FI59737C - Foerfarande och klassificerare foer pneumatisk finklassificering - Google Patents

Description

-1- 59737 Tämän keksinnön kohteena on kuivien, jauhemaisten aineiden pneumaattinen hienoluokitusmenetelmä, jossa nopeasti virtaa-van väliaineen ja luokitettavan jauheen muodostama suspensio saatetaan nopeaan kiertoliikkeeseen vaakasuoran akselin ympäri olennaisesti pyöreässä luokitustilassa, jolloin jauhe jakautuu keskipakovoiman vaikutuksesta hienojakeeksi, joka siirretään väliaineeseen suspendoituneena hienotuotesykloniin, sekä kar-keajakeeksi, joka poistetaan ulosmenokanavan kautta karkeatuo-tesykloniin.

t

Keksinnön mukainen menetelmä on tarkoitettu erityisesti ns. mikrojauheiden pneumaattiseen erottamiseen. Mikrojauheilla tarkoitetaan sellaisia erittäin hienojakoisia jauheita, joita voidaan valmistaa nykyisin teollisessa mittakaavassa. Tällaisten jauheiden hienoutta ei useinkaan ilmoiteta täsmällisesti. Esimerkiksi jauhe, jossa 99 X hiukkasista ilmoitetaan olevan alle 10 mikronia, voidaan mainita tyypillisenä mikrojauheena, joka on valmistettavissa jauhamalla ja luokittamalla.

Pyrittäessä valmistamaan hienoja, mainitulle äärialueelle kuuluvia jauheita pneumaattisen luokituksen avulla on muodostunut välttämättömäksi pienentää jo luokitusprosessiin syötettävän materiaalin hiukkaskokoa erittäin suuressa määrin. Näin menetellen niiden partikkelien osuus, jotka ovat riittävän suuria laskeutuakseen kaasumaisessa väliaineessa painovoiman vaikutuksesta kohtuullisella nopeudella, jää häviävän pieneksi. Näinollen sekä hienojakeen että karkeajakeen erottumisen on tapahduttava keskipakovoimakentässä,

Luokittimet, joita nykyisin käytetään mikrojauheiden teolliseen tuotantoon, ovat mekaanisia erottimia, joihin yleensä kuuluu pystysuora tai vaakasuora roottori, jota pyöritetään suurella nopeudella tarvittavan voimakkaan keskipakovoimakentän synnyttämiseksi. Eräissä tapauksissa tällaisten erottimien rakenne on erittäin monimutkainen, mikä johtuu vaadittavasta suuresta mekaanisesta tarkkuudesta sekä erittäin täsmällisestä tasapai-noituksesta. Erottimien toiminnalle on luonteenomaista se.

-2- 59737 että materiaalin syöttönopeudet näihin yksikköihin ovat pienet ja hienotuotteen tuotantonopeudet jäävät vielä pienemmiksi.

Niiden energian kulutus kilowattitunteina tonnia hienotuotetta kohti on tavallisesti suuri, joskin sitä harvoin ilmoitetaan.

Itse luokitin vaatii yleensä laajan lisälaitteiston, ennenkuin se voi lainkaan toimia. Tästä seuraa, että täydellisten toimivien järjestelmien sekä hankinta- että käyttökustannukset ovat , korkeat.

