WO2011124455A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines granulats aus einer mineralischen schmelze - Google Patents

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WO2011124455A1 PCT/EP2011/053977 EP2011053977W WO2011124455A1 WO 2011124455 A1 WO2011124455 A1 WO 2011124455A1 EP 2011053977 W EP2011053977 W EP 2011053977W WO 2011124455 A1 WO2011124455 A1 WO 2011124455A1
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melt
wall
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Harald Landes
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Siemens AG
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    • C21B2400/054—Disc-shaped or conical parts for cooling, dispersing or atomising of molten slag rotating along vertical axis

Definitions

  • the invention relates to a device for producing a granulate from a mineral melt according to the Oberbe ⁇ handle of claim 1.
  • a device for producing a granulate from a mineral melt according to the Oberbe ⁇ handle of claim 1.
  • the Schla ⁇ bridge which is obtained in blast furnace processes at about 1500 ° C to 1600 ° C liquid, by various Granulated process. This includes the one hand, the quenching of the blast furnace suppression ⁇ bridge, which still leads to a very high water demand and overall a high energy demand.
  • the object of the invention is to provide a device for the granulation of blast furnace slag according to the Rotating Cup principle, which, however, can be made significantly smaller by the required space at the same power, as known from the prior art granulation devices.
  • the inventive device for producing a Granu ⁇ lats from a mineral melt according to claim 1 comprises a melt-feeding device through which the melt is added to a Drehzerstäubungsvorraum.
  • the Drehzerstäubungsvorraum has a rotatably mounted rotary body, on the surface of which a sputtering
  • microparticles Melt in microparticles, for example in the form of small droplets.
  • the microparticles usually have a diameter in the range between 500 ym and 5 mm.
  • the resulting microparticles occupy a trajectory that leads away from the body of revolution. This trajectory has a high radial component with respect to the axis of rotation of the body of revolution, but it is not strictly directed radially outward.
  • the invention is characterized in that a cooled baffle wall delimiting the trajectory of the microparticles is provided, at which a reflection of the microparticles takes place.
  • the present invention teaches that the microparticles formed ge ⁇ aimed to bounce off an impingement wall on which they are redirected by reflection.
  • the baffle is targeted, preferably by a strong water cooling, cooled. The impacting on the baffle microparticles are thus ideally reflected by an elastic shock.
  • microparticles do not impinge perpendicularly on a baffle wall. Rather, it is expedient that they impinge at an acute angle. This is because the masses and the heat flux densities take on a maximum value in a vertical impact. With respect to the trajectory inclined at an acute angle baffles heat flow density, which acts on the baffle wall, lower. The thus reduced heat energy transferred is also in turn easier to dissipate by the cooling of the baffle. The likelihood of adhesion of the microparticle upon impact on the baffle decreases with it. Furthermore, the Berüh ⁇ tion of the microparticle simultaneous tig supported with a cool baffle crusting on the surface of already as part ⁇ frozen microparticle.
  • Gravity can not compensate for this quickly enough and particles can be accelerated by a gas flow only with poor efficiency.
  • the energy-consuming inelastic impact is the wall oriented perpendicular to the particle velocity.
  • the surface of the baffle is curved, for example in the form of a paraboloid of revolution.
  • This shape forms an advantageous angular distribution of the approaching particles in the reflection, if it is assumed that the ideal case is that it is a completely elastic reflection.
  • the effected by the curve shape of the baffle hö ⁇ here variation of the angle of impact resulting in a widening Strahlauf ⁇ and a result from lower cooperation collision probability of the microparticles.
  • ⁇ is understood to mean a sheet under the term of revolution described by the mathematical structure of the Ideal Rotationsparaboloidens may deviate ⁇ chen in up to about 20%.
  • all to be adopted for the baffle waveform is ver ⁇ integralend called paraboloid.
  • the paraboloid of revolution is preferably configured so that the center of its internal circuit is situated on the axis of rotation Ro ⁇ tationsMechs. It should be noted that the paraboloid of revolution with respect to the axis of rotation can be pulled apart ⁇ and thus no singular center of the focal circle is formed but rather an inner circle around which the concentric concentric circle runs around.
