DE2749100A1 - Verfahren zur herstellung von blaehperlit-strukturen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von blaehperlit-strukturenInfo
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Description
HOFFMANN · EITLE & PARTNER 2 7 k 9 1 0 Ü
DIPl.-ING. K. FOCHSLE · OR. RER. NAT. B. HANSEN
ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N C H E N 81 · TELE FO N (089) »11087 . TE LEX 05-29619 (PATH E)
DICALITE EUROPE NORD, S.A. Brüssel, Belgien
Verfahren zur Herstellung von Blähperlit-Strukturen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blähperlit-Strukturen,
die in zahlreichen Anwendungsbereichen vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, insbesondere als Filterhilfsmittel
bzw. -zusatzstoffe.
Perlit ist ein Siliziumdioxid-haltiges Material vulkanischen Ursprungs
mit einem Siliciumdioxid (Silika)-Gehalt von über 65 % und einem Anteil an gebundenem Wasser von etwa 2 bis
5 %. Ausser Siliciumdioxid und Wasser enthält Perlit variable Mengen von Aluminium-, Natrium- und Kalium-Verbindungen u.a..
Wenn teilchenförmiger Perlit in eine Flamme eingebracht wird, bläht er auf oder "birst" zu einem Material von geringerem Gewicht
und geringerer Dichte. Im allgemeinen kann dieses Blähen
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oder "Bersten" dann beobachtet werden, wenn Perlit auf eine Temperatur im Bereich von 76o bis 1315°C erwärmt wird,
entsprechend der Herkunft des Perlite und seiner Teilchengröße. Im allgemeinen werden Temperaturen im Bereich von etwa
870 bis 115O°C angewandt.
Im allgemeinen hat Perliterz eine Dichte in der Grössenordnung
von etwa o,96 bis 1,28 kg/dm , während nach dem Blähen diese Dichte in der Grössenordnung von etwa o,o32 bis o,16 kg/dm"
liegt.
Es sind verschiedene Verfahren zum Blähen von Perlit bekannt, wobei die vorgeschlagenen Methoden in unterschiedlichem Masse
erfolgreich sind. Aufgrund der ständig zunehmenden Nachfrage nach Blähperlit von besserer Qualität unter der Voraussetzung
geringer Kosten, ist es wünschenswert, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Kapazität
bestehender Anlagen zum Blähen ohne wesentliche Kapitalinvestition deutlich zu erhöhen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Produktion
von Blähperlit-Strukturen deutlich zu erhöhen und gleichzeitig die Qualität des Blähperlits zu verbessern.
Ausserdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Verfügung zu stellen, das Produkte mit verbesserter Wasserdurchlässigkeit liefert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem normale
Verluste auf ein Minimum reduziert und die Menge an flottierendem Material verringert wird.
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Diese und weitere Aufgaben werden mit Hilfe der vorliegenden Erfindung gelöst, worauf in der nachfolgenden Beschreibung im
Detail eingegangen wird.
Der gemäss der Erfindung verwendete Perlit wird im allgemeinen
zu einer Teilchengrösse von unter 2,5 cm gemahlen und bis zu einem Feuchtegehalt von unter o,2 Gew.-% durch 1o Minuten
langes Behandeln bei etwa 26 bis 94 C getrocknet. Dies stellt ein in der Praxis häufig angewandtes Verfahren dar. Daraufhin
wird das Material feiner vermählen und einer Sortierung oder Klassierung unterworfen.
Das bei dem Verfahren gemäss der Erfindung verwendete Ausgangsmaterial
sollte ein Sieb mit einer Maschenweite von 595,um (Micron) passieren. Es ist vorzuziehen, dass der
grössere Teil des Materials auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 1oo,um zurückgehalten wird, und ein grosser Teil
auf einem Sieb mit Maschenweiten von 2 97 oder 15o.um zurückbleibt. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, ist es gemäss
der Erfindung vorteilhaft, dass nennenswerte Mengen des Materials eine Korngrösse von kleiner als 74 .um aufweisen, z.B.
2 bis 2o %. Eine typische Korngrössenanalyse (ASTM E 11-61)
eines geeigneten Ausgangsmaterials setzt sich wie folgt zusammen:
595,um (Micron) und darunter 1oo %
297 .um 2o bis 6o %
15o,um 3o bis 6o %
1oo,um 2 bis 2o %
74 .um 2 bis 2o %
kleiner als 74,um 2 bis 2o %.
