DE2857026C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen einer Flüssigkeit aus einer die Flüssigkeit und feine Festkörperteilchen enthaltenden Masse durch teilweises Verdampfen von Flüssigkeit mittels Erwärmen der Masse in einem Behälter und durch Abziehen von Flüssigkeit aus dem oberen Bereich des Behälters, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind bereits bekannt (DE-OS 18 14 471). Dabei ist die Vorrichtung in mehrere Behälterteile unterteilt, welche rohrförmig verlaufen und im Winkel zueinander angeordnet sind. In einem ersten trichterförmigen Behälterabschnitt wird dafür gesorgt, daß Flüssigkeit aufgrund ihrer Schwerkraft durch die feuchte Masse nach unten gelangt und sich in einem Vorgelege sammelt. Aus diesem wird Flüssigkeit über einen Abzug oder unmittelbar vom Boden abgezogen. Die trotzdem noch feuchte Masse wird durch einen schräg nach oben ansteigenden Tunnel mittels einer Förderschnecke verdichtet nach oben gefördert, um anschließend, nach Umkehrung der Bewegungsrichtung, mittels einer anderen Förderschnecke durch einen Verdampfungsraum wieder nach unten getrieben zu werden. Dieser sich nach unten öffnende Behälterabschnitt geht in einen vierten Behälterabschnitt über, in dem die Wärmequelle eingebaut ist. Die von dort nach oben sich ausbreitende Wärme erhitzt die noch feuchte Masse, so daß die Flüssigkeit verdampft und im oberen Teil kondensiert. Von dort fließt die kondensierte Flüssigkeit über den Tunnel zurück in das Vorgelege.

Dieses Verfahren verbraucht nicht nur verhältnismäßig viel Energie, sondern verlangt auch eine komplizierte Vorrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flüssigkeit auf einfachere und kostensparendere Weise aus der Masse zu entfernen.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüche sind weiteer Ausbildungen derselben beansprucht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut zur Abfallbeseitigung und Abfallverwertung ohne Umweltverschmutzung geeignet. Hierzu eignet sich besonders die weitere Ausbildung der Erfindung, wonach als Behälter Fässer, insbesondere alte Ölfässer, Verwendung finden, die von unten mittels einer zusätzlichen Wärmequelle erhitzt werden. Dabei wird die Flüssigkeit allmählich entzogen. Diese und die dabei entstehenden Gase enthalten oftmals solche Substanzen, welche zur Gewinnung von Energie verwendbar sind, so daß wenigstens ein Teil der zum Erwärmen erforderlichen Energie durch die zu behandelnde Masse und deren Flüssigkeit selbst aufgebraucht wird. Nach im wesentlichen vollständigen Trocknen der in den Fässern enthaltenen Masse kann diese zusammen mit den Altfässern insbesondere in metallurgischen Schmelzöfen erschmolzen werden, wodurch auch dieser Abfall der Wiederverwendung zuführbar ist.

Die Erfindung hat sich auch bereits hervorragend im Bereich des Umweltschutzes bewährt. Dies gilt vor allem für solche Flüssigkeiten, die in der flüssigen Phase toxisch wirken, während die getrocknete Masse entweder umweltfreundlich abgelagert werden kann oder nach Aufschmelzen wieder unmittelbar in den Produktionsprozeß gelangt, wie dies vor allem dann geschieht, wenn die trockene Masse, das heißt die feste Phase, wertvolle Legierungselemente enthält.

Es versteht sich, daß auch die abgetrennte Flüssigkeit wiederverwendet werden kann.

Falls die Flüssigkeit brennbar ist, sollte das Erhitzen ohne Luftzutritt erfolgen.

Die Erfindung wird nun im einzelnen noch näher erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht im wesentlichen auf folgenden Grundsätzen, ohne Beschränkung auf diese:

a) es soll ein ausreichend großer Gasdruck in den unteren Teilen der pastenartigen Masse dadurch erzeugt werden, daß der Behälter von unten erhitzt wird, damit das Gas die Flüssigkeit in einer bestimmten erwünschten Menge nach oben drängt. Diese Bedingung kann durch folgende Beziehung ausgedrückt werden:

wobei folgende Definitionen gelten:

A = horizontale Querschnittsfläche a = Permeabilität

b) die Körngröße oder richtiger das Ausmaß der Packungsdichte soll derart sein, daß Gasblasen im wesentlichen nicht nach oben dringen können und Flüssigkeitstropfen nicht in wesentlichem Ausmaß nach unten in den Raum zwischen die Festkörperteilchen fallen können. Eine Bewegung der Flüssigkeit soll mit anderen Worten durch die Kapillarkräfte in dem fein verteilten Gemisch vermieden werden. Es wird angenommen, daß eine Gasblase, mit einer Tendenz nach oben zu steigen, zwei Kräften ausgesetzt wird in dem kritischen Augenblick, wenn sie abgeschnitten wird, nämlich der nach oben gerichteten Auftriebskraft und der Oberflächenspannung, die als nach unten gerichtete Kraft wirkt. Ein Flüssigkeitstropfen, der abgeschnitten wird und nach unten fällt, wird in umgekehrter Weise beeinflußt. Wenn die Kanäle zwischen den Teilchen in dem Gemisch kleiner als der kritische Radius der Gasblasen bzw. der Tropfen ist, wird eine Bewegung der Flüssigkeit vermieden.

Hierbei gelten die folgenden Beziehungen:
Gravitationskraft

Oberflächenspannung

F _Y = γ · 2 π r

Beim kleinsten kritischen Radius der Blase oder des Tropfens gilt F _T =F _Y .

Der kleinste kritische Blasen- oder Tropfenradius r _krit , der das gewünschte kleinste Ausmaß der Packungsdichte definiert, ist durch folgende Beziehung gegeben:

wobei die folgenden Definitionen gelten:

r = Blasenradius γ = Oberflächenspannung an der Grenzfläche Flüssigkeit-Gas ρ = Dichte g = Erdbeschleunigung

Das Ausmaß der Packungsdichte sollte derart sein, daß die kleinste Breite der Kanäle zwischen den Teilchen nicht den doppelten kritischen Radius r _krit übersteigt.

c) Der Gasdruck P _gas am Boden des Behälters soll höher sein als der hydrostatische Druck der Flüssigkeit aber niedriger als der hydrostatische Druck der gesamten Masse des pastenartigen Gemisches oberhalb des Gasvolumens. Sonst steigt Gas durch das Gemisch aus dem unteren Bereich hoch. Diese Bedingung wird wie folgt ausgedrückt:

P _atm + ρ _flüssig · g · (h₁ + h₂) < P _gas < P _atm + ρ _Gemisch · g · h₂ + ρ _flüssig · g · h₁ (3)

wobei

h₁= Höhe des Flüssigkeitsvolumens, das an der Oberfläche der Masse angesammelt ist, h₂= Höhe der mit Flüssigkeit gesättigten Masse.

Durch Kombination des Ausdrucks (3) mit der Gleichung (1) kann die maximale Abtrennungsrate berechnet werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Methode zum Abtrennen von Flüssigkeit von der festen Substanz durch ein im wesentlichen kontinuierliches Verfahren geschaffen. Es ist auch Ziel dieser Ausführungsform, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens weiter zu verbessern im Hinblick auf die Wärmeenergie und vorzugsweise auch einen höheren Reinheitsgrad der Produkte durch einen im wesentlichen kontinuierlichen Gegenstromprozeß zu erzielen.

Weiterhin ist Gegenstand einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Erhöhung der "maximalen" Abtrennungsrate. Nach dieser Ausführungsform der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Gradient des Gasdrucks in vertikaler Richtung in der Masse dadurch erhöht wird, daß die Differenz zwischen dem Gasdruck P _gas im unteren Teil der Masse und dem Druck auf die feste Phase an der oberen Oberfläche der Masse derart erhöht wird, daß der Druck übertroffen wird, der durch das Erhitzen erreicht wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein Außendruck P _y auf die feste Phase von oben ausgeübt wird, z. B. durch Pressen eines Filtertuchs gegen die feste Phase, wobei das Filtertuch für die Flüssigkeit durchlässig ist, aber nicht für die feste Phase. Ein anderes Verfahren besteht darin, den Oberteil des Behälters mit Unterdruck zu beaufschlagen, d. h. ein Saugen durch Anlegen von Vakuum in dem Raum des Behälters auszuüben, der oberhalb der Fläche der Masse liegt. Diese beiden Alternativen können auch kombiniert werden. Die Gleichung (3) kann daher gemäß (4) ausgeweitet werden:

