FI91380B - Tapa siilosta poistettavan jauhemaisen materiaalin liiallisen juoksevuuden estämiseksi - Google Patents

Description

91380

TAPA SIILOSTA POISTETTAVAN JAUHEMAISEN MATERIAALIN LIIALLISEN JUOKSEVUUDEN ESTÄMISEKSI

Tämä keksintö kohdistuu tapaan poistaa jauhemainen materiaali normaalipaineessa toimivasta siilosta siten, että jauhemainen materiaali siirtyy siilon alapuolella olevalle kuljettimelle tasaisesti ja hallitusti. Keksinnön mukaisen tavan avulla poistetaan siilon alaosaan jauhemaisen materiaalin joukkoon tullut ilma tai muu kaasu, joka aiheuttaa materiaalin liiallista juoksevuutta eli fluidaamista.

Jauhemaisen tai pulverimaisen materiaalin liiallisella juoksevuudella eli fluidaamisella tarkoitetaan sitä, että siilon alapuolelta kuljettimen avulla poistettava materiaali ei poistukaan siilosta normaalisti kuljettimelle siinä määrässä mitä kuljettimelle mahtuu, vaan jauhemainen materiaali käyttäytyy äkillisesti nesteen tavoin; se virtaa jokaisesta mahdollisesta aukosta ulospäin. Jos tämä fluidausilmiö ei jostakin syystä pysähdy, se aikaansaa koko siilon nopean tyhjenemisen. Kuljettuneita jauhemainen materiaali virtaa joko seuraavaan säiliöön, uuniin, tms..

On ymmärrettävää, että tämä äkillinen, laskettua moninkertaisesti suuremman jauhemaisen materiaalimäärän virtaus aiheuttaa suuria häiriöitä. Esim. rikasteen syöttösiilon äkillinen £luidaus aiheuttaa sen, että alapuolella olevaan sulatusuuniin virtaa normaalia moninkertaisesti suurempi määrä rikastetta, joka ei ehdi sulamaan ja reagoimaan ennen kuin se laskeutuu uunin pohjalle kuten normaalisti tapahtuu, vaan sulamaton rikaste aiheuttaa kiintoainekasvannaisia eri puolille uunia ja sekoittaa uunin normaalitoiminnan pitkäksi aikaa.

2

On todettu, että yksi fluidaamista aikaansaava ilmiö on holvautuminen, sillä tällöin siiloon muodostuu ilmataskuja. Kun jauhemainen materiaali lähtee purkautumaan holvautuneesta tilasta, se purkautuu usein humahdusmaisesti ja käyttäytyy tällöin nesteen tavoin eli fluidaa. Holvautumista ja sen seurauksena esiintyvää fluidaamista on pyritty estämään muotoilemalla siiloa ja erityisesti sen alaosaa ja syöttöaukkoa siten, että ne varmistaisivat materiaalin tasaisen juoksevuuden. Siilon muotoon vaikuttava tekijä on kuitenkin myös tila, johon siilo sijoitetaan. Jos siilo pitää sijoittaa esim. sulatusuunin yläpuolelle, on selvää, että siitä ei haluta tehdä kovin korkeaa, vaikka se materiaalin virtaamisen kannalta voisi olla edullista, koska siilon korkeus ratkaisee koko ympäröivän rakennuksen korkeuden. Holvautumista on myös pyritty estämään sijoittamalla siilon sisään erilaisia kartioita, ns. kiinalaishattuja. Näiden lisäksi on käytetty mm. siilon maadoitusta ja täristystä. Kuitenkin on todettu, että millään näistä keinoista, yksin tai yhdessä, ei ole pystytty täysin estämään fluidaamista.

Toisena hallitsemattoman fluidauksen haittavaikutusten poistamiskeinona on käytetty hallittua fluidausta. Eräs tapa hallitun fluidauksen aikaansaamiseksi on syöttää siiloon niin paljon leijutuskaasua, että koko tavaramäärä leijuu ja materiaali poistetaan siilosta ylivuotona. Toinen tapa käyttää hallittua fluidausta on paineistaa siilo, jolloin materiaali poistuu fluidaamalla ja se johdetaan eteenpäin pumppujen kautta kuten neste. Tapa on epäilemättä käyttökelpoinen, mutta kuten alan ammattimiehelle on selvää, paineenkestävien laitteiden rakentaminen on varsin kallista, eikä paineenkestäviä laitteita yleensä käytetä bulkkitavaralle. Em. tapaa on kuvattu mm. patenttijulkaisuissa DE 26 19 993 ja US 4 239 421.

