Способ и устройство для получения вспученного гранулята - RU2017141995A

1. Способ получения вспученного гранулята (29), изготовленного из песчаного минерального материала (1) в форме зерен, с использованием пропеллента, в частности, получения вспученного гранулята перлитового песка (1) или обсидианового песка; в котором материал (1) подают в преимущественно вертикальную печь (2); в которой материал (1) транспортируют в направлении пути транспортирования (4) через множество разделенных по вертикали зон нагрева (5) в шахте (3) печи (2), в которой каждая из зон нагрева (5) выполнена с возможностью нагревало меньшей мере одним независимо управляемым нагревательным элементом (6); при этом материал (1) нагревают до критической температуры, при которой поверхности зерен песка (1) становятся пластичными, и зерна песка (1) вспучиваются с помощью пропеллента; а вспученный гранулят (29) выгружают из печи (2), включающий этап, на котором материал (1) подают вместе с объемом воздуха снизу, при этом материал (1) транспортируют снизу вверх в направлении пути транспортирования (4) при помощи объема воздуха, который течет снизу вверх внутри шахты (3) печи и образует воздушный поток (14), и при этом вспучивание зерен песка (1) происходит в верхней половине, предпочтительно в самой верхней трети пути транспортирования (4).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обнаружении первого снижения температуры материала (1) между двумя последовательными положениями (9) в направлении пути транспортирования (4) нагревательными элементами (6) управляют в направлении оставшегося пути транспортирования (4) в зависимости от критической температуры для того, чтобы предотвратить или специально позволить повышение температуры материала в направлении оставшегося пути транспортирования (4) до критической температуры или выше ее.

3. Способ по одному из пп. 1-2, отличающийся тем, что изменение температуры материала (1) в направлении пути транспортирования (4) измеряют косвенным путем при помощи определения потребляемой мощности нагревательных элементов (6).

4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что материал (1) диспергируют в объеме воздуха, предпочтительно перед тем, как материал (1) поступает в шахту (3) печи.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что диспергирование выполняют при помощи сжатого воздуха (30) в сопле для распыления твердых частиц/воздуха 10, предпочтительно с расположенным ниже по потоку диффузором (11), который соединяется с шахтой печи (3).

6. Способ по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что выгрузка вспученного гранулята (29) происходит вместе с воздухом, нагретым в шахте (3) печи в потоке газа и материала(12).

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что охлаждающий воздух добавляют к потоку газа и материала (12) для охлаждения вспученного гранулята (29).

8. Способ по одному из пп. 6-7, отличающийся тем, что вспученный гранулят (29) отделяют от потока газа и материала (12) при помощи фильтра (13).

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что отделение происходит при помощи фильтра (13) после того, как вспученный гранулят (29) был охлажден до температуры технологической обработки, при этом температура технологической обработки предпочтительно меньше или равна 100°С.

10. Способ по одному из пп. 1-9, отличающийся тем, что объем воздуха измеряют и подают таким способом, что подаваемый материал (1) в шахте (3) печи не падает сверху вниз против воздушного потока (14).

11. Способ по одному из пп. 1-10, отличающийся тем, что объем воздуха измеряют и подают таким способом, что в верхнем конце (18) шахты (3) печи средняя скорость (v_a) воздушного потока (14) находится в пределах от 50% до 95% от максимальной скорости (v_b,max) потока в пограничном слое (15), при этом пограничный слой (15) формируется воздушным потоком (14) около внутренней стенки (16), которая ограничивает шахту (3) печи в радиальном направленной который имеет повышенную концентрацию материала (1) по сравнению с остальным воздушным потоком (14), и при этом среднюю скорость (v_a) воздушного потока (14) определяют путем усреднения скорости (v) воздушного потока (14), двигаясь в радиальном направлении из радиального центра (17) шахты (3) печи к внутренней стенке (16).

