Аппарат для гранулирования тонкоизмельченных увлажненных материалов Советский патент 1988 года по МПК B01J2/00 

vtt

А

t 1138

Изобретение относится к аппарату для гранулирования или агломерации тонкоизмельченных или порошкообразных материалов в сфероидальные гранулы.

Цель изобретения - упрощение устройства и снижение энергозатрат.

На фиг.1 представлен гранулирующий аппарат, вид сбоку, поперечное сечение; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - перегородки, имеющие форму половины цепной линии и расположенные в корпусе аппарата для гранулирования, поперечное сечение; на фиг.4 - то же, имеющие форму половины цепной линии и установленные с наклонной обратной пластиной выходной кромки, поперечное сечение.

Аппарат содержит вертикально ори- ентированный корпус 1, имеющий впускное отверстие 2 в верхнем конце и вьшускное отверстие 3 в нижнем конце.

Основные функции корпуса 1 заключаются в создании опоры, к которой могут быть прикреплены или прижаты перегородки 4, и в создании емкости для удержания тонкоизмельченного, состоящего из отдельных частиц материала, когда он каскадами движется- вниз 30 по поочередно реверсируемому пути потока, образованному перегородками 4, в течение операции гранулирования. В корпусе 1 жестко установлено

8 представляют собой металлические стержни, прикрепленные соответственн к корпусу 1 крепежными средствами 9 и 10, например болтами, винтами и зажимами. Например, имеющая внутреннюю резьбовую нарезку опора 7 или 8 может быть легко установлена в корпусе 1 болтом, имеющим наружную резьбовую нарезку.

Опора 8 крепится или устанавливается в корпусе 1 способом, аналогичным для опоры 7. Однако опора 8 скомбинирована с нижней пластиной 11 ,ко- ;Торая прикреплена к перегороЗчке 4 крепежными средствами, например заклепками (фиг.4). Наличие пластины 1 обеспечивает легкое регулирование острого угла Э , образованного наклоном перегородки 4 у выходной кромки относительно горизонтальной плоскости. Это устройство управляет действием по обработке материалов,состоящих из отдельных частиц, которое управляет эффективностью операции гранулирования .

Абсолютные размеры аппарата для гранулирования и его компонентов не уменьшены до критических. Необходимо, чтобы размеры обеспечивали достаточный объем для вмещения количества материала, состоящего из отдельных частиц, проходящего через аппарат, с целью гранулирования за

Изобретение касается получения продукта в виде гранул. Целью изобретения является упрощение и снижение энергозатрат. Аппарат для гранулирования тонкоизмельченных материалов содержит вертикально ориентиро- ванньм корпус 1, имеющий впускное отверстие 2 в верхнем конце и вьтускное отверстие 3 в нижнем конце, большое . е количество перегородок 4, имеющих форму половины це.пной лилии, жестко установленных в корпусе вдоль его вертикальной оси на отстоящих друг от друга последовательно понижающихся уровнях. При этом перегородки 4- отстоят друг от друга в направлении, поперечном вертикальной оси аппарата, и расположены так, что вогнутые поверхности перегородок поочередно обращены в противоположном направлении к центру корпуса. Выходная кромка каждой последующей перегородки проходит за вертикальную плоскость выходной кромки предыдущей перегородки для образования каскада и поочередного реверсирования пути потока вдоль -вертикальной оси аппарата, тем самым обеспечивается упрощение конструкции. Угол выходной кромки перегородки составляет .примерно 30° относительно горизонтальной плоскости. Перегородки сконструированы из гибкого конструкционного материала, например из резиновой транспортерной ленты. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл. А СО с СлЭ 00 00 ел см

большое количество перегородок 4,име-, данный период времени в течение опеюш 1х. форму половины цещюй линии. Пе- регородки 4 установлены в корпусе 1 вдоль его вертикальной оси на отстоящих друг от друга последовательно понижающихся уровнях. Перегородки 4 так же отстоят друг от друга в направлении, поперечном вертикальной оси кор- ,пуса 1, и расположены таким образом, что их вогнутые поверхности поочередно обращены в противоположных направлениях в центру корпуса 1. При таком расположении выходная кромка 5 кдждой последующей перегородки 4 проходит за вертикальную плоскость выходной кромки 6 предшествующей перегородки, чтобы тем самым образовать каскад и поочередное реверсирование пути потока вдоль вертикальной оси корпуса 1.Каждаяперегородка 4(фиг.2) прикреплена в верхнем конце к жect- кой опоре 7, а в нижнем конце (или у выходной кромки) - к жесткой опоре 8. Каждая из этих опор 7 и 8 прикреплена к корпусу 1. В целом опоры 7 и

40

45

50

55

рации по гранулированию.

