用于从植物材料中分离和/或获取硅酸盐颗粒的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于从植物材料中分离和/或获取硅酸盐颗粒的设备。植物材料或原材料是含有木质素纤维素的原材料，例如木材，然而特别优选地也是所谓的一年生植物。一年生植物是如下植物，所述植物从种子的发芽经过整个植物的发育、花的形成、受精到新种子的成熟，只需要一个生长季节。这种速生植物的例子有谷类植物(或由此产生的秸秆)，例如水稻或稻秆，还有竹子和蔗渣，芦苇或芦竹。

背景技术：

在农业耕种(例如谷物或水稻种植)中，通常会留下秸秆，秸秆要么留在田里，要么被焚烧。另外，已经提出将秸秆用于制造纤维板，例如基于稻秆制造纤维板(参见de102009057916b4和de102015120653a1)。在一年生植物用于纤维板制造的应用中，首先利用粉碎设备制造相应合适的可散布的颗粒(碎屑或纤维)并将其胶合。这些胶合的颗粒然后利用一个或多个散布设备在形成散布材料垫的情况下散布到例如散布带式输送器上并且输送给压机，其中，所述散布材料垫在压机中在压力和热的作用下被挤压成板。原则上，对一年生植物，例如其中保留的秸秆的利用，是对使用木材来制造纤维板或刨花板的一种非常可行的替代方案。与一年生植物、例如稻秆的颗粒的加工相结合有问题的是如下事实，一年生植物在生长过程中会储存大量硅酸盐，硅酸盐会被引入生产过程并可能破坏生产过程，因为这种矿物硅酸盐由于其特性可能会导致各种系统组件的高磨损。由于这个原因，例如在de102009057916b4中已经提出，将用于胶合纤维的混合器的组件构造成耐磨的，因为硅酸盐会对组件的表面施加大的应力。

与此无关地，对于硅酸盐存在大量的(工业)用途，例如在制造隔音板、防火板时作为添加剂亦或作为研磨剂。在此开始本发明。

此外，在现有技术中已知用于分离材料的筛分器。例如us2010/0163463a1说明了一种用于从木材或植物颗粒中分离杂质的设备和方法。

技术实现要素：

本发明的技术问题在于，提供一种用于从植物材料中分离和/或获取硅酸盐颗粒的设备。借此，例如应避免在板材生产中由硅酸盐产生的问题。备选地或补充地，应提供一种新型的以及经济的制造或获取硅酸盐的可行方案。

为解决该问题，本发明教导了一种用于从植物材料中分离和/或获取硅酸盐颗粒的设备，其特征在于，设有风选筛分器，所述风选筛分器具有：至少一个材料入口；设置在材料入口下方的空气入口；空气出口和至少一个设置在空气出口下方的颗粒接纳部，

其中，在风选筛分器中能利用空气流加载通过粉碎从植物材料中获取的(包含硅酸盐的)植物颗粒，使得包含在植物材料中的(自由)硅酸盐颗粒随着空气流经由空气出口导出并且植物颗粒由于重力被设置在空气出口下方的颗粒接纳部接纳并且导出。

本发明根据第一方面从如下认识出发，在尤其是由一年生植物制造纤维板或刨花板的过程中有利的是，将在植物生长过程中储藏在植物中的硅酸盐与植物颗粒分离，从而接着能提供在进一步的工艺中毫无问题地加工的植物颗粒、例如碎屑或纤维。根据本发明的第一方面，所述的设备因此用于将硅酸盐与植物颗粒分离，其目的是，尤其是在制造刨花板或纤维板的过程中进一步加工(释放了硅酸盐的)植物颗粒。

此外，本发明根据第二方面认识到，植物和尤其是一年生植物非常适合用于获取并且因此用于制造硅酸盐，其方式为，利用按照本发明的设备将硅酸盐与植物颗粒分离并且因此能提供给进一步的应用。在本发明的该第二方面中，从植物材料中获取硅酸盐颗粒因此是重要的，更确切地说是用于在进一步工业工艺或产品中的应用。

