 Kemiallisia vaikutuksia voidaan saada syntymään lämpökäsittelyrummussa syöttämällä aktiivisia lisäaineita uuniin. Tällainen voi olla esimerkiksi kalkkikivi eli kalsiumkarbonaatti. Se hajoaa noin 825 ... 850 asteen lämmössä kalsiumok-sidiksi ja hiilidioksidiksi. Näistä kalsiumoksidi on hyvin reaktiivinen muiden aineiden kanssa. Uunin kuumuudessa se voi sulattaa muiden partikkeleiden 10 pintaa. Uunin lämpötilaa voidaan mitata jatkuvatoimisilla rekisteröivillä mittareilla elektronisesti.

Tekemällä esimerkiksi kevytsoraa silttisavesta tai savisesta siltistä suurimmat karkeat partikkelit eli silttihiukkaset joutuvat pelletin pintaan korkeamman sula-15 mislämmön vaikutuksesta. Kuva 17 havainnollistaa tätä ilmiötä. Kevytsorapelle-tin pintakerros sisältää tällöin paljon piidioksidikiteitä eli kvartsia, joka on yleensä vaikeasti sulavaa. Kalsiumoksidi voi muodostaa muiden sulateoksidien kanssa eutektisia seoksia, jolloin vaikeasti sulavien yhdisteseoksen sulamispiste alenee ja sulaminen tapahtuu suhteellisen alhaisessakin lämmössä. Kuva 18 ' · ·' 20 havainnollistaa lasimaisen lujan sidoksen sulamista pellettien pintaan ja pellet tien välille keski karkeasta materiaalista esimerkiksi siltistä, jonka raekoko on 2 ... 60 mikrometriä korkeassa lämmössä laattamaisen paisutetun tuotteen synnyttämiseksi.

• · • · • · 25 Keksintöä voidaan soveltaa monin tavoin mm. kevytsoran valmistuksessa ja t. jätteiden hyötykäytössä samaan aikaan. Savumaahan valunut öljy muodostaa .···< valmiin raaka-aineen kevytsoran valmistukseen, jossa nykyisin puhtaaseen t'·’] saveen sekoitetaan polttoöljyä paisumisen edistämiseksi. Tämä maksaa luon- ;; t: nollisesti paljon, kun kallis polttoaine käytetään tavallaan sekundääriseen tar- •: ·' 30 koitukseen. Sama tulos voidaan saavuttaa keksinnön avulla siten, että raaka-

» I

:: ainesaveen sekoitetaan elintarviketeollisuuden jätteenä olevaa kasvisöljyä. Se :: paisuttaa pellettejä samoin kuin polttoöljy, mutta samalla poistuu yksi jäteongel ma. Keksinnön mukaisen suuren kuumennuslämpötilan vuoksi haitallisia palo- 113563 12 kaasuja ei muodostu. Samoin keksinnön avulla voidaan poltossa käyttää varsinaista jäteöljyä, kun poistokaasut ovat puhtaat pesurikäsittelyn jälkeen ja kiinteät ainekset on kapseloitu loppusijoituspaikalle tai yhdistetty kemiallisesti muihin aineisiin.

5

Monessa tapauksessa viemäriliete lasketaan ongelmajätteeksi, kun ei ole riittävän varmoja käsittelytapoja. Keksinnön avulla tulos voidaan kontrolloida rekis-teröintilaitteilla. Keksinnön mukaiseen liikutettavaan laitokseen saadaan useimmat ongelmajätelaitoksen ominaisuudet.

10

Kalsiumoksidi sulattaa yksin tehokkaasti massaa yli 1040 Celsiusasteen lämmössä. Kalsiumoksidin sulattavan vaikutuksen ja entistä korkeamman lämpötilan vaikutuksesta pellettien pinta tulee lasimaiseksi. Kylmänä tällaisen kevytso-rarakeen puristuslujuus on suuri pallomaisen muodon ja lasikuoren vaikutuk-15 sesta. Näin voidaan tuottaa keksinnön avulla suuressa lämmössä arvokasta rakennusmateriaalia, jossa yhdistyvät kevytsoran keveys ja suuri puristuslujuus. Näin voidaan tuottaa helposti esimerkiksi uutta betonin runkoainetta, jolloin perinteinen kivi betonissa korvataan lasimaisella kerroksella lujitetulla tekokivellä. Siinä paisutettu huokoinen ydinosa toimii lämpöeristeenä betonis- ’ ·’ 20 sa, eikä kylmäsiltana kuten tavallinen kivi. Näin voidaan poistaa esimerkiksi » » * * · uusista rakennuksista kylmät betonilattiat ja betoniseinät, ja koko rakenne tulee kevyemmäksi.

Kun keksinnön mukaiseen uuniin lisätään edelleen kalsiumkarbonaattia, ja • « 25 lämpötilaa pidetään korkealla, tapahtuu pinnan osittainen sulaminen lasimai-seksi kuoreksi koko uunissa olevassa pellettimassassa. Se antaa massalle

• I

, -. t kylmänä suuren lujuuden, eräänlaisen raudoituksen. Kalkin eli kalsiumkar- bonaatin määrää ja lämpötilaa lisäämällä ja säätelemällä, voidaan sulamista * * # :;;,: lisätä ja pellettien yhteen tarttumista tehostaa. Kalsiumoksidin avulla voidaan •: · ‘ 30 sekalainen materiaali sulattaa yhteen eli "liimata" rakeet yhteen betonin tapai- :. * ·: seksi massaksi. Näin voidaan savesta, siltistä ja hiekasta tehdä keksinnön ' ·..: mukaisessa uunissa betonirakennetta vastaava tuote, mutta ilman kallista sementtiä. Lasimainen pintakerros voidaan tehdä piiyhdisteitä sulattamalla 13 113563 kappaleiden pintaan halutulla tavalla. Näin voidaan tehdä tuotteisiin haluttaessa lasimainen tiivis pinta, joka ei läpäise vettä. Jos tuotemassan ydinosa on huokoista kevyttä materiaalia, voidaan saada syntymään vedessä kelluva pönttööni.