  • a cold air flow can be provided for further cooling of the microparticles on their trajectory, which, however, influences the course of the trajectory.
  • the baffle is preferably water-cooled, it may also be appropriate to add an air flow cooling of the baffle on an impact side.
  • the reflection of the particles takes place in the direction of gravity, ie downwards.
  • the reflection of the microparticles takes place upwards, this has the advantage that a larger trajectory would be available after reflection, since the space restriction upwards in the vicinity of a blast furnace is relatively low.
  • the distance between an edge of the rotating body and the baffle wall is less than 3 m, which would mean a total diameter of less than 6 m in total of the device.
  • the mechanisms described during sputtering of the microparticles are to be applied to the ⁇ particular to such a compact apparatus.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus for
  • Fig. 2 is a schematic representation of the device according to
  • Fig. 1 for the definition of the geometric parameters and Fig. 3 shows a device according to Fig. 1 with opposite reflection direction.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional representation of a device 2 for producing a granulate from a melt 3.
  • the device 2 comprises a melt feeding device 4, which leads a melt 3 to a rotary atomizing device 6.
  • the melt 3 is poured onto a rotary body 8, which rotates at high speed about a rotation axis 12.
  • the rotary body 8 may for example consist of a refractory material or a cooled steel plate. In this case, the rotary body 8 may have different surface geometries. These vary from strictly cup-shaped (cup) with strong indentations to very flat surfaces. In the present example, a surface indicated paraboloitician ⁇ .
  • the melt 3 migrates by the rotational movement, thus by the centrifugal force from the center of the rotating body 8 to the outside to an edge 30 of the rotating body 8. At the edge 30 of the rotating body 8, the melt 3 to form fine microparticles in the form of droplets in the environment spun.
  • the microparticles which are not explicitly shown here, move on a trajectory 10, which has a strong radial component with respect to the axis of rotation 12, to a baffle 14.
  • the trajectory 10 of the microparticles is affected on the one hand by the force applied to the rotating body centrifugal force by the frictional force (Mit Adjustskraft) and the resul characterized ⁇ animal end Coriolis force and gravity. Fer ⁇ ner they can still be influenced by air currents, such as air currents for cooling the microparticles. It is therefore not a strictly radial trajectory
  • the baffle 14 is water-cooled, which is shown by a Wasserküh ⁇ ment 22 graphically. In this example, it has a shape of a paraboloid of revolution 16. It has been shown that the microparticles are reflected at a surface temperature of the baffle 14 of less than 450 ° C and also a - even short-term - adherence is omitted. There is - as desired - a "quasi-elastic" shock associated with almost no reduction in kinetic energy.
  • the microparticles with the trajectory 10 strike the baffle 14 at an angle ⁇ , here in different examples ⁇ 1 and ⁇ 2.
  • the flight path and thus the angle ⁇ on the one hand 3 affected on the rotationally onsharm 8 and by the rotational speed and the diameter of the rotating body 8 and be gesteu ⁇ ert through the melt flow of the melt. They are reflected at the same angle ⁇ (in the ideal case there is a purely elastic reflection).
  • the acceleration of the acceleration is very small compared to the acceleration in the case of elastic shock. When elastic shock, the speed of about
  • the particle density only increases by 1 / cos a. If the wall is not cooled enough, some of the particles remain (it just a few), which break when impact on ⁇ , paste there and then prevent subsequent particles not burst can slide along the wall. The sliding movement usually leads over a length which is of the order of magnitude of the particle diameter. This will be completely decelerated and the
  • a surface temperature of the impact side 24 of less than 450 ° C is appropriate.
  • the example is shown in Figure 1 that a reflection takes place downward in the direction of gravity.
  • a downward reflection has the advantage that in the event that a minority of particles adhere for a short time, these particles may eventually fall off.
  • an additional air flow cooling 26 may be provided which additionally cools an inner side 24 of the baffle 14. This air stream 26 may also help to blow away any adhering particles from the surface for a short time.
  • the reflection of the microparticles takes place in such a way that the microparticles end up in a fluidized bed 32. They pile up there as a granule 34 at. The granulate 34 is discharged along the arrows 36.
