PROCEDIMIENTO PARA HINCHAR VERMICULITA.

- Procedimiento para hinchar vermiculita bruta gra- nular en el flujo volante de una llama introduciendo un gas oxigenado en esta llama,

en un dispositivo con un tubo de expansión y uno o varios quemadores dispuestos en un extremo del tubo de expansión, que presentan al menos una boquilla de gas combustible para la introducción de un gas combustible y al menos una boquilla de aire primario para aire de combustión, rodeando la boquilla de aire primario concéntricamente a la boquilla de gas combustible o estan- do dispuestas varias boquillas de gas combustible dentro de la al menos una boquilla de aire primario, caracteriza- do porque, como gas oxigenado, se utiliza oxígeno o aire enriquecido en oxígeno, introduciéndose axialmente en la llama el oxígeno o el aire enriquecido en oxígeno a través de al menos una boquilla subsónica

La presente invención concierne a un procedimiento para hinchar vermiculita bruta granular en el flujo volan-5 te de una llama introduciendo un gas oxigenado en esta llama, con un tubo de expansión y uno o varios quemadores dispuestos en un extremo del tubo de expansión, que pre-sentan al menos una boquilla de gas combustible para la introducción de un gas combustible y al menos una boquilla 10 de aire primario para aire de combustión.

Un procedimiento según este preámbulo es conocido por los documentos US-A-4 512 736 y DE-C1 32 29 995. En el do-cumento DE se describe el hinchamiento de vermiculita bru-ta granular utilizando una cuba de lecho fluidizado cal-15 deada desde abajo. En este caso, el grano bruto se admi-nistra de manera dosificada a la llama y circula en la ca-pa fluidizada, en la que primero se calienta, se funde y se hincha por medio del agua de hidratación que se evapo-ra. A continuación, se descarga dicho grano hacia arriba. 20 Como material combustible para el horno de cuba se utili-zan gases combustibles, como, por ejemplo, gas natural, propano y butano, así como gasóleo, y se queman éstos con aire como oxidante.

Como aparato para fabricar vermiculita se ha impuesto 25 hoy en día ampliamente el horno de cuba frente al tubo ro-tativo que gira horizontalmente. El horno de cuba compren-de un tubo de expansión vertical de acero resistente al calor, que se calienta con una llama desde abajo. Se mini-mizan las pérdidas de calor por radiación de calor por me-30 dio de un aislamiento refractario que está colocado a dis-tancia alrededor del tubo de expansión. La temperatura de funcionamiento máxima admisible del tubo de expansión de-pende del material. En general, como material se utiliza

un acero resistente al calor.

La temperatura en el horno está típicamente entre 850ºC y 950ºC. En funcionamiento, para aumentar la vida útil, se persiguen bajas temperaturas de la pared, dado que ya a partir de 900ºC tiene lugar una formación de oxi-5 dación reforzada.

El hinchamiento de las partículas de vermiculita bru-ta se ve afectado sustancialmente por la posición y la di-latación espacial de la zona de llama caliente, así como por su temperatura. La temperatura puede verse influida, 10 sólo dentro de determinados límites, por la geometría de la boquilla del quemador, la relación material combusti-ble/aire y la presión del horno, es decir, el suministro de aire falso, sin que se sobrepasen las temperaturas de funcionamiento admisibles. La proporción de nitrógeno 15 inerte en el aire de combustión y el excedente de aire en la llama limitan, además, la temperatura en la zona de combustión y, con ello, la transmisión de calor a las partículas de vermiculita bruta. Por tanto, con la sección transversal existente del tubo de expansión es limitada la 20 producción de granulado de vermiculita expandido con un peso aparente definido.

Por este motivo, existe un interés de principio en una mejora de la productividad, es decir, en un aumento de la producción de vermiculita expandida. Además, el consumo 25 de energía deberá reducirse.

El problema de la invención es facilitar un procedi-miento para hinchar vermiculita bruta que permita aumentar la producción de vermiculita bruta y reducir el consumo de energía específico. 30

Partiendo del procedimiento citado al principio, este problema se resuelve según la invención porque la boquilla de aire primario rodea concéntricamente a la boquilla de gas combustible o porque varias boquillas de gas combusti-

ble están dispuestas dentro de la al menos una boquilla de aire primario, presentando además el quemador una boquilla subsónica para oxígeno o aire enriquecido en oxígeno.

En el dispositivo utilizado en el procedimiento para fabricar vermiculita hinchada con un tubo de expansión, 5 este tubo de expansión está preferiblemente en posición más o menos vertical, lo que significa que el eje longitu-dinal del tubo de expansión discurre exactamente vertical o con desviaciones relativamente pequeñas, por ejemplo al-gunos grados, con respecto a la posición vertical. El que-10 mador está dispuesto entonces preferiblemente en el extre-mo inferior del tubo de expansión vertical.

En el dispositivo utilizado en el procedimiento, la vermiculita bruta se expande en el flujo volante de una llama introduciendo en esta llama oxígeno o aire enrique-15 cido en oxígeno a través de una boquilla subsónica. Este dispositivo se denomina aquí “reactor de flujo volante”.

Por medio del enriquecimiento del aire de combustión con oxígeno se eleva la temperatura en la zona de reacción y se mejora con ello la transmisión de calor a las partí-20 culas de vermiculita bruta. Esto significa que puede ele-varse así la producción de vermiculita bruta. A continua-ción, se explican todavía más en detalle, con ayuda del procedimiento, ventajas con respecto a la introducción del oxígeno o del aire enriquecido en oxígeno por medio de una 25 boquilla subsónica.

Partiendo del procedimiento descrito al principio, el problema anteriormente citado se resuelve además según la invención porque como gas oxigenado se utiliza oxígeno o aire enriquecido en oxígeno, introduciéndose axialmente en 30 la llama el oxígeno o el aire enriquecido en oxígeno a través de al menos una boquilla subsónica.

Otras ejecuciones del procedimiento según la inven-ción se indican en las reivindicaciones subordinadas.

El dispositivo utilizado en el procedimiento compren-de un quemador que está embridado preferiblemente en el extremo inferior del tubo de expansión vertical, insuflán-dose preferiblemente el gas combustible y el aire primario en el tubo de expansión a través de una boquilla indivi-5 dual central con una boquilla de aire primario de rendija anular o a través de boquillas individuales concéntricas dispuestas dentro de la boquilla de aire primario. El gas combustible puede insuflarse en la corriente de aire pri-mario tanto en dirección paralela como en dirección trans-10 versal. El gas combustible y el aire primario pueden salir de las boquillas de quemado tanto mezclándose en el exte-rior como en forma premezclada. Por medio de la boquilla de aire secundario, que está dispuesta de manera preferi-blemente concéntrica alrededor de la boquilla de aire pri-15 mario, puede insuflarse aire con un soplante independien-te. No obstante, es posible también que el aire secundario o el aire falso se aspiren solamente debido a una depre-sión reinante en el tubo de expansión.

El oxígeno se insufla axialmente en la llama de aire 20 primario a través de una boquilla subsónica que está dis-puesta preferiblemente en el centro del quemador. La velo-cidad de salida de la boquilla está preferiblemente entre 5 m/s y 100 m/s. Puede insuflarse ventajosamente oxígeno puro o aire enriquecido en oxígeno con una proporción de 25 oxígeno de, preferiblemente, al menos un 50% en volumen.

Las velocidades de salida de oxígeno superiores, de 100 m/s, provocan un acortamiento de la longitud de la llama debido a la alta energía de mezclado. Condicionado por el espesor de capa reducido de la zona de alta tempe-30 ratura, se reduce el tiempo de permanencia a la vez que se obtienen mayores producciones de vermiculita bruta, lo que significa que las partículas de vermiculita bruta caen sin hinchar a través de la llama. Simultáneamente, la zona de

combustión se desplaza en dirección a la boquilla del que-mador, la llama comienza a pulsar y el horno se queda sin llama. Junto a una considerable reducción de la produc-ción, el consumo de energía aumenta de una manera despro-porcionada. 5

Por medio de la reducción de la velocidad del oxígeno en el intervalo entre 5 m/s y 100 m/s según la invención, se alarga la llama primaria en función de la velocidad y se aumenta la temperatura en la zona de reacción, sin que se llegue a un rebasamiento de la temperatura tolerable de 10 la pared. Gracias a la transmisión de calor mejorada y al tiempo de permanencia más prolongado, la producción de vermiculita bruta puede incrementarse en un 50% y el con-sumo de energía específico puede reducirse en un 35%.

Las temperaturas más elevadas en la llama primaria 15 pueden utilizarse también para una reducción del peso apa-rente, dado que las partículas de vermiculita bruta se vuelven más blandas y se hinchan más fuertemente debido al agua de hidratación que se evapora.

A continuación, se explica con más detalle...

1. Procedimiento para hinchar vermiculita bruta gra-nular en el flujo volante de una llama introduciendo un gas oxigenado en esta llama, en un dispositivo con un tubo de expansión y uno o varios quemadores dispuestos en un 5 extremo del tubo de expansión, que presentan al menos una boquilla de gas combustible para la introducción de un gas combustible y al menos una boquilla de aire primario para aire de combustión, rodeando la boquilla de aire primario concéntricamente a la boquilla de gas combustible o estan-10 do dispuestas varias boquillas de gas combustible dentro de la al menos una boquilla de aire primario, caracteriza-do porque, como gas oxigenado, se utiliza oxígeno o aire enriquecido en oxígeno, introduciéndose axialmente en la llama el oxígeno o el aire enriquecido en oxígeno a través 15 de al menos una boquilla subsónica.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracte-rizado porque la velocidad de salida del oxígeno o del ai-re enriquecido en oxígeno desde la boquilla subsónica es de 5 m/s a 100 m/s. 20

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, ca-racterizado porque el aire enriquecido en oxígeno contiene al menos un 50% en volumen de oxígeno.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la boquilla de aire primario 25 rodea a la boquilla subsónica.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que está prevista al menos una boquilla de aire secundario para aire de combustión, que rodea coaxialmente a la boquilla de aire primario. 30

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que en la al menos una boquilla de aire secundario está dispuesta la al menos una boquilla subsónica.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindica-

ciones anteriores, en el que el quemador presenta una boca de quemador en la que están a haces la boquilla de gas combustible y/o la boquilla de aire primario y la boquilla subsónica.