ITVI980146A1 - Forno rotativo continuo per la calcinazione specialmente adatto alla calcinazione, di pigmenti inorganici. - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo:"FORNO ROTATIVO CONTINUO PER LA CALCINAZIONE, SPECIALMENTE ADATTO ALLA CALCINAZIONE DI PIGMENTI INORGANICI".

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un forno rotativo continuo specialmente adatto alla calcinazione di pigmenti inorganici. Come è noto i coloranti inorganici, o pigmenti inorganici, vengono ottenuti a partire da ossidi inorganici che vengono combinati tra loro tramite una reazione solido-solido in quantità stechiometriche allo scopo di raggiungere un composto stabile dal punto di vista cristallografico. Questa operazione viene effettuata tramite la cosiddetta operazione di calcinazione che viene fatta a temperature a partire da 700° fino a 1300° circa. A seconda dei tipi di coloranti che si vogliono ottenere la calcinazione viene effettuata anche in atmosfera controllata, ad esempio neutra riducente, oppure ossidante.

Uno dei metodi conosciuti per effettuare la calcinazione dei pigmenti inorganici è quello di effettuare la cottura in un forno a muffola dove i composti inorganici, che partecipano al processo di calcinazione, vengono posti in contenitori di materiale refrattario i quali a loro volta vengono posti all'interno di un forno e costituiscono ciascuno una camera di calcinazione. La temperatura che si raggiunge all’interno del contenitore permette la reazione chimica che realizza il pigmento desiderato che è un composto stabile dal punto di vista cristallografico.

I forni a cottura statica producono però pigmenti non perfettamente omogenei in quanto gli strati di polvere che sono messi all’interno dei detti contenitori, pur preventivamente miscelati, raggiungono temperature sensibilmente diverse e quindi si ottengono risultati non omogenei dal punto di vista del pigmento colorato.

Un altro metodo per realizzare la calcinazione di pigmenti inorganici è quello di utilizzare un forno rotativo.

Secondo il documento DE-A 4202749 viene descritto un forno rotativo per il trattamento di materiali polverosi granulari che presenta un unico cilindro rotante realizzato con una ricopertura in ceramica, più particolarmente in allumina. Il cilindro è disposto pressoché orizzontale, conservando comunque una certa inclinazione per permettere il movimento del materiale all’interno del cilindro. La parte più alta del cilindro è la parte dove viene inserito il materiale in polvere da trattare, la parte più bassa è la zona del materiale in uscita.

Perché il forno rotativo ora descritto possa essere utilmente applicato nella produzione industriale, necessita che l'unico cilindro realizzante la camera di calcinazione abbia diametri sufficientemente grandi, dell’ordine di 350-400 mm., e ciò allo scopo di trattare quantità di prodotto significative dal punto di vista industriale.

Uno dei limiti del dispositivo ora descritto è la bassa flessibilità dell'impianto a cambiare il tipo di pigmento da produrre. Inoltre l'impianto sopra ricordato non è adatto a trattare quantità industrialmente piccole. C'è poi da osservare che un tubo rivestito in allumina, di diametro dell’ordine di 300-400 mm. è molto costoso. Ne consegue che il costo di tutto il forno rotativo risulta molto elevato. Risulta anche oltremodo difficoltoso in un forno rotativo ad unico cilindro il passare dalla produzione di un colore ad un altro, a meno che non si disponga di una pluralità di tubi per il trattamento molto vasta, così che possa essere sostituito il tubo di un colore con un altro. Visto l'elevatissimo costo dei tubi stessi dovuto alla caratteristica del materiale di cui sono fatti e all'elevato diametro degli stessi, è abbastanza improbabile che il forno rotativo sia fornito di più di un tubo per effettuare le sostituzioni relative ai vari colori.

Lo scopo che si prefigge l’invenzione è quello di superare i limiti deila tecnica ora ricordata.

Si vuole innanzitutto realizzare un forno rotativo con il quale si possano trattare partite di pigmenti inorganici di quantità variabile da pochi chili a quantità commerciali di diversi chilogrammi/ora.

Si vuole inoltre ottenere che il cambio di tipo di colore avvenga nel più breve tempo possibile, anche sostituendo elementi del forno che siano poco costosi.