  • This cold air 20 heats up as it passes through the device and can dissipate as warm air 38 from the device 2 again.
  • the exhaust air 38 can in turn be used as heat recovery in other thermal processes.
  • This burning circle 18 of the Ro ⁇ tationsparaboloids 16 is preferably on a detachment line of the particles on the rotary body 8. It is thus on the edge 30 of the rotating body 8.
  • the distance between the edge 30 on the burning circle 18 to the baffle 14 is referred to as a distance 28 , This distance 28 is preferably less than 3 m. This means that the total diameter of the device 2 is not greater than 6 m, preferably not greater than 5 m.
  • the device 2 likewise has a melt feed device 4 and a rotary atomizing device 6.
  • the principle of rotary atomization on the rotary body 8 and the first part of the trajectory 10 of the atomized microparticles is analogous to that which is inscribed be ⁇ in FIG. 1 Only the curvature of the baffle 14 takes place in the opposite direction, so that a ⁇ Reflection on the microparticles at an angle ⁇ takes place upwards.
  • the Mik ⁇ rop can travel in this way in a further trajectory 11 a greater distance until cool.
  • the microparts, pulled by gravity will descend again.
  • the sinking microparticles are again collected in a fluidized bed, not shown here, and discharged as blastfurnace slag.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Granulats aus einer mineralischen Schmelze (3) mit einer Schmelzenzuführvorrichtung (4), und einer Drehzerstäubungsvorrichtung (6) mit einem drehbar angeordneten Rotationskörper (8) an dessen Oberfläche (9) ein Zerstäuben der Schmelze (3) in Mikropartikel erfolgt und die so entstandenen Mikropartikel eine vom Rotationskörper (8) wegführende Flugbahn (10) einnehmen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine die Flugbahn (10) der Mikropartikel begrenzende, gekühlte Prallwand (14) vorgesehen ist und eine Reflexion der Mikropartikel an der Prallwand (14) erfolgt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Erzeugung eines Granulats aus einer mineralischen Schmelze
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Granulats aus einer mineralischen Schmelze nach dem Oberbe¬ griff des Patentanspruchs 1. Zur Herstellung des sogenannten Hüttensandes wird die Schla¬ cke, die bei Hochofenprozessen bei etwa 1500°C bis 1600°C flüssig anfällt, durch verschiedene Verfahren granuliert. Hierzu gehört einerseits das Abschrecken der Hochofenschla¬ cke, was doch zu einem sehr hohen Wasserbedarf und insgesamt zu einem hohen Energiebedarf führt.
Ein weiteres verbreitetes Verfahren zur Granulierung der Hochofenschlacke ist das sogenannte Rotating Cup-Verfahren. Hierbei wird die flüssige Schlacke auf einen teller- oder scheibenförmigen Rotationskörper gegossen, durch die Zentrifugalkraft wird die flüssige Schlacke in kleinen Tröpfchen nach außen geschleudert und so zerstäubt. Die abgekühlten Tröpfchen ergeben den gewünschten Hüttensand. Dieser Hüttensand kann beispielsweise in der Zementindustrie als Zusatz- Stoff verwendet werden. Ein derartiges Verfahren wird bei¬ spielsweise in der EP 0 804 820 Bl beschrieben.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, dass die teilweise noch flüssigen Tröpfchen, die beim Zerstäuben vom Rotationskörper weggeschleudert werden, bis zur vollständigen Erstarrung einen verhältnismäßig weiten Weg zurücklegen müssen. Auf dieser Flugbahn können die Tröpfchen zwar durch einen Luftstrom gekühlt werden. Um jedoch einen vollständig abgekühlten Partikel zu erhalten, dessen Neigung zu Agglomerat- bildung minimiert ist, so dass ein feinkörniger Hüttensand entsteht, muss jedoch die Flugbahn trotz Luftkühlung einen Weg von mindestens 10 bis 15 m betragen. Dies wäre an sich unproblematisch, wenn die flüssige Schlacke weit genug vom Hochofen entfernt abgekühlt werden könnte. Flüssige Schlacke ist jedoch sehr schwer zu transportieren und zu handhaben, wobei hinzukommt, dass in der Nähe des Hochofens, in dem die Schlacke anfällt, stets eine Raumenge vorherrscht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Granulierung von Hochofenschlacke nach dem Rotating Cup-Prinzip bereitzustellen, die jedoch von ihrem benötigten Bauraum bei gleicher Leistung deutlich kleiner ausgestaltet werden kann, als die aus dem Stand der Technik bekannten Granulationsvorrichtungen .
Die Lösung der Aufgabe besteht in einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Granulats mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines Granu¬ lats aus einer mineralischen Schmelze nach Patentanspruch 1 umfasst eine Schmelzzuführvorrichtung, durch die die Schmelze einer Drehzerstäubungsvorrichtung zugefügt wird. Die Drehzerstäubungsvorrichtung weist einen drehbar angeordneten Rotationskörper auf, an dessen Oberfläche ein Zerstäuben der
Schmelze in Mikropartikel , beispielsweise in Form von kleinen Tröpfchen erfolgt. Die Mikropartikel weißen üblicherweise ei- nen Durchmesser im Bereich zwischen 500 ym und 5 mm auf. Die so entstandenen Mikropartikel nehmen eine Flugbahn ein, die vom Rotationskörper wegführt. Diese Flugbahn hat eine hohe radiale Komponente bzgl. der Drehachse des Rotationskörpers, sie ist jedoch nicht streng radial nach außen gerichtet. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine die Flugbahn der Mikropartikel begrenzende, gekühlte Prallwand vorgesehen ist, an der eine Reflexion der Mikropartikel erfolgt.
Im Gegensatz zum beschriebenen Stand der Technik lehrt die vorliegende Erfindung, dass die erzeugten Mikropartikel ge¬ zielt an einer Prallwand abprallen sollen, an der sie durch Reflexion umgeleitet werden. Zur Verhinderung der Problematik, dass die noch nicht vollständig ausgekühlten Mikroparti- kel an der Wand anhaften, was zu einer Verkrustung und einer Agglomeratbildung führen würde, wird die Prallwand gezielt, bevorzugt durch eine starke Wasserkühlung, gekühlt. Die an die Prallwand anprallenden Mikropartikel werden somit im Idealfall durch einen elastischen Stoß reflektiert.
Es hat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, dass es besser ist, wenn die Mikropartikel nicht senkrecht auf eine Prallwand auftreffen. Vielmehr ist es zweckmäßig, dass sie in einem spitzen Winkel auftreffen. Das liegt daran, dass die Massen und die Wärmestromdichten bei einem senkrechten Aufprall einen Maximalwert annehmen. Bei bzgl. der Flugbahn in einen spitzen Winkel geneigten Prallwänden ist die Wärmestromdichte, die auf die Prallwand wirkt, geringer. Die somit geringere übertragene Wärmeenergie ist auch wiederum leichter durch die Kühlung der Prallwand abzuführen. Die Wahrscheinlichkeit des Anhaftens des Mikropartikels beim Aufprall auf der Prallwand sinkt damit ab. Ferner unterstützt die Berüh¬ rung des Mikropartikels mit einer kühlen Prallwand gleichzei- tig eine Krustenbildung an der Oberfläche des bereits teil¬ weise erstarrten Mikropartikels.
Ferner ist zu berücksichtigen, dass eine hohe Massenfluss- dichte grundsätzlich die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass an- kommende und haftende oder abprallende Partikel aufeinander treffen und sich unerwünschte Agglomerate bilden. Ein senk¬ rechter Aufprall hat noch weitere Nachteile, da grundsätzlich der Massenstrom erhalten bleibt, aber die Teilchengeschwindigkeit beim Abprall je nach dessen Eigenschaften (von voll- kommen elastisch bis vollkommen unelastisch) sehr stark absinken kann und danach erst durch die Wirkung der Erdbeschleunigung wieder langsam ansteigt, steigt die Dichte der Partikel im Volumen lokal entsprechend an was nochmals Teil¬ chen-Teilchen-Stöße und damit die Agglomeration begünstigt.