5

Tiivis lasipinta voidaan synnyttää pelietteihin uunikäsittelyn jälkeen myös jälki-kuumennuksella erillisellä polttimella. Sisältä kuuman massan pintaa on helppo kuumentaa uudelleen, kun ydinosa on ennestään kuuma uunilämmityksen jälkeen. Uunin ulkopuolella paisutetut pelletit voidaan asettaa haluttuun muo-10 toon ja kokoon uunista riippumatta. Tarvittava kuumennin voi olla kooltaan pienehkö liikutettavakin jälkipoltin, esimerkiksi puhalluslamppu tai muu poltin, joka estää kuumennetun materiaalin jäähtymisen ja kovettumisen. Tarvittaessa jälkipolttimeen voidaan lisätä sulatusainetta esimerkiksi kalsiumoksidia. Näin voidaan muodostaa suuriakin kevyitä laattoja esimerkiksi silloiksi, tien pohjiksi, 15 rakennusten perustuksiksi, kelluviksi lentokentiksi ym. rakenteiksi. Tällaiset isot rakenteet on edullista tehdä suoraan lopulliselle paikalleen ja jäähdyttää ja antaa kovettua vasta siinä.

Hienojakoista materiaalia on saatavissa keksinnön mukaisen kuumennusrum-20 mun raaka-aineeksi lähes mistä vain. Esimerkiksi savea kuljettavat kaikki virrat »*» ja joet mukanaan suuria määriä. Imupumpulla materiaali saadaan helposti f^ esimerkiksi laivaväylän pohjasta ylös. Sen jälkeen lietteen annetaan kuivua pari päivää auringon paisteessa. Liika vesi on edullista haihduttaa pois ennen uu- • t niin panoa. Uunissa tapahtuva kuivatus on kyllä mahdollista, mutta veden • · 25 haihduttaminen vaatii paljon kuumennusenergiaa. Nopeammin kuivunen saa- .,..: daan tapahtumaan suodattimen päällä ohuena kerroksena samaan tyyliin kuin . * · ·. paperiliete kuivatetaan viiran päällä paperitehtaassa, Kovettumisen jälkeen . \ massa siirretään jauhimen kautta kuumennusuuniin, missä tapahtuu lopullisen » ’ · '.M/ materiaalin valmistaminen. Tarvittaessa uuniin lisätään paisumista ja sulamista t · '·' 30 edistäviä aineita tai jäteainetta, esimerkiksi rautaoksidia, kalsiumkarbonaattijä-

• I

» * · ’; ': tettä, lentotuhkaa, paperin siistausmassaa jne.

» * » 14 113563

Tekemällä esimerkiksi tien pohja keksinnön avulla vettä kevyemmästä lasimai-sella pinnoitteella päällystetystä massasta saadaan syntymään vedessä kelluvia tierakenteita eli ponttonisiltoja. Ne ovat arvokkaita monilla tulva-alueilla, missä ajoittain tieyhteydet ovat poikki. Samoin talot saadaan näillä alueilla 5 vedessä kelluviksi tulvatilanteessa, kun kuumennetun massan tilavuuspaino on alle veden tilavuuspainon. Yleensä tällaiset ponttooniratkaisut ovat kalliita, mutta tämän keksinnön avulla niiden valmistaminen tulee kohtuuhintaiseksi.

Huokoinen kevyt paisutettu tuote saadaan syntymään, kun raaka-ainemateriaa-10 lissa on hienompia hiukkasia kuin 0.002 mm eli 2 mikrometriä vähintään 10 ... 20 % koko uunin raaka-aineen syöttömäärästä. Näin voidaan monenlaiset hienojakoiset jätemateriaalitkin ottaa hyötykäyttöön, ja paisumaan esimerkiksi lämpöeristeeksi tai kevennysmateriaaliksi moneen tarkoitukseen. Sulattamalla pinnalle karkeammista kivennäishiukkasista (raekoko yli 0,1 mm) edelleen 15 lasimaista kuorta, saadaan lujuus vielä paranemaan materiaalissa.

Sulaneet piidioksidijuonteet toimivat massassa raudoituksen tapaan vetolujuutta kylmänä kestävinä osina massassa. Vertailukohtana on perinteinen lasipullo, jota on vaikea vetää poikki. Massalla on siten paljon vetolujuutta. Amorfinen 20 lasimainen materiaali saadaan rikkoutumaan, kuten lasi iskemällä sitä lujaa, mutta siitä ei ole haittaa monissa käyttöpaikoissa. Massan keveys ja läm-_ i.. möneristävyys on erittäin arvokas ominaisuus, joka syntyy varsin edullisesti t ‘ ['. luonnon materiaaleista tai jätteistä.

25 Lasikuitukankaat ovat myöskin lasimateriaalia, mutta ne kestävät useimmissa ....: käyttökohteissa erittäin hyvin. Kuuma keraaminen massa voidaan laskea kuu- » » . · · ·, mennusuunista suoraan lasikuitukankaan päälle, joka antaa materiaalille paljon vetolujuutta. Uunista lasikuitukankaalle putoava kuuma materiaali sulaa kan- * · ‘!!. ‘ kaan kanssa yhteen. Lasisäikeiden suren vetolujuuden ansiosta syntynyt yhdis- 30 telmä on erittäin lujaa. Erittäin ohuet lasikuitusäikeet kestävät myöskin taivutus-‘ · ‘: ta jossain määrin. Näin voidaan ottaa hyötykäyttöön suuret määrät jätelasikui- 15 113563 tua, jolle ei ole olemassa nykyisin käyttöä. Uusia vetoa kestäviä rakenteita voidaan tehdä luonnollisesti tämän mukaisesti kuumista pelleteistä ja lasikuidusta.

5 Kuumennuskäsittelyssä käytettävä hienojakoinen raaka-aine voidaan tuoda lopulliselle käyttöpaikalle tai tuotteen valmistuspaikalle jo etukäteen kuivumaan ja kovettumaan. Tällaista on esimerkiksi satamien ja laivaväylien ruoppauksessa syntyvä pohjaliete, jota ei sellaisenaan yleensä voida hyödyntää. Kaupunkien ja laivojen monenlaiset jätteet pohjasedimentissä vaativat korkean lämmön 10 kuumennuskäsittelyä, jossa saasteet tuhoutuvat. Lietteestä voidaan yleensä tehdä kevytsoraa, joka on arvokasta kevyttä ja eristävää rakennusmateriaalia monilla kaupunkialueilla.

