FI123173B

FI123173B - calcining

Info

Publication number: FI123173B
Application number: FI20100105A
Authority: FI
Inventors: Jouko Niemi
Original assignee: Micropulva Ltd Oy
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2012-12-14
Also published as: FI20100105A0

Description

55

Kalsinointimenetelmäcalcining

Keksintö kohdistuu maaperästä hyödynnetyn maa-aineksen, mineraalin tai kiviaineksen kalsinointimenetelmään, jossa kalsinoitava aine kuivataan ja kuumennetaan yli kalsinoin-tilämpötilan niin, että aineessa oleva kidevesi poistuu.The present invention relates to a method of calcining a soil, mineral or rock material utilized in the soil, wherein the calcined material is dried and heated above the calcination temperature so that the crystalline water in the material is removed.

10 Kalsinoitavat aineet ovat tavanomaisesti osana kosteita raaka-aineita, joista ne erotetaan käyttäen tyypillisesti vettä väliaineena niiden hydroluokitustekniikalla tapahtuvassa erotuksessa. Osa kalsinoitavista aineista tuotetaan myös saostamalla tai muilla kemiallisilla prosesseilla.The materials to be calcined are conventionally part of the moist raw materials from which they are separated, typically using water as a medium for their separation by hydrolysis. Some of the calcinable substances are also produced by precipitation or other chemical processes.

15 Märkäprosessin käytöstä seuraa se, että ennen korkeassa lämpötilassa toteutettavaa ja runsaasti energiaa tarvitsevaa kalsinointivaihetta, energiankulutusta pyritään alentamaan poistamalla vettä kalsinoitavasta aineesta. Tämä tapahtuu yleensä mekaanisista suodatusta käyttäen.15 As a result of the wet process, prior to the high-temperature and energy-intensive calcination step, energy consumption is reduced by dewatering the material to be calcined. This is usually done by mechanical filtration.

2 0 Kalsinointia edeltävä prosessivaihe voidaan myös erittäin kustannustehokkaasti toteuttaa kuivaprosessina, jossa kalsinoitavaa raaka-aineen sisältämää vettä ja hienofiaktiota poistetaan prosessivaiheittain. Näissä prosessiratkaisussa prosessointi toteutetaan käyttäen energistä työkaasua, hyödyntäen sen energiasisältöä haihdutukseen sekä pneumaattiseen luokitukseen perustuvaan fraktiointiin. Vaiheittainen kuivaus voi tapahtua esim. suoma- 2 5 laisen patentin 119017 mukaisen j auhatuksen yhteydessä työpaineeseen puristetun kuu mentuneen työkaasun avulla.2 0 The pre-calcination process step can also be carried out very cost-effectively as a dry process in which the water and fine fraction of the raw material to be calcined are removed by process steps. In this process solution, the processing is carried out using energetic working gas, utilizing its energy content for evaporation and fractionation based on pneumatic classification. The stepwise drying may be carried out, for example, in connection with a refining process according to Finnish Patent No. 119017 by means of a heated working gas compressed to working pressure.

Tämä keksintö kohdistuu menetelmään jossa kalsinoitavan aine hienojauhetaan tai mikro-nisoidaan energisellä työkaasulla ja laitteisto on suoraan kytketty ’’flash” eli salama-peri- 3 0 aatteella toimivaan polttokammiosta ja putkistosta muodostuvaan kalsinointilaitteistoon.The present invention relates to a process in which the material to be calcined is finely pulverized or micronized with an energetic working gas and the apparatus is directly connected to a "flash" calcining apparatus consisting of a combustion chamber and a piping system.

Keksinnölle on tunnusomaista, että kalsinoitava aine yhdistetään jauhatuksessa kompressorilta saatavaan paineistettuun työkaasuun, joka on kompressorilla tapahtuvassa puristuksessa aiemmin lämmennyt ja mainitun työkaasun lämpöenergialla esilämmitetään saatua kalsinointiin johdettavaa kaasu/kiintoaineseosta, jolloin kalsinoinnin vaatima loppu-3 5 lämpötila saavutetaan johtamalla lämmitysyksiköltä johdettu palokaasuvirtaus laitteessa kohtaamaan ja yhdistymään mainittuun kaasu/kiintoaineseokseen, jolloin lopuksi kalsinoi-tu kiintoaines erotetaan kaasusta.The invention is characterized in that the material to be calcined is combined with the pressurized working gas from the compressor which has previously been heated during compression by the compressor, said gas / solid mixture, whereupon the calcined solid is finally separated from the gas.