不言而喻，这两个方面也能彼此组合，从而一方面能获得“不含硅酸盐的”植物颗粒用于制造刨花板和纤维板，并且另一方面能获得硅酸盐颗粒用于进一步加工。优选，硅酸盐颗粒指的是直径小于50微米，优选直至20微米的硅酸盐颗粒。

本发明认识到，在植物、尤其是一年生植物的生长期间，储藏的硅酸盐利用按照本发明的筛分器尽管在构造简单的情况下还是能以简单的方式令人意想不到地高效地分离或离析。硅酸盐或硅酸盐颗粒在本发明的范围中尤其是指在生长期间储藏在植物或其纤维或细胞中的硅酸盐或硅酸盐颗粒，所述硅酸盐或硅酸盐颗粒通过粉碎植物和/或通过分解纤维而被释放。借助于风选筛分器特别高效地将这种硅酸盐从植物材料中分离的可行方案此外与如下关联，在植物材料中、例如在秸秆颗粒或类似物中的硅酸盐以相对均匀的大小和形状存在，更确切地说在植物细胞内部以球形的形状并具有小的直径，该直径通常小于50微米，例如大约5微米至20微米，而例如确定用于进一步加工的植物纤维颗粒显著更大。在风选筛分器中，硅酸盐颗粒由于其小的并且基本上一致的尺寸可靠地被引入筛分器中的空气流带走，从而硅酸盐颗粒能随着空气流经由空气出口导出，而剩余的颗粒，亦即尤其是较大的植物颗粒向下坠落并且接纳在合适的颗粒接纳部中或导出。所述分离以令人意想不到的高效率实现。这也与如下相关，硅酸盐颗粒由于其非常小的(并且均匀的)尺寸随着空气流一起形成气溶胶，从而所述硅酸盐颗粒作为固态的悬浮粒子在空气流中(或其他气体流中)可靠地运输。空气(或另一气体)因此形成用于硅酸盐颗粒的载体气体。该原理和所述的筛分器可以首先被用于，使得干扰性的硅酸盐颗粒在用于制造胶合的植物颗粒以用于板材生产期间被分离，从而在制造板材期间尤其是能避免在设施组件中的磨损问题并且能弃用耗费的用于改善设施中的磨损保护的措施。此外，板材的质量通过减少硅酸盐份额同样显著提高。

另一方面，用于从植物材料中分离硅酸盐颗粒的所述原理和所述筛分器可以在获取硅酸盐颗粒的意义中被利用，从而植物材料，例如一年生植物，可以完全有目的性的用于制造并且因此获取硅酸盐颗粒，其中，所述硅酸盐颗粒在分离之后能输送给进一步加工。在本发明的该方面中，使用植物材料、例如一年生植物来获取硅酸盐或硅酸盐颗粒是重要的，其中，这种硅酸盐颗粒例如能用作用于生产隔音板、防火板的添加剂亦或用作研磨剂。从植物材料中制造硅酸盐颗粒因此是相对于传统的制造或获取方法的经济的并且非常重要的备选方案。

在本发明中，特征在于风选筛分器的所述设备是重要的。在此存在如下可行方案，流入空气利用流入空气通风器经由空气入口鼓入筛分器壳体中。然而在优选的设计方案中，进行被动的流入空气输送，其方式为，在空气出口上连接抽吸通风器。在此，可行的是，以简单的方式经由空气入口将空气、例如环境空气吸入筛分器壳体中，其中，所述空气入口优选以适合的方式可设有保护措施、例如保护格栅和/或防雨装置。备选地也存在如下可行方案，使空气在循环中引导并且因此被抽吸的空气(在硅酸盐从空气/硅酸盐混合物中相应分离之后)被引导返回到空气入口的区域中。