Перегородки 4 (фиг. 3.) , имеющие размеры порядка 121, 92 длины х X 50,8 см ширины, свешиваются по высоте порядка 106,68 см, чтобы обеспечить форму половины цепной линии. Эти размеры обеспечивают глубину

перегородок 4 (от передней части к задней) порядка 45,72 см. Выходная кромка каждой перегородки 4 регулируется для создания угла 0 выходной кромки порядка 30°. Этот угол выходной кромки преимущественно гарантирует то, что траектория при обработке материала, состоящего из отдельных частиц, покидающего выходную кромку данной перегородки 4,такова, что угол удара о вертикальную стенку следующей отстоящей вниз перегородки 4, верхний край которой поднимается над выходной кромкой предыдущей

.перегородки 4 на высоту примерно 10,16-15,24 см, сос авляет примерно

0

5

0

5

рации по гранулированию.

Перегородки 4 (фиг. 3.) , имеющие размеры порядка 121, 92 длины х X 50,8 см ширины, свешиваются по высоте порядка 106,68 см, чтобы обеспечить форму половины цепной линии. Эти размеры обеспечивают глубину

перегородок 4 (от передней части к задней) порядка 45,72 см. Выходная кромка каждой перегородки 4 регулируется для создания угла 0 выходной кромки порядка 30°. Этот угол выходной кромки преимущественно гарантирует то, что траектория при обработке материала, состоящего из отдельных частиц, покидающего выходную кромку данной перегородки 4,такова, что угол удара о вертикальную стенку следующей отстоящей вниз перегородки 4, верхний край которой поднимается над выходной кромкой предыдущей

.перегородки 4 на высоту примерно 10,16-15,24 см, сос авляет примерно

313

50°. Это гарантирует,I что материал, состоящий из отдельных частиц,плавно отклоняется вниз к перегородке 4 и начинается обработка, противополож ная скольжению, сразу же после столкновения. Это устройство также га-, ранжирует, что сохраняется достаточный момент после столкновения для ускорения материала из отдельных час- тиц посредством гравитации до скорости, достаточной для сохранения.желаемого обрабатывающего действия, и предотвращения застаивания материала из отдельных частиц и закупоривания аппарата. Надлежащие скорости в целом находятся в диапазоне примерно 2,44-3,96 м/с.

Вертикальная стенка последующей перегородки 4 (фиг.З) отстоит от выходной кромки предшествующей перегородки 3 на расстоянии, достаточном для того, чтобы произошли желаемые удар и обрабатывающее действие. В целом достаточно расстояния порядка 30,48 см. Такие величины отклоняют- ся от указанных в зависимости от общих абсолютных размеро в и объема аппарата. Например, размеры узла для проведения испытаний пропорционально от- личаются от размеров узла для коммерческих масштабов, хотя отношения высоты, ширины и т.п. могут быть идентичными..

Число перегородок 4, примененных в аппарате, может по желанию изменять ся. Однако большее число перегородок 4 более эффективно и при этом более полно проходит гранулирование. Так, например, шесть перегородок обеспечит большую эффективность и более совершенное гранулирование данного материала из отдельных частиц, чем три перегородки. Однако число примененных перегородок 4 ограничивает пригодность вертикального пространства, внутри - которого располагается аппарат, а выбор любого данного числа перегородок (а также общих .размеров) производится путем экспертизы, проводимой специалистом, занятым в этой области техники. Кроме того, может быть последовательно установлено большое количество аппаратов и они будут действовать так, чтобы создать любое желаемое число стадий гранулирования. Подобным же образом частично гранулированный материал может быть ре- циркулирован или подвергнут неодно

5

0

5

. Q

g

дс

35

0

0

5

кратной рециркуляции через аппарат- для того, чтобы достигнуть желаемого уровня гранулирования.

Материалы конструкций для аппарата не являются узко ограниченными. Необходимо, чтобы материал конструкции совмещался с материалом из отдельных частиц, подлежащим гранулированию,, был стоек к износу и коррозии и мог включать в себя листы из металла, например из нержавеющей стали, алюминия и цинка, а также резиновой транспортерной ленты. Поскольку корпус 1 главйым, образом служит д;ля содержания материала, состоящего из отдельных частиц,, гранулируемого в пределах имеющего каскады и поочередно реверсируемого пути потока, определяемого перегородками 4, и создания опоры, к которой могут крепиться перегородки 4, любые из упомянутых неограничивающих материалов конструкции могут быть применены для конструирования корпуса 1. Предпочтительным матери- алом конструкции перегородки 4 является резиновая транспортерная лента, поскольку такой материал обладает желаемой упругостью для упрощения конструкции и смягчения удара гранулы в течение операции (для сведения к минимуму разбивки гранул) и обладает высоким абразивным сопротивлением. Кроме того, поскольку материал, состоящий из отдельных частиц,подвергающийся гранулированию, увлажняется для создания необходимого сцепления между частицами, обычная тенденция таких увлажненных материалов оцепляется споверхностями,с которыми они входят в соприкосновение, исключается посредством резиновой поверхности материалов транспортерной ленты.