Auch in wandfernen Zonen soll ein hoher Abstand zwischen den Teilchen vorliegen, um ein Verstopfen der Apparatur zu verhindern. Dazu sind Teilchengeschwindigkeiten von einigen 10 m/s erforderlich, wie man sie mit einem Rotating Cup-Zerstäuber wesentlich energiesparender erreicht als mit einem Gebläsegasstrom. Auf dem Weg zum Fließbett sollte dann diese Geschwindigkeit bzw. kinetische Energie möglichst nicht durch inelastische Stöße vorzeitig verbraucht werden, da die
Schwerkraft dies danach nicht rasch genug kompensieren kann und sich Teilchen durch einen Gasstrom nur mit schlechtem Wirkungsgrad beschleunigen lassen. Der Energie verzehrendste inelastische Stoß ist der gegen eine senkrechte zur Teilchen- geschwindigkeit orientierte Wand.
Daher hat sich herausgestellt, das ein spitzer Winkel bevor¬ zugt kleiner als 60°, weiter bevorzugt kleiner als 45° für das Abkühlverhalten der Mikropartikel besonders geeignet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Fläche der Prallwand kurvenförmig ausgestaltet, beispielsweise in Form eines Rotationsparaboloids . Diese Form bildet eine vorteilhafte Winkelverteilung der anfliegenden Partikel bei der Reflexion, wenn von dem Idealfall ausgegangen wird, dass es sich um eine völlig elastische Reflexion handelt. Die durch die Kurvenform der Prallwand bewirkte hö¬ here Variation der Aufprallwinkel führt zu einer Strahlauf¬ weitung und zu einer daraus resultieren geringeren Zusammen- Stoßwahrscheinlichkeit der Mikropartikel.
Da eine völlig elastische Reflexion in der Praxis nicht vor¬ kommt, wird hierbei unter dem Begriff Rotationsparaboloid ein Flächengebilde verstanden, das in etwa bis zu 20 % von dem mathematischen Idealgebilde des Rotationsparaboloidens abwei¬ chen kann. Es kann auch eine Kurve höherer Ordnung als die Ordnung n=2 beim Paraboloiden zweckmäßig sein. Im Weiteren wird jegliche für die Prallwand anzunehmende Kurvenform ver¬ einfachend als Rotationsparaboloid bezeichnet.
Der Rotationsparaboloid ist bevorzugt so ausgestaltet, dass der Mittelpunkt seines Brennkreises auf der Drehachse des Ro¬ tationskörpers liegt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Rotationsparaboloid bezüglich der Drehachse auseinander¬ gezogen sein kann und somit kein singulärer Mittelpunkt des Brennkreises entsteht sondern vielmehr einer innerer Kreis, um den der Brennkreis konzentrische herum verläuft.
Ferner kann zur weiteren Abkühlung der Mikropartikel auf ihrer Flugbahn ein Kaltluftstrom vorgesehen sein, der jedoch den Lauf der Flugbahn beeinflusst. Die Prallwand ist bevorzugt wassergekühlt, weiterhin kann es zweckmäßig sein, eine Luftstromkühlung der Prallwand an einer Prallseite hinzuzufügen.
Ferner ist es zweckmäßig, dass die Reflexion der Teilchen in Richtung der Schwerkraft, also nach unten erfolgt. Andererseits kann es ebenfalls zweckmäßig sein, dass die Reflexion der Mikropartikel nach oben erfolgt, diese hat den Vorteil, dass eine größere Flugbahn nach der Reflexion zur Verfügung stehen würde, da die Raumeinschränkung nach oben hin in der Umgebung eines Hochofens verhältnismäßig gering ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Abstand zwischen einem Rand des Rotationskörpers und der Prallwand weniger als 3 m beträgt, das würde insgesamt einen Gesamtdurchmesser von we- niger als 6 m der Vorrichtung bedeuten. Die beschriebenen Mechanismen während des Zerstäubens der Mikropartikel sind ins¬ besondere auf eine derart kompakte Vorrichtung anzuwenden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung erge- ben sich aus den folgenden Zeichnungen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur
Granulierung von Schmelzen mit einer Reflexion in Richtung der Schwerkraft,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach
Fig. 1 zur Definition der geometrischen Parameter und Fig. 3 eine Vorrichtung nach Fig. 1 mit entgegengesetzter Reflexionsrichtung .