Un altro scopo che si prefigge il trovato è quello di trattare con estrema facilità una vasta gamma di coloranti con temperature di trattamento variabili fino all’ordine di 1350°.

Si vuole anche poter modificare con facilità l’atmosfera della camera di calcinazione.

Si vuole inoltre realizzare un forno la cui manutenzione sia facilitata e poco costosa.

Non ultimo scopo è quello di realizzare un forno rotativo la cui conduzione implichi un basso costo energetico.

Tutti questi scopi, ed altri che verranno meglio evidenziati in seguito, sono raggiunti da un forno rotativo continuo specialmente adatto alla calcinazione di pigmenti inorganici che, in accordo con il contenuto della prima rivendicazione comprende:

- una camera di combustione a sviluppo prevalentemente longitudinale;

- mezzi per il riscaldamento di detta camera secondo gradienti di temperatura variabili in corrispondenza di zone prefissate;

una pluralità di camere adatte al trattamento di calcinazione

detto forno caratterizzandosi per il fatto che dette camere per il trattamento di calcinazione sono costituite da due o più tubi ugualmente inclinati, posti all'interno della camera di combustione per la maggior parte della loro lunghezza, all'interno dei quali viene posto il materiale da trattare, detti tubi essendo posti in rotazione sincrona tramite mezzi di trasmissione del moto.

Secondo una preferita forma di esecuzione dell'invenzione i tubi che realizzano il forno rotativo dell'invenzione sono complanari e risultano affiancati l’uno all’altro, disposti tra loro paralleli ed uniformemente distanziati. Il moto di rotazione viene trasmesso a tali tubi da un unico motore. L’inclinazione uniforme dei tubi è ottenuta sollevando tutto il forno nella parte a monte, rispetto alla parte a valle, di una certa quantità variabile a seconda della produzione oraria che si vuole ottenere, e cioè a seconda delle permanenza che si vuole realizzare all'interno della camera di trattamento.

I tubi che costituiscono le camere di trattamento del forno sono di piccolo diametro, preferibilmente dell'ordine dai 100 ai 200 mm., di acciaio speciale, completamente realizzati in allumina. La lunghezza dei tubi sarà preferibilmente la lunghezza commerciale standard, allo scopo di utilizzare tubi che sono reperibili in commercio. In tal modo si abbatte in modo significativo il costo complessivo del forno.

Una caratteristica importante che si vuole sottolineare, che è specifica del forno dell’invenzione, è che allo stesso tempo possono essere trattate, in tubi diversi, partite di pigmenti di diverso colore senza che per questo si abbiano problemi di alcun genere.

E’ importante anche sottolineare che la manutenzione e/o la sostituzione dei tubi del forno rotativo per qualsiasi motivo, avviene in modo rapido, bastando per questo sfilare i tubi dal forno stesso e riposizionarli al loro posto riappoggiandoli nella loro sede e facendo sì che i mezzi di trasmissione del moto siano collegati ai tubi sostituiti.

Vantaggiosamente il forno dell’invenzione risulta anche della massima flessibilità di funzionamento in quanto può produrre grandi quantità di pigmenti, come del resto può produrre anche quantità di pigmenti piccole, senza per questo perdere in economicità.

Ciò dipenderà dal numero dei tubi utilizzati durante un ciclo produttivo, numero che potrà essere anche inferiore a quelli presenti nel forno. In caso di utilizzo parziale dei tubi, potrà essere conveniente lo sfilamento dalla camera di combustione dei tubi non utilizzati, e ciò allo scopo di mettere in temperatura il forno più velocemente e di economizzare le calorie necessarie, evitando di mettere in temperature camere di trattamento non utilizzate.

Risulta anche evidente che il forno dell'invenzione è estremamente economico in quanto la sua realizzazione comporta sostanzialmente una camera di combustione e delle camere di trattamento, che sono costituite dai tubi, che sono estremamente economici e di facile sostituibilità.

Ulteriori caratteristiche e particolarità dell'invenzione verranno meglio evidenziate nella descrizione di una preferita forma di esecuzione dell'invenzione data a titolo indicativo, ma non limitativo, ed illustrata nelle allegate tavole di disegno dove:

- la fig. 1 mostra in vista prospettica un disegno schematico del forno oggetto dell’invenzione;

- la fig. 2 è una sezione longitudinale del forno dell’invenzione;

la fig. 3 è una sezione trasversale del forno dell’invenzione;

- la fig. 4 mostra un particolare della trasmissione del moto alla pluralità di tubi dell'invenzione.