P _Vakuum + ρ _flüssig · g · (h₁ + h₂) < P _gas < P _y + P _Vakuum + ρ _Masse - gh₂ + ρ _flüssig · gh₁ (4)

Durch eine oder beide dieser Maßnahmen wird der Druckunterschied zwischen dem Gasdruck P _gas in der Verdampfungszone im unteren Teil der Masse und der Druck auf die feste Phase an der Oberfläche der Masse ansteigen. Gleichzeitig wird der Verdampfungspunkt in günstiger Richtung beeinflußt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert. Hierbei wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, die die Grundsätze dieser Ausführungsformen schematisch erläutern. Es zeigt

Fig. 1 einen Behälter, der eine Flüssigkeit enthaltende Masse enthält, aus welcher die flüssige Phase von der festen Phase abgetrennt werden soll,

Fig. 2 eine Reihe von Behältern, aus denen der Gehalt an Flüssigkeit abgetrennt werden soll,

Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung zur kontinuierlichen Abtrennung von Flüssigkeit,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Form eines Behälters, welcher eine Flüssigkeit enthaltende Masse enthält, wobei die flüssige Phase von der festen Phase abgetrennt wird, und

Fig. 5 die Druckbedingungen in dem Behälter der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bzw. Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 weist die geleeartige Masse 1 metallhaltige Teilchen auf, die von einer Flüssigkeit getränkt sind. In dem Fall, in welchem die Metall enthaltenden Teilchen aus Metalloxiden bestehen, die von Venturi-Filtern aus metallurgischen Öfen erhalten worden sind, oder aus Metallverbindungen bestehen, die aus Beizbädern gewonnen sind, besitzen die Festkörperteilchen gewöhnlich mikroskopische Größen in der Größenordnung von 10 µm oder darunter. Wenn die Festkörperteilchen aus Schleifspänen bestehen, wird die Überzahl der Schleifspäne Größen von sehr kleinen, verhältnismäßig runden Teilchen in der Größenordnung von durchschnittlich 5 µm bis etwas größer, gewöhnlich länglichen Teilchen einer Größe von etwa 150×20 µm aufweisen. Dieses Gemisch von feinen Teilchen und Flüssigkeit stellt eine Masse 1 mit charakteristischer Konsistenz eines Gelees dar. Die Masse 1 wird in einem Behälter 2 gesammelt, der gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 aus einem üblichen Ölfaß derjenigen Art besteht, die gewöhnlich als Transportbehälter für das "Abfallprodukt" dient, das bei der Erfindung als Ausgangsmaterial verwendet wird. Der Behälter 2 ist hermetisch mit einem Deckel 3 verschlossen. Ein Brenner als Wärmequelle 4 wird unterhalb des Behälters 2 vorgesehen, um den Inhalt des Behälters 2 zu erwärmen. Nach der dargestellten Ausführungsform besteht der Brenner aus einem Gasbrenner, der es ermöglicht, in praktischer Weise auch verbrennbare Gase zu nutzen, die bei dem Verfahren für Erwärmungszwecke gewonnen werden. Auch andere Erwärmungsmethoden können angewendet werden, z. B. das Erhitzen mittels eines Ölbrenners, der erfolgreich bei vorherigen Versuchen verwendet wurde. Auch kann grundsätzlich elektrische Heizung angewendet werden. Die Leitung 5 dient zum Austritt von verbrennbarem Gas. In der Gasleitung 5 und im Überlauf 6 befinden sich Ventile 7, 8. Die Flüssigkeit 9 wird an der Oberfläche der Masse 1 gesammelt.