Edellä kuvatusta tilanteesta poiketen on tämän keksinnön mukainen hienoluokitusmenetelmä erittäin yksinkertainen. Menetelmän olennaisena piirteenä on uusi tapa, jolla kaasumaisen väliaineen virtausta käytetään kahden rinnakkaisen tehtävän samanaikaiseen suorittamiseen, ja menetelmälle on tunnusomaista se, että väliaine ja luokitettava jauhe tuodaan pyöreän luokitusti-lan alla sijaitsevaan kaarevapohjaiseen laajentumaan sen leve-ämmän syöttöpään kautta ja saatetaan luokitustilassa ylläpidettyyn kiertoliikkeeseen, jolloin kiertoliikkeeseen joutuvat karkeammat hiukkaset palaavat keskipakovoiman vaikutuksesta mainitussa laajentumassa tapahtuvaan virtaukseen, että hienojaa siirretään hienotuotesykloniin väliaineen kokonaisvirtauksesta erottuvan osavirtauksen mukana ja että karkeajae poistetaan laajentuman kapeammasta poistopäästä sen jatkeena olevaan ulosmeno-kanavaan väliainevirtauksen loppuosan mukana.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävän luokittimen sisällä ei ole lainkaan liikkuvia osia. Tarvittava keskipakovoi-makenttä muodostetaan tavallisesti tavanomaisen puhaltimen synnyttämän ilmavirran avulla, jolloin puhaltimen siipi on ainoa olennainen liikkuva osa koko laitteistossa. Menetelmässä päästään suureen materiaalin syöttönopeuteen ja hienotuotteen tuotantonopeuteen sekä pieneen energiankulutukseen verrattuna aikaisempiin mikrojauheiden tuotannossa käytettyihin menetelmiin.

Eräälle keksinnön mukaisen menetelmän edulliselle sovellutus-muodolle on tunnusomaista se, että jauhehiukkasten rajakokoa säädetään säätämällä väliaineen jakautumista hienojaetta ja -3- 59737 karkeajaetta siirtävien osavirtausten kesken.

Keksinnön kohteena on edelleen pneumaattinen luokitin, jolla edellä kuvattu menetelmä on toteutettavissa ja joka käsittää sinänsä tunnettuun tapaan pystysuoralta poikkileikkaukseltaan olennnaisesti pyöreän luokitustilan, jolla on vaakasuora akseli, hieno- ja karkeatuotesyklonit, joihin luokittimen toi-_ sistaan erottamat hieno- ja karkeajae ovat johdettavissa, sekä kanavat väliaineen ja luokitettavan jauheen tuomiseksi luokitustilaan sekä hienojakeen ja karkeajakeen johtamiseksi sykloneihin. Luokittimessa on olennaisesti uutta se, että pyöreän luokitustilan alle on muodostettu kaarevapohjainen laajentuma, että väliaineen ja luokitettavan jauheen sisään-tulokanavat on liitetty laajentuman leveämpään syöttöpäähän ja että karkeajaetta karkeatuotesykloniin johtava ulosmenoka-nava on liitetty laajentuman kapeampaan poistopäähän siten, että se muodostaa poistopään tangentiaalisen jatkeen. Tälläi-seen luokittimeen ei kuulu lainkaan tarkkuustyönä valmistettavia osia, joten se on yksinkertainen valmistaa.ja sen käyttökustannukset ovat pienet.

Esitetyn menetelmän mukaisesti toimivan laitteiston olennaiset osat ovat seuraavat: - luokitinrunko,. jossa on ympyrän kaaren muotoinen yläosa sekä pyöreän luokitustilan alapuolella sijaitseva laajentuma.

- puhallin, jonka suu on yhdistetty laajentuman leveämpään syöttöpäähän, - elimet luokitettavan jauheen tuomiseksi mainittuun laaj entumaan.

- poistokanava, joka yhdistää pyöreän luokitustilan hienotuotesykloniin.

- poistokanava, joka yhdistää laajentuman kapeamman poistopään karkeatuotesykloniin.

-4- 59737 - putket, jotka kytkevät syklonit ja puhaltimen toiminnallisesti toisiinsa niin, että aikaansaadaan väliaineen suljettu kierrätys, sekä - säätöelimet, joiden avulla hallitaan väliaineen ja kautumista kahteen sykloniin ja virtausjakautumaa itse luokittimessa. 1

Keksinnön mukaisen 1uokitus laitteiston rakennetta ja toimintaa tarkastellaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla kuvioon 1, joka on kaavakuva laitteiston pystysuorasta poikkileikkauksesta.

