DE10223657A1 - Verfahren und Einrichtung zur Aufbereitung organischer Substanzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung organischer Substanzen, insbesondere von tierischen Knochen, die als Einsatzmaterialien in exothermen Prozessen zur Anwendung kommen, bei dem entfettete und entproteinierte tierische Knochen mit Korngrößen < 6 mm unter Drücken im Bereich von 60 bis 90 bar und bei Temperaturen < 90 DEG C kompaktiert sowie anschließend gekühlt und Presslinge 3 in den Abmessungen 30 È 20 È 14 mm, eine Mandelform und Dichten von 2,0 bis 2,5 g/cm·3· besitzend, herausgebildet werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung organischer Substanzen, insbesondere von tierischen Knochen, die als Einsatzmaterialien in exothermen Prozessen zur Anwendung kommen.
• Organische Substanzen in Form von tierischen Knochen werden seit Jahren nach entsprechender Behandlung weiter verarbeitet bzw. als so vorliegende Endprodukte verwendet.
• So werden entfettete und entproteinierte tierische Knochen in Korngrößen von < 6 mm zu Tiermehlen verarbeitet oder zur Gewinnung von Knochenasche verwendet. Dabei ist das in den Knochen vorhandene Tricalciumphosphat von besonderer Bedeutung.
• So beschreibt die DD 238 608 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Knochenasche, die beispielsweise als Schleifmittel oder als Rohstoff zur Porzellanherstellung Verwendung findet, wobei mittels des Verfahrens Knochenasche in Form von Tricalciumphosphat mit hohen Qualitäten bei gleichzeitiger Reduzierung der Reaktionszeiten hergestellt werden soll. Dies wird dadurch erreicht, dass pulverig und feinkörnig aufbereitetes Knochenmehl einer vorwiegend pulsierenden Gleichstrom-Flugstaubwolke aufgegeben und bei einer mittleren Temperatur von 950 bis 1180°C, vorzugsweise 1000 bis 1100°C, mit Verweilzeiten von 0,2 bis 10 Sekunden in oxidierender Atmosphäre behandelt wird.
• Die notwendige Verweilzeit kann dabei sowohl durch eine entsprechend lange Resonanzstrecke als auch durch eine mehrmalige Behandlung einer pulsierenden Gleichstrom-Flugstaubwolke erreicht werden. Eine weitere Variante des vorgestellten Verfahrens sieht vor, dass die Behandlung unmittelbar nacheinander in einer pulsierenden Gleichstrom- Flugstaubwolke oder in einer zirkulierenden Wirbelschicht erfolgt.
• Dieses Verfahren und die vorgestellte Vorrichtung beziehen sich zwar auf eine Knochenkalzinierung, jedoch kann das vorgestellte Wirbelschichtverfahren nicht in breiter Form Anwendung finden, da dieses Verfahren nur für Einsatzprodukte in Form von Knochenmehl < 250 µm geeignet ist.
• Bekannt ist auch, dass die aus tierischen Knochen gewonnene Knochenasche zur Herstellung von Düngemitteln verwendet wird, wobei wiederum das in den tierischen Knochen enthaltene Tricalciumphosphat die Voraussetzung schafft, derart behandelte tierische Knochen zur Herstellung von Düngemitteln zu verwenden.
• Die bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Behandlung tierischer Knochen laufen so ab und sind so gestaltet, dass die tierischen Knochen in einer bestimmten Form aufbereitet werden müssen, um im jeweiligen Herstellungsprozess Einzug finden zu können.
• Somit ergeben sich verfahrenstechnische und einrichtungstechnische Mehraufwendungen für die Behandlung der tierischen Knochen, welche letztlich auch mit erheblichen Mehrkosten verbunden sind.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung organischer Substanzen, insbesondere zur Aufbereitung tierischer Knochen, zu entwickeln, mit denen Produkte/Erzeugnisse hergestellt werden, die als Einsatzmaterialien in nachfolgenden exothermen Prozessen zur Anwendung kommen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Ansprüchen 1 und 4 gelöst.
• Besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• So ist erfindungsgemäß das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmaterilaien, tierische entfettete und entproteinierte Knochen mit Korngrößen bis zu 6 mm einer Kompaktierung unterzogen werden, so dass im Ergebnis des verfahrenstechnischen Ablaufes Presslinge vorliegen, die in gesonderten Verfahrensschritten, vorrangig in exothermen Prozessen, weiter behandelt werden können.