Keksinnön mukaisesti pienellä määrällä hienojakoista alle 2 mikrometrin hiuk-15 kaskokoista materiaalia saadaan sulaminen tapahtumaan helposti. Tällöin saadaan esimerkiksi hiekkarakeet "liimatuksi" yhteen esimerkiksi "asfalttitieksi" ilman bitumia tai sementtiä. Samoin voidaan keksinnön avulla tehdä tie arktisen ikiroudan päälle ilman suuria massan siirtoja ja kustannuksia. Paisuttamalla lisäaineilla syntynyttä laattaa saadaan muodostumaan ikiroutaa suojaava läm-20 pöeriste talojen ja teiden perustuksissa. Monessa tapauksessa pienen määrän » kuljettaminen hienojakoista materiaalia on edullisempaa kuin muun materiaalin (. siirto. Monet erämaatiet esim. hiekka-aavikoilla tai pohjoisissa olosuhteissa tulevat näin taloudellisesti mahdollisiksi.

25 Lasimaisella kvartsi- tai silikaattimassalla voidaan muodostaa myös kapseleita, ..,.: joihin voidaan myrkyt, raskasmetallit ynnä muut ei toivotut materiaalit sulkea ja . ·*. sitoa. Näin voidaan keksinnön avulla toteuttaa esimerkiksi jätteiden loppusijoit- , \ tamistakin sitomalla kemiallisesti jäte muihin aineisiin.

»I» · * · ] · ‘ 30 Lasikuitumatto on yksi jäte, jolle ei nykyisin ole käyttöä. Sen päälle laskemalla ’; / kuumana kevytsorapelletit saadaan sulamisessa syntymään kestävä yhdistel- * · · ‘ märakenne moniin tarkoituksiin. Lasikuitu antaa rakenteelle tärkeää vetolujuut ta.

16 113563

Keksinnön avulla korkeassa lämpötilassa käsiteltävä materiaali voidaan tehdä kylmänä kiinteäksi kivimäiseksi tuotteeksi tai huokoiseksi kylmänä lämpöä eristäväksi kevyeksi materiaaliksi tai niiden välimuodoksi lämpötilaa säätelemällä uunissa. Raaka-aineena massassa voidaan käyttää useimpia kivennäis-5 materiaaleja, esimerkiksi savea, tuhkaa, silttiä, hiekkaa kaivannaisjätettä, vie-märijätettä, teollisuusjätettä, jätemaata, saastunutta maata, lentotuhkaa, moreenia jne. Hienojakoiset materiaalit sulavat helposti uunin kuumuudessa erityisesti uuden uunimateriaalin lämmön heijastusominaisuuksien ja lämmönkestävyy-den ansiosta.

10

Paisutettu kuumennustuote saadaan syntymään luonnon savesta noin 1150 Celsius-asteen lämmössä perinteisessä kuumennusrummussa. Hiukkaset menettävät tällöin kidevetensä, ja paisuvat kaasujen purkautuessa massaan. Tavallinen savi paisuu tässä lämmössä ilman lisäaineita perinteisessä uunissa. 15 Uudessa keksinnön mukaisessa kuumennusrummussa riittää paljon alhaisempikin lämpötila paisumisen saavuttamiseksi, oikealla materiaaliseoksella jopa 600 ... 800 asteen seinämälämmössä rummussa. Jos paisuminen ei ole riittävää, voidaan sitä edistää lisäämällä raaka-ainemassaan helposti hajoavia oksideja. Tällainen on esimerkiksi rautaoksidi, joka on metalliteollisuuden jätet- * . 20 tä. Paremmin se on tunnettu ruosteena. Rautaoksidi menettää happiatominsa , happikaasuksi, joka paisuttaa massaa. Jäljelle jäänyt metallinen rauta sitoutuu .·>·, puolestaan kivennäismateriaaliin, esimerkiksi saveen. Pienelläkin rautaoksidi-

I I

.,,,: lisäyksellä saadaan lähes kaikki massat paisumaan uunissa. Myös muissa , · · *. oksideissa tapahtuu vastaavanlaisia ilmiöitä ja massan paisumista.

25

Suuri pintalujuus saavutetaan sintraamalla eli pintaa sulattamalla tuote kor- keassa lämpötilassa noin 1000 ... 2000 Celsiusasteen lämmössä. Uudessa | >t uuniratkaisussa sintraantuminen voi tapahtua hiukan alhaisemmassa lämpöti- Iässä.

30 » »

* » I

’;, ‘’ Liian nopean kovettumisen estämiseksi on edullista, että keksinnön mukainen * · " ·' uuni on liikkuva ja tuote lasketaan lopulliselle paikalleen heti uunista poistuttu- aan esimerkiksi tietä tai kenttää tehtäessä. Tällöin massan tekolaitteen on 17 113563 edullista liikkua, kun kuumennuskäsittelyn jälkeen materiaali jäähtyy nopeasti ja kovettuu. Tämän vuoksi muovausaika on pidettävä lyhyenä.

Tuotteesta lämmön talteenotossa voidaan käyttää esimerkiksi arinajäähdytti-5 miä. Liian suuret uunissa syntyneet tuotekimpaleet on rikottava uunissa pienempiin kappaleisiin pudottamalla isot kappaleet korkealta uunin pohjalla olevalle leikkuuharjanteelle uunin käydessä. Kuva 20 esittää poikkileikkausta uuniin sijoitetuista tulenkestävistä nostintangoista. Niillä liian suuret kappaleet nostetaan rummun pyöriessä ylös ja pudotetaan uunissa ylhäältä alas ja rikkou-10 tumaan lattiaan törmätessä.

Tämän jälkeen polttouunin tehoja voidaan nostaa tankonostimien avulla paljonkin pelkäämättä uunin syntyvää tarttuvaa rengasta niin sanottua kamirengasta. Siinä kevyet pelletit sulavat pinnaltaan ja tarttuvat yhteen isoiksikin kimpaleiksi 15 häiriten perinteisen uunin toimintaa.

Tuotepelletit voidaan jäähdyttää helposti esimerkiksi ilmajäähdyttimellä puhaltamalla pellettimassaan runsaasti ilmaa. Vapautuva kuuma ilma tai höyry voidaan käyttää hyväksi esimerkiksi materiaalin esilämmityksessä. Lämmönvaihti-20 men avulla voidaan käytetystä kuumasta kaasusta poistaa lämpö johonkin

< » I

muuhun käyttöön. Käytetyn kaasun tilalle voidaan vaihtaa uusi kaasu, joka voi ... toimia uutena jäähdytysaineena. Lämmönvaihtimella jäähdytetty poistokaasu * » .I"· menee paljon pienempään tilaan kuin kuuma pakokaasu. Tällöin selvitään mm.