12. Способ по одному из пп. 1-11, отличающийся тем, что определяют размер и/или плотность вспученных зерен песка (29), и регулируют параметры процесса в зависимости от размера и/или плотности вспученных зерен песка (29) таким образом, что вспученные зерна песка (29) имеют средний диаметр менее или равный 150 мкм, предпочтительно менее или равный 100 мкм, более предпочтительно менее или равный 75 мкм.

13. Способ по одному из пп. 1-12, отличающийся тем, что после выгрузки определяют размер и/или плотность вспученных зерен песка (29).

14. Устройство для получения вспученного гранулята(29) песчаного материала (1) в форме зерен, содержащее преимущественно вертикальную печь (2) с шахтой (3) печи, имеющей верхний конец (18) и нижний конец (19), в которой путь транспортирования (4) проходит между двумя концами (18, 19) и проходит через множество вертикально разделенных зон нагрева (5), при этом каждая из зон нагрева (5) имеет по меньшей мере один независимо управляемый нагревательный элемент (6) для нагрева материала (1) до критической температуры и вспучивания зерен песка (1), отличающееся тем, что предусмотрено по меньшей мере одно устройство подачи (10) для ввода невспученного материал (1) вместе с объемом воздуха в нижнем конце (19) шахты (3) печи в направлении верхнего конца (18) шахты (3) печи таким образом, что объем воздуха образует восходящий воздушный поток (14), с помощью которого материал (1) транспортируют снизу вверх в направлении пути транспортирования (4) для его вспучивания в верхней половине, предпочтительно в самой верхней трети пути транспортирования (4).

15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что содержит устройства измерения температуры материала для прямого и/или косвенного измерения температуры и/или изменения температуры материала (1), а также блок регулирования и управления, который подключен к устройствам измерения температуры материала и к нагревательным элементам (6) зон нагрева (5), для того, чтобы обнаруживать первое снижение температуры материала (1), предпочтительно по меньшей мере на 20°С между двумя последовательными положениями (9) в направлении пути транспортировании (4), и что нагревательные элементы (6) выполнены с возможностью управления при помощи блока регулирования и управления в зависимости от критической температуры для того, чтобы предотвращать или специально позволять увеличение температуры материала в направлении оставшегося пути транспортирования (4), до критической температуры или выше ее.

16. Устройство по одному из пп. 14-15, отличающееся тем, что указанное по меньшей мере одно устройство подачи содержит сопло для распыления твердых частиц/воздуха (10), к которому сжатый воздух (30) и невспученный материал (1) могут быть поданы для того, чтобы диспергировать материал (1) в объеме воздуха.

17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит диффузор (11), который предусмотрен ниже по потоку от сопла для распыления твердых частиц/воздуха (10) и который соединен с нижним концом (19) шахты (3) печи.

18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что диффузор (11) соединен с нижним концом шахты (3) печи своим радиальным эксплуатационным концевым поперечным сечением (22), которое равно радиальному эксплуатационному входному поперечному сечению (23) шахты (3) печи на ее нижнем конце (19).

19. Устройство по одному из пп. 14-18, отличающееся тем, что содержит фильтр (13) для отделения вспученного материала (1) от потока газа и материала (12), который выходит из шахты (3) печи на ее верхнем конце (18).

20. Устройство по одному из пп. 14-19, отличающееся тем, что по меньшей мере одно устройство подачи охлаждающего воздуха (25) выполнено с возможностью подачи охлаждающего воздуха, для охлаждения вспученного материала (1), в поток газа и материала (12), который выходит из шахты (3) печи в ее верхнем конце (18).

21. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что по меньшей мере одно устройство подачи охлаждающего воздуха (25) выполнено с возможностью подачи охлаждающего воздуха для охлаждения вспученного материала (1) в поток газа и материала (12), который выходит из шахты (3) печи в ее верхнем конце (18), причем указанное по меньшей мере одно устройство подачи охлаждающего воздуха (25) подсоединено выше по потоку от фильтра (13).

22. Устройство по одному из пп. 14-21, отличающееся тем, что содержит устройства (20, 21) для определения размера и/или плотности вспученных зерен песка (29).