\

Kuviossa 1 esitetty laite käsittää luokitinrungon 1, joka sulkee sisäpuolelleen pyöreän yläosan 2 ja sen alla olevan kaarevan laajentuman 3. Puhallin 4 ja syöttölaite 5 on yhdistetty laajentuman 3 leveämpään päähän. Epäkeskisesti sijoitettu poistokanava 6 johtaa osasta 2 hienotuotesykloniin 7. Kaarevat välilevyt 8 ja 9 ympäröivät osittain kanavan 6 alku-päätä. Kanava 10 yhdistää laajentuman 3 kapeamman poistopään karkeatuotesykloniin 11. Putket 12 ja 13 kytkevät syklonit 7 ja 11 toiminnallisesti puhaltimen 4 imupuolelle niin, että aikaansaadaan väliaineen suljettu kierrätys. Putkessa 13 on säätölaite 14, jolla syklonin 11 kautta kulkeva väliainevir-taus on säädettävissä. Kuviossa laajentumaan 3 kuuluu säädettäviä välilevyjä 15, joilla haluttaessa voidaan säätää ylempänä olevaan pyöreään osaan 2 muodostuvaa virtausjakautumaa. Toimiva järjestelmä vaatii lisälaitteina kiertoventtilit 16, 17 ja 18 tai muut vastaavat laitteet, jotka toimivat ilmatii-viinä sulkuelimenä. Haaraputken 19 avulla laitteisto voidaan haluttaessa kytkeä mihin tahansa ulkopuoliseen pölynpoisto-tai tyhjöjärjestelmään (ei esitetty).

On suositeltavaa, että alaspäin virtaavan sisääntulevan väliaineen päävirtauksen suunnan ja ylöspäin virtaavan poistuvan karkeajakeen virtauksen suunnan välinen kulma OC on pienempi kuin 90°.

-5- 59737

Luokitin toimii seuraavasti:

Puhaltimen 4 synnyttämä, nopeasti virtaava väliainevirtaus, joka päästetään laajentumaan 3 jyrkästi alaspäin kallistettuna, vetää luokitettavaa jauhetta suurin piirtein pystysuorasta syöttökanavasta 5 laajentumaan 3, jossa suspensio muodostuu välittömästi. Suspension ylempi osa johdetaan ylöspäin ylempänä sijaitsevaan pyöreään tilaan 2, jossa suspensio saatetaan nopeaan kiertoliikkeeseen vaakasuoran akselin ympäri. Koska tilan 2 sisällä ei ole pyöriviä osia, kiertoliikkeen synnyttää ja sitä ylläpitää yksinomaan väliaineen kokonaisvirtauksen se osa, joka suunnataan ylöspäin. Nopeasti pyörivä suspensio muodostaa tilassa 2 ulospäin suuntautuvan keskipakovoimaken-tän. Toisaalta kanavan 6 kautta hienctuotesykloniin 7 poistuva väliainevirtaus synnyttää sisäänpäin suuntautuvan vetovoiman, jonka vaikutuksesta virtaus poistaa mukanaan hienojakoisia partikkeleja, jotka ovat valittua rajakokoa pienempiä. Luokitetun kiinteän jauheen hienojaa erottuu syklonissa 7 väliaineesta kuten jo edellä on esitetty.

Laajentumassa 3 muodostuneen suspension alempi osa sisältää karkeita partikkeleja, jotka ovat erottuneet keskipakovoiman vaikutuksesta jo tässä laajentumassa sen kaarevan pohjan johdosta. Se sisältää myös raja-kokoa suurempia välituotepartik-keleja, jotka ovat erottuneet pyöreässä ylemmässä osassa 2 keskipakovoiman vaikutuksesta. Nämä partikkelit, jotka ovat pääasiassa valittua rajakokoa karkeampia, etenevät suurella nopeudella tilan 2 kehällä tai sen läheisyydessä. Kaarevien välilevyjen B ja 9 avulla niiden suora poistuminen kanavaan 6 on estetty. Itse asiassa mainitut välilevyt pakottavat suspension kiertoliikkeeseen ja ylläpitävät mahdollisimman tasaista virtausjakautumaa. Nopeassa liikkeessä olevat poistuvat partikkelit yhtyvät alaspäin siirtyessään lopulta enemmän tai vähemmän tangentiaalisesti alkuperäiseen syöttövirtaukseen, helpottavat sen tuloa laajentumaan 3 ja aiheuttavat voimakkaan hajaannuttavan leikkausvoiman syöttövirtauksessa mahdollisesti esiintyviin kasautumiin. Lopulta niillä on yksi tai useampia, mahdollisesti lukuisiakin uusiutuvia tilaisuuksia ajautua laajentumassa 3 tapahtuvan vii’tauksen ylempään tai alempaan osaan.