91380 3

Pitkäaikaisten tutkimusten jälkeen on todettu, mikä on syynä siilojen fluidausongelmaan sekä yllättävän yksinkertainen tapa estää se. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.

Kuten edellä jo todettiin, holvautumista aiheuttaa, paitsi itse materiaalista johtuvat seikat (sähköisyys, kosteus, patjan rakeiden välitilan ilma jne), siiloon muodostuvat ilmataskut. Tämän lisäksi on nyt huomattu, että nähtävästi suurin fluidausta aiheuttava tekijä on tyhjän kuljettimen siilon alaosaan tuoma ilma tai muu kaasu, joka aiheuttaa siilossa olevan hienojakoisen materiaalin ilmastumisen. Aikaisemmin tämä ei ole ollut niin suuri ongelma, koska siilot ja kuljettimet eivät ole olleet kovin tiiviitä, ja ilma on päässyt purkautumaan siilon ja kuljettimen raoista. Koska nykyisin nämä laitteistot ovat ympäristöhygienian takia tiiviitä, ainoa poistumistapa ilmalle on purkautua siilomateriaalin läpi ja tämä aiheuttaa materiaalin ilmastumisen - ja fluidaamisen. Toinen fluidausta nykyisin edistävä seikka on se, että esim. liekkisulatuksessa käytettävä rikaste on muuttunut raekooltaan entistä hienojakoisemmaksi, suorastaan pölymäiseksi ja ilman sekoittuminen hyvin hienojakoiseen materiaaliin aiheuttaa entistä helpommin fluidauksen.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavien piirustusten avulla, joissa kuva 1 on periaatepiirros syöttösiilojärjestelmästä ja kuva 2 on kuvassa 1 olevan osittaisleikkauksen A suurennos.

Siilossa 1 olevan hienojakoisen materiaalin purkaminen hallitusti ilman fluidausta voidaan tämän keksinnön mukaisesti nyt estää johtamalla siilon alaosassa oleva ja sinne tuleva, ja erityisesti kuljettimen 2 mukanaan tuoma ilma siiloon sijoitettujen kanavien 3 kautta siilon alaosasta siilon yläosaan, materiaalipatjan pinnan 4 4 yläpuolelle. Tällä tavoin siis estetään hienojakoisen materiaalin 5 ja ilman 6 sekoittuminen keskenään siilossa eli materiaalin ilmastuminen. Ilman johtaminen siilon yläosaan on edullista, koska on selvää, että ilman mukana kulkeutuu aina myös hienojakoista materiaalia, ja pölypitoisen ilman 7 johtaminen ulkotilaan ei ole suotavaa. On tietenkin selvää, että edelläesitetty piirros ei rajoita kanavien 3 sijaintia, vaan olosuhteiden niin salliessa kanavat voidaan johtaa kulkemaan osittain myös siilotilan ulkopuolella.

Tämän yksinkertaisen tavan mukaisesti voidaan siis estää atmosfäärisessä paineessa toimivasta, mahdollisesti avoimesta siilosta poistettavan hienojakoisen materiaalin fluidaus. Vaikka ratkaisu tuntuu hyvin yksinkertaiselta, on kuitenkin huomattava, että ongelmaan on ainakin viimeisen kymmenen vuoden aikana etsitty kuumeisesti ratkaisua siinä kuitenkaan onnistumatta.

Vaikka keksinnön mukaista tapaa on tässä kuvattu metallurgiaan liittyvien kuvausten ja esimerkkien avulla, on selvää, että esitetty keksintö liittyy kaikkeen muuhunkin tekniikkaan, missä fluidaus vaikeuttaa hienojakoisen materiaalin poistamista siilosta. Oheisessa esimerkissä on kuljettimena käytetty kolakuljetinta, mutta on selvää, että keksinnön mukainen ratkaisu toimii yhtä hyvin kun kyseessä on esim. ruuvikuljetin.