所述筛分器可实现分离成两个部分(植物颗粒，硅酸盐颗粒)。附加于颗粒接纳部，还能可选地设有粗料接纳部，所述粗料接纳部同样设置在空气出口下方并且沿流动方向设置在颗粒接纳部上游。随着植物颗粒到达筛分设备的大的和重的杂质、例如石头，能以这种方式分离并且经由粗料接纳部导出，从而在该实施方式中，实现分离成三个部分(粗料/石头、植物颗粒、硅酸盐颗粒)。

可选地，可以不仅设有一个唯一的颗粒接纳部，而且可以设置多个(沿流动方向)依次设置的颗粒接纳部，或者设置具有多个(依次设置的)接纳区的颗粒接纳部。该设计方案具有如下优点，可选地能实现(植物颗粒的)分成多个(使用)部分的分配。在有利地扩展方案中可规定，(沿流动方向)的一个或多个颗粒接纳部或接纳区的位置和/或长度能(可变地)调整，更确切地说在装配和/或投入使用期间和/或在运行期间能调整。这例如能够通过在颗粒接纳部的区域中可调整的引导金属板实现。

在一种优选的扩展方案中，所述设备具有用于将植物原材料粉碎成可散布的植物颗粒的至少一个粉碎设备，所述植物颗粒能输送给所述风选筛分器。因为非常重要的是如下事实，在粉碎植物材料的过程中，植物材料内部的储藏有硅酸盐颗粒的腔室破裂，从而硅酸盐能被释放并且以所述方式被分离。这种粉碎设备能纯机械式地工作，例如作为锤磨机，可选地带有设置在上游的秸秆切碎机。通过机械地粉碎材料已经以大的程度实现硅酸盐腔室或植物细胞的破裂，从而紧接着能实现硅酸盐的分离。

在特别优选的实施方式中，可以两步地进行硅酸盐分离。这意味着，设有第一粉碎设备，第一筛分设备(亦即第一风选筛分器)，第二粉碎设备和第二筛分设备(亦即第二风选筛分器)。落入第一筛分设备中的、已经以大的程度释放了硅酸盐的植物颗粒输送给第二粉碎设备，在第二粉碎设备中进行对植物颗粒的重新的或进一步的粉碎，从而硅酸盐又被释放，所述硅酸盐然后在第二筛分设备中重新被分离。在这种情况下，第二粉碎设备可构成为用于产生植物颗粒的纤维分离设备或纤维分离设施，所述植物颗粒构成为植物纤维。这种纤维分离设施例如从mdf板生产中已知。所述纤维分离设施尤其是具有精练器，在精练器中以原则上已知的方式将碎屑状的颗粒分解为纤维。在该纤维分离的过程中，硅酸盐颗粒所储藏在的木材细胞或植物细胞进一步或完全破裂，从而在该第二步中(重新)释放硅酸盐，所述硅酸盐紧接着在第二筛分设备中被分离。在此重要的是如下事实，所述第一筛分设备和第二筛分设备在尺寸和流动特性方面能适配于相应的条件和尤其是颗粒特性，从而在两步中能实现特别有效的硅酸盐分离并且因此可选地还有硅酸盐获取。这种两步的方法步骤在制造植物纤维用于生产纤维板、例如mdf板时也是特别有利的。但硅酸盐颗粒的两步的分离在制造秸秆碎屑或类似物用于制造刨花板时也是适宜的，当在精练器或类似物中不进行纤维分离时。在制造碎屑时多步的粉碎也是适宜的，从而第二粉碎设备于是例如可构成为合适的磨碎机，从而第二粉碎能在研磨过程中进行。

优选设置的第二筛分设备原则上能与所述第一筛分设备以相同方式构造。可选地适宜的可以是，在第一筛分设备中分离成三个部分(包括杂质的分离)第二筛分设备仅分离成两个部分，从而在那里例如可以弃用作为“集石器”的附加的粗料接纳部。

