Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von pulverförmigen oder gekörnten
Aufsprüh- oder Spriihmischprodukten
Es sind schon Verfahren zum Zumischen kleinerer Flüssigkeitsmengen zu pulverigen Feststoffen b eschrie- ben worden, bei denen zu einem in Pulverform vorliegenden, in Bewegung befindlichen festen Stoff eine Flüssigkeit, meist Wasser, zugesetzt oder auch aufgedüst wird. Das einfachste Beispiel ist das Mischen von Beton unter Zusatz von Wasser. Dabei wird im Mischer kein fester Stoff, sondern ein Brei erzeugt.
In anderen Fällen, wie z. B. bei Granuliervorgängen, wird Wasser unter anderem in Mischtrommeln oder anderen Mischapparaten auf den Feststoff aufgedüst.
Diese bekannten Apparate weisen aber Nachteile auf.
So ist in vielen Vorrichtungen neben dem Aufdüsen kein gleichzeitiges gutes Vermischen der Pulverbestandteile möglich. Weiterhin wird häufig auf ein zu langsam bewegtes Trockengut aufgedüst, so dass Verklumpungen entstehen müssen, oder es muss wegen der Bauweise des Apparates der Sprühkegel auf irgendwelche Rühr- und Mischaggregate oder die Apparatewand auftreffen, so dass dort Verkrustungen entstehen. Manche Apparate lassen sich schlecht beschicken oder entleeren, bei anderen werden durch zu hastig schlagende Mischaggregate die Granula bzw. die Struktur der Einzelpartikel zerschlagen und der Staubanteil erhöht, oder es kann keine ausreichende Staub- und Abluftableitung angebracht werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht hauptsächlich darin, unter Vermeidung der vorstehend geschilderten Nachteile mindestens eine Flüssigkeit auf festes Pulvermaterial bei gleichzeitigem schonendem aber innigem Durchmischen des Pulvermaterials derart aufzusprühen, dass ein pulverförmiges oder gekörntes Produkt entsteht.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen oder gekörnten Aufsprüh- oder Sprühmischprodukten unter Aufsprühen mindestens einer Flüssigkeit auf festes Pulvermaterial, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das feste Pulvermaterial ständig in zwei gegenläufigen Mischkreisläufen bewegt wird, die an einer Stelle zusammentreffen.
Die Flüssigkeit kann dabei vorzugsweise eine solche sein, die mit dem festen Pulvermaterial reagiert, so dass gleichzeitig mit dem Aufsprühen eine Reaktion, z. B. eine Hydratationsreaktion, stattfindet. Das Pulvermate rial kann einen oder mehrere pulverförmige Stoffe enthalten; im ersten Falle wird durch das Durchmischen erreicht, dass ständig bereits besprühtes Material mit noch nicht Ibesprühtem vermischt wird.
Die ebenfalls erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mischtrommel aufweist, deren Umfangswand aus zwei gleichachsig zueinander angeordneten Kegelstumpfmänteln zusammengesetzt ist, die ihren Grundkreis gemeinsam haben, wobei die um ihre Achse drehbare Trommel an der Innenseite mit Einbauten versehen ist, