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DE19817518A1 - Production of storage mineral components - Google Patents

Production of storage mineral components

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Publication number
DE19817518A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
starting materials
thermally
treated
temperature zones
paddle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1998117518
Other languages
German (de)
Inventor
Georg Gebhard
Beate Werner
Dieter Kahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Priority claimed from DE1997119684 external-priority patent/DE19719684C1/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE1998117518 priority Critical patent/DE19817518A1/en
Priority to SI9820045A priority patent/SI20068A/en
Priority to DE19880619T priority patent/DE19880619D2/en
Priority to HU0002115A priority patent/HUP0002115A3/en
Priority to PCT/EP1998/002680 priority patent/WO1998051634A1/en
Priority to EP98925550A priority patent/EP0980344A1/en
Priority to SK1536-99A priority patent/SK153699A3/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Process for the production of storage mineral components comprises mixing combustion residues with CaO and substances containing water and heating in a reactor until the water released reacts with the free CaO and the aluminates and silicates to form hydraulically active phases which can store pollutants. Also claimed is the apparatus for carrying out the above process comprising a feed (1) and several paddles (5) provided over an electrical drive (2) with mechanism (3) and bearing (4). The paddles (5) are fed into a heated longitudinal housing (6) having a further supported bearing (7) and an outlet (8) at its end.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Speichermineralien gemäß 197 19 684, wobei als Ausgangsstoffe Verbrennungsrückstände und wasser­ haltige Substanzen verwendet werden.The invention relates to a method and a device for the production of storage minerals according to 197 19 684, with combustion residues and water as raw materials containing substances are used.

Zur Vermischung von Schüttgütern mit Wasser sind Misch­ schnecken, Zwangsmischer und sogenannte Trommelmischer be­ kannt. So werden z. B. in DE 23 43 352, DE 24 41 674 und DE 35 43 745 Vorrichtungen zum Mischen von Fluiden beschrie­ ben, die axial innerhalb eines Gehäuses drehbare Wellen mit verschieden ausgeformten Schaufeln zur Ausbildung einer Mi­ scheinrichtung aufweisen, so daß nach Aufgabe der Bestand­ teile in ein Einspeisesystem eine homogene Mischung erzeugt wird, die am Ende des rohrförmigen Gehäuses aus dem Mischer entnommen oder abgepumpt wird. Diese Mischeinrichtungen eignen sich zur Herstellung von Mörtel, Vergußmassen und Betonen. Eine gesteuerte Wärmebehandlung der Mischungsbe­ standteile zur Einleitung von thermischen Reaktionen ist nicht möglich.Mixed materials are used to mix bulk goods with water screws, compulsory mixers and so-called drum mixers knows. So z. B. in DE 23 43 352, DE 24 41 674 and DE 35 43 745 Devices for mixing fluids described ben having axially rotatable shafts within a housing differently shaped blades to form a Mi have scheinrichtung so that after abandonment of the stock parts in a feed system creates a homogeneous mixture that is at the end of the tubular housing from the mixer is removed or pumped out. These mixing devices are suitable for the production of mortar, casting compounds and Emphasize. Controlled heat treatment of the mixture components for the initiation of thermal reactions not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mischen, För­ dern und gesteuertes thermisches Behandeln von verschiede­ nen Stoffen, insbesondere von Schüttgütern, in einer Ein­ richtung zu gewährleisten.The invention has for its object a mixing, För and controlled thermal treatment of various substances, especially bulk goods, in one unit to ensure direction.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß gemäß 197 19 684 die Ausgangsstoffe in Form von Verbrennungsrückstän­ den und wasserhaltigen Substanzen über eine Aufgabevorrich­ tung einem länglichen Gerät aufgegeben werden, das gleich­ zeitig als Mischer und thermischer Reaktor arbeitet und daß mittels mehrerer Paddelwellen die Ausgangsstoffe gemischt sowie gleichzeitig gefördert und thermisch behandelt wer­ den, wobei die thermische Behandlung in verschiedenen Tem­ peraturzonen unterschiedlich realisiert und in einer Was­ serdampfatmosphäre unter verschiedenen Druckverhältnissen durchgeführt wird. This is achieved according to the invention in that 197 19 684 the raw materials in the form of combustion residues the and water-containing substances via a feed device an elongated device that is the same works early as a mixer and thermal reactor and that The raw materials are mixed using several paddle shafts as well as being promoted and thermally treated at the same time the, the thermal treatment in different Tem temperature zones realized differently and in one what Steam atmosphere under different pressure conditions is carried out.  

