NO339418B1

NO339418B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av produkter av fint mineralpulver

Info

Publication number: NO339418B1
Application number: NO20091982A
Authority: NO
Inventors: Ulrich Schindler; Christoph Bauer
Original assignee: Calcarb Ag
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2016-12-12
Also published as: PL2081699T3; IN266869B; PT2081699E; RU2009122189A; DE102006053356A1; DE102006053356B4; KR101385837B1; JP5147023B2; CA2668949C; MX2009004909A; EP2081699B1; RU2459675C2; DK2081699T3; NO20091982L; CA2668949A1; JP2010509041A; WO2008055495A3; US8393557B2; HUE028127T2; WO2008055495A2

Description

Oppfinnelsen er relatert til en fremgangsmåte for fremstilling av fine mineralpulvere ved å benytte systemer bestående av en eller flere luftseparatorer, støvseparatorer slik som sykloner og/eller filtre, minst én ventilator så vel som disse instrumentenes inne-holdende ledninger eller rør for transporten av luft.

Det er mulig å benytte forskjellige typer av luftseparator slik som sikk-sakk separator, luftseparator med sirkulasjon, spiral eller styrestangseparator.

Spesielt under klassifiseringer av CaCC>3 med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse under omkring 5 um i luftseparatorsystemer kan harde og faste avsettinger bli observert, spesielt ved veggene av delene av et system som kommer i kontakt med luft/pulver-blandingen slik som luftseparatoren i seg selv, ledningene eller rørene som transporterer luft eller fint granulerte pulvere og andre deler av systemet slik som sykloner, filtre eller ventilatorer. Disse avsettingene vokser til skallaktige belegg (såkalte "eggeskall"), men også til dentoidstrukturer inntil de faller av fra veggene og kontaminerer det fint granulerte produktet som er blitt spesifisert med hensyn til grove rester. Dette kan forårsake klager som fører til tap med en høy økonomisk innvirkning.

Disse restene (i det følgende betegnet som "eggeskall") forårsaker også ubalanser ved roterende deler av luftseparatorsystemet slik som separatorrotorene og ventilator-rotorene som fører til en begrenset anvendelse eller heller høye kostnader for rensing og/eller balansering.

EP 0037066 og DE 2642884, krav 8, angir mekaniske anordninger for å rense statiske deler, men dette er med hensyn til konstruksjonen av instrumentet mer krevende og fører til hyppige avrettelser av bruk. I tillegg til dette er det mulig at eggeskallpartikler vil skalle av før eller etter rensing. DE 3040996 Al beskriver en fremgangsmåte for gradering av elektrostatisk ladet pulvermateriale.

De kontaminerte produktene er ofte separert fra de grove partiklene ved et ytterligere sorterings- eller filtreringstrinn.

Disse målene er veldig detaljerte og forbundet til ytterligere teknisk utstyr og delvis høyt energiforbruk, slik at det ikke er mulig å hindre pulverproduktene fra kontami-nering ved eggeskall kostnadseffektivt og permanent, spesielt ikke i det interessante området av en temperatur av sorteringsluften under 100°C.

Derfor er en hensikt av den foreliggende oppfinnelsen å unngå de nevnte avsetningene og de forbunne ubekvemhetene. Den overraskende løsningen av dette objektivet er å holde den relative fuktigheten (rF) av sorteringsluften i området av omkring 15% og til omkring 50%, fortrinnsvis 15% opp til omkring 35%. For å oppnå dette vil rF bli målt i sortereren - og/eller andre posisjoner av systemet - og avhengig av de respektive dataene vil vann bli introdusert i sorteringsluften.

Søkeren har observert at eggeskall forekommer økende når sorteringsluften har en rF under 15%. Derfor vil rF av sorteringsluften bli holdt i henhold til oppfinnelsen over en verdi på omkring 15%.