» · , · · ·. pienemmillä poistoputkistoilla.

» · 25 .,,,: Lämpö kulkee johtumalla tehokkaasti pituussuunnassa rumpurakennetta pitkin.

. · * *. Esimerkiksi kromi-nikkeli-teräksisessä sementtiklinkkerin polttouunissa voimak- I » * . '. käin säteilylämpö saa aikaan noin 1500 °C:n lämmön sementtiuunin massassa • * » » . i' yleisesti. Näin suuressa kuumuudessa mineraalit sulavat muodostaen Portland- * · 30 sementti-klinkkeriä. Lämpökäsiteltävä kylmä raaka-ainemateriaali voidaan '; (‘: ohjata käsittelyrumpuun toisesta päästä väliaineella jäähdyttämään kuuman ‘ ’ pään liikaa lämpöä.

18 113563 Jäähdyttävä väliaine voi olla esimerkiksi kuumennettava materiaali kylmänä, vesi, ilma tai kylmä tuotejauhe. Kromi-nikkeli-teräksen hyvän lämmönjohtavuu-den takia lämpötilaerot pyrkivät rummussa nopeasti tasaantumaan. Jäähdyttävänä väliaineena on tällöin kylmä raaka-ainemateriaali. Se auttaa kromi-nikkeli-5 teräslevyn lämpötilan pysymisessä riittävän alhaalla, että rumpumateriaalin lujuus säilyy riittävän korkealla.

Suurin säteilylämpö tekee rummussa halutun kuumennustehtävän, mutta samalla esilämmittää raaka-aineen rumpua pitkin tapahtuvan lämmön johtumisen 10 avulla. Rumpu on tällöin on edullista tehdä yhtenäiseksi lämpöä johtavaksi metallirakenteeksi lämmönjohtumisen edistämiseksi. Kuumin säteilylämmön kohta rummussa tulee jäähdytetyksi samalla, kun kylmä raaka-aine tulee toisaalla rummussa esilämmitetyksi. Lämpö saadaan siirtymään pelkästään johtumalla ilman varsinaisia häviöitä. Kromi-nikkeli-teräslevy kestää nämä tarvittavat 15 lämpötilat ja lämpötilaerot erityisesti jäähdytettynä. Kromi-nikkeli-teräslevy on ruostumatonta materiaalia, joka estää korroosio-ongelmat ja antaa mahdollisuuden kemiallisesti vaativiin tehtäviin.

Lämmön johtumista kuumennusrummun pituussuunnassa voidaan lisätä pituus-20 suuntaisilla kromi-nikkeli-teräksestä tehdyllä harjanteilla, jotka pyörimisen aikana toimivat samalla kuumennettavan materiaalin nostimina ja heittiminä saaden ,'.,t materiaalihiukkaset irti rummun pinnasta säteilylämpöön kuumenemaan.

I · , - · -, Tekokivien, sementin ja kevytsoran valmistus ovat tyypillisiä massatuotteita, 25 joiden valmistus vaatii paljon energiaa lämpökäsittelyssä. Saastuneiden mai-,, ,: den kunnostus ja jätteiden hävittäminen ovat myös tyypillisiä lämpökäsittely- . * ·. kohteita, joissa tarvitaan korkeaa lämpötilaa ja kemiallista kestävyyttä. Teolli- . ‘, suuden prosesseissa voidaan lämpökäsittelyllä saada materiaaleja uudelleen t * * * ;;. ’ käyttöön. Tällainen käyttö on esimerkiksi selluloosateollisuuden käyttämä mee- ’ I' 30 sauuni. Aineiden yhdistäminen uusiksi yhdisteiksi tai jakaminen erilaisiin kom ponentteihin kemiallisesti vaatii myös lämpökäsittelyä, usein korkeassa lämpö-' · · ‘ tilassa. Mahdollisia käyttöaloja ovat useimmat nykyteollisuuden alat.

19 113563

Keksinnön raaka-aineena käytettävä tulenkestävä kromi-nikkeli-teräslevy on valmistettu tulenkestävästä metallilejeeringistä, jossa on kromia yleensä 16 ... 28 % ja nikkeliä 8 ... 24 %, joskus nikkeliä jopa 30...70 %. Lisäksi lejeeringissä on vähän hiiltä yleensä alle 0,2 %, vähän piitä yleensä alle 2,5 %, vähän man-5 gaania yleensä alle 2,5 % sekä raudan lisäksi pieniä määriä muita aineita esim. molybdeenia, vanadiinia, kuparia, kobolttia ja alumiinia. Metalliraaka-aine on hitsattavaa valmistuksen helpottamiseksi.

Seuraavat kuvat on tarkoitettu vain esimerkeiksi ja havainnollistamaan keksin-10 non toimintatapaa.

Kuvio 1 esittää poikkileikkauspalasta perinteisestä teräksisestä kuumennus-rummusta 16, joka on vuorattu keraamisilla kiilamaisilla tiilillä 17, jotka nojaavat toisiinsa. Tiilien tarkoituksena on suojata teräsrumpua suurelta säteilylämmöltä. 15 Rakenne on painava ja työläs rakentaa. Lämpötilamuutosten takia tiilien välissä on pieni rako 15.

