WO1993002984A1 - Verwendung einer misch-, granulier- und trocknungsvorrichtung - Google Patents

Verwendung einer misch-, granulier- und trocknungsvorrichtung Download PDF

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Harri Hirz
Horst Sterr
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Babcock-Bsh Aktiengesellschaft
Gebrüder Lödige Maschinenbaugesellschaft mbH
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/16—Waste materials; Refuse from building or ceramic industry
    • C04B18/167—Recycled materials, i.e. waste materials reused in the production of the same materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/70—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/836—Mixing plants; Combinations of mixers combining mixing with other treatments
    • B01F33/8361—Mixing plants; Combinations of mixers combining mixing with other treatments with disintegrating
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
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    • Y10S241/00—Solid material comminution or disintegration
    • Y10S241/38—Solid waste disposal

Definitions

  • the invention relates to a new use of a mixing, pelletizing and drying device, consisting essentially of a horizontal cylindrical container with a filling shaft and outlet opening, a drivable shaft mounted therein, ploughshare-like mixing tools, which have radial arms on the shaft are fastened and extend close to the container wall, and attached to the container wall, cutter heads rotatable and drivable about radial axes, which are adapted to the envelope surface covered by the mixing tools.
  • the device is intended for treating pulverulent, fibrous, pasty or pulpy material and for drying the granules obtained.
  • Two different designs are given for the cutter heads.
  • several straight-line knives of different lengths are fastened on a shaft in several levels one above the other.
  • the knives are bent up at the ends.
  • the interaction of the ploughshare-like mixing tools and the cutter heads is intended to cause the material to be pressed in order to form granules which are further compacted by mechanical influence by means of subsequent tools.
  • the present invention is based on a problem which has no points of contact with the intended use of the known device specified in the mentioned patent specification.
  • the plates have first been roughly shredded.
  • the pre-shredded material is a mixture of gypsum chunks and cardboard scraps the size of a hand, to which gypsum residues adhere firmly.
  • the paper content is 4.5 to 5%, for panels with a basis weight of about 11 kg / m 2 3.4 to 3.8%.
  • a separation of paper and gypsum that meets the requirements of practice - for example by sifting - has so far not been successful in production technology.
  • the roughly shredded material cannot be processed in conventional calciners.
  • the cardboard scraps would float on the gypsum granule bed, for example, in an indirectly heated rotary tube coiculator and form balls that are not reliably discharged and can therefore clog the calciner. There is also a risk that dry paper will remain in the calciner when the calciner is emptied and cause an explosion when restarted.
  • the coarsely pre-shredded material has also been fed to a mill together with fresh natural gypsum.
  • the chunks of natural plaster up to around 30 mm in size, cause a certain, but not always sufficient, further shredding of the cardboard scraps. If fine-grained flue gas gypsum or chemical gypsum is used as the raw material, satisfactory further comminution is not possible. The method has therefore not been able to establish itself in practice.
  • the known device specified at the outset is used for processing the roughly pre-comminuted reject material obtained in the production of plasterboard.
  • Tests with representative material samples showed that after a mean residence time of 3 minutes the paper components were largely destroyed and mixed with the gypsum so homogeneously that use in Calciner is easily possible. After an average dwell time of 6 minutes, grain spectra were obtained using the airflow screening method, in which 90% of the material had a grain size of less than 1 mm in a sample. Grain sizes over 5 mm did not occur here.