Аппарат работает следующим образом.

Тонкоизмельченный или порошкообразный Твердый материал (который может содержать в непосредственной смеси с ним соответствующее количество способствующего гранулированию вещества или связующего вещества, например бентонита или каолина), подается в корпус 1 с постоянной скоростью, будучи при этом избирательно увлажненным соответствующим увлажняюпщм агентом. Влажный твердьм материал, состоящий из отдельных частиц, падает под действием гравитации через корпус 1 по имеющему каскады и по10

15

очередно реверсируемому пути потока, который определяется большим количеством перегородок 4, Действие, производимое падением и каскадами, приводит увлажненные частицы в непосредственный контакт. Появляющееся в результате капиллярное притяжение поверхностей частиц и их молекулярное сцепление удерживает частицы друг с другом в форме влажных гранул.

Неограничивающие примеры подходящих увлажняющих агентов включают в себя, например, воду, фосфорную кислоту, водный лигнин-сульфонат кальция и раствор силиката натрия. Из этих увлажняющих агентов наиболее предпочтительна вода.

Фактическое количество воды,используемое в течение стадии гранулирования, зависит от природы частиц твердого материала, подлежащих гранулированию, распределения размеров частиц, типа и количества имеющихся добавок, желаемых размеров гранул и т.п. Поэтому надлежащее содержание влаги при производстве гранул из любого данного материала, состоящего из отдельных частиц, ограничивается относительно узким диапазоном, поскольку избыток воды снижает капиллярное притяжение частиц, в то время как недостаток .воды уменьшает площадь поверхности, на которой могут действовать капиллярные силы. В одном из вариантов осуществления пред- лагаемого изобретения был применен увлажняющий агент для обеспечения водой в количестве, достаточном для об-20

разования примерно 12-15 мас.% от сухой массы материала, состоящего из отдельных- частиц.

Влажные гранулы, выходящие из корпуса 1, могут осушаться в воздухе или в инертной атмосфере, например, в азо- те, по желанию либо при температуре окружающей среды, либо повышенной температуре. Кроме того, осушенные гранулы могут пройти тепловую обработку для упрочнения поверхности и повышения абразивной стойкости в течение последующих операций.

Пример 1. Применяется аппарат, содержащий шесть перегородок 4 121,92 см длиной X 50,8 с м шириной . (фиг.1 и 3). Состоящий из отдельных частиц тонкоизмельченный материал, пригодный для использования в качестве исходного материала агломерацион13878736

ной печи для производства шаровидных включений материала, подаваемого в электротермическую печь, с целью об-; разования элементарного фосфора, подается к аппарату на транспортерной ,ленте и при этом избирательно увлажняется тонкораспьшяемой струей воды для обеспечения содержания воды примерно от 12 до 15 мас,%. Состоящий иЗ отдельных частиц твердый материал подается в аппарат со скоростью 9,072 х X 10 кг/мин в течение 1 ч. Результаты и параметры сведены в табл. Г.

Количество мелких частиц меш снижено от36,72 мас.% в негранулированном исходном материале до 8,26 мас.% при одной стадии гранулирования и до 3,87 мас.% при двух стадиях гранулирования. Это приводит к уменьшению мелких частиц соответствен- ро на 77,5 и 89,5%.

Пример 2. Применяются аппарат и способ, аналогичные примеру 1, за, исключением того, что состоящий из отдельных частиц твердый материал подается в аппарат со скоростью порядка 4,082x10 кг/мин в теч,ение 24 ч. Результаты и параметры сведены в табл.2.

Как и в примере 1, количество частиц в --16. меш существенно снижено посредством одной стадии гранулирования. При первом опыте количество мелких частиц в -16 меш уменьшено от 47,55 мас.% в негранулированном исходном материале до 12,69 мас.%, в то время как при втором опыте количество мелких частиц в -16 меш уменьшено до 9,1 мас.%. Поэтому опыты привели к снижению мелких частиц до 73,3 и 80,7% при средней величине за одну стадию гранулирования порядка 77%.

25

30

40

50

Формула изобретения

Формула изобретения

ных стенках корпуса, выполнены вогнутыми и обращены вогнутыми поверхностями поочередно в противоположном направлении к вертикальной оси кор- пуса, причем выходная кромка каждой последующей перегородки располо- женя на растоянии от вертикальной плоскости, проходящей через выходную кромку предьдущей перегородки.

Статистическое осреднение для 16 (1 стадия, гранулирования) и 13 (2 стадия гранулирования) экспериментов соответственно.

Стандарт США на размеры сит (8 мещ отверстию 2,36 мм; 16 меш отверстию 1,18 мм).

Таблица2

Статистическое осреднение для 16 экспериментов. Стандарт США на размеры сит (8 меш отверстию 2,36 мм; 16 мещ отверстию 1,18 мм).

8

Т а б л и ц а 1

А-А

Фиг.2

au.d

ФияМ