Kuvio 2 esittää pituusleikkausta eräästä keksinnönmukaisesta väliaineella jäähdytettävästä kromi-nikkeli-teräksestä valmistetusta sylinterimäisestä kuu- 20 mennusrummusta 1. Tässä tapauksessa kiinteästä, seinämään 2 kiinnitetystä ., ”: polttimesta 6 lähtevä suurimman kromi-nikkeli-teräs-rumpuun kohdistuvan säteilylämmön alue on esitetty kuvion numeron 7 mukaisilla katkoviivojen esit- .···. tämällä alueella. Suuren säteilylämmön kohdatessa kromi-nikkeli-teräksestä ....: tehdyn rummun 1 lämpö heijastuu osittain takaisin rumpuun ja kuumennetta- 25 vaan materiaaliin 11. Osa säteilylämmöstä johtuu kromi-nikkeli-teräskerroksen läpi kuvion 2 nuolien 8 mukaisella periaatteella. Suurin rumpuun kohdistuva :··: säteilylämpö on karkeasti nuolien 8 esittämällä alueella, josta lämpö lähtee ·“; johtumaan rummun läpi ja pituussuunnassa nuolen 10 mukaisesti rummun : kylmää päätä kohden, missä lämpö kohtaa rumpuun tulevan kuumennettavan •»· · .···. 30 materiaalin 11. Kylmänä kuumennettava materiaali 11 voi toimia koko rummun 1 pääjäähdytysväliaineena syöttöluiskasta 12 rumpuun tultuaan. Syöttöluiskan 12 yläpuolelle ja vierelle voidaan sijoittaa kiinteä lämpösuojausseinä 2 säästämään uunin lämpöä. Materiaalin sisääntulolle ja poistolle uunista jätetään vain 20 113563 pienet aukot alareunaan A ja B1. Rummun kuumimmasta kohdasta lämpö johtuu osittain myös nuolen 9 suuntaan. Kromi-nikkeli-terässylinterin ulkopuolelle voidaan asettaa vielä toinen sylinterimäinen metallirumpu 4 kevyestä aineesta, esim. alumiinista tehtynä. Niiden väliin jäävä tila 3 voi olla ilmatilana, joka ei 5 johda lämpöä. Välitila voidaan täyttää myös keraamisella villalla, mutta se lisää lämpöä johtavaa väliainetta. Villa estää ilman liikkeet, mutta ne voidaan estää muutoinkin. Kuvassa 2 on esitetty myös kuumennetun materiaalin jälkikuumen-nin 37, joka lämmittää lämpökäsiteltyä materiaalia muovailtavuuden parantamiseksi.

10 Tässä tapauksessa lämpöeristystä on lisätty lämpöeristetilalla 3, joka on tyhjä välitila rummussa. Sinne voidaan johtaa jäähdyttävä ilmapuhallus tai ruiskuttaa ilman sekaan vesisuihku, joka höyrystyessään sitoo lämpöä ja jäähdyttää rumpua 1. Muun lämpöeristeen tarpeellisuus, laatu, eristeen paksuus ja pituus 15 määritetään tapauskohtaisesti. Yleensä rummun ulkopuolisena lämpöeristeenä voidaan käyttää esimerkiksi 5 ... 30 cm paksua keraamista villaa, joka tuulettuu normaalilla ilmalla tai villa pidetään alipaineessa alipainepumpun avulla lämpö-eristyskyvyn parantamiseksi. Lämpöeristeen päälle voidaan sijoittaa kevyt suojakerros esimerkiksi alumiinilevystä.

20 .,.,: Kromi-nikkeli-teräs-rumpu voi olla sylinterimäinen. Rumpu 1 voi olla kuvan 2 . ’:mukaisesti kromi-nikkeli-terästä koko kuumennusrummun pituudelta tai kallis . ’ * ·. kromi-nikkeli-teräsrummun osa voi olla vain kuumimman säteilylämmön alueel- .;: la. Viileämmät osat kuumennusrummusta voidaan tehdä kalliin kromi-nikkeli- 25 teräksen säästämiseksi muusta metallista, esimerkiksi tavallisesta teräksestä. Rummun sylinterimäisen kromi-nikkeli-teräs-osan ja sylinterimäisen jatko-osan •:*·: liittäminen voidaan tehdä esimerkiksi hitsaamalla tai lämpöä johtavalla laippalii- ·’**: toksella. Kromi-nikkeli-teräksestä tehdyn kalliin rumpuosan molemmin puolin tai : vain toisella puolella voi olla muusta metallista, esim. tavallisesta teräksestä . · * ·. 30 tehty sylinterimäinen rummun jatko-osa. Sisään tuleva kuumennettava raaka- aine 11 on viileä väliainemateriaali ja valuu esimerkiksi luiskaa 12 pitkin rum-!. / puun sen toisesta päädystä jäähdyttäen koko rumpurakennetta massallaan.

Kuumennettava materiaali etenee rummussa kohti toista päätyä, jossa on pää- 21 113563 tyseinä 2 tarvittaessa tai päätyseinää ei ole ollenkaan. Kuumennuksen jälkeen lämpökäsitelty materiaali poistuu esimerkiksi rummun toisesta päädystä reunan yli. Rummusta poistunut lämpökäsitelty materiaali on vielä kuumaa, joten sen sisältämä lämpöenergia on edullista ottaa talteen esimerkiksi lämmönvaihtimel-5 la tunnettuun tapaan. Saatu lämpöenergia voidaan käyttää esimerkiksi polttoil-man esilämmittämiseen tai sillä voidaan esilämmittää kuumennettavaa materiaalia tai tuottaa sähköenergiaa.

Poltin 6 ei yleensä pyöri rummun mukana, vaan se on kiinnitetty rummun ulko-10 puolelle. Polttimesta lähtevä liekki voi edetä polttokammioon akselin suunnassa suoraviivaisesti tai se voidaan saattaa pyörimään spiraalimaisesti syklonin tavoin kuvan 11 mukaisella periaatteella.

Kuvio 3 esittää poikkileikkausta kuvassa 2 pitkin viivaa l-l. Lämpöeristeen 3 tai 15 tyhjän tilan ulkopuolelle voidaan tarvittaessa laittaa myös suojakerros 4 kuvassa 2. Kuvion mukainen rakenne on paksun näköinen mutta kevyt, jos eristeenä 3 käytetään keraamista villaa. Tyhjä välitila rummussa on tehokas lämpöeriste. Tämän vuoksi rummun pyörintänopeus voidaan nostaa halutun suuruiseksi.

“': 20 Kuvio 4 esittää poikkileikkausta keksinnön mukaisesta kromi-nikkeli-teräsrum- * ;·*;. musta, jossa on kulutusta kestäviä harjanteita 23 materiaalin irrottamiseksi :rummun 1 pinnasta. Harjanne heittää materiaalin esimerkiksi nuolien 24 suun-:" ‘: taan erityisesti rummun pyöriessä suurella nopeudella. Harjanteet 23 voivat olla •; · ·: onttoja kuvan mukaisesti tai niihin voidaan sijoittaa rummun pituussuuntaisia 25 lämmönjohtimia esimerkiksi kromi-nikkeli-teräksestä. Kallistukset harjanteiden eri puolilla voivat olla eri suuria. Näin saadaan rummun pyörimissuuntaa vaih-‘ tamalla muutetuksi heiton voimakkuutta.