Es ist möglich, den oberen Teil der teilweise getrockneten Masse vom Boden und den mittleren Teilen abzutrennen und zum weiteren Austreiben von Flüssigkeit in einen neuen Behälter zu geben, obwohl sich dies unter Normalbedingungen nicht als notwendig gezeigt hat. Es ist nach dem Verfahren möglich, eine Masse zu erhalten, die praktisch frei von Flüssigkeit ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Öltrommel, die 110 l einer Masse 1 enthielt, die aus Schleifspänen von Schnellstahl bestand, die in Schneidöl getränkt waren, wurde von unten mittels eines Ölbrenners erhitzt. Der Ölgehalt im Behälter 2 bei Beginn des Versuchs betrug 32,5 Gew.-%. Nach 10 Stunden war der Ölgehalt am Boden des Behälters 2 auf unter 0,2 Gew.-% gefallen, d. h. dieser Teil des Behälters 2 war praktisch ölfrei. Auch die Mitte der Masse 1 war weitgehend entölt, während die Außenteile bei dem Niveau, welches in Fig. 1 angegeben ist, auf 4,2 bzw. 2,4 Gew.-% Ölgehalt abgefallen war. Im oberen Teil der Masse 1 betrug der Ölgehalt in der Mitte 17,0 Gew.-% und in den Außenbereichen 9,5 bzw. 15 Gew.-%. Die Entnahmepunkte für die Proben sind in Fig. 1 angegeben. An der Oberfläche befand sich ein Ölbett, das durch den Überlauf 6 abgelassen wurde. Am Ende des Entölungsverfahrens bildete sich ein heißer Öldampf, der durch die Leitung 5 abgeleitet und in einer Sicherheitsflamme abgebrannt ("abgefackelt") wurde.

Eine Reihe von Behältern 2, die aus üblichen Ölfässern bestanden, wurden in dieser Weise entölt. Danach wurden die Behälter 2 mit den eingeschlossenen Teilchen in einem Elektroofen von 30 t in Mengen bis zu 2 t je Charge geschmolzen. Je Charge wurden 1,5 t als geeignete Menge entsprechend 5% der Gesamteinspeisung von Rohstoffen festgestellt. Es erfolgten keine Verpuffungen und es bestand kein Risiko für eine beschleunigte Abtragung der Auskleidung oder erhebliche Dampfentwicklung.

Beispiel 2

In diesem Fall bestand die Masse 1 aus einem Schlamm, bestehend aus gefällten Metallverbindungen. Diese sehr kleinen Teilchen bestanden im wesentlichen aus Eisenbestandteilen. Die Flüssigkeit war eine wäßrige Lösung. Diese Masse 1 enthielt etwa 45 Gew.-% Wasser und wurde in einem Ölfaß in der in Fig. 1 erläuterten Weise erhitzt. Die wäßrige Lösung sammelte sich als Flüssigkeit 9 allmählich an der oberen Fläche und wurde abgezogen, wonach das im wesentlichen getrocknete Material zusammen mit anderen Abfällen abgelagert werden konnte, ohne daß schädliche Einflüsse auf die Umgebung verursacht wurden.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Produktionsanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 1 erläutert ist. Die Behälter 2 sind auf einem üblichen Herdofen 10 angeordnet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die abgetrennte Flüssigkeit wird durch eine Leitung 11 in einen Sammelbehälter 12 eingeleitet. Das bei der Abtrennung der Flüssigkeit gebildete Gas wird im Falle eines brennbaren Gases zum Erhitzen des Herdofens 10 verwendet und wird zu diesem Zweck durch eine Leitung 13 geleitet.

Fig. 3 zeigt eine Anlage zur kontinuierlichen Behandlung gemäß der Erfindung.

Gemäß dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Rohmaterial in Form eines Schlamms 24 mit einem sehr hohen Flüssigkeitsgehalt, z. B. einem Schlamm 24 mit Beizbadablagerungen verwendet. Eine Anlage gemäß Fig. 3 ist somit mit einem Absitzbecken als Behälter 21 versehen, das eine Einspeiseinrichtung 22 für neues Rohmaterial besitzt. Das Becken 21 hat einen verjüngten Boden, so daß die Ablagerungen zunächst am tiefsten Teil des Beckens 21 gesammelt werden. Geeignete Transportvorrichtungen können zum Fördern des Sediments von anderen Teilen des Bodens des Beckens 21 vorgesehen sein. Dies ist schematisch in Fig. 3 durch einen Rechen angedeutet.

Am tiefsten Teil des Beckens 21 ist ein Behälter in Form eines Schachts 25 vorgesehen, in welchem die flüssigkeitshaltige Masse nacheinander gesammelt wird. Unterhalb des Schachts 25 befindet sich eine Wärmequelle 26. Gemäß dieser Ausführungsform besteht die Wärmequelle 26 aus einer Reihe von Ölbrennern, kann aber auch aus Gasbrennern oder aus einer elektrischen Heizvorrichtung, aus Mitteln zur Nutzbarmachung von Abhitze aus anderen Verfahren oder durch Kombination der genannten Wärmequellen bestehen.