  • the mean residence time in the device to be used according to the invention is kept very short and then an additional homogenization is carried out in a further mixer.
  • the fine size reduction and the mixing of the individual components takes place in two separate systems.
  • the moisture content of the feed material is preferably limited to a maximum of 10%. This can e.g. by mixing dry and wet scrap material or by adding dry raw gypsum.
  • the possibility is preferably provided to dry the material indirectly or directly during the treatment.
  • the starting material is too dry, it may be advantageous to inject additional water.
  • the processed material is admixed with the raw gypsum in an amount of at most about 20% before the calcination.
  • Higher admixtures can lead to disturbances in the setting behavior due to the additives that may be contained in the processed material, such as setting accelerators or setting retarders, adhesives and paper contents.
  • a mixing ratio of 10 parts of processed material to 90 parts of raw gypsum should not be exceeded.
  • the total mixture which is fed to the calcination contains a paper proportion of approximately 0.4 to 0.5%. This proportion has no negative influence on the calcination, the subsequent process stages and the quality of the end products.
  • the rough comminution of the reject plates takes place in the area of the filling shaft, which for this purpose is e.g. is funnel-shaped and equipped with spiked rollers.
  • the device can be operated continuously, quasi-continuously or even discontinuously.
  • the drawing shows, in a highly simplified manner, a preferred embodiment of the device to be used according to the invention.
  • Figure 1 shows schematically a longitudinal section.
  • FIG. 2 shows a cross section in the left half and a view in the right half, seen from the dropout side.
  • Figure 3 illustrates the adaptation of the cutter head to the mixing tool.
  • FIG. 4 shows a plan view of a cutter head from the direction according to arrow A in FIG. 2.
  • a lying cylindrical container 1 has a filling shaft 2 and an outlet opening 3 with a height-adjustable slide 4.
  • the container wall can be designed over the entire length or also over part of the length as a double jacket for supplying a heating medium.
  • the device can also have connections (not shown in the drawing) for supply air and exhaust air and nozzles for spraying water.
  • a shaft 5 is axially supported in the container 1 and can be driven by a motor 6. At regular intervals on the shaft 5 there are several radial arms 7, on which ploughshare-like mixing tools 8 are fastened, which extend close to the container wall.
  • cutter heads 9 are attached to the container wall, which can be rotated about radial axes and driven by a drive 10. As indicated in FIG. 1, the cutter heads 9 are arranged in at least one row parallel to the axis, preferably in two rows, specifically in the lower half of the container 1.
  • the aforementioned ploughshare-like shape of the mixing tools 8 is only indicated in FIG. 1 and FIG. 2, but can be clearly seen from FIG. 3.
  • Each cutter head 9 consists of a drive shaft 11 and a plurality of flat cutters 12, which - alternately at right angles and one above the other - are fastened centrally on the drive shaft 11.
  • the length of the knives 12 increases with the distance from the inner wall of the container, so that the tips of the knives 12 lie on a curve 13 which is adapted to the side flank of the mixing tools 8 and thus the envelope surface covered by these tools.
  • the speed of the shaft 5 is selected during operation so that the material to be processed is both finely comminuted and mixed in the mechanically generated fluidized bed. As a rule, this takes place in a Froude number range between 1 and 7.
  • the Froude number Fr (n / n c ) 2 , where n is the speed of the shaft 5 and n c is the critical speed.
  • the cutter heads 9 rotate at a speed between 1000 and 5000 revolutions per minute, for example 1500 or 3000 revolutions per minute.
  • the required average dwell time is specified by the setting of slide 4.
  • the device shown in the drawing is a continuously operated machine with tools that finely chop and homogeneously mix the material in the container in a short time.