-6- 59737

Kaikki ne partikkelit, jotka päätyvät virtauksen alempaan osaan, siirretään suurella nopeudella kanavaa 10 myöten kar-keatuotesykloniin 11, jossa kiinteät aineosat erottuvat väliaineesta.

Luokittimeen muodostuvaan virtausjakautumaan voidaan vaikuttaa laajentumaan 3 sijoitetuilla välilevyillä 15. Niitä voidaan myös käyttää säätämään väliaineen jakautumista hienotuo-tesyklonin ja karkeatuotesyklonin kautta kulkeviksi osavir-tauksiksi. Tärkein säätölevy mainittua säätelyä varten on kuitenkin tavallisesti putkeen 13 sijoitettu välilevy 14, jota käytetään esitetyssä luokittimessa pääasiallisena raja-kokoa säätävänä elimenä.

Kuten kuviossa 1 on esitetty, yhdistävät putket 12 ja 13 syklonit 7 ja 11 puhaltimen 4 imupuolelle niin, että saavutetaan väliaineen suljettu kierrätys. Kiertoventtiilejä 16, 17 ja 18 käytetään laitteiston sulkevina eliminä ja pölyyntymisen estäjinä. Mikä tahansa ulkopuolinen pölynpoistolaite voidaan kytkeä esitettyyn luokittimeen haaraputken 19 kautta.

Kuvio 2 on kaavakuva luokittimen eräästä toisesta sovellutus-muodosta pystysuorana poikkileikkauksena. Syöttölaite 5 ja puhaltimesta 4 tuleva väliaineen sisääntulokanava on tässä sijoitettu kuvioon 1 verrattuna päinvastaisella tavalla.

Kaikissa muissa suhteissa luokittimen rakenne ja sen toiminta vastaavat olennaisesti sitä, mitä jo edellä on esitetty.

On tunnettua, ettei tavanomaisten syklonien toimintakyky ole täydellinen. Kuitenkin kaikissa niissä järjestelmissä, joissa käytetään väliaineen suljettua kierrätystä, se osa erittäin hienojakoisesta pölystä, joka kulkee syklonien läpi väliaineen mukana, kierrätetään takaisin erotusprosessiin, josta se lopulta joutuu hienotuotteeseen. Laitteistosta poistettava väliaine on siten johdettava erilliseen pölynpoistolaitteeseen.

Vaikka tässä hakemuksessa kuvatun laitteiston on esitetty toimivan väliaineen suljetulla kierrolla, on selvää, että väliaineen kierto voi olla myös avoin. Samalla tavoin väliaine ja -7- 59737 luokitettava jauhe voidaan tuoda laitteistoon yhteistä, suspensiota syöttävää kanavaa myöten. Lisäksi voidaan kytkeä kaksi tai useampia yksiköitä sarjaan. Toimenpiteet näiden ja muiden vastaavien muunnosten toteuttamiseksi ovat alan ammattimiehelle itsestään selviä.

Muita keinoja laitteiston toiminnan säätämiseksi ovat esim. syöttönopeuden, syötetyn materiaalin hienouden ja puhaltimen pyörimisnopeuden säätely. Voi myös olla tarpeen suorittaa syötettävän materiaalin lisäkuivatus, ilmastus tai dispergoin-ti käyttäen dispergoivia aineita tai jopa väliaineen, tavallisesti ilman, kuivatus ennen sen johtamista prosessiin.

Laitteiston pienen koon johdosta joudutaan luokitinrunkoa, sykloneja ja yhdysjohtoja luonnollisesti jäähdyttämään.