Eine Austragevorrichtung 30 für die flüssige Phase besteht aus einem Überlauf. Es sind auch andere Austragevorrichtungen denkbar, wie eine Absaugvorrichtung. Am Bodenteil des Schachts 25 ist ein Austragekanal 27 für Material mit einem hohen Gehalt an Trockensubstanz vorgesehen. In dem Austragekanal 27 sind Fördervorrichtungen vorgesehen, z. B. eine Förderschnecke 28, die von einem Motor 29 angetrieben ist. Die Förderschnecke 28 erstreckt sich auch durch den unteren Teil des Schachts 25, so daß das trockene Material am Boden des Schachts 25 durch den Kanal 27 ausgetragen werden kann. Der Kanal 27 endet in einer Aufnahmekammer 31, die unter Überdruck gehalten wird. Dies wird symbolisch in Fig. 3 durch den Kompressor 32 angedeutet. Ein Behälter 34 nimmt abgetrenntes trockenes Material auf. Um die Abtrennungskapazität für die Flüssigkeit im Schacht 25 zu erhöhen, kann auch eine Vorrichtung vorgesehen sein, die eine Filterpresse 33 umfaßt. Um die Kapazität weiter zu erhöhen, ist es auch möglich, den Schacht 25 einem Vakuum von oben auszusetzen. Dies erfordert jedoch eine modifizierte Konstruktion der Anlage, die in Fig. 3 nicht gezeigt ist.

Die Anlage, die oben kurz beschrieben ist, soll in folgender Weise arbeiten:

Durch die Leitung 22 wird Rohmaterial in Form eines Schlamms 24 in das Becken 21 eingespeist. Das feste Material sitzt ab und wird im Schacht 25 gesammelt. Der Rechen 23 oder eine entsprechende Vorrichtung wird erforderlichenfalls verwendet. Der Schacht 25 als Behälter wird von unten mittels der Wärmequelle 26 erhitzt. Die Flüssigkeit in der Masse, die im Schacht 25 vorliegt, wird im unteren Teil des Schachts 25 verdampft. Unter der Bedingung, daß die eingangs genannten Kriterien erfüllt sind, treibt der Wasserdampf oder andere Gase die Flüssigkeit nach oben durch den Schacht 25. Durch Einstellung der Wärmezufuhr kann trockenes Material praktisch kontinuierlich mittels eines Schneckenförderers 28 durch den Austragskanal 27 entnommen werden, während gleichzeitig neues Material dem Schacht 25 von oben zugeführt wird. Die von der Verdampfungszone entwickelte, auf die Flüssigkeit nach oben gerichtete Kraft in der Masse wird derart eingestellt, daß sie im Gleichgewicht steht mit der Zufuhr von neuer Flüssigkeit durch die kontinuierliche Einspeisung neuer feuchter Masse in den Schacht 25 und mit dem Austrag von trockenem Material aus dem Bodenteil des Schachts 25. Der Bodenteil des Schachts 25 wird gleichzeitig einem bestimmten Überdruck ausgesetzt, der verhindert, daß Wasserdampf oder andere Gase den Schacht 25 durch die Austrageöffnung 27 verlassen. Es wird empfohlen, daß das trockene Material aus der Kammer 31 durch ein Austragventil herausgenommen wird, damit das Verfahren vollständig kontinuierlich durchgeführt werden kann. Es ist auch möglich, daß der Schacht 25 mit mehr als einem Austragkanal versehen ist, die abwechselnd betrieben werden können, so daß das Austragen ohne Unterbrechung der Einspeisung erfolgen kann.

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Masse, die behandelt werden soll, kann von der gleichen Art wie diejenige Masse sein, die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, oder aus irgendeinem anderen zu trocknendem Material bestehen. Gemäß Fig. 4 dient der Behälter 42 zur Aufnahme der feuchten Masse 43. In der in der Zeichnung dargestellten Situation wurde die Flüssigkeit von den unteren Teilen der Masse im Behälter 42 bereits getrennt. Der untere trockenere Teil, die Masse 44, besteht daher im wesentlichen aus verhältnismäßig trockenem Pulver. Zwischen der trockenen Masse 44 und der feuchten Masse 43, die noch mit Flüssigkeit gesättigt ist, befindet sich eine Verdampfungszone 45, die dadurch gebildet ist, daß der Inhalt des Behälters 42 von unten mittels einer Reihe von Brennern bzw. Wärmequellen 46 erhitzt wird. Eine Leitung 47 dient zum Abziehen des verbrennbaren Gases aus dem Behälter 41. Die Leitung 47 ist mit einer Luftpumpe 48 verbunden, um ein Vakuum im Behälter 42 im Raum 49 oberhalb der Masse 43 zu erzeugen.