In Figur 1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung 2 zur Erzeugung eines Granulates aus einer Schmelze 3 gegeben. Die Vorrichtung 2 umfasst eine Schmelzen- zuführvorrichtung 4, die eine Schmelze 3 zu einer Drehzerstäubungsvorrichtung 6 führt. Die Schmelze 3 wird dabei auf einen Rotationskörper 8 gegossen, der sich mit hoher Ge- schwindigkeit um eine Drehachse 12 dreht. Der Rotationskörper 8 kann beispielsweise aus einem feuerfesten Material oder aus einer gekühlten Stahlplatte bestehen. Dabei kann der Rotationskörper 8 verschiedene Oberflächengeometrien aufweisen. Diese variieren zwischen streng tassenförmig (Cup) mit star- ken Vertiefungen bis zu ganz flachen Oberflächen. In dem vorliegenden Beispiel ist eine paraboloitische Oberfläche ange¬ deutet .
Die Schmelze 3 wandert durch die Rotationsbewegung, somit durch die Zentrifugalkraft von der Mitte des Rotationskörpers 8 nach außen zu einem Rand 30 des Rotationskörpers 8. Am Rand 30 des Rotationskörpers 8 wird die Schmelze 3 unter Bildung von feinen Mikropartikeln in Form von Tröpfchen in die Umgebung geschleudert. Die Mikropartikel , die hier nicht explizit dargestellt sind, bewegen sich auf einer Flugbahn 10, die einen starken radialen Anteil bzgl. der Drehachse 12 aufweist, zu einer Prallwand 14.
Die Flugbahn 10 der Mikropartikel wird einerseits durch die auf den Rotationskörper aufgebrachte Zentrifugalkraft, durch die Reibungskraft (Mitführungskraft) und die dadurch resul¬ tierende Corioliskraft und die Schwerkraft beeinflusst. Fer¬ ner kann sie noch durch Luftströme, beispielsweise Luftströme zur Kühlung der Mikropartikel, beeinflusst werden. Es handelt sich daher nicht um eine streng radiale Flugbahn bzgl. der
Drehachse, sie läuft tendenziell eher entlang einer Tangente bzgl. des Randes des Rotationskörpers. Die Prallwand 14 ist wassergekühlt, was durch eine Wasserküh¬ lung 22 graphisch dargestellt ist. Sie weist in diesem Bei¬ spiel eine Form eines Rotationsparaboloids 16 auf. Es hat sich gezeigt, dass die Mikropartikel bei einer Oberflächen- temperatur der Prallwand 14 von kleiner 450°C reflektiert werden und auch ein - auch kurzzeitiges - Anhaften unterbleibt. Es erfolgt - wie gewünscht - ein "quasi-elastischer" Stoß der nahezu ohne Verminderung der kinetischen Energie einhergeht .
Die Mikropartikel mit der Flugbahn 10 treffen im Winkel a, hier in verschiedenen Beispielen al und a2 auf die Prallwand 14 auf. Die Flugbahn und dadurch der Winkel α kann einerseits durch den Schmelzenfluss der Schmelze 3 auf den Rotati- onskörper 8 sowie durch die Rotationsgeschwindigkeit und des Durchmessers des Rotationskörpers 8 beeinflusst bzw. gesteu¬ ert werden. Sie werden im gleichen Winkel α (in Idealfall das eine rein elastische Reflexion vorliegt) reflektiert. Es ist zu bedenken, dass die Fallbeschleunigung im Vergleich zur Beschleunigung beim elastischen Stoß sehr gering ist. Beim elastischen Stoß wird die Geschwindigkeit von etwa
10 m/s vor dem Stoß schon nach einer Flugstrecke erreicht, die kleiner als der Teilchendurchmesser (ca. 1 mm) ist, wäh- rend die Fallbeschleunigung dafür 5 m benötigt. Dementspre¬ chend ist das Volumen, in dem es zu erhöhter Teilchendichte kommt, beim elastischen Stoß mehr als 1000 mal kleiner als bei einem völlig inelastischen Stoß. Der Vorteil der zur ursprünglichen Flugbahn in einem spitzen Winkel stehenden Reflektorwand besteht auch darin, dass es die Möglichkeit eines gleitenden inelastischen Stoßes gibt, d.h. selbst wenn eine zur Prallwand 14 senkrechte Geschwin¬ digkeitskomponente des Mikropartikels auf annähernd Null re- duziert wird, bleibt durch eine Gleitbewegung entlang der Wand eine laterale Geschwindigkeitskomponente erhalten, die damit immer noch vergleichbar der Auftreffgeschwindigkeit bleibt. Beim Aufprallwinkel α ist die Lateralgeschwindigkeit Vlateral = 0 CO S a,
also bei 45°: iaterai = 0,71* v0 . (Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Flugbahn 10 um eine komplexe, durch viele Komponenten beeinflusste nicht ra¬ diale Bahn. Mit der obigen Gleichung wird vereinfachend eine Projektion der Flugbahn auf eine Schnittebene durch die Gra¬ nulationsanlage 2 betrachtet, wie sie auch die Zeichenebene in den Figuren 1 bis 3 darstellen.)