Søkeren har videre realisert at mye høyere verdier av rF over 50% krever en mye høyere mengde av vann som øker risikoen for at doggpunktet vil bli underkjørt ved posisjoner av systemet med en lavere temperatur. Dette vil føre til dannelsen av flytende vann og følgelig til dannelsen av agglomerater av slurry som vil føre til en nedbrytning av prosessen. For å unngå dette skal 50% rF ikke bli overskredet.

Angående dette er det følgende blitt notert: den kalde friske luften som er sugd inn fra omgivelsene vil bli varmet opp i sortereren. Dette må bli gjort spesielt når én del av (den varme) luften fra sortereren er ført tilbake til baksiden av filtret til luftinnløpet av sortereren. Den relative fuktigheten av sorteringsluften vil derfor reduseres i sortereren, avhengig av temperaturen av den friske luften og fuktighet av den friske luften, til verdier under 10% rF. Dette angår spesielt tørre områder, hvor den omgivende luften er veldig tørr, slik som for eksempel i Arizona/USA med en gjennomsnittlig årlig fuktighet på 14%. Jo tørrere sorteringsluften er, desto tørrere er partiklene i den. Man burde unngå at mindre partikler vil sedimentere til veggene, jo tørrere partiklene og veggene er. Siden tørre partikler er hardere og mer sensible, burde de festes mindre lett ved veggene, mens damppartikler kan feste lettere på grunn av mellomliggende væske, derfor vil en fukting virke i motsatt retning. Tester viste, i motsetning til denne forventningen, at - som allerede nevnt - eggeskall dannes økende under en relativ fuktighet på omkring 15%, men over en relativ fuktighet på omkring 15% i sorteringsluften kan ikke noe, eller nesten ikke noe, eggeskall bli observert i eller bak utløpet av sortereren, som fører til mindre eller ikke noe grovt materiale i det fint granulerte materialet.

Det var ikke mulig å forklare dette fenomenet forskningsmessig. Søkeren var i stand til å vise i eksperimenter at eggeskallene er dannet hovedsakelig ved veldig små partikler med en størrelse på flere nm, og det er antatt at dette er relatert til den tribo-elektriske ladningen av mineralpartiklene. Ved denne er og vil hovedsakelig veldig små partikler bli holdt spredd og kan så feste seg til veggene på grunn av de høye overflatekreftene (jo større overflaten er, desto er overflatekreftene) og agglomereres til eggeskallene. I henhold til oppfinnelsen vil den relative fuktigheten av sorteringsluften bli økt resulterende i en økning av konduktivitet, hvorved ladninger kan bli utliknet raskere og finere partikler i området av noen nanometre i den omgivende luften vil reagglomerere til større partikler i stedet for å feste seg til veggene.

Som allerede nevnt, burde den relative fuktigheten ikke bli hevet over 35% ettersom kostnaden vil være for høy og nytten for lav.

Videre blir det overraskende tydelig at anvendelsen av oppfinnelsen - ved konstante forhold for massestrømmen av råmaterialet, egenskapene av råmaterialet, sorteringsluft-strømmen (og for sentrifugal styrestang sortereren rotorhastigheten) - massestrømmen av det fint granulerte produktet og ved dette den såkalte utvinningen av fint granulert produkt (forhold av massestrøm av fint granulerte partikler under definert partikkelstør-relse og massestrømmen av partikler under partikkelstørrelsen i råmaterialet) er dramat-isk økt. Dette betyr at det reduserte energiforbruket for å produsere en definert mengde av produkt resulterer i kostnadsfordeler som beskytter omgivelsene.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for fremstilling av fine mineralpulverprodukter ved å benytte systemer, bestående av én eller flere luftseparatorer, støvseparatorer slik som sykloner og/eller filtre, minst én ventilator så vel som disse instrumentenes forbindende rør eller ledninger for transporten av luft, kjennetegnet ved at en styreenhet justerer den relative fuktigheten i luftseparatoren på en slik måte at den relative fuktigheten av separatorluften i luftseparatoren er holdt i et område fra 15% til 35%, hvor mineralpulverproduktet er CaCC>3 med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse under omkring 5 um.

Fortrinnsvis er justeringen av den relative fuktigheten utført før deres inngang i sortereren. En ganske enkel utførelsesform av oppfinnelsen er å injisere damp i innløpet for frisk luft. (Krav 2, fig. 1)

For å fremme injeksjonen kan vann bli injisert under høyt trykk fra 60 til 115 bar med en dråpestørrelse under 30 um til innløpskanalen. (Krav 3)

Videre kan vannet bli varmet opp til en temperatur mellom 50°C og 90°C. (Krav 4)

Det er fordelaktig at innløpskanalen er dimensjonert for å nå en lufthastighet på mellom 1 m/s og 3 m/s. (Krav 5)

I henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen er sortereren direkte til en anordning for fukting av luften for å introdusere den hensiktsmessige mengden av vann.

(Krav 6)

Fortrinnsvis er anordningen for fuktighet minst en ledning eller rør laget av vannpermeabelt materiale hvorigjennom vannet er styrt, og over denne overflaten er sorteringsluften styrt (krav 7). Derved går vannet fra innsiden av ledningen eller røret til utsiden, hvor den passerende luftstrømmen vil ta det opp.

En slik anordning kan bli oppnådd fra for eksempel AWS Air Water Systems AG i Willach, Østerrike.

En annen utførelsesform av oppfinnelsen erkarakterisert vedå føre tilbake mesteparten av utløpsluften fra filteret til innløpet av luftsortereren og fuktingen foregår i returkanalen. (Krav 8, fig. 4)

Dette kan bli gjort enkelt på en måte hvor tilsettingen av vann er regulert gjennom fuktigheten av fuktigheten av utløpsluften, deres temperatur og temperaturen av luften i luftsortereren. (Krav 9)

Som nevnt ved starten er temperaturen av sorteringsluften i praksis i området under 100°C. Med hensyn til dette vil en annen utførelsesform av oppfinnelsen bli oppnådd ved å holde temperaturen av luften av sortereren i et område mellom 30°C og 80°C. I ette området av temperatur er anstrengelsen for å fukte luften relativt lav, som betyr den nødvendige mengden av vann og nødvendig energi for deres introduksjon.

Dette vil fordelaktig bli oppnådd via forholdet av returluft og temperaturen av det introduserte vannet. (Krav 10)

Råmaterialet kan bli introdusert fra en pre-knusende-produkt-silo eller direkte fra en oppstrøms arrangert tørr kvern med eller uten transportluft. 1 tilfelle hvor en tørr kvern er arrangert umiddelbart oppstrøms for sortereren, kan utløpsluften av kvernen fordelaktig bli introdusert i luftsortereren, og fuktingen av luften kan foregå i front av kvernen (som nevnt i fremgangsmåten i henhold til krav 2 og 4) (Krav 11).

Oppfinnelsen vil bli beskrevet mer detaljert ved de følgende figurene.

Fig. 1 viser en utførelsesform med en enkel arrangering av et luftsorteringssystem,

Fig. 2 viser en utførelsesform hvor en partiell strøm av syklonen som forlater

luft/pulverblandingen er ført tilbake til innløpet av luftsortereren,

Fig. 3 viser en utførelsesform hvor en partiell strøm av syklonen som forlater luft/pulverblandingen så vel som en partiell strøm av filterutløpsluften er ført tilbake til innløpet av luftsortereren, Fig. 4 viser en utførelsesform hvor bare en partiell strøm av filterutløpsluften er ført

tilbake til innløpet av luftsortereren,

Fig. 5 viser en utførelsesform hvor en tørr kvern er arrangert øyeblikkelig før

luftsortereren, og

Fig. 6 viser en utførelsesform med regulering av fuktigheten av luften i luftsortereren.