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Abstract

Eine bekannte Misch-, Granulier- und Trocknungsvorrichtung, bestehend im wesentlichen aus einem liegenden zylindrischen Behälter (1), einer darin gelagerten antreibbaren Welle (5), pflugscharähnlichen Mischwerkzeugen (8), die mit radialen Armen (7) an der Welle (5) befestigt sind und bis nah an die Behälterwand reichen, und an der Behälterwand angebrachten, um radiale Achsen drehbaren und antreibbaren Messerköpfen (9), die der von den Mischwerkzeugen (8) bestrichenen Hüllfläche angepaßt sind, wird zum Aufbereiten des bei der Herstellung von Gipskartonplatten anfallenden, vorzerkleinerten Ausschußmaterials verwendet. Das aufbereitete Material ist fein zerkleinert, homogen und von Agglomeraten völlig frei. Es kann ohne negative Auswirkungen auf den Produktionsprozeß und die Qualität der Endprodukte, vermischt mit Rohgips, als Sekundärrohstoff eingesetzt werden. Anwendungsgebiet ist die Herstellung von Gipskartonplatten.

Description

Verwendung einer Misch-. Granulier- und Trocknungsvorrjr_htnιιg
Die Erfindung betrifft eine neue Verwendung einer Misch-, Granulier- und Trocknungsvorrichtung, bestehend im wesent¬ lichen aus einem liegenden zylindrischen Behälter mit Ein¬ füllschacht und AuslaufÖffnung, einer darin gelagerten an- treibbaren Welle, pflugscharähnlichen Mischwerkzeugen, die mit radialen Armen an der Welle befestigt sind und bis nah an die Behälterwand reichen, und an der Behälterwand ange¬ brachten, um radiale Achsen drehbaren und antreibbaren Messerköpfen, die der von den Mischwerkzeugen bestrichenen Hüllfläche angepaßt sind.
Eine ausführliche Beschreibung der Vorrichtung findet sich in der DE-PS 27 30 941. Die Vorrichtung ist zum Behandeln von pulverförmigem, faserigem, pastösem oder breiigem Gut und zum Trocknen der erhaltenen Granulate bestimmt. Für die Messerköpfe sind darin zwei verschiedene Ausführungen ange¬ geben. Bei der ersten Ausführung sind mehrere geradlinig verlaufende Messer unterschiedlicher Länge in mehreren Ebenen übereinander auf einer Welle befestigt. Bei der anderen Ausführung sind die Messer an den Enden hochge¬ bogen. Durch das Zusammenwirken der pflugscharartigen Mischwerkzeuge und der Messerköpfe soll bewirkt werden, daß das Material gedrückt wird, um Granulate zu bilden, die durch mechanische Beeinflussung mittels nachfolgender Werk- zeuge weiter verdichtet werden. Die vorliegende Erfindung geht von einer Problematik aus, die mit dem in der erwähnten Patentschrift angegebenen Verwendungszweck der bekannten Vorrichtung keinerlei Berührungspunkte hat.
Bei der Herstellung von Gipskartonplatten fällt stets ein gewisser unverkäuflicher Ausschuß an, bestehend im wesent¬ lichen aus schadhaften oder nicht normgerechten Platten. Der Ausschuß fällt teils unmittelbar nach dem Abbinden, teils nach der Trocknung der abgebundenen Platten an. In dem ersten Fall enthält er 30 bis 40 % Feuchte, in dem zweiten Fall ist das Ausschußmaterial praktisch absolut trocken. Die Menge des Ausschußmaterials ist in den einzelnen Herstellungsbetrieben unterschiedlich; sie liegt in der Regel zwischen 2 und 8 % der Produktionsmenge und erreicht in Extremfällen sogar 10 %.
Aus der Praxis ist es bekannt, den Ausschuß als Sekundär¬ rohstoff wieder in den Produktionsprozeß zurückzuführen. Hierzu hat man zunächst die Platten grob vorzerkleinert. Das vorzerkleinerte Material ist eine Mischung aus Gips- brocken und bis zu handtellergroßen Pappefetzen, an denen Gipsreste fest anhaften. Bei den am meisten verbreiteten Gipskartonplatten mit einem Flächengewicht von etwa 8 kg/m2 liegt der Papieranteil bei 4,5 bis 5 %, bei Platten mit einem Flächengewicht von etwa 11 kg/m2 bei 3,4 bis 3,8 %. Eine den Ansprüchen der Praxis genügende Trennung von Papier und Gips - etwa durch Sichtung - hat sich bisher produktionstechnisch nicht durchgesetzt. Das grob vorzerkleinerte Gut ist in üblichen Kalzinatoren nicht verarbeitbar. Die Pappefetzen würden z.B. in einem indirekt beheizten Drehrohrkaizinator auf dem Gipskörner¬ bett aufschwimmen und Knäuel bilden, die nicht zuverlässig ausgetragen werden und daher den Kalzinator verstopfen können. Es besteht auch die Gefahr, daß beim Entleeren des Kalzinators trockenes Papier im Kalzinator zurückbleibt und beim Wiederanfahren eine Explosion auslöst.