Um den Druck auf die feste Phase in der Masse 43 zu erhöhen, d. h. auf die Masse der festen Teilchen in der Masse, ist ein Kolben für eine Glocke 50 vorgesehen, die nach unten gegen die feuchte Masse 43 mittels einer Stange 51 gedrückt werden kann, die durch eine Dichtung durch den Deckel 42 geführt ist. Beim Beaufschlagen des Kolbens bzw. der Glocke 50 mit Druck wird ein Filtertuch als Abdeckung 52 gegen die Masse 43 gedrückt, das gestattet, daß Flüssigkeit aus der Masse 43 durch das Filtertuch 52 durchdringt, welches praktisch für die feste Teilchen in der Masse 43 undurchlässig ist.

Die durch das Filtertuch 52 filtrierte Flüssigkeit tritt kontinuierlich durch Durchbrechungen 53 in der Glocke 50 aus und wird als Flüssigkeitsvolumen 54 gesammelt. Das Flüssigkeitsvolumen 54 wird aus dem Behälter 41 dadurch abgesaugt, daß die Leitung 47 durch eine Saugleitung für die Flüssigkeit ersetzt wird, nachdem die Vakuumpumpe 48 entfernt ist.

Alternativ kann das Abziehen der Flüssigkeit unter Vakuum durch eine Vorrichtung durchgeführt werden, die besonders für das Absaugen von Flüssigkeit vorgesehen ist. Es ist auch möglich, das Flüssigkeitsvolumen 54 zum Schluß nach der beendigten Abtrennung der Flüssigkeit von der festen Phase im Behälter vorzusehen.

Die Verdampfungszone schreitet nach oben in der Masse 43 nacheinander fort.

Fig. 5 erläutert die Bedingungen, die herrschen, wenn etwa die halbe Menge der Masse im Behälter 41 behandelt worden ist. Die Druckbedingungen im Behälter sind schematisch im Diagramm in Fig. 5 dargestellt. Die kontinuierliche Linie im Diagramm erläutert die Bedingungen gemäß der Ausführungsform der Erfindung, wonach eine Druckdifferenz Δ p₂ zwischen dem Druck im "trockenen" Teil, d. h. der Masse 44 im Behälter 41 und dem Gasdruck an der Oberfläche der Masse 43 herrscht. Die gestrichelte Linie im Diagramm in Fig. 5 erläutert die entsprechenden Bedingungen in dem Fall, wenn der Druck im Raum 49 im oberen Teil des Behälters 41 dem Atmosphärendruck entspricht und die kolbenartigen Glocke 50 nicht gegen die feuchte Masse 43 gedrückt wird. Die Druckdifferenz Δ p₁ ist in diesem Fall wesentlich geringer als die Druckdifferenz Δ p₂. Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform kann auch mit der kontinuierlichen Zufuhr neuer Masse in den oberen Teil des Behälters 41 kombiniert werden sowie mit dem kontinuierlichen Abziehen von abgetrennter Flüssigkeit und getrocknetem Material, wobei der Stand der Verdampfungszone praktisch konstant in dem Raum gehalten wird.

Claims (16)