Tämän keksinnön mukaisen luokitus laitteiston poikkeuksellinen erotuskyky on nähtävissä seuraavan kokeen tuloksista, jotka on saatu olennaisesti kuvion 1 mukaisella koelaitteistolla. Tässä laitteistossa pyöreän luokitustilan halkaisija oli 700 mm ja leveys 150 mm. Puhallin, jota pyöritettiin 15 kW:n moottorilla kierrosnopeudella 2950 rpm, synnytti 3 1,1 m /S:n ilmavirran.

Syötettävänä materiaalina käytettiin tavanomaista nopeasti kovettuvaa sementtiä. Yksivaiheisen erotuksen tulokset olivat seuraavat.

Syöttö Hieno- Karkea-tuote tuote

Prosessin nopeus, t/h 5.4 1.15 4.25

Painojakautuma, % 100 21.3 76.7 2

Hiukkaspinta, cm /g 4550 10400 3000 Käytetty nettoenergia, kWh/t 3.1 15

Hienous, -45 jum, % 96.2 100.0 95.2 -32 -"- Θ4.9 100.0 Θ0.Θ -20 -"- 66.9 100.0 56.0 -15 -"- 59.0 99.9 46.0

Claims (4)

1. Kuivien, jauhemaisten aineiden pneumaattinen hienoluokitus-menetelmä, jossa nopeasti virtaavan väliaineen ja luokitettavan jauheen muodostama suspensio saatetaan nopeaan kiertoliikkeeseen vaakasuoran akselin ympäri olennaisesti pyöreässä luokitusta Iässä (2), jolloin jauhe jakautuu keskipakovoiman vaikutuksesta hieno-jakeeksi, joka siirretään väliaineeseen suspendoituneena hienotuote-sykloniin (7), sekä karkeajakeeksi, joka poistetaan ulosmenokana-van (10) kautta karkeatuotesy.kloniin (11), tunnettu siitä, että väliaine ja luokitettava jauhe tuodaan pyöreän luokitustilan (2) alla sijaitsevaan kaarevapohjäiseen laajentumaan (3) sen leve-ämmän syöttöpään kautta ja saatetaan luokitustalassa ylläpidettyyn kiertoliikkeeseen, jolloin kiertoliikkeeseen joutuvat karkeammat hiukkaset palaavat keskipakovoiman vaikutuksesta mainitussa laajentumassa tapahtuvaan virtaukseen, että hienojae siirretään hieno-tuotesykloniin (7) väliaineen kokonaisvirtauksesta erottuvan osavirta-uksen mukana ja että karkeajae poistetaan laajentuman kapeammasta poistopäästä sen jatkeena olevaan ulosmenokanavaan (10) väliaine-virtauksen loppuosan mukana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jauhehiukkasten rajakokoa säädetään säätämällä väliaineen ! jakautumista hienojaetta ja karkeajaetta siirtävien osavirtausten j kesken. j

3. Pneumaattinen luokitin patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän soveltamiseksi, joka luokitin käsittää pystysuoralta poikkileikkaukseltaan olennaisesti pyöreän luokitustalan (2), jolla on vaakasuora akseli, hieno- ja karkeatuotesyklonit (7,11), joihin luokittimen toisistaan erottamat hieno- ja karkeajae ovat johdettavissa, sekä kanavat (5,6,10) väliaineen ja luokitettavan jauheen tuomiseksi luokitustilaan sekä hienojakeen ja karkeajakeen johtamiseksi sykloneihin, tunnettu siitä, että pyöreän luokitustilan (2) alle on muodostettu kaarevapohjäinen laajentuma (3), että väliaineen ja luokitettavan jauheen sisääntulokanavat (5) on liitetty laajentuman leveämpään syöttöpäähän ja että karkeajaetta karkeatuotesykloniin j (11) johtava ulosmenokanava (10) on liitetty laajentuman kapeampaan j poistopäähän siten, että se muodostaa poistopään tangentiaalisen ' jatkeen. ! _9_ 59737

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen luokitin, tunn e ttu siitä, että kaarevapohjäiseen laajentumaan (3) on sijoitettu säätöelimiä (15), jotka säätävät väliaineen jakautumista hieno-jaetta ja karkeajaetta siirtävien osavirtausten kesken. φ 59737 f