Dazu addiert sich dann wieder die langsam wachsende Fallge¬ schwindigkeit. Somit erhöht sich die Teilchendichte nur um 1/cos a . Wenn die Wand nicht genügend gekühlt wird, bleiben einige Teilchen (es genügen wenige) , die beim Anprall auf¬ platzen, dort kleben und verhindern dann, dass nachfolgende Teilchen, die nicht platzen, an der Wand entlang gleiten können. Die Gleitbewegung führt dabei üblicherweise über eine Länge, die in der Größenordnung des Partikeldurchmessers liegt. Damit werden diese vollständig abgebremst und die
Dichte steigt proportional 1/v, was zu einer Klumpenbildung führen kann. Daher ist eine Oberflächentemperatur der Prallseite 24 von weniger als 450° C zweckmäßig. Hierbei ist in Figur 1 das Beispiel dargestellt, dass eine Reflexion nach unten in Richtung der Schwerkraft erfolgt. Eine Reflexion nach unten hat den Vorteil, dass im Fall, dass eine Minderzahl von Teilchen kurzzeitig haften bleibt, diese Teilchen schließlich abfallen können. Hierzu kann fakultativ auch noch eine zusätzliche Luftstromkühlung 26 vorgesehen sein, die eine Innenseite 24 der Prallwand 14 zusätzlich kühlt. Dieser Luftstrom 26 kann auch zusätzlich dazu beitragen, gegebenenfalls kurzzeitig anhaftende Partikel von der Oberfläche wegzublasen.
Die Reflexion der Mikropartikel erfolgt so, dass die Mikro- partikel in einem Fließbett 32 landen. Sie häufen sich dort als ein Granulat 34 an. Das Granulat 34 wird entlang der Pfeile 36 abgeleitet.
Es kann zu dem zweckmäßig sein Kaltluft 20 in die Vorrichtung einzublasen, um eine zusätzliche Kühlung der Mikropartikel zu erzielen. Diese Kaltluft 20 erwärmt sich beim Durchlaufen der Vorrichtung und kann als Warmluft 38 aus der Vorrichtung 2 wieder abzuführen. Die Abluft 38 kann wiederum als Wärmerückgewinnung in anderen thermischen Prozessen genutzt werden.
Am Beispiel der Figur 2 soll die ideale Form der Prallwand 14, in Form eines Rotationsparaboloids 16 kurz erläutert wer¬ den. Bei der geometrischen Form der Prallwand 14 wird demnach eine Parabel so gedreht, dass sie eine geometrische Form er- gibt. Diese Form bezeichnet man als Rotationsparaboloiden 16. Der Brennkreis eines Rotationsparaboloids wird so definiert, dass Strahlen, die parallel zur Parabelachse auf die Parabel auftreffen, reflektiert werden und sich in einem Punkt auf der Parabelachse treffen. Dieser Punkt ist der Mittelpunkt des Brennkreises, der in Figur 2 als Brennkreis 18 einge¬ zeichnet ist. Der Mittelpunkt des Brennkreises 18 wird mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet. Dieser Brennkreis 18 des Ro¬ tationsparaboloids 16 liegt bevorzugt auf einer Ablöselinie der Teilchen auf dem Rotationskörper 8. Er liegt somit auf dem Rand 30 des Rotationskörpers 8. Der Abstand zwischen dem Rand 30 auf dem Brennkreis 18 bis zur Prallwand 14 wird als Abstand 28 bezeichnet. Dieser Abstand 28 beträgt bevorzugt weniger als 3 m. Dies bedeutet, dass der Gesamtdurchmesser der Vorrichtung 2 nicht größer als 6 m beträgt, bevorzugt nicht größer als 5 m.