• Dieses Kompaktieren, auch als Brikettieren zu bezeichnen, verleiht den hergestellten Presslingen eine Druck- und Verschleißfestigkeit derart, dass diese Presslinge zwischengelagert werden können, ohne dass sie zerstört werden bzw. zerfallen.
• Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Kompaktieren unter Druck stattfindet und dabei Temperaturen erreicht werden, die das in den tierischen Knochen noch vorhandene Restfett und Restprotein konsistent werden lassen und somit als organischer Binder zwischen den tierischen Knochenpartikeln wirken.
• Die Gehalte an Restfett und Restprotein in den zu kompaktierenden tierischen Knochenteilen liegen bei ca. 1,5 bis 2,5%. Diese Gewichtsprozentanteile wirken dabei auf das Paketierungsverfahren nicht negativ, auch nicht negativ im hergestellten Pressling, sondern die Eigenschaften der Restfette und des Restproteins werden für das Kompaktierungsverfahren in positiver Weise genutzt.
• Bei dem vorgestellten Verfahren kann auch feinstkörniges entfettetes und entproteiniertes Knochenschrot verwendet werden, welches in den gesamten Verfahrensablauf des Kompaktierens einbezogen wird und Bestandteile der im Ergebnis vorliegenden Presslinge sind.
• Die Wesensmerkmale des vorgestellten Verfahrens sind, dass tierische Knochen in entfetteter und entproteinierter Weise und bei Korngrößen bis zu 6 mm druckbeaufschlagt werden, wobei die dabei entstehenden Temperaturen ein Aufschließen der Restgehalte an Fetten und Proteinen bewirken, die in eine pastöse Form übergehen und somit günstige Voraussetzungen schaffen für das Kompaktieren dieser Masse, was durch Formgebung erreicht wird. Dabei kommen Pressen zum Einsatz oder auch profilierte Walzen, die dem Endprodukt, dem jeweiligen Pressling, die Größe und Form geben. Nach dem Erkalten dieser Presslinge besitzen diese Festigkeiten, dass sie über Fördereinrichtungen abtransportiert werden können.
• Es gehört auch zur Erfindung, dass der Anteil an unverpresstem Material in den Prozesskreislauf zurückgeführt wird, so dass auch staubförmige Bestandteile nicht als Abprodukte anfallen, sondern unmittelbar in den Produktionsprozess wieder rückgeführt werden.
• Die durch den Kompaktierungsvorgang hergestellten Presslinge zeichnen sich durch ihre Formbeständigkeit und durch ihre Festigkeit aus, so dass diese Presslinge in nachfolgenden exothermen Prozessen qualitativ behandelt werden können, so zur Herstellung kalzinierter Knochenasche.
• Dies erfolgt beispielsweise in Schachtöfen, bei denen im exothermen Prozess mittels Frischluft die Presslinge weitestgehend geglüht werden, wodurch die den Presslingen noch enthaltenden Restbestände an Fetten und Proteinen entzogen werden und ein Endprodukt in kalzinierter Form vorliegt.
• Diese kalzinierten Endprodukte können beispielsweise in einer Mühle zerkleinert werden, so dass kalzinierte Knochenasche zur Verfügung steht.
• Das Kompaktieren zur Herausbildung der Presslinge erfolgt über Einrichtungen, so über Kompaktoren, in denen die aufgegebenen tierischen Knochenbestandteile verpresst werden, wobei die Form der Presslinge bestimmt wird durch die Form der Presswerkzeuge und die Festigkeit der Presslinge herausgebildet wird bzw. sich ergibt aus den Arbeitsdrücken während des Kompaktierens.
• Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.
• Die dazugehörige Zeichnung verdeutlicht in
• Fig. 1 den Verfahrensablauf in einer schematischen Darstellung
• Fig. 2 die Darstellung einer Einrichtung in Form eines Kompaktors.