22

Kalsinointiprosessissa poistetaan käsiteltävästä mineraalista kidevettä ja muutetaan sen 5 kiderakennetta. Kalsinointiprosessi, kideveden poistaminen vaatii paljon energiaa, koska sen täytyy tapahtua korkeassa lämpötilassa. Kalsinoidut lopputuotteet yleisesti myös mik-ronisoidaan prosessin jälkeen loppukäyttöä varten.The calcination process removes the mineral water to be treated and changes its crystal structure 5. The calcining process, removing the crystal water, requires a lot of energy because it has to take place at a high temperature. The calcined end products are also generally micronised after the process for end use.

Kehitetyssä uudessa prosessissa kalsinoitavaa ainetta hienonnetaan halutulle tasolle en-10 simmäisessä vaiheessa tehokkaasti vastasuihkujauhimessa. Aineen hienouden kasvattaminen nopeuttaa kalsinoitumista, koska aineen partikkelikoko pienenee ja ominaispinta-ala kasvaa. Näin menetellen syntyy edellytykset poistaa kidevettä kapinoitavasta aineesta tehokkaasti sekä nopeasti energiankäyttöä optimoiden.In the new process developed, the calcined material is effectively comminuted to the desired level in the first step of en-10 in a counter-jet mill. Increasing the fineness of the material accelerates the calcination as the particle size of the substance decreases and the specific surface area increases. By doing so, conditions are created to efficiently and quickly eliminate crystalline water from the material to be rebated, optimizing energy use.

15 Kehitetyssä menetelmässä voidaan hyödyntää hienojauhatuksessa käytetty työkaasun energia tarkoin kalsinointiprosessissa lämpöenergiana aineen ja kalsinointikaasun lämpötilan nostoon sekä aineen hallituksi syöttämiseksi kalsinointiprosessiin.The developed process can utilize the energy of the working gas used for fine grinding in the calcining process as a heat energy for raising the temperature of the material and the calcining gas and for the controlled introduction of the material into the calcining process.

Kehitetyssä uudessa prosessiratkaisussa kapinointiin tarvittava kalsinointikaasun korkea 2 0 lämpötila tuotetaan polttamalla kaasumaista tai nestemäistä energiaa alipaineisessa poltto-kammiossa, jonka jatkeena on putkisto, jossa kalsinoituminen tapahtuu ja johon kapinoitava aine vastasuihkujauhimesta energisen työkaasun siirtämänä syötetään.In the new process solution developed, the high temperature of the calcining gas required for the rebellion is produced by burning gaseous or liquid energy in a vacuum pressurized combustion chamber, which is followed by a piping system where the calcination takes place and fed by the counter jet refiner.

Kapinoitavan aineen pienen partikkelikoon ja suuren ominaispinta-alan johdosta kalsinoi- 2 5 tuminen tapahtuu salaman nopeasti ja kaasu/kiintoaineseoksen lämpötilaa voidaan laskea kalsinoitumisen tapahtumisen jälkeen alhaisemmaksi esimerkiksi ottamalla jäähdytysil-maa putkistoon ennen suodinyksikössä tapahtuvaa kaasun ja kiintoaineen erotusta. Kalsi-nointiprosessia ohjataan ja säädetään lämpötila-arvojen avulla.Due to the small particle size and high specific surface area of the material to be rebelled, the calcination occurs rapidly and the temperature of the gas / solid mixture can be lowered after calcination, for example by introducing cooling air into the pipeline before gas and solid separation in the filter unit. The calcination process is controlled and controlled by temperature values.

3 0 Suodinyksiköstä poistuva kaasu voidaan hyödyntää suoraan tai lämmönvaihdin tekniikkaa hyödyntäen raaka-aineen kuivaukseen ja esilämmitykseen.3 0 The gas leaving the filter unit can be utilized directly or utilizing heat exchanger technology for drying and preheating the raw material.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin viittaamalla oheiseen kaavioon Fig. 1, jossa kuvataan erään edullisen kaoliinituotteen kalsinointiprosessia.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying Scheme 1, which illustrates the calcination process of a preferred kaolin product.

3 5 Öljyvapaata työkaasua, jonka avulla kapinoitava aine johdetaan hienojauhettavaksi/ mik-ronisoitavaksi, kehitetään korkealla hyötysuhteella kompressorilaitteessa 1 säätämällä sille tarvittava paine ja tarvittava tuottomäärä.3 5 The oil-free working gas, by means of which the rebel material is led to finely grind / micronize, is developed at a high efficiency in the compressor unit 1 by adjusting it to the required pressure and the required output.