Durch die Einstellung von unterschiedlichen Temperaturen in den verschiedenen Zonen des Reaktors und unterschiedlicher Verweilzeiten des Gemisches in der Vorrichtung durch die Veränderung der Fördergeschwindigkeit und die Variierung der Zonenlänge lassen sich Produkte mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen, die auf die vorgesehene Immobili­ sierung von Schadstoffen und/oder den baustofftechnischen Anwendungsfall konkret zugeschnitten sind. Die Temperaturen in den verschiedenen Zonen werden zwischen 100-400 °C eingestellt. Dabei können die Ausgangsstoffe je nach Ver­ wendungszweck des Produktes entweder mit in den Temperatur­ zonen steigenden und/oder wechselnden Temperaturen ther­ misch behandelt werden. Zur Initiierung der notwendigen "Keimbildung" ist es möglich, das behandelte Gut in einer Menge von 1-10% der Gesamtmenge an den Anfang der ther­ mischen Behandlung zurückzuführen. Es bildet sich eine Wasserdampfatmosphäre von 100-1000 l/m3 bei Drücken von 0,1 mbar bis 10 bar, vorzugsweise zwischen 1 mbar und 5 bar, aus. Die Beheizung der Vorrichtung erfolgt entweder auf gasförmiger Basis oder durch eine elektrische Heizung.By setting different temperatures in the different zones of the reactor and different dwell times of the mixture in the device by changing the conveying speed and varying the zone length, products with different properties can be produced, which are based on the intended immobilization of pollutants and / or building material application are specifically tailored. The temperatures in the different zones are set between 100-400 ° C. Depending on the intended use of the product, the starting materials can either be thermally treated with temperatures rising and / or changing in the temperature zones. To initiate the necessary "nucleation", it is possible to return the treated material in an amount of 1-10% of the total amount to the beginning of the thermal treatment. A water vapor atmosphere of 100-1000 l / m 3 is formed at pressures from 0.1 mbar to 10 bar, preferably between 1 mbar and 5 bar. The device is heated either on a gaseous basis or by an electric heater.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß 197 19 684 verfügt über eine Aufgabevorrichtung sowie meh­ rere über einen elektrischen Antrieb mit Getriebe und Lager versehene liegende Paddelwellen, die in einem beheizten länglichen Gehäuse geführt sind, welches an seinem Ende ei­ ne weitere abgestützte Lagerung und einen Auslaß aufweist. Das längliche Gehäuse weist eine Brüdenabsaugung mit Rück­ führung und 2 bis 8, vorzugsweise 4, Temperaturzonen auf. Diese sind auf einer Länge von 10-90%, vorzugsweise 10-50%, der Länge des Gehäuses angeordnet. Die Messung der Guttemperatur in den Zonen erfolgt mittels Thermoelementen. Der Wärmeeintrag erfolgt durch am Gehäuse kreisförmig ange­ ordnete Gasbrenner und/oder durch eine direkte und/oder in­ direkte elektrische Beheizung, wobei im oberen Gehäusebe­ reich vorzugsweise eine direkte und im unteren Gehäusebe­ reich eine indirekte Beheizung realisiert wird. Möglich ist auch eine Beheizung mittels Dampf. Das Gehäuse ist wärmege­ dämmt ausgeführt. Die Paddelwellen weisen entweder eine gleiche oder eine entgegengesetzte Drehrichtung auf und sind in ihrer Anzahl dem erforderliche Gutdurchsatz ange­ paßt. Die Anstellwinkel der Paddel, bezogen auf die Wel­ lenachse, sind einstellbar.The device for performing the method according to 197 19 684 has a feed device and meh rere via an electric drive with gears and bearings provided paddle shafts, which are in a heated elongated housing are guided, which egg at its end ne further supported storage and an outlet. The elongated housing has a vapor extraction with back leadership and 2 to 8, preferably 4, temperature zones. These are on a length of 10-90%, preferably 10-50%, arranged the length of the housing. The measurement of Material temperature in the zones is achieved using thermocouples. The heat input takes place by being circular on the housing ordered gas burner and / or by a direct and / or in direct electrical heating, being in the upper case  rich preferably a direct and in the lower case indirect heating is realized. Is possible also heating with steam. The housing is warm insulated. The paddle waves either have one same or an opposite direction of rotation on and are the number of good throughput required fits. The angle of attack of the paddle, based on the wel lenachse, are adjustable.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachstehend die Er­ findung näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt:Using an embodiment, the Er invention are explained in more detail. The associated drawing shows:

Fig. 1 die Vorrichtung im Längsschnitt Fig. 1 shows the device in longitudinal section

Fig. 2 das Gehäuse im Querschnitt. Fig. 2 shows the housing in cross section.

Die Ausgangsstoffe werden der Aufgabeeinrichtung 1 zuge­ führt und gelangen über diese in das Gehäuse 6 mit Paddel­ wellen 5, welche über einen Antrieb 2 mit Getriebe 3 ange­ trieben und über die Lager 4 und 7 gelagert werden. Die drehbaren Paddelwellen 5 fördern und mischen die Ausgangs­ stoffe gleichmäßig und gesteuert in Richtung Auslaß 8. Der Reaktor für eine Anlage von 10 t/h sollte z. B. ca. 6 m Länge und ca. 1 m im Durchmesser aufweisen.The raw materials are fed to the feeder 1 and pass through them into the housing 6 with paddle shafts 5 , which are driven by a drive 2 with a gear 3 and are stored via the bearings 4 and 7 . The rotatable paddle shafts 5 promote and mix the starting materials evenly and controlled towards the outlet 8th The reactor for a plant of 10 t / h should, for. B. about 6 m in length and about 1 m in diameter.

Das Gehäuse 6 ist wärmegedämmt und in die Temperaturzonen 1-4 eingeteilt, die mittels einer elektrischen Heizung ausgestattet sind.The housing 6 is thermally insulated and divided into the temperature zones 1-4 , which are equipped with an electric heater.

Im oberen Bereich des Gehäuses 6 ist eine direkte elektri­ sche und im unteren Bereich eine indirekte Heizung angeord­ net. Die einzustellende Temperatur liegt in den verschiede­ nen Zonen zwischen 100-400 °C. Die Beheizung erfolgt über ein computergesteuertes Programm für jede Zone separat. Die Temperaturzone I kann beispielsweise eine Temperatur von 150-200 °C, die Temperaturzone II von 200-300 °C, die Temperaturzone III von 300-350 °C und die Temperaturzone IV von 350-400 °C aufweisen.In the upper area of the housing 6 is a direct electrical cal and in the lower area an indirect heating angeord net. The temperature to be set in the various zones is between 100-400 ° C. Heating is carried out separately for each zone using a computer-controlled program. Temperature zone I can have, for example, a temperature of 150-200 ° C, temperature zone II of 200-300 ° C, temperature zone III of 300-350 ° C and temperature zone IV of 350-400 ° C.

Die Paddelwellen 5 sind in ihrer Drehzahl variierbar, so daß die Verweildauer des Gemisches geregelt werden kann. Im Beispielsfall kann sie 20 U/min. betragen. Je nach Ver­ wendungszweck des Produktes lassen sich durch die zielge­ richtete thermische Behandlung in den 4 Temperaturzonen bei spezieller Verweilzeit im Gehäuse 6 Stoffe erzeugen, die nahezu optimal dem beabsichtigten Verwendungszweck angepaßt sind. Diese können entweder eine hohe oder niedrige Frühhochfestigkeit, Druck-, Biegezugfestigkeit oder spezi­ elle Wärmedämmeigenschaften sowie sehr gute Immobilisie­ rungseigenschaften aufweisen. The speed of the paddle shafts 5 can be varied so that the residence time of the mixture can be regulated. In the example, it can be 20 rpm. be. Depending on the intended use of the product, the targeted thermal treatment in the 4 temperature zones with a special dwell time in the housing can produce 6 substances that are almost optimally adapted to the intended use. These can either have a high or low early high strength, compressive strength, bending tensile strength or special thermal insulation properties as well as very good immobilization properties.