Man hat auch schon das grob vorzerkleinerte Material zusam¬ men mit frischem Naturgips einer Mühle zugeführt. Die bis zu etwa 30 mm großen Naturgipsbrocken bewirken in günstigen Fällen eine gewisse, aber nicht immer ausreichende weitere Zerkleinerung der Pappefetzen. Wenn feinkörniger Rauchgas- gips oder Chemiegips als Rohstoff eingesetzt wird, ist eine zufriedenstellende weitere Zerkleinerung nicht möglich. Das Verfahren hat sich daher in der Praxis nicht durchsetzen können.
Gemäß der Erfindung wird die eingangs angegebene bekannte Vorrichtung zum Aufbereiten des bei der Gipskartonplatten- herstellung anfallenden grob vorzerkleinerten Ausschußmate¬ rials verwendet.
Dabei fällt ein fein zerkleinertes, homogenes, von
Agglomeraten völlig freies Zwischenprodukt an, welches gemeinsam mit feinteiligem Rohgips in einem Kalzinator weiterbehandelt werden kann, ohne daß die Papierbestand¬ teile vom Gips separiert werden.
Bei Versuchen mit repräsentativen Materialproben zeigte sich, daß schon nach einer mittleren Verweilzeit von 3 Minuten die Papierbestandteile weitgehend zer asert und so homogen mit dem Gips vermischt sind, daß der Einsatz im Kalzinator problemlos möglich ist. Nach einer mittleren Verweilzeit von 6 Minuten wurden nach der Methode der Luftstromsichtung Kornspektren erhalten, bei denen bei einer Probe 90 % des Materials eine Korngröße von weniger als 1 mm aufwiesen. Korngrößen über 5 mm kamen hierbei nicht vor.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die mittlere Verweilzeit in der erfindungsgemäß zu verwendenden Vorrichtung sehr kurz gehalten und anschließend in einem weiteren Mischer eine zusätzliche Homogenisierung durchgeführt. Die Feinzer¬ kleinerung und die Vermischung der einzelnen Komponenten erfolgt dabei in zwei getrennten Systemen.
Vorzugsweise wird der Feuchtegehalt des Einsatzmaterials auf maximal 10 % begrenzt. Das kann z.B. durch Mischung von trockenem und nassem Ausschußmaterial oder durch Beimischen von trockenem Rohgips geschehen.
Ferner ist es auch möglich, das grob vorzerkleinerte Material vorzutrocknen.
Vorzugsweise ist die Möglichkeit vorgesehen, das Material während der Behandlung indirekt oder direkt zu trocknen.
Bei zu trockenem Ausgangsmaterial kann es von Vorteil sein, zusätzlich Wasser einzudüsen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird das aufbe- reitete Material in einer Menge von höchstens etwa 20 % dem Rohgips vor der Kalzinierung beigemischt. Höhere Beimi¬ schungen können wegen der in dem aufbereiteten Material möglicherweise enthaltenen Zusatzstoffe, wie Abbinde¬ beschleuniger oder -verzögerer, Klebstoffe und Papierin- haltsstoffe, zu Störungen des Abbindeverhaltens führen. Je nach den Gegebenheiten des Einzelfalles sollte ein Mischungsverhältnis von 10 Teilen aufbereitetes Material zu 90 Teilen Rohgips nicht überschritten werden. Bei einem Anteil von 10 % aufbereitetes Material enthält die Gesamt¬ mischung, die der Kalzinierung zugeführt wird, einen Papieranteil von etwa 0,4 bis 0,5 %. Dieser Anteil hat keinerlei negativen Einfluß auf die Kalzinierung, die nachgeschalteten Verfahrensstufen und die Qualität der Endprodukte.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin¬ dung erfolgt die grobe Vorzerkleinerung der Ausschußplatten im Bereich des Einfüllschachtes, der zu diesem Zweck z.B. trichterförmig ausgebildet und mit Stachelwalzen ausge- stattet ist.
Für die erfindungsgemäße Verwendung kann die Vorrichtung kontinuierlich, quasi-kontinuierlich oder auch diskonti¬ nuierlich betrieben werden.
Die Zeichnung zeigt stark vereinfacht eine bevorzugte Ausführungsform der gemäß der Erfindung zu verwendenden Vorrichtung.
Figur 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt.
Figur 2 zeigt in der linken Hälfte einen Querschnitt, in der rechten Hälfte eine Ansicht, gesehen von der Ausfall- seite.
Figur 3 veranschaulicht die Anpassung des Messerkopfes an das Mischwerkzeug.
Figur 4 zeigt eine Draufsicht eines Messerkopfes aus der Richtung gemäß Pfeil A der Figur 2. Ein liegender zylindrischer Behälter 1 hat einen Einfüll¬ schacht 2 und eine Auslauföffnung 3 mit einem höhenver¬ stellbaren Schieber 4. Die Behälterwand kann auf der ganzen Länge oder auch auf einem Teil der Länge als Doppelmantel zum Zuführen eines Heizmediums ausgebildet sein. Die Vor¬ richtung kann auch in der Zeichnung nicht dargestellte An¬ schlüsse für Zuluft und Abluft sowie Düsen zum Einsprühen von Wasser aufweisen.