作为风选筛分设备工作的第一和/或第二筛分设备具有壳体，所述壳体例如能以非常简单的构造构成为箱形的壳体。这种箱形的壳体例如可以具有直角平行六面体或类似物的外形，其中，优选地，至少材料入口和空气入口(基本上)在壳体的整个宽度上延伸。所述材料入口例如可以集成到箱形的壳体的(上)盖中，更确切地说是关于流动方向在盖的前部区域中，从而材料从上方落入箱形的壳体中。所述空气入口能以非常简单的构造集成到壳体的前壁中，更确切地说是例如集成在前壁的上部区域中。所述空气出口例如可以集成到与前壁相对置的后壁中或设置在后壁的区域中，更确切地说例如同样设置在该后壁的上部区域中。这意味着，带有硅酸盐颗粒的空气流基本上在上部区域中穿流壳体，而植物颗粒和可选地石头或类似粗料从空气流中向下下落。颗粒接纳部和/或粗料接纳部因此设置在箱形的壳体的底部附近，从而植物颗粒和/或粗料接纳在箱形的壳体的下部区域中。所述植物颗粒和/或粗料从那里可以向下亦或向侧向从壳体中导出。在例如可由进料槽构成的或邻接于进料槽的材料入口中，此外可集成有辊，例如碎解辊，以便例如碎解要引入的材料。借此能在入口中实现材料的分布，从而由颗粒产生多个“幕帘”。此外可行的是，在材料入口的区域中设置输送装置，例如输送螺杆。在例如设置在壳体下部区域中的颗粒接纳部中，可集成有导出装置，或者导出装置可以邻接于所述颗粒接纳部，所述导出装置例如可以具有一个或多个导出螺杆。备选地，也考虑另外的导出装置，例如输送带或类似物，但导出螺杆具有如下优点，其基本上构成为(气体)密封的，从而可弃用其他的叶轮闸门或类似物。为了制造筛分器的气密的腔室底部，可以附加地可选地设置叶轮闸门。

筛分设备的特点在于特别简单的构造以及特别经济的运输，其(箱形的)壳体由一个或多个iso货物集装箱制成。于是，壳体例如可以有多个、例如两个或三个彼此相叠设置的标准集装箱制成，其中，所述标准集装箱优选是40英尺的标准集装箱，所述标准集装箱例如可以构成为高立方集装箱。筛分器壳体的宽度和长度在这种情况下通过标准集装箱的宽度和长度来限定。在此，本发明从如下令人意想不到的认识出发，即，尽管构造这样简单，但还是能高效地、经济地将硅酸盐颗粒与颗粒流分离。壳体能以货物集装箱的形式模块化地运输至安装地点并在那里完成组装。

壳体或集装箱于是可以(后续的)仍装备有通常的维护平台或类似物，所述维护平台例如在外侧架设和/或固定在集装箱上。

原则上存在如下可行方案，在板材生产的过程中使用以所述方式释放了硅酸盐颗粒的植物颗粒以用于进一步加工。在这种情况下将所述植物颗粒优选地输送给胶合设备并且在那里设有粘合剂并且因此胶合。这种胶合设备能以原则上已知的方式构成。优选地使用如下胶合设备，所述胶合设备构成为鼓式混合器并且例如在de102009057916b4中说明。利用胶合设备胶合的植物颗粒、例如碎屑或纤维，能以原则上已知的工艺进一步加工并且例如输送给用于由胶合的植物颗粒产生散布材料垫的散布设备以及紧接着输送给散布设备下游的压机，在压机中，散布材料垫在使用压力和/或热的情况下被挤压成板材。按照本发明的筛分设备因此能集成到用于制造板材的总设施中。压机可以是循环压机，例如单层压机或多层压机。此外，所述压机备选地可以是连续工作的压机，其例如构成为双带式压机。

如已经说明的，本发明还基于如下认识，尤其是实现利用分离出的硅酸盐颗粒。因此，本发明还包括如下的实施形式，其中，从植物材料中的硅酸盐分离或硅酸盐获取是重要的，而无需将植物颗粒输送给进一步的工艺或进一步的使用。