BezugszeichenlisteReference list

11

Aufgabeeinrichtung
Feeder facility

22nd

Antrieb
drive

33rd

Getriebe
transmission

44th

Lager
camp

55

Paddelwelle
Paddle wave

66

Gehäuse
casing

77

Lagerung
storage

88th

Auslaß
Outlet

99

Brüdenabsaugung
Vapor extraction

1010th

Temperaturzone
Temperature zone

1111

Thermoelement
Thermocouple

1212th

Gasbrenner
Gas burner

1313

elektrische Heizung
electric heating

1414

oberer Bereich
upper area

1515

unterer Bereich
lower area

Claims (25)

1. Verfahren zur Herstellung von Speichermineralien gemäß 197 19 684, wobei die Ausgangsstoffe Verbrennungsrückstände und wasserhaltige Substanzen betreffen, die über eine Auf­ gabevorrichtung einem länglichen Gerät aufgegeben werden, das gleichzeitig als Mischer und thermischer Reaktor arbei­ tet und daß mittels mehrerer Paddelwellen die Ausgangsstof­ fe gemischt sowie gleichzeitig gefördert und thermisch be­ handelt werden, wobei die thermische Behandlung in ver­ schiedenen Temperaturzonen unterschiedlich realisiert und in einer Wasserdampfatmosphäre unter verschiedenen Druck­ verhältnissen durchgeführt wird.1. Process for the production of storage minerals according to 197 19 684, the starting materials combustion residues and relate to water-containing substances that have an on be given to an elongated device, that work simultaneously as a mixer and thermal reactor tet and that by means of several paddle waves the source material Fe mixed as well as promoted and thermally are treated, the thermal treatment in ver different temperature zones realized differently and in a steam atmosphere under different pressure conditions is carried out. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgangsstoffe kontinuierlich gefördert werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the raw materials are continuously promoted. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Fördergeschwindigkeit und somit die Verweildauer der Ausgangsstoffe zwischen 10 min. und 48 h variiert wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that that the conveying speed and thus the dwell time the starting materials between 10 min. and is varied for 48 hours. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Verweilzeit durch Einstellen der Drehzahl der För­ deraggregate gesteuert wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that that the dwell time by adjusting the speed of the För deraggregate is controlled. 5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß 2 bis 8, vorzugsweise 4, Temperaturzonen angeordnet werden.5. The method according to claim 1, characterized in that 2 to 8, preferably 4, temperature zones can be arranged. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperaturzonen in unterschiedlicher Länge ausge­ bildet werden.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that that the temperature zones in different lengths be formed. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgangsstoffe bei Temperaturen zwischen 100-400 °C thermisch behandelt werden. 7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that that the starting materials at temperatures between 100-400 ° C can be thermally treated.   8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgangsstoffe beim Durchlauf durch das Gerät mit steigenden Temperaturen thermisch behandelt werden.8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that that the starting materials with the passage through the device rising temperatures are treated thermally. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgangsstoffe beim Durchlauf durch das Gerät mit wechselnden Temperaturen thermisch behandelt werden.9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that that the starting materials with the passage through the device changing temperatures are treated thermally. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet da­ durch, daß das behandelte Gut in vorhergehende Temperatur­ zonen rückgeführt wird.10. The method according to claim 1 to 9, characterized there through that the treated good in previous temperature zones is returned. 11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß das rückzuführende Gut in einer Menge von 1-10% der Ge­ samtmenge rückgeführt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the goods to be returned in an amount of 1-10% of Ge total amount is returned. 12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet da­ durch, daß eine Wasserdampfatmosphäre zwischen 100-1000 l/m3 aufgebaut wird.12. The method according to claim 1 to 11, characterized in that a water vapor atmosphere between 100-1000 l / m 3 is built up. 13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, gekennzeichnet da­ durch, daß Drücke zwischen 0,1 mbar bis 10 bar, vorzugswei­ se zwischen 1 mbar-5 bar, aufgebaut werden.13. The method according to claim 1 to 12, characterized there by that pressures between 0.1 mbar to 10 bar, preferably two between 1 mbar-5 bar. 14. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmeerzeugung auf der Basis einer gasgefeuerten und/oder einer elektrischen und/oder einer dampfbetriebenen Heizung durchgeführt wird.14. The method according to claim 1, characterized in that heat generation based on a gas-fired and / or an electric and / or a steam-powered one Heating is carried out. 15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Her­ stellung von Speichermineralien gemäß 197 19 684, wobei die Vorrichtung eine Aufgabeeinrichtung (1) sowie mehrere über einen elektrischen Antrieb (2) mit Getriebe (3) und Lager (4) versehene liegende Paddelwellen (5) verfügt, die in einem beheizten länglichen Gehäuse (6) geführt sind, welches an seinem Ende eine weitere abgestützte Lagerung (7) und einen Auslaß (8) aufweist.15. Device for carrying out the method for the manufacture of storage minerals according to 197 19 684, the device comprising a feed device ( 1 ) and a plurality of paddle shafts ( 5 ) provided with an electric drive ( 2 ) with gear ( 3 ) and bearing ( 4 ). has, which are guided in a heated elongated housing ( 6 ) which has at its end a further supported storage ( 7 ) and an outlet ( 8 ). 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß das längliche Gehäuse (6) eine Brüdenabsaugung (9) mit Rückführung aufweist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the elongated housing ( 6 ) has a vapor suction ( 9 ) with feedback. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16, gekennzeichnet dadurch, daß das beheizte längliche Gehäuse (6) 2 bis 8, vorzugsweise 4, Temperaturzonen (10) aufweist.17. The apparatus of claim 15 and 16, characterized in that the heated elongated housing ( 6 ) has 2 to 8, preferably 4, temperature zones ( 10 ). 18. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß jede einzelne Temperaturzone (10) 10 bis 90%, vorzugsweise 10 50%, der Gesamtlänge der Vorrichtung be­ trägt.18. The apparatus according to claim 15 to 17, characterized in that each individual temperature zone ( 10 ) carries 10 to 90%, preferably 10 50%, of the total length of the device. 19. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß zur Messung der Guttemperatur in den Tempera­ turzonen (10) Thermoelemente (11) angeordnet sind.19. The apparatus of claim 15 to 18, characterized in that thermocouples ( 11 ) are arranged to measure the temperature of the material in the tempera zone ( 10 ). 20. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 19, gekennzeichnet dadurch, daß der Wärmeeintrag durch kreisförmig angeordnete Gasbrenner (12) und/oder durch direkte und/oder indirekte elektrische und/oder dampfförmige Beheizung (13) erfolgt.20. The apparatus according to claim 15 to 19, characterized in that the heat input by circular gas burners ( 12 ) and / or by direct and / or indirect electrical and / or vapor heating ( 13 ). 21. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 20, gekennzeichnet dadurch, daß die elektrische Beheizung (13) im oberen Be­ reich des Gehäuses (14) direkt und im unteren Bereich (15) indirekt ausgeführt ist.21. The apparatus of claim 15 and 20, characterized in that the electrical heating ( 13 ) in the upper loading area of the housing ( 14 ) is carried out directly and in the lower region ( 15 ) indirectly. 22. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 21, gekennzeichnet dadurch, daß das längliche Gehäuse (6) wärmegedämmt ausge­ führt ist.22. The apparatus according to claim 15 to 21, characterized in that the elongated housing ( 6 ) is thermally insulated out. 23. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Paddelwellen (5) gleiche oder gegensätzliche Dreh­ richtungen aufweisen. 23. The device according to claim 15, characterized in that the paddle shafts ( 5 ) have the same or opposite directions of rotation. 24. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 23, gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl der Paddelwellen (5) entsprechend des erforderlichen Gutdurchsatzes ausgelegt ist.24. The device according to claim 15 and 23, characterized in that the number of paddle shafts ( 5 ) is designed according to the required material throughput. 25. Vorrichtung nach Anspruch 15, 23 und 24, gekennzeich­ net dadurch, daß die Paddel auf den Paddelwellen (5) bezüg­ lich ihres Ansteilwinkels zur Wellenachse verstellbar sind.25. The apparatus of claim 15, 23 and 24, characterized in that the paddles on the paddle shafts ( 5 ) bezüg Lich their pitch angle to the shaft axis are adjustable.
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