Axial ist in dem Behälter 1 eine Welle 5 gelagert, die durch einen Motor 6 antreibbar ist. Auf der Welle 5 sitzen in gleichmäßigen Abständen winkelversetzt mehrere radiale Arme 7, an denen pflugscharähnliche Mischwerkzeuge 8 be¬ festigt sind, die bis nah an die Behälterwand reichen.
Zwischen je zwei Mischwerkzeugen 8 sind an der Behälter¬ wand mehrere Messerköpfe 9 angebracht, die um radiale Achsen drehbar und durch einen Antrieb 10 antreibbar sind. Die Messerköpfe 9 sind - wie in Figur 1 angedeutet - in mindestens einer achsenparallelen Reihe angeordnet, vor¬ zugsweise in zwei Reihen, und zwar in der unteren Hälfte des Behälters 1.
Die erwähnte pflugscharähnliche Form der Mischwerkzeuge 8 ist in Figur 1 und Figur 2 nur angedeutet, jedoch aus Figur 3 deutlich zu erkennen.
Jeder Messerkopf 9 besteht aus einer Antriebswelle 11 und mehreren flachen Messern 12, die - abwechselnd rechtwinklig versetzt übereinanderliegend - mittig auf der Antriebsweile 11 befestigt sind. Die Länge der Messer 12 nimmt mit der Entfernung von der Behälterinnenwand zu, so daß die Spitzen der Messer 12 auf einer Kurve 13 liegen, die der Seiten¬ flanke der Mischwerkzeuge 8 und somit der von diesen Werkzeugen bestrichenen Hüllfläche angepaßt ist. Die Drehzahl der Welle 5 wird im Betrieb so gewählt, daß das zu bearbeitende Material im mechanisch erzeugten Wir¬ belbett sowohl feinzerkleinert als auch vermischt wird. In der Regel geschieht das in einem Froude-Zahl-Bereich zwischen 1 und 7. Dabei ist die Froude-Zahl Fr = (n/nc)2, wobei n die Drehzahl der Welle 5 und nc die kritische Dreh¬ zahl ist. Die Messerköpfe 9 rotieren mit einer Drehzahl zwischen 1000 und 5000 Umdrehungen pro Minute, z.B. 1500 oder 3000 Umdrehungen pro Minute. Die erforderliche mitt- lere Verweilzeit wird durch die Einstellung des Schiebers 4 vorgegeben.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung handelt es sich um eine kontinuierlich betriebene Maschine mit Werkzeugen, die das im Behälter befindliche Material in kurzer Zeit fein zerkleinern und homogen vermischen.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung einer Misch-, Granulier- und Trocknungsvor¬ richtung, bestehend im wesentlichen aus
einem liegenden zylindrischen Behälter (1) mit Einfüllschacht (2) und AuslaufÖffnung (3),
einer darin gelagerten antreibbaren Welle (5) ,
pflugscharähnlichen Mischwerkzeugen (8), die mit radialen Armen (7) an der Welle (5) befestigt sind und bis nah an die Behälterwand reichen, und
an der Behälterwand angebrachten, um radiale Achsen drehbaren und antreibbaren Messerköpfen (9), die der von den Mischwerkzeugen (8) bestrichenen Hüllfläche angepaßt sind,
zum Aufbereiten des bei der Herstellung von Gipskarton- platten anfallenden Ausschußmaterials nach vorheriger Grobzerkleinerung.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Verweilzeit des Ausschußmaterials in dem Behälter (1) 3 bis 12 Minuten beträgt.
3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit 2 bis 7 Minuten beträgt und daß das auf¬ bereitete Material anschließend in einer getrennten Stufe weiter homogenisiert wird.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der mittlere Feuchtegehalt des Aus- schuß aterials vorher auf 10 % begrenzt wird.
5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtegehalt durch Mischen von trockenem und nassem Ausschußmaterial eingestellt wird.
5 6. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtegehalt durch Beimischen von trockenem Rohgips zu dem grob vorzerkleinerten Ausschußmaterial einge¬ stellt wird.
10 7. Verwendung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß das grob vorzerkleinerte Material vorgetrocknet wird.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn¬ zeichnet durch einen beheizten Behältermantel.
15
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (1) Trocknungsluft zugeführt wird.
20 ιo. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in den Behälter (1) einge¬ sprüht wird.
25 11. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbereitete Material an¬ schließend in einem Verhältnis unter 20:80, vorzugsweise höchstens 10:90, mit Rohgips vermischt der Kalzinierung zugeführt wird. 0
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobzerkleinerung im Bereich des Einfüllschachtes (2) erfolgt.
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DEP4124984.4 1991-07-27

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