Con riferimento alle figure citate il forno, complessivamente indicato con 1 , presenta una camera di combustione, indicata con 2, realizzata in materiale refrattario e costituente sostanzialmente un parallelepipedo, sollevato dal piano di appoggio e regolabile nella sua posizione attraverso due martinetti 3 e 4 così che l’inclinazione a della camera di combustione 2 rispetto alla linea orizzontale possa essere variata a seconda della velocità di trattamento che si vuole realizzare, dipendendo la velocità di permanenza dei materiali inseriti nelle camere di trattamento dall'inclinazione della camera di combustione, come si vedrà più avanti.

La camera di combustione 2 è alimentata da due o più bruciatori, indicati con 5, che sono generalmente bruciatori alimentati a metano, o comunque con combustibile atto a creare all'interno della camera di combustione 2 una temperatura almeno fino a 1350°. All’interno della camera di combustione sono disposte una pluralità di camere di trattamento che sono costituite da tubi, indicati con 6. Questi tubi, che nell’esempio sono in numero di 5, ma che possono essere in numero qualsiasi, sono disposti in una fila, paralleli tra loro, e sono costituiti di materiale ceramico o di acciai speciali.

Si evidenzia che i diametri di questi tubi preferibilmente non superano i 200 mm. di diametro e ciò in accordo con uno degli scopi dell’invenzione che è quello di utilizzare materiali di comune reperibilità nel mercato. Nel mercato sono facilmente reperibili tubi di produzione standard di lunghezza 6 metri e di diametro fino a 200 mm. I tubi sono reperibili in acciai speciali, oppure in acciaio speciale che resiste a temperatura del forno fino a 1300° che è la temperatura massima di trattamento per la calcinazione dei pigmenti inorganici, potendo il trattamento di calcinazione dei pigmenti inorganici variare da 750° circa a 1300° circa. Ed è questo genere di tubi che viene preferito nella presente invenzione.

All’interno di uno o di tutti i tubi 6 viene posto il materiale inorganico da trattare costituito da una miscela di più componenti per ottenere i vari pigmenti. I prodotti vengono inseriti nella tramoggia 6 e pervengono all'interno 61 del tubo 6 e si trasferiscono con rivolgimenti continui, dovuti alla rotazione del tubo 6, fino alla bocca di uscita 62 del tubo che costituisce la camera di trattamento. All'interno del tubo si stabilisce una temperatura che dipende dalla potenza e dalla quantità dei bruciatori 5 che immettono calorie all’interno 21 della camera di combustione 2. Sono previsti mezzi noti di regolazione e di stabilizzazione della temperatura all’interno del forno che controllano il funzionamento dei bruciatori 5 in funzione della temperatura da mantenere. Nell’esempio di fig. 2, l'interno 21 della camera di combustione 2 è suddiviso in tre zone 210, 21 1 , e 212 che sono mantenute a temperature diverse.

Si osserva che la produttività del forno dipende dal numero dei tubi di cui è costituito il forno, dalla lunghezza del tubo, dal diametro del tubo, dalla velocità di rotazione del tubo stesso e anche dall'inclinazione del forno. Difattì, maggiore è l’inclinazione e più velocemente i materiali immessi alla bocca dei tubi perverranno aH’uscita.

Si vuol far notare che essendo il diametro di ciascun tubo sufficientemente ridotto, rimane abbastanza facile creare nell’interno 61 di ciascuna camera di trattamento 6 un’atmosfera controllata che può essere di tipo neutro, riducente, oppure ossidante.

La qualità e quantità di produzione sono quindi regolate variando opportunamente i parametri sopra ricordati.