• : ’: Kuvio 5 esittää pituusleikkausta keksinnön mukaisesta kromi-nikkeli-teräsrum- » * » · :' 30 musta erittäin korkeilla lämpötila-alueilla. Suurimmalle lämpörasitukselle joutu- : va kromi-nikkeli-teräsrummun 1 alue voidaan suojata keraamisella tai muulla . · · ·. suojakerroksella 25. Tämä kerros voidaan levittää esimerkiksi ruiskuttamalla sitä suurta kuumuutta kestävään lujiteverkkoon.

22 113563

Kuvio 8 esittää pituusleikkausta kartiolla 28 varustetusta keksinnön mukaisesta kuumennusrummusta, joka voi toimia samalla lämpökäsitellyn materiaalin lajitti-mena ja erottimena. Syöttöilma ja polttoaine 31 tulevat siipien 30 ohjaamana oleellisesti tangentiaalisesti sylinterimäiseen pyörretilaan muodostaen ensin 5 ulkopyörteen. Kartiosta heijastuva pienisäteinen sisäpyörre sisältää kaikkein kevyimmät hiukkaset ja kaasut, jotka pyrkivät menemään keskusputkeen 21. Kuuman virtauksen takia keskusputki 21 on jäähdytettävä tehokkaasti tai valmistettava keraamisesta materiaalista tai kalliista erikoismetallista. Raaka-aineen syöttö jäähdyttää kartiota 28 ulkopuolelta, jos raaka-aine on kylmää.

10 Tässä tapauksessa kartio on kiinnitetty virtausputkilla kuumennusrumpuun. Virtausputkissa 26 saadaan kulkemaan jäähdytysilma tai vesi rummun ja kartion 28 välillä. Rummun 1 pyöriessä syöttömateriaalin ohjaimet 33 pyörivät rummun mukana ja ahtavat materiaalia rumpuun nuolen suunnassa. Kartioon 28 on tehty ilmarako eristämään lämpöä metallista kaikkein pienimmällä ja kuumim-15 maila keskiöalueella. Ohuet putket 26 johtavat jäähdytyksen rummusta kartioon. Nuoli 18 tarkoittaa jäähdytysväliaineen, esimerkiksi ilman tai veden, sisääntuloa ja nuoli 19 ulosmenoa. Nuoli 31 tarkoittaa syöttöpyörteen yleistä virtaussuuntaa akselin suunnassa. Ohjainlevy 33 voi pyörimisen aikana johtaa kuumennettavaa syöttömateriaalia 32 sylinterimäiseen poltto- tai pyörrerum-20 puun 1. Kerros 20 voi olla kevyestä materiaalista valmistettu jäähdytysaineen, esim. veden tai ilman, virtausputki rummun 1 ympärillä. Käyttämällä monta . ·: ·. vaippakerrosta 20, ja niiden välissä virtaavaa jäähdytysvällainetta kuten ilmaa ;. ja/tai mahdollisesti vesisuihkua, joka höyrystyy vesihöyryksi, saadaan vaippa- •; · · j kerrokset asteittain kylmenemään, niin että uloimman kerroksen lämpötila on : * ’ *: 25 jopa alle 100 °C. Rummun 1 jäähdytyksen ja lämpösäteitä peilimäisesti heijastavan sisäpinnan ansiosta kuumennus ja jäähdytys saadaan tasapainote-•; · ·: tuksi siten, että kuumennusrummun ja sen rajoittaman kuumennustilan kuumim- • ’ ’ ’: man kohdan lämpötilaero on yli 300 °C, sopivimmin yli 400 °C. Kuumennustilan : . ·. kuumimman kohdan lämpötila on tyypillisesti yli 1000°C ja metallisen • » * » . ‘ . 30 kuumennusrummun kuumimman kohdan lämpötila on alle 700 °C, sopivimmin . noin 550 °C- 650 °C.

23 113563

Kuvio 9 esittää poikkileikkausta pitkin viivaa IV-IV kuvassa 8. Syöttösiivet 30 voidaan säätää haluttuun ohjauskulmaan halutun pyörteen aikaansaamiseksi rummussa. Nousukulma voi olla säädettävissä materiaalin tai kapasiteetin mukaan. Polttoaineen sytytys tapahtuu jatkuvalla kipinäsytytyksellä välittömästi 5 siipien 30 jälkeen. Keskusputki 21 voi olla pinnoitettu tai jäähdytetty esimerkiksi vedellä suuren kuumuuden kestämiseksi. Rumpua 1 vasten voidaan jättää välitila rummun kuumentumisen välttämiseksi. Rumpu 1 voidaan lämpöeristää ilmatiloilla, jotka muodostuvat siksak-muotoon taivutettujen levyjen eri puolille.

10 Kuvio 10 esittää poikkileikkausta pitkin viivaa V-V kuvassa 8. Kartion päässä olevaan aukkoon 34 vapaa pyörre kerää hienoa materiaalia kartiosta 28. Hieno materiaali voidaan johtaa jatkokäsittelyyn esimerkiksi multisykloniin tai kangas-suodattimelle partikkeleiden erottamiseksi kokonaan kaasusta.

15 Kuvio 11 esittää periaatetta kartiolla varustetun pyörrekammion kaksoispyör-teestä. Tangentiaalinen syöttö 53 muodostaa ensin isompisäteisen ulkopyör-teen 51. Kartion aiheuttaman kitkan vuoksi pyörre loppuu ja kääntyy keskusput-kea kohti suuntautuneeksi pienisäteiseksi sisäpyörteeksi 52. Kaikkein hienojakoisin materiaali poistuu B3:n kautta suuren keskipakoiskäsittelyn jälkeen.

20 Kartion kärjestä poistuu vähän karkeampi fraktio poiston B2 kautta.

. Kuvio 12 esittää lämmöneristystä, joka on toteutettu taivuttamalla kromi-nikkeli- :" ‘: teräslevyä 35 rummun 20 sisään siksak-muotoon muodostamaan tyhjätiloja 18 •: · · j ja 19 jäähdytysaineen kulkua varten. Taivutettu levy 35 on hitsattu rumpuun 20 25 vain kunkin palasen yhdestä kohtaa, joten lämpöliikkeet ovat mahdollisia.