In den Figuren 1 und 2 ist die Ausführungsform beschrieben, dass die Reflexion der Mikropartikel an der Prallwand 14 in Richtung der Schwerkraft, also nach unten gerichtet ist. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wie in Figur 3 beschrieben, die Reflexion der Mikropartikel an der Prallwand 14 nach oben auszurichten. Die Reflexion nach oben hat den Vorteil, dass hier unbegrenzt Flugraum zur Verfügung steht, während er nach unten durch die Bauhöhenbegrenzung der Anlage, die durch den Abstich des Hochofens gegeben ist, begrenzt ist.
Nach Figur 3 weist die Vorrichtung 2 ebenfalls eine Schmelz- Zuführungsvorrichtung 4 sowie eine Drehzerstäubungsvorrichtung 6 auf. Das Prinzip der Rotationszerstäubung auf dem Rotationskörper 8 und der erste Teil der Flugbahn 10 der zerstäubten Mikropartikel ist analog wie der in Figur 1 be¬ schrieben ist. Lediglich die Krümmung der Prallwand 14 er- folgt in die entgegengesetzte Richtung, so dass eine Reflexi¬ on der Mikropartikel im Winkel α nach oben erfolgt. Die Mik¬ ropartikel können auf diese Weise in einer weiteren Flugbahn 11 eine größere Strecke bis zur Abkühlung zurücklegen. Nachdem die maximale Flughöhe erreicht ist, werden die Mikropar- tikel, angezogen durch die Schwerkraft, wieder nach unten absinken. Die absinkenden Mikropartikel werden wiederum in einem, hier nicht dargestellten Fließbett aufgefangen und als Hüttensand abgeführt.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Granulats aus einer mineralischen Schmelze (3) mit einer Schmelzenzuführvorrichtung (4), und einer Drehzerstäubungsvorrichtung (6) mit einem drehbar angeordneten Rotationskörper (8) an dessen Oberfläche (9) ein Zerstäuben der Schmelze (3) in Mikropartikel erfolgt und die so entstandenen Mikropartikel eine vom Rotationskörper (8) wegführende Flugbahn (10) einnehmen, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine die Flugbahn (10) der Mikropartikel be¬ grenzende, gekühlte Prallwand (14) vorgesehen ist und eine Reflexion der Mikropartikel an der Prallwand (14) erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel in einem spitzen Winkel (a) auf die Prall¬ wand treffen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel (α) , mit dem die Mikropartikel auf die Prallwand (14) auftreffen, kleiner 60° ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Prallwand (14) in ihrem Querschnitt zumin¬ dest Abschnittsweise eine Kurvenform aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwand (14) zumindest Abschnittsweise in Form eines Rotationsparaboloiden (16) ausgestaltet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwand (14) zumindest Abschnittsweise in Form einer Kurve höherer Ordnung ausgestaltet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass es sich bei einem Aufprall der Mikropartikel auf die Prallwand (14) um einen elastischen Stoß handelt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Flugbahn (10) der Mikropartikel ein Kaltluftstrom (20) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwand (14) wassergekühlt ist .
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, da- durch gekennzeichnet, dass an einer Prallseite (24) der
Prallwand (14) eine Luftstromkühlung (26) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexion der Teilchen in Richtung der Schwerkraft erfolgt.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (28) zwischen einem Rand (30) des Rotationskörpers (8) und der Prallwand (14) entlang einer Senkrechten zur Drehachse (12) kleiner drei Meter ist.
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