33

Kalsinoitava aine hienojauhetaan/mikronisoidaan vastasuihkujauhimessa 2, joka myös 5 syöttää pneumaattisesti aineen korkeaenergisen kalsinointikaasun sekaan laitteessa 3. Kalsinoinnissa käytettävä työkaasu kehitetään polttokammiossa 4. Polttokammio 4 toimii alipaineessa ja lämpöenergia kehitetään kaasumaisella tai nestemäisellä polttoaineella. Kalsinointi tapahtuu laitteen 3 jälkeen, kun jauhettu/mikronisoitu aine sekoittuu kuumaan polttokammiosta 4 tulevaan kaasuun. Aineen partikkelien hienojakoisuuden perusteella 10 kalsinointi eli aineen kuumeneminen niin, että kidevesi poistuu, tapahtuu hetkessä laitteen 3 jälkeen. Aine kuumennetaan kalsinoinnissa ainakin yli 600°C. Kidevesi tulee höyrynä työkaasun joukkoon.The calcined material is finely ground / micronized in a counter-jet mill 2, which also 5 pneumatically feeds the substance into the high energy calcining gas in the device 3. The working gas used for calcining is generated in the combustion chamber 4. The combustion chamber 4 operates under vacuum and the heat energy is generated by gaseous or liquid fuel. The calcining takes place after the device 3, when the pulverized / micronised material is mixed with the hot gas from the combustion chamber 4. Based on the fines of the material particles, calcining, i.e. heating of the material so that the water of crystallization is removed, occurs immediately after the device 3. The material is heated during calcination to at least above 600 ° C. The crystalline water becomes steam in the working gas.

Kalsinointivaiheen jälkeen kaasu/kiintoaineseoksen lämpötilaa lasketaan ottamalla virta-15 ukseen mukaan jäähdytysilmaa säädettävän venttiilin 5. kautta. Kiintoaine ja kaasu erotetaan suodinyksikössä 6. Kalsinointiprosessiin kehitetään tarvittava alipaine puhaltimella 7 synnytetyn imun avulla ja kuuman puhdistetun kompressorilla 1 tuotetun työkaasun lämpöenergia hyödynnetään suoraan tai välillisesti kalsinoitavan aineen esilämmitykseen, jolloin aine tulee esilämmitettynä laitteelle 3. Suodattimelta 6 poistettavan kaasun lämpö-2 0 tila on vielä sen verran korkea, että siitä voidaan lämmönsiirtimen 8 avulla saada lämpöä talteen esim. myös jauhatuksesta 2 tulevan kaasu/kiintoaineseoksen esilämmitykseen.After the calcining step, the temperature of the gas / solid mixture is lowered by including cooling air through the adjustable valve 5 in the stream. The solids and gas are separated in the filtration unit 6. The necessary vacuum is generated in the calcination process by suction generated by the blower 7 and the thermal energy of the working gas produced by the hot purified compressor 1 is directly or indirectly preheated by the calcined material. high enough that heat can be recovered therefrom by means of the heat exchanger 8, for example also for preheating the gas / solid mixture from refining 2.

Kompressorilta 1 tulevaa paineistettua kaasua ei jäähdytetä, kuten tavallisesti tehdään, jotta saadaan kuumaa työkaasua keksinnön mukaisesti prosessiin.The pressurized gas from the compressor 1 is not cooled, as is usually done, to provide hot working gas according to the invention to the process.

25 30 3525 30 35

Claims

5

A method of calcining a soil, mineral or rock material utilized in the soil, wherein the calcined material is dried and heated above the calcining temperature so that the water of crystallization in the material is removed, characterized in that the calcined material is combined with the compressor (1) previously heated by compression (1) and preheating the resulting gas / solid mixture for calcination with the thermal energy of said working gas, whereby the final temperature required for calcination is achieved by directing the flue gas flow from the heating unit (4) to the finally separating the calcined solids from the gas. 15

Method according to Claim 1, characterized in that the calcining process is held under vacuum by the suction of the blower (7).

Method according to Claim 1, characterized in that, after calcination, the cooling gas is supplied to the gas / solid mixture 2 via a valve 5.

Method according to Claim 1, characterized in that the working air from the compressor (1) is supplied to the process without cooling.

Process according to Claim 1, characterized in that the calcination temperature is above 600 ° C. 30 35