•: · i Kuvio 13 esittää kaksikerroksista siksak-levyrakennetta, jolloin lämpöä eristäviä • ’tyhjätiloja muodostuu paljon ja lämmön johtumismatka metallirakenteessa on : .·. pitkä. Näin lämmön kulku rakenteessa vaikeutuu. Tyhjätiloihin 18 ja 19 voidaan ; * ‘ ·. 30 suihkuttaa vettä nestemuodossa, joka höyrystyessään sitoo lämpöä rummusta, . tai kylmää ilmaa jäähdyttämään rumpua 1. Rakenteen lujuutta voidaan paran- taa välirummulla 36.

> · * 24 113563

Kuvio 14 esittää sivukuvaa keksinnön mukaisesta pyörillä 57 liikkuvasta kuu-mennuslaitteesta, jolla voidaan levittää kuumaa materiaalia suoraan rakennuspaikalle esimerkiksi tien perustaksi 44. Perusta voidaan tehdä lujaksi tai kevyeksi tarpeen mukaan lisäaineilla. Massan 44 muovailtavuutta voidaan parantaa 5 tarpeen mukaan pienellä lisälämmityslaitteella, esimerkiksi puhalluslampun tyyppisellä lisäkuumentimella (ei esitetty kuvassa). Osa 41 tarkoittaa kuumennettavan materiaalin syöttösuppiloa ja osa 42 tarkoittaa multisyklonia, kangas-suodatinta tai hienon aineksen keräilysäiliötä.

10 Kuvio 15 esittää sivukuvaa keksinnön mukaisesta liikutettavasta laitteesta veden rantaan pysäköitynä. Materiaali voidaan laskea haluttaessa veden varaan kuumentamisen ja jäähdytyksen jälkeen esimerkiksi ponttooniksi, sillaksi tai kelluvaksi lautaksi 45, joka voi olla esimerkiksi osa suurta kelluvaa lentokenttää. Kuumennettava materiaali voidaan esilämmittää paisumisen edistämi-15 seksi ja kelluvuuden parantamiseksi erillisessä rummussa 55.

Kuvio 16 esittää kahden rummun 1 ja 20 välissä jäähdytysilman ohjaamista kanavia 18 ja 19 pitkin. Ilman kulku voidaan suunnitella niin, että järjestelmä toimii rummun jäähdyttämiseksi lämmönvaihtimen tavoin, jolloin saadaan myös >' *. 20 kuumaa ilmaa haluttuun käyttötarkoitukseen. Välilevyjen 35 tarkoitus on kasvat- •: *. I taa lämmön johtumismatkaa viiston rakenteen avulla.

:Kuvio 17 esittää periaatetta uunissa tapahtuvan pelletin massahiukkasten : *: sijoittumisesta kuumennusvaahtoutumisessa. Isompikokoiset partikkelit 39 eivät 25 sula helposti, joten ne joutuvat pelletin pintaan. Rakeen keskelle jää hienommasta aineksesta muodostunut huokoinen ja kevyt aines 40. Uloimmaksi jää sintrautumisessa syntynyt lasimainen kerros 38, jonka syntyä ja sulamista *...·* kalsiumoksidi edistää uunissa.

< I I · : ’": 30 Kuvio 18 esittää korkeassa lämpötilassa yhteen sulaneita ja liimautuneita : kuvan 17 mukaisia pellettejä. Kappaleella voi olla suuri lujuus lasimaisen ainek- I | · , · , sen 40 ansiosta, vaikka paino onkin kohtalaisen pieni.

25 113563

Kuvio 19 esittää leikkausta keksinnön mukaisesti tehdystä tierakenteesta, missä huokoisten ja kevyiden alakerrosten 48 päälle on levitetty lujempi pintakerros 47 ja asfaltti 46.

5 Kuvio 20 esittää poikkileikkauksen osaa keksinnön mukaisesta kuumennusrum-musta, jossa uuniin kertyneiden yhteensulaneiden pellettikimppujen 50 pituussuuntaiset eri etäisyyksillä kuumennusrummusta 1 sijaitsevat suurta lämpötilaa kestävät nostotangot 49 voivat nostaa rumpua vasten erikokoisia yhteen liimautuneita kimppuja 50 rummun pyöriessä ylös. Pellettikimppu putoaa uunin pyö-10 riessä ylhäältä alas, ja särkyy kappaleiksi törmätessään kovaan alustaa uunissa. Näin uunin toiminta voi jatkua normaalisti, vaikka uunin lämpötilaa onkin nostettu keksinnön mukaisesti ja pellettikimppujen syntymisriski kasvaa. Tangot on kiinnitetty päistään erillisiin renkaisiin.

15 Kuvio 21 esittää vedessä kelluvaa keksinnön mukaisesti toteutettua lauttaa tai laituria, jossa paisunut materiaali 48 pitää lautan keveytensä ansiosta kellumassa. Luja materiaali 47 kestää liikenteen kuormat.

Kuvio 22 esittää vedestä pilareille 56 kohotettua kelluvaa rakennetta, joka sallii ·. 20 vesiliikenteen kulun rakenteen alta.

- * * * • « *

* S I

* · » ' ' » I »

Claims (20)

26 113563 Patentti vaati m u kset

1. Menetelmä materiaalin kuumentamiseksi korkeaan lämpötilaan kuumen-nusrummussa, joka on vaakasuuntaisen tai kallistetun akselin ympäri pyörivä 5 ontto pitkänomainen putkimainen kuumennusrumpu, jossa on yhdessä päässä kuumennettavan materiaalin syöttö (A) ja rummun yhdessä tai useammassa päässä lämpökäsitellyn materiaalin poisto (B) ja lämmön tuottamiseksi lämmön lähde (C), joka sijaitsee rummun siinä päässä, joka on vastakkainen kuumennettavan materiaalin syöttöpäähän nähden, jolloin kuumennettava 10 materiaali kuumenee vähitellen siirtyessään materiaalin syöttöpäästä kohti lämmön lähdettä, tunnettu siitä, että tulenkestävästä kromi-nikkeli-teräksestä valmistettua tai krominikkeliteräslejeeringillä pinnoitettua kuu-mennusrumpua jäähdytetään ulkopuolelta väliaineella ja sisäpuolelta kuumennettavalla materiaalilla sen liukuessa tai vieriessä pitkin kuumennusrum-15 mun metallipintaa, samalla kun kuumennustilaa rajoittavaa metallista kuu-mennusrumpua käytetään lämpötilojen tasoittamiseksi, lämpötilojen nostamiseksi ja lämmön johtamiseksi, ja että materiaalin kuumentamista korkeaan lämpötilaan kuumennusrummussa tehostetaan lämpösäteitä kromi-nikkeli-teräslevyllä peilimäisesti heijastamalla. 20