Ein besonders geeignetes Ausgangsmaterial weist die nachfolgend aufgeführten ungefähren Prozentzahlen der Siebrückstände auf:
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297,Um (Mikron) 2o bis 3o %
15o,um 3o bis 5o %
1oo,um 5 bis 2o %
74.um 5 bis 12 %
kleiner als 74 ,um 5 bis 15 %
Der nicht-geblähte Perlit wird auf herkömmliche Weise einer
Blähvorrichtung zugeführt und mit einer Geschwindigkeit zugegeben, dass praktisch der gesamte Perlit unter den nachfolgend
im Detail beschriebenen Bedingungen einem Blähen unterworfen wird. Gemäss den üblichen Methoden zum Blähen von Perlit
wird Luft mit einem Brenngas, wie Naturgas, gemischt und dieses Gemisch zum Brenner der Blähvorrichtung geleitet. Die Strömungsgeschwindigkeiten
(flows) sowie die Mengen an Luft und Naturgas (hauptsächlich Methan) variieren entsprechend den Erfordernissen
der bekannten Verfahren sowie entspschend den Charakteristika
des Brenngutes und der Blähvorrichtung (expansion apparatus). In der Tat ist es auch möglich, bei dem Verfahren
gemäss der Erfindung andere Brenngase, wie Propan, Butan, etc., einzusetzen und die Ergebnisse sind zufriedenstellend.
Um das Verfahren steuern und kontrollieren zu können, und um
ausserdem die Vorteile des Wärmeaustausches zu geniessen, ist es häufig wünschenswert, die ursprüngliche Luftzufuhr durch
eine zusätzliche oder sekundäre Luftzufuhr zu erhöhen. Bei Anwendung dieser Arbeitsweise wird gewöhnlich die Sekundärluft
der Blähvorrichtung an einem Punkt zugeführt, der sich von dem Punkt der Zuführung der Primärluft unterscheidet.
Bei der herkömmlichen Blähvorrichtung des vertikalen Typs wird gewöhnlich die Sekundärluft an einem Punkt zugeführt, der gut
über der Brennerposition liegt.
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Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird ein Naturgas
mit Primärluft und Sauerstoff gemischt und dieses Gemisch dem Brenner zugeführt. Eine kritische
Größe der vorliegenden Erfindung stellt die zugegebene Sauerstoffmenge in bezug auf die Primärluft-Zuführung
dar. Bezogen auf Gewichtsprozente ist es notwendig, dem Brenngasgemisch, welches dem Brenner zugeführt
wird, etwa 1,5 bis 16% Sauerstoff, bezogen auf die in diesem Gasgemisch vorliegende Luft, zuzuführen.
Besonders bevorzugt ist es, etwa 2,5 bis etwa 1o % Sauerstoff, bezogen auf die im Ausgangsgasgemisch vorliegende
Luftmenge, einzusetzen.
Eine weitere Charakteristik, die für den Erfolg des Verfahrens gemäss der Erfindung von grosser Wichtigkeit ist,
stellt das Verhältnis von Brenngas zu Primärluft, die dem Brenner zugeführt werden, dar. Dieses Verhältnis, angegeben
in Volumen, liegt in der Grössenordnung von 1 zu 2-6 (Brenngas/Primärluft) und vorzugsweise 1 zu 2-4.
Die Sekundärluft wird zugeführt, um eine vollständige Verbrennung des oben genannten Naturgases (Erdgas) sicherzustellen.
Diese Sekundärluft kann auf jede denkbare Weise sowie an den üblichen Punkten eingeführt werden. Ein typisches
Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäss der Erfindung sieht die Verwendung einer vertikalen Blähvorrichtung (expansion
apparatus) vor, in welche die Sekundärluft in eine Doppeltoder Dreifach-Einschlußstruktur (enclosure structure) eingeführt
wird, um die Vorteile des Wärmeaustausches zu nutzen sowie um sicherzustellen, dass die Einleitung in die Brennzone
erfolgt, insbesondere nahe dem unteren Teil der letzteren.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung wurden besonders gute
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Ergebnisse erhalten, wenn etwa 25 % normale Primärluft,
wie sie für die gesamte Verbrennung des verwendeten Erdgases notwendig ist, eingesetzt werden, zusammen mit einer
Sauerstoffzuführung in Mengen, die von 1,5 bis 16 Gew.-%,
bezogen auf die Menge der verwendeten Primärluft, schwanken.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wurde unter
Verwendung einer vertikalen Blähvorrichtung folgendes Gemisch eingesetzt:
235 m3/h Erdgas
54o m /h normale Primärluft, und
25 bis 6o m3/h Sauerstoff.
Sekundärluft wurde in einer Menge von 168o m /h im unteren Teil des Brenners zugeführt.
Es wurde in hoher Ausbeute ein Produkt erhalten, das ein Filterhilfsmittel mit verbesserter Luftpermeabilität und
geringem Gewicht darstellt. Dieses Produkt weist auch eine geringere Dichte des Filterkuchens auf und ergibt eine
Minimalmenge an flottierendem Material und Ausschussmaterial.