Nyt keksityn tavan tehokkuus voidaan todeta oheisen esimerkin avulla:

Liekkisulatusuunin syöttösiilo sijaitsee uunin yläpuolella siten, että rikaste poistetaan siilosta sen alapuolelle sijoitetulle kolakuljettimelle. Syöttösiilo on poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoinen ja kapenee alaosastaan kolakuljettimen leveyden edellyttämäksi raoksi.

91380 5

Kuljettimelta rikaste syötetään alapuolella olevaan liekkisulatusuuniin, jossa se uunin yläosassa sijaitsevan rikastehajottimen ympärillä sekoittuu happipitoisen kaasun kanssa. Rikastepartikkelit sulavat uunissa, yleensä jo sen yläosassa, reagoivat hapen ja muiden uuniin syötettävien lisäaineiden kanssa ja putoavat sulapisaroina uunin pohjalle muodostaen sinne kivi- ja kuonakerroksen.

Syöttötavaran putoaminen siilosta kuljettimelle epätasaisina humahduksina aiheuttaa ensinnäkin epätasaista rikastesyöttöä uuniin, jolloin happi-rikastesuhde ei pysy oikeana, koska happisyöttö ei pysty seuraamaan nopeita rikastemäärän vaihteluita. Toisena seurauksena on, että rikastesyöttöä uuniin joudutaan rajoittamaan, koska fluidausta esiintyy herkemmin kun rikastemäärä kasvaa. Jopa kolmas osa uunin optimisyötöstä voidaan joutua vähentämään fluidauksen estämiseksi. Jos fluidaavan rikasteen virtaus pysähtyy jossakin syöttökuljettimen kohdassa, on seurauksena yleensä kuljettimen tukkeentuminen, varmuus-tappien katkeaminen ja puhdistuksen aiheuttama tuotanto-katkos. Jos hallitsematon virtaus ulottuu rikaste-hajottimelle asti, voi seuraksena olla jopa koko syöttö-siilon tyhjeneminen, kuohuntaa uunissa ja rikastekasan syntyminen alauuniin, jolloin normaalituotantoon pääseminen kestää useampia vuorokausia. Jos syöttöseoksen määrä laskee puoleen siilotilavuudesta, seos fluidisoituu myös herkästi ja tätä on pyritty välttämään pitämällä syöttösiiloa lähes täysinäisenä.

Aikaisemmin, kun siilosta tulevan materiaalin fluidautumisen syitä ei ollut vielä pystytty ratkaisemaan eikä poistamaan, pienempiä fluidauksesta johtuvia humahduksia tapahtui lähes päivittäin ja suurempia, uunin pohjalle rikastekasan kerääviä fluidauksia ainakin kerran kuukaudessa. Nämä aiheuttivat huomattavat tuotantotappiot.

6

Kun syöttösiilo varustettiin keksinnön mukaisilla, siilon sisäpuolelle sijoitetuilla, kolakuljettimelta siilon yläosaan ulottuvilla kanavilla, loppui fluidaus täysin. Kun myöhemmin fluidausta jälleen esiintyi, voitiin syyksi todeta ilmakanavien tukkeentuminen. Kanavien puhdistuksen jälkeen fluidausta ei ole esiintynyt. Kanavat ovat olleet toiminnassa useamman vuoden.

Claims (5)

91380

1. Tapa poistaa hienojakoinen, jauhemainen materiaali siilosta tasaisesti ja hallitusti ilman materiaalin fluidaamista, tunnettu siitä, että atmos-fääriolosuhteissa toimivissa laitteissa kuljettimen (2) siilon (1) alaosaan tuoman ilman tai muun kaasun sekoittuminen jauhemaiseen, hienojakoiseen materiaaliin (5) estetään poistamalla kaasu (6) kanavien (3) kautta, jotka alkavat siilon alaosassa kohdasta, jossa jauhemainen materiaali purkautuu kuljettimelle, ja ulottuvat siilon yläosaan, materiaalipatjän pinnan (4) yläpuolelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että siilon alaosassa oleva ilma tai muu kaasu (6) poistetaan siilotilassa sijaitsevien kanavien (3) kautta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että siilon alaosassa oleva ilma tai muu kaasu (6) poistetaan kanavien (3) kautta, jotka osittain ovat siilon ulkopuolisessa tilassa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kuljetin (2) on kolakuljetin.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kuljetin (2) on ruuvikuljetin.