\ 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuu- . · . mennusrummun kuumennus ja jäähdytys tasapainotetaan siten, että kuu- .· . mennusrummun ja sen rajoittaman kuumennustilan kuumimman kohdan .. .: lämpötilaero on yli 300 °C, sopivimmin yli 400 °C. 25 « ·

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materi-aalin kuumentamista korkeaan lämpötilaan kuumennusrummussa tehoste-taan hapella rikastetussa ilmassa polttamalla tai sähköisellä kuumentimella. • · •: · ; 30

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ,*·«. että polttoaine suihkutetaan kuumennusrumpuun ilmapyörteen aikaansaavi- * * * 113563 en ohjaussiipien (30) takaa ja sytytetään välittömästi siipien (30) jälkeen, jolloin kuumennusrumpuun muodostuu palava pyörre.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että materiaalin kuumentaminen korkeaan lämpötilaan tapahtuu palavan pyörteen pyörre-erottimessa lämpökäsitellyn materiaalin erottamiseksi tai jakamiseksi eri luokkiin.

6. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että rummun lämpöeristys tai jäähdytys on toteutettu rummun seinällä, joka on muodostettu kahdella tai useammalla levykerroksella, joiden välissä on rako jäähdytysväliainetta kuten vesisuihkua, vesihöyryä ja/ tai ilmaa varten.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallinen kuumennusrumpu toimii lämmönsiirtoelimenä rummun pituussuunnassa.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että teräsrakenteista tiilivuorattua rumpua kevyempää kuumennusrumpua “ liikutellaan pyörillä kuumennuksen aikana tai kuumennuskertojen välillä.

.···. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumennustilan kuumimman kohdan lämpötila on yli 1000 °C ja metalli- ;·*'. 25 sen kuumennusrummun kuumimman kohdan lämpötila on alle 700 °C, sopi- • *» vimmin noin 550 - 650 °C. I · i • · · • I

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalsiumoksidia lisätään sulateaineena kuumaan kuumennusrumpuun. 30 I t | 113563

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1 -10 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että öljyllä saastunutta maata käytetään kevytsoran valmistuksen raaka-aineena tai energian lähteenä.

12. Laite materiaalin kuumentamiseksi korkeaan lämpötilaan kuumennusrum- mussa, joka on vaakasuuntaisen tai kallistetun akselin ympäri pyörivä ontto pitkänomainen putkimainen kuumennusrumpu, jossa on yhdessä päässä kuumennettavan materiaalin syöttö (A) ja rummun yhdessä tai useammassa päässä lämpökäsitellyn materiaalin poisto (B) ja lämmön tuottamiseksi läm-10 mön lähde (C), joka sijaitsee rummun siinä päässä, joka on vastakkainen kuumennettavan materiaalin syöttöpäähän nähden, jolloin kuumennettava materiaali kuumenee vähitellen siirtyessään materiaalin syöttöpäästä kohti lämmön lähdettä, tunnettu siitä, että pyörivä kuumennusrumpu, joka rajoittaa kuumennustilaa, on valmistettu tulenkestävästä kromi-nikkeli-teräksestä 15 tai sisäpinnaltaan pinnoitettu kromi-nikkeli-teräslejeeringillä, jolloin kuumennustilaa rajoittava metallinen kuumennusrumpu toimii lämpötilojen tasoittamiseksi, lämpötilojen nostamiseksi ja lämmön johtamiseksi, että kuumennus-rumpu on järjestetty jäähdytettäväksi ulkopuolelta väliaineella ja sisäpuolelta kuumennusrummussa kuumennettavalla materiaalilla, ja että materiaalin 20 kuumentamista korkeaan lämpötilaan kuumennusrummussa on tehostettu lämpösäteitä peilimäisesti heijastavalla kaarevalla kromi-nikkeli-teräslevyllä, joka muodostaa ainakin osan kuumennusrummun sisäpinnasta rummun kuu- , ·. maila vyöhykkeellä. :'"; 25

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäähdytetyn kromi-nikkeli-teräskerroksen muodostama rummun seinämä on lämpö- i' ·': eristetty rummun ulkopuolelta.

• ·» .··. 14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että rum- »· * ·:· ·· 30 mun lämpöeristys tai jäähdytys on toteutettu kahdella tai useammalla levy- kerroksella, joiden välissä on rako jäähdytysväliainetta kuten vesisuihkua, I · · .·. : vesihöyryä ja/tai ilmaa varten. > * I • I 113563

15. Jonkin patenttivaatimuksen 12 -14 mukainen laite, tunnettu siitä, että materiaalin kuumentaminen korkeaan lämpötilaan on jäljestetty tapahtumaan palavan pyörteen pyörre-erottimessa lämpökäsitellyn materiaalin erottamiseksi tai jakamiseksi eri luokkiin. 5

16. Jonkin patenttivaatimuksen 12 -15 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuumennusrumpu toimii lämmönsiirtoelimenä rummun pituussuunnassa.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 12 -16 mukainen laite, tunnettu siitä, että 10 teräsrakenteista tiilivuorattua rumpua kevyempi kuumennusrumpu on tehty pyörillä liikutettavaksi.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 12 -17 mukainen laite, tunnettu siitä, että rummun päämateriaali on kromi-nikkeli-teräslejeeringillä pinnoitettu muu me- 15 talli.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 12 -18 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on tehty niin kevyeksi, että rummun pyörimisnopeus on voitu nostaa arvoon 10 ... 100 kierrosta minuutissa.

20 ’. 20. Jonkin patenttivaatimuksen 1 -11 mukaisen menetelmän tai patenttivaa timuksen 12 -19 mukaisen laitteen käyttö, tunnettu siitä, että kromi-. ’ · ·. nikkeli-teräksestä valmistettua rumpua käytetään johonkin seuraavista: ....: kevytsoran valmistamiseen, jätteiden hyötykäyttöön, meesauunina tai se- ;···. 25 mentin valmistamiseen, saastuneiden maiden kunnostamiseen, ympäristölle vaarallisten aineiden hävittämiseen tai niiden kapselointiin. • · > • · · • » • » * · * (ti • i » » » » l t t * * » 30 113563