1. Verfahren zum Abtrennen einer Flüssigkeit aus einer die Flüssigkeit und feine Festkörperteilchen enthaltenden Masse durch teilweises Verdampfen von Flüssigkeit mittels Erwärmen der Masse in einem Behälter und durch Abziehen von Flüssigkeit aus dem oberen Bereich des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß nur der im unteren Teil des Behälters (2; 21, 25; 41) befindliche Teil der Masse (1; 44) erwärmt und die Erwärmung nur so weit vorgenommen wird, daß der Dampfdruck (P _Gas ) in der Verdampfungszone (45) so groß ist, daß er Flüssigkeit (9; 54) durch die im oberen Behälterteil befindliche feuchte Masse (43) nach oben drückt, ohne daß ein wesentlicher Teil von Gasblasen nach oben in die feuchte Masse (43) und ohne daß ein wesentlicher Teil von Flüssigkeit (9; 54) nach unten in die trockene Masse (44) gelangen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung so gesteuert wird, daß der Dampfdruck (P _Gas ) in der Verdampfungszone (45) größer als der hydrostatische Druck der Flüssigkeit (9; 54) und kleiner als der hydrostatische Druck der feuchten Masse (43) oberhalb der Verdampfungszone (45) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung gemäß folgender Beziehung gesteuert/geregelt wird: Der Dampfdruck (P _Gas ) in der Verdampfungszone (45) ist größer als der hydrostatische Druck der Flüssigkeit, jedoch niedriger als der hydrostatische Druck der gesamten pastenartigen Masse oberhalb des Gasvolumens, entsprechend der Beziehung P _atm + ρ _flüssig · g · (h₁ + h₂) < P _Gas < P _atm + ρ _Masse · g · h₂ + ρ _flüssig · g · h₁wobeiρdie Dichte,gdie Erdbeschleunigung,h₁die Flüssigkeitshöhe oberhalb der Oberfläche der feuchten Masse (43) und h₂die Höhe der mit der Flüssigkeit gesättigten feuchten Masse (43) bezeichnen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) bis zu einem solchen Ausmaß erhitzt wird, daß eine maximale Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit erreicht wird, die durch Kombination der Beziehung von Anspruch 3 mit dem Ausdruck definiert ist, wobeiAdie horizontale Querschnittsfläche,αdie Permeabilität und

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße und die Packungsdichte in der Masse (1, 43, 44) derart gewählt werden, daß ein Gasblasen-Aufstieg und ein Flüssigkeitstropfen-Absinken in Verbindung mit der Erwärmung im wesentlichen verhindert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsdichte derart gewählt wird, daß die kleinste Breite der Kanäle zwischen den Festkörperteilchen nicht größer ist als der doppelte kritische Radius r _krit gemäß folgender Formel: wobeirden Blasenradius undγdie Oberflächenspannung an der Grenzfläche Flüssigkeit zu Gas bezeichnen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem unteren Teil des Behälters (2) ständig trockene Masse (44) abgezogen und gleichzeitig neue feuchte Masse (43) dem Behälter (2) von oben zugeführt und der untere Teil des Behälters (2) derart erwärmt wird, daß sich die nach oben gerichtete Kraft auf die flüssige Phase im Behälter (2) im wesentlichen im Gleichgewicht mit der Zufuhr frischer feuchter Masse (43) in den Behälter (2) sowie mit der Abfuhr trockener Masse (44) aus dem unteren Teil des Behälters (2) befindet.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Flüssigkeit (9, 24, 54), welche im Behälter (2) nach oben strömt, durch Erhöhen des Gradienten des Gasdrucks in vertikaler Richtung in der Masse und damit ansteigender Differenz zwischen dem Dampfdruck (P _Gas ) im unteren Teil der Masse und dem Gasdruck an der Oberfläche der Masse zusätzlich zu der durch das Erhitzen erreichten Wirkung erhöht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene Masse (14) in eine unter überatmosphärischem Druck stehende Kammer (31) abgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgradient durch einen von oben auf die Masse aufgebrachten Außendruck erhöht wird, wobei dieser Druck im wesentlichen nur auf die feste Phase ausgeübt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgradient dadurch erhöht wird, daß aus dem Raum des Behälters (2) oberhalb der Oberfläche der Masse ein Unterdruck angelegt wird.

12. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit und/oder gebildete Gase mindestens teilweise verbrannt, und die dabei entstehende Energie zum Erwärmen verwendet wird.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einer Wärmequelle für die Masse, mit einem Flüssigkeitsabzug und mit einer Austrageinrichtung für die trockene Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (4; 26; 46) unterhalb des/der als Fässer ausgebildeten Behälter(s) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die Flüssigkeit (54) durchlässige, aber für die Masse (43, 44) undurchlässige Abdeckung (52) auf die feuchte Masse (43) gelegt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (52) durch ein Sieb oder Filtertuch gebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Abdeckung (52) eine Glocke (50) aufgesetzt ist, welche Durchbrechungen (53) für den Durchtritt von Flüssigkeit aufweist, gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit und/oder gebildete Gase mindestens teilweise verbrannt, und die dabei entstehende Energie zum Erwärmen verwendet wird.