Generelt består et luftsorteringssystem (fig. 1) av en luftsorterer 1, en syklon 2, et filter 3, en ventilator 4, rørene eller ledningene 5 som forbinder disse delene så vel som innløps- og utløpsanordningene for tilførsel 6a, fint granulert 6b og grovt materiale 6c. I luftsortereren 1 er råmaterialet separert til grovt materiale og fint granulert materiale. Det grove materialet vil bli sluppet ut gjennom utløpet for grovt materiale 6c. I syklonen 2 vil det fint granulerte materialet, som vanligvis representerer det ønskede pulveraktige produktet, bli separert fra separatorluften og transportert via transportskruen 5c. Sorterings- henholdsvis utløpssyklonluften vil bli avstøvet og pumpet ut ved ventilator-en 4 til omgivelsene, det fint granulerte støvet vil bli rettet gjennom transportskruen. Innløpet for frisk luft 6d kan bli arrangert direkte ved kabinettet av sortereren eller ved en oppstrøms arrangert frisklufts innløpskanal. Avhengig av konstruksjonen av luftsortereren går såkalt lekkasjeluft inn i luftsortereren for forholdet av forsegling.

I henhold til oppfinnelsen vil den relative fuktigheten av sorteringsluften bli holdt i et område fra 15% til 35%. I henhold til fig. 1 vil vann bli injisert for dette formålet i form av damp eller dråper til den aspirerte friske luften ved posisjon A, det vil si i friskluft-innløpet 6d.

Fig. 2 viser en utførelsesform hvor en spesiell strøm av syklonen 2 bak en syklonventilator 4a som forlater luft/pulverblanding på en kjent måte er ført tilbake gjennom rør

eller kanaler 5a til friskluftsinnløpet 6d av luftsortereren. Det er fordelaktig blitt funnet å tilføre vannet nødvendig for fukting og avkjøling av sorteringsluften ved posisjon B, det vil si i den forbindende ledningen mellom syklonventilator 4a, siden en tilfredsstillende distanse for fordampning er gitt. Imidlertid kan vann vellykket bli injisert direkte i frisk-luftsinnløpet 6d med samme forbindelsen.

Fig. 3 viser en utførelsesform hvor en partiell strøm av luft/pulverblandingen som forlater syklonen så vel som en partiell strøm av filterutløpsluften 5b er ført tilbake til friskluftsinnløpet 6d av luftsortereren. Det viste seg fordelaktig å bringe inn vann nød-vendig for fukting og avkjøling i tilbakestrømsluften fra filteret 3 ved posisjon C, det vil si den forbindende ledningen mellom ventilator 4 og friskluftsinnløpet 6d, fordi nesten ikke noen støvpartikler er tilstede i returluften, som eventuelt kan koagulere som dråper og ettersom grove og fuktige partikler interfererer med prosessen. Imidlertid kan vann vellykket bli injisert direkte inn i friskluftsinnløpet 6d med denne ruten av luftstrøm.

I henhold til utførelsesformen vist i fig. 4 vil bare en partiell strøm av utløpsluften av filteret bli ført tilbake til friskluftsinnløpet 6d av luftsortereren 1. Det viste seg fordelaktig å bringe inn vann nødvendig for fukting og avkjøling i returluften 5b ved posisjon C, det vil si den forbindende ledningen 5b mellom ventilator 4 og friskluftsinnløp 6d.

I henhold til fig. 5 er luftsortereren direkte forbundet til en ventilert kvern 7 og utløps-luften av kvernen er styrt gjennom ledningene 8 til friskluftsinngangen av sortereren. Med hensyn til dette er det fordelaktig å fukte luften allerede ved inngangen av kvernen. Dette målet kan også bli forbundet til de tidligere nevnte utførelsesformene.

Fig. 6 beskriver hovedsakelig reguleringen i henhold til oppfinnelsen i utførelsesformen vist i fig. 4. Den relative fuktigheten og temperaturen av sorteringsutløpsluften vil bli målt bak filterventilatoren 4 via sensorer 10, og temperaturen av luften ved utløpet av sortereren via sensorer 9. Den relative fuktigheten kan bli målt bedre i støvfri luft. Deri-vert fra disse dataene vil den relative fuktigheten i sortereren i seg selv bli kalkulert i styreenheten 11 basert på det kjente forholdet mellom temperatur og vannbelastning, og i henhold til dette vil tilsettingen av vann til returledning 5b bli justert på en måte hvor den ønskede relative fuktigheten i sortereren vil bli oppnådd.