Die oben beschriebene Ausführungsform wurde auf die gleiche
Weise wiederholt mit der Ausnahme, dass zu dem Gemisch aus Naturgas und normaler Primärluft kein Sauerstoff zugegeben
wurde. Es wurden dabei nur 75 % der Produktmenge erhalten, wie sie unter Anwendung der oben beschriebenen Ausführungsform gemäss der Erfindung erzielt wurde.
Typische Ausbeuten, wie sie mit Hilfe des Verfahrens gemäss der Erfindung erhalten wurden, sind nachfolgend angegeben
und werden mit den Ausbeuten, wie sie nach herkömmlichen Methoden erhalten wurden, verglichen.
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- 1o -
| Produkt | herkömmliches Verfahren |
Verfahren gemäss der Erfindung |
| mittlere Strömungsge schwindigkeit |
92 % | 96 % |
| mittlere Strömungsge schwindigkeit |
9o % | 95 % |
| hohe Strömungsge schwindigkeit |
76 % | 85 % |
| hohe Strömungsge schwindigkeit |
7o % | 9o % |
Zusätzlich zu der oben angegebenen Erhöhung der Ausbeute wird mit Hilfe des Verfahrens gemäss der Erfindung das Ausschussmaterial
um mindestens 5o % reduziert. Die in der obigen Tabelle beschriebenen Produkte beziehen sich natürlich
auf das erwünschte Primärprodukt. Es wurden auch entsprechend kleine Mengen von geringer Ausbeute an Filterhilfsmittel
erhalten, die nach bekannten Methoden gewonnen wurden.
Abgesehen von den im Vorangehenden offenbarten Vorteilen, wird der Fachmann deutlich ersehen können, dass mit Hilfe
des Verfahrens gemäss der Erfindung die Kapazität erhöht wird und gleichzeitig Verluste reduziert werden sowie dass
unter Berücksichtigung der zunehmenden Erdgaspreise eine Reduzierung der Gesamtkosten möglich ist.
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Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Blähperlit-Strukturen, welches die Einführung von Perlitteilchen in
eine Blähvorrichtung und die Behandlung dieser nicht-geblähten
Teilchen umfasst, wobei diese Behandlung so lange erfolgt, bis praktisch alle expandierbaren Perlitteilchen gebläht worden
sind, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gemisches aus Brenngas, normaler Primärluft und Sauerstoff
am Brenner in der Weise, dass die Menge an eingeführtem Brenngas in der Grössenordnung von einem Volumen dieses Gases
für 2 bis 6 Volumen Luft liegt, und die Verwendung von Sauerstoff in einem Anteil von 1,5 bis 16 Gew.-%, bezogen auf die
eingesetzte Luft.
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2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet
, dass das Brenngas in einem Anteil von 1 Volumen dieses Gases pro 2 bis 4 Volumen
Luft eingesetzt wird.
3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch j e kennzeichnet
, dass Sauerstoff in einem Anteil von 2,5 bis 1o Gew.-%, bezogen auf die verwendete normale
Primärluft, verwendet wird.
4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch g e kennze
ichnet , dass der nicht-geblähte Perlit, der das Ausgangsmaterial darstellt, eine Teilchengrösse
von weniger als 595 ,um (Micron) mit der folgenden Korngrössenverteilung
besitzt:
297,um 2o bis 6o %
15o,um 3o bis 6o %
1oo,um 2 bis 2o %
74,um 2 bis 2o %
unter 74,um 2 bis 2o %.
5. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch g e kennze ichnet , dass der nicht-geblühte Perlit,
der das Ausgangsmaterial bildet, eine Korngrösse von unter
595/Um sowie die folgende Korngrössenverteilumj aufweist:
297,um 2o bis 3o I
15o,um 3o bis 5o %
1oo,um 5 bis 2o i
74,um 5 bis 12 %
unter 74 ,um 5 bis 15 I.
P 0 f) H 7 f) / Π 7 1
6. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass als Brenngas ein Naturgas
in einem Anteil von 1 Volumen pro 2 bis 4 Volumen Luft, Sauerstoff in einem /\nteil von 2,5 bis 1o Gew.-%, bezogen
auf die genannte Luft, eingesetzt wird, und der nicht-geblähte
Perlit, der das Ausgangsmaterial bildet, eine Korngrösse von unter 595.um und die folgende Korngrössenverteilung aufweist:
297-um 2o bis 3o %
15o,um 3o bis 5o %
1oo,um 5 bis 2o %
15o,um 3o bis 5o %
1oo,um 5 bis 2o %
74,um 5 bis 12 %
unter 74-um 5 bis 15 %.
7. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass eine sekundäre Zufuhr von
normaler Luft in mindestens der Menge erfolgt, die notwendig ist, um die vollständige Verbrennung des Brenngases sicherzust
el 1(Mi.
8. Blähperlit-Strukturen, dadurch g e k e η η -
ζ e i c Ii η e t , dass sie nach einem Verfahren gemäss einem
odei iiielneren der voi anst ehenden Ansprüche erhalten werden.
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