• Die vorliegenden tierischen Knochen in entfetteter und entproteinierter Form und in Stückgrößen bis zu 6 mm werden über eine Aufgabestation 1 zur Kompaktiereinrichtung 2 verbracht. Diese Kompaktiereinrichtung 2 ist beispielsweise als ein Kompaktor gemäß Fig. 2 ausgebildet, in dem das aufgegebene Knochenmaterial unter Betriebsdrücken von 60 bis 90 Bar in entsprechenden Presswerkzeugen ausgeformt wird. Dabei entstehen Temperaturen bis zu 90°C, welche bewirken, dass die Restanteile von Fetten und Protein in eine pastöse Form übergehen, die den Kompaktierungsvorgang und die Formgebung des hergestellten Presslings 3 positiv beeinflussen. Der so ausgeformte Pressling wird einer Kühlung in einer nachgeordneten Kühleinrichtung 4 unterzogen und liegt dann als Endprodukt vor und kann in externen Anlagen weiter bearbeitet werden. So beispielsweise zur Herstellung kalzinierter Knochenasche. Das beigefügte Verfahrensschema nach Fig. 1 verdeutlicht den weiteren Verfahrensablauf, und es ist dargestellt, dass die gekühlten Presslinge 3 in einen Schachtofen 5 verbracht werden, in dem den Presslingen 3 im exothermen Prozess durch Erwärmen die Restgehalte an Fetten und Protein entzogen werden und im Ergebnis kalzinierte Presslinge vorliegen, die dann vom Schachtofen 5 über Transporteinrichtungen 6 zu Zerkleinerungseinrichtungen 7, vorzugsweise einer Mühle, aufgegeben werden. Die Zerkleinerung der Presslinge erfolgt auf vorwählbare Korngrößen, und im Ergebnis liegt ein Endprodukt 8 vor, hier kalzinierte Knochenasche.
• Technologisch sind das Verfahren und die Einrichtung so miteinander verknüpft, dass beim Zerkleinerungsvorgang anfallendes Feinstmaterial über gesonderte Zuführleitungen 9 zur Aufgabestation 1 verbracht und somit dem Prozesskreislauf zugeführt wird.
• Die nach dem Verfahren hergestellten Presslinge 3 besitzen eine Dichte im Durchschnitt von 2,02 g/cm³ und Größenabmessungen von 30 × 20 × 14 mm. Durchgeführte Versuche bezüglich der Festigkeit ergaben, dass die hergestellten Presslinge 3 bei Fallversuchen aus einer Fallhöhe von ca. 1 m lediglich in einzelne Bruchstücke von ca. 10 mm zerbrachen, somit die Stückigkeit der Presslinge 3 gegeben ist.
• Aus der Fig. 2 ergibt sich die Ausbildung des Kompaktors 2, welcher als komplette Baueinheit ausgebildet ist, bei dem die einzelnen Funktionselemente auf einem Grundrahmen 10 angeordnet sind.
• Der Kompaktor 2 besitzt eine Antriebseinheit 11 mit zugeordneter Steuerung, wobei über eine Kupplung 12 die im Gehäuse 13 gelagerten Walzen angetrieben werden. Aufgabeseitig ist der Kompaktor mit einem Trichter 14 ausgebildet, in dem eine Zuführschnecke angeordnet ist, welche über einen Motor, der oberhalb des Trichters 14 angeordnet ist, angetrieben wird. Über eine Zuführung 15 gelangen die zu behandelnden Knochenmaterialien in den Bereich der Walzen, und die fertigen Presslinge 3 werden über die Ableiteinheit 16 aus dem Kompaktor 2 abgeführt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Aufbereitung organischer Substanzen, insbesondere tierischer Knochen, für den Einsatz in exothermen Prozessen, dadurch gekennzeichent, dass entfettete und entproteinierte tierische Knochen mit Korngrößen < 6 mm unter Drücken im Bereich von 60 bis 90 Bar und bei Temperaturen < 90°C kompaktiert sowie anschließend gekühlt und Presslinge (3) in den Abmessungen 30 × 20 × 14 mm, eine Mandelform und Dichten von 2,0 bis 2,5 g/cm³ besitzend, herausgebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt die Presslinge (3) in exothermen Prozessen kalziniert werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kalzinierten Presslinge zu kalzinierter Knochenasche verarbeitet werden.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung als eine kompakte Baueinheit in Form eines Kompaktors (2) ausgebildet ist, dessen Press- und Formwerkzeuge, gegenläufig umlaufende Walzen, in einem Gehäuse (13) gelagert und mit einer Antriebseinheit (11) verbunden sind, wobei dem Gehäuse (13) ein Aufgabetrichter (14), eine Zuführungsleitung (15) und eine Ableiteinheit (16) zugeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen mit Aussparungen, die Mandelform der Presslinge (3) herausbildend, ausgeführt sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die exothermen Prozesse zur Kalzinierung der Presslinge (3) vorzugsweise in einem Schachtofen (5) ablaufen.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung der kalzinierten Presslinge zu kalzinierter Knochenasche in einer Zerkleinerungseinrichtung (7), vorzugsweise einer Mühle, erfolgt.