Med anordninger i henhold til de foregående figurene er flere forskjellige tester blitt utført som fører til de følgende resultatene.

1. Sorteringsparametere for et eksperiment med kondisjonert luft:

Etter én times prosess ble ikke noe eggeskalldannelse observert ved inspeksjonsdøren av systemet.

2. Sorteringsparametere for et eksperiment med ikke-kondisjonert luft:

Etter én times prosess ble eggeskalldannelse observert ved inspeksjonsdøren av systemet.

3. Sorteringsparametere for et eksperiment med kondisjonert luft:

4. Klassifiseringsparametere for et eksperiment med ikke-kondisjonert luft:

Etter én times prosess ble ubetydelig eggeskalldannelse observert ved inspeksjonsdøren av systemet.

5. Klassifiseringsparametere for et eksperiment med kondisjonert luft:

6. Klassifiseringsparametere for et eksperiment med ikke-kondisjonert luft:

Etter én times prosess ble første indikasjoner på eggeskalldannelse observert ved inspeksjonsdøren av systemet.

Referansenummerliste

1 Luftsorterer

2 Syklon

3 Filter

4 Ventilator

4a Syklonventilator

5/5a Rør

5b Rør fra filter 3 til luftsorterer 1

5 c Transportskrue

6 Inn- og utløp

6a Råstoffinnløp

6b Utløp for fint granulert materiale 6c Utløp for grovt materiale 6d Utløp for friskluft

7 Tørr kvern

8 Ledning mellom kvern 7 og friskluftinnløp 6d

9 Temperatursensor

10 Temperatursensor og fuktighetssensor

11 Styreenhet

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av fine mineralpulverprodukter ved å benytte systemer, bestående av én eller flere luftseparatorer, støvseparatorer slik som sykloner og/eller filtre, minst én ventilator så vel som disse instrumentenes forbindende rør eller ledninger for transporten av luft,karakterisert vedat en styreenhet (11) justerer den relative fuktigheten i luftseparatoren på en slik måte at den relative fuktigheten av separatorluften i luftseparatoren er holdt i et område fra 15% til 35%, hvor mineralpulverproduktet er CaCC>3 med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse under omkring 5 um.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat damp er injisert i innløpskanalen (6d) for frisk luft.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat vannet er injisert under høyt trykk fra 60 til 115 bar med en dråpestørrelse < 30 um i innløpskanalen (6d).

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3,karakterisert vedat vannet er varmet opp til en temperatur på mellom 50°C til 90°C før injeksjon.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 3 og 4,karakterisertv e d at innløpskanalen (6d) er dimensjonert til å nå en lufthastighet på mellom 1 m/s til 3 m/s.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat separatorluften er styrt gjennom en luftfuktingsanordning for å introdusere den hensiktsmessige mengden av vann.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 6,karakterisert vedat luftfuktingsanordningen omfatter et rør eller en ledning laget av vannpermeabelt materiale hvorigjennom vannet er styrt og over hvilken overflate separatorluften er styrt.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 7,karakterisertv e d at mesteparten av utløpsluften fra filteret (3) er ført tilbake til innløpskanalen (6d) av luftseparatoren og fuktingen foregår i returkanalen (5b, fig. 4).

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 8,karakterisertv e d at tilføringen av vann er regulert gjennom fuktigheten av utløpsluften, deres temperatur og temperaturen av luften i luftseparatoren.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 9,karakterisertv e d at temperaturen av luften i luftseparatoren er holdt via forholdet av returluft og temperaturen av det introduserte vannet i et område på mellom 30°C og 80°C.

11. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvor en tørr kvern er arrangert umiddelbart opp-strøms for luftseparatoren og utløpsluften av kvernen er introdusert i luftseparatoren,karakterisert vedat fuktingen av luften foregår foran kvernen arrangert oppstrøms.