La rotazione dei tubi 6 che costituiscono le camere di trattamento è ottenuta, nell'esempio, tramite un unico motore elettrico 7 che, come si osserva in fig. 1 , è collegato tramite una cinghia o catena ad una ruota dentata 65 solidale al tubo 6. Un’ulteriore ruota dentata 66 è presente esternamente al tubo 6 collegato al motore e detta ruota dentata ingrana con un'identica ruota dentata 66 appartenente ai tubo affiancato. Ugualmente accade per gli altri tubi 6 affiancati. Si comprende così che in tal modo ciascun tubo 6 è messo in rotazione dal contatto delle ruote dentate che ingranano tra loro. In questo modo si ottiene che due coppie di ruote affiancate ruotano in senso rovescio, cosa del tutto indifferente in quanto il senso di rotazione del tubo è ininfluente per il processo di calcinazione che avviene all’interno dello stesso.

La rotazione dei tubi potrà essere anche di verso concorde: in questo caso, non rappresentato nell’esempio, una catena chiusa ad anello collegherà tutte le ruote dentate 66 in questo caso non ingrananti tra lóro.

I tubi indicati nell'esempio realizzati in allumina potranno essere anche realizzati in acciaio refrattario o acciaio speciale adatto a sopportare le temperature di esercizio necessarie per la calcinazione dei pigmenti inorganici.

Il forno dell’invenzione potrà anche avere più file di tubi disposti su piani paralleli o comunque disposti, tutti all’interno dell’unica camera di combustione.

E’ evidente che per la calcinazione di pigmenti inorganici che non richiedano alte temperature, per esempio di 970-980° sarà sufficiente un acciaio di tipo normale e quindi un tubo di acciaio ancora più economico, sempre reperibili in commercio.

La versatilità dovuta alla pluralità di camere di trattamento, espresse dalla pluralità di tubi, permette al forno dell’invenzione di soddisfare le richieste dei clienti in tempo reale senza attingere a scorte di magazzino. In tal modo si può ridurre pressoché a zero la giacenza dei magazzini e si può offrire la produzione a seconda delle richieste in tempo reale.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1 ) Forno rotativo continuo (1 ) specialmente adatto alla calcinazione dei pigmenti inorganici comprendente: - una camera di combustione (2) a sviluppo prevalentemente longitudinale; - mezzi (5) per il riscaldamento di detta camera secondo gradienti di temperatura variabili in corrispondenza delle zone prefissate; - una pluralità di camere adatte al trattamento di calcinazione; caratterizzato dal fatto che dette camere sono costituite da due o più tubi (6) ugualmente inclinati posti all'interno della camera di combustione e al’interno dei quali viene posto il materiale in trattamento, detti tubi essendo posti in rotazione sincrona tramite mezzi di trasmissione del moto.
2. 2) Forno rotativo secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detti tubi (6) sono disposti secondo una o più file tra loro parallele.
3. 3) Forno rotativo secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detti tubi (6) presentano un’inclinazione variabile, mezzi di sollevamento della camera di combustione (2) essendo previsti in corrispondenza della zona di ingresso di detti tubi.
4. 4) Forno rotativo secondo la rivendicazione 3) caratterizzato dal fatto che i mezzi di sollevamento sono martinetti idraulici (3, 4) che agiscono sulla parte anteriore della camera di combustione.
5. 5) Forno rotativo secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che il moto di rotazione ai tubi è trasmesso da un motore (7) ad un primo tubo (6) collegato direttamente agli altri tramite ruote dentate (66) ingrananti tra loro, ciascuna delle quali è calettata su ciascun tubo, tale che ciascun tubo ruota in senso discorde rispetto al tubo ad esso affiancato.
6. 6) Forno rotativo secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che il moto di rotazione ai tubi è trasmesso da un motore (7) ad un primo tubo (6) collegato agli altri tramite ruote dentate mosse da un'unica catena chiusa ad anello su dette ruote dentate.
7. 7) Forno rotativo secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che il diametro di ciascun tubo è inferiore o uguale a 200 mm.
8. 8) Forno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ciascun tubo ha una lunghezza fino a 6 metri circa.
9. 9) Forno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dai fatto che ciascun tubo è realizzato in materiale refrattario.
10. 10) Forno secondo la rivendicazione 9) caratterizzato dal fatto che il materiale refrattario è allumina.
11. 11 ) Forno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 ) a 8) caratterizzato dal fatto che ciascun tubo è in acciaio refrattario.
12. 12) Forno secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 ) a 8) caratterizzato dal fatto che ciascun tubo è in acciaio speciale.