本发明的主题还有一种用于从植物材料中分离和/或获取硅酸盐颗粒的方法，尤其是利用所述类型的设备从植物材料中分离和/或获取硅酸盐颗粒的方法。该方法的特征在于，从植物原材料中，尤其是从一年生植物中，通过粉碎产生植物颗粒并且在此使硅酸盐颗粒从原材料中释放，在风选筛分器中利用空气流加载粉碎的(包括被释放的硅酸盐颗粒的)植物颗粒，使(被释放的)硅酸盐颗粒随着空气流经由风选筛分器的空气出口导出并且使植物颗粒由于重力被设置在空气出口下方的颗粒接纳部接纳并且可选地导出。紧接着优选地将经由空气出口导出的硅酸盐颗粒与空气流分离，例如利用旋风分离器或合适的分离器来分离，并且将所述硅酸盐颗粒例如输送给收集装置，在那里硅酸盐颗粒可供进一步加工使用。根据本发明的另一方面，提供分离的硅酸盐颗粒以用于进一步加工也是重要的。

植物原材料尤其是一年生植物或这种一年生植物的部分，例如秸秆，所述部分在植物的脱粒过程后保留。按照本发明，一方面能在制造纤维板或刨花板的过程中特别有效地利用所述秸秆，更确切地说基于所述的硅酸盐部分的分离并且避免至今在加工这种材料时观察到的问题。另一方面，能够实现从这种植物材料、例如秸秆中特别有效地获取硅酸盐颗粒。

附图说明

下面根据仅示出实施例的附图详细阐述本发明。其中示出：

图1以高度简化的示意图示出用于从植物材料中分离和/或获取硅酸盐颗粒的设备，

图2示出图1的设备的风选筛分器的侧视图，

图3示出图2的风选筛分器的正视图，

图4示出图2的对象的俯视图，

图5示出图3的对象的剖视图a，其中示出示意性的流动特性。

具体实施方式

在图1中示出一种设备(或设施)，利用所述设备能从植物材料中分离硅酸盐颗粒。作为原材料m提供的秸秆例如在秸秆切碎机1中预粉碎之后在第一粉碎设备2中粉碎，所述第一粉碎设备在此实施例中可以构成为锤磨机2。在所述第一粉碎设备2中产生的材料输送给第一筛分设备3，第一筛分设备构成用于从秸秆颗粒中分离硅酸盐颗粒的第一筛分步。

所述第一筛分设备3在图2至5中放大示出，接下来还将对其详细说明。

在构成为风选筛分器的这种筛分设备3中，秸秆颗粒经由上材料入口4引入筛分器壳体5中并且在筛分器壳体中被空气流(流入空气z)加载。为此，筛分器3具有前部的上部的空气入口6和后部的上部的空气出口7。在空气出口7下方设有用于释放了硅酸盐s的秸秆颗粒p的颗粒接纳部8。在该实施例中，所述颗粒接纳部8沿流动方向设置在粗料接纳部9上游，所述粗料接纳部用于接纳杂质、例如石头或类似的粗料g。在该筛分设备中，(自由的)硅酸盐颗粒s由于其非常小并且均匀的大小被空气流带走并且经由空气出口7导出，而植物颗粒、例如秸秆颗粒p由于重力到达颗粒接纳部8的区域中并且能从那里导出，例如经由螺杆29导出。

在示出的实施例中，在第一筛分步中释放了硅酸盐的秸秆颗粒在进一步的步骤中(可选地在中间存储在储藏室13中之后)输送给第二粉碎设备10。所述第二粉碎设备10在此实施例中可构成为纤维分离装置，其中，从秸秆颗粒中产生秸秆纤维，其中，这种秸秆纤维原则上可考虑用于制造纤维板。所述纤维分离装置10原则上能以已知的方式具有沸腾器11，其中，颗粒例如以蒸汽正压软化。在沸腾器上以原则上已知的方式连接有精练器12，其中，软化的颗粒被磨碎。以这种方式磨碎的纤维现在(在干燥之后)可以输送给第二筛分设备14并且在那里重新进行将(自由的)硅酸盐颗粒从秸秆颗粒中或现在产生的秸秆纤维中分离。

在图1中仅示意性示出的第二筛分设备14又构成为风选筛分器。所述风选筛分器原则上以相同方式构造并且与已说明的第一筛分设备3以相同方式起作用，其中，在第二筛分设备14的区域中可以可选地弃用粗料接纳部或集石器。无论如何，在第二筛分步中，硅酸盐颗粒s又经由空气出口7导出并可选地被收集。释放了硅酸盐s的秸秆纤维p又经由颗粒接纳部8导出，可选地导出并被收集。

如已经说明的，所述筛分设备3或14在此实施例中具有箱形的壳体5，该壳体具有材料入口4、空气入口6、空气出口7以及颗粒接纳部8和可选的粗料接纳部9。在材料入口4上连接有上进料槽16，在上进料槽中设置有辊，例如碎解辊17。此外设置有输送螺杆18，经由所述输送螺杆将相应的材料输送给材料入口4。在此，材料入口4基本上在筛分器壳体5的整个宽度上延伸，其中，在示出的实施例中，所述材料入口4集成到筛分器壳体的上盖中，从而材料从上方落入筛分器壳体中。在筛分器壳体的前部的前壁中在上部区域中集成有空气入口6。所述空气入口6也可以在筛分器壳体5的整个宽度上延伸。在筛分器壳体的后部的后壁的区域中设置有空气出口7，其中，所述空气出口同样在筛分器壳体的整个宽度上延伸并且然后过渡到一个或多个具有减小的直径的出口管路27中，其中，经由该管路或管路27将干扰的硅酸盐颗粒s随着空气流导出。紧接着，硅酸盐颗粒s可利用适合的分离器从空气流中分离出，例如利用旋风分离器从空气流中分离出。在此未示出细节。在下部的颗粒接纳部8的区域中，在此实施例中设有导出螺杆29。

原则上存在如下可行方案，将以这种方式释放了硅酸盐的植物颗粒、例如植物纤维用于制造板材、例如纤维板。在这种情况下存在如下可行方案，将颗粒例如输送给散布设备，然后利用散布设备产生散布材料垫，所述散布材料垫在压机中在使用压力和热的情况下被挤压成板材。在图中未示出细节。

然而备选地或补充地，获取硅酸盐颗粒s也可以是重要的。在这种情况下，在第一筛分设备3和/或第二筛分设备14中分离的硅酸盐颗粒例如在未示出的收集装置中收集和可选地存储，从而所述硅酸盐颗粒可提供用于进一步加工，例如在制造防火板的过程中亦或用作研磨剂或类似物。

图1在此示出两步的方法。然后本发明同样包括单步的过程或具有仅一个筛分设备的单步的设施，其中，在这种单步的过程中当然也可以使多个筛分设备彼此并联。

在图5中示出筛分器中的流动特性。可见，(自由的)硅酸盐颗粒s由于其气溶胶类型的小的尺寸而随着空气流经由上部的空气出口7以及一个或多个排气管路27导出，而秸秆颗粒p由于重力下落并且落入颗粒接纳部8的区域中。粗料g、例如石头，在进入壳体5之后直接落入也称为“集石器”的粗料接纳部9的区域中。

在筛分器内部的流动在此实施例中通过抽吸装置实现，亦即在空气出口上分别连接有抽吸通风器，从而流入空气z经由空气入口6如同被动输送一样。在此，能实现新鲜空气的输送。然而备选地，新鲜空气也可以在循环中引导。

此外在图2至4中可见，筛分器壳体在示出的实施方式中以非常简单的方式由多个iso货物集装箱制成，更确切地说由三个相叠设置的标准集装箱28制成，所述标准集装箱分别具有40英尺的长度。这种结构方式具有大的优点，即，能实现各个组件的简单的运输。

空气入口6例如可以非常简单地通过打开的集装箱门实现。在此，可在入口中集成格栅或类似物，以避免杂质进入。此外，可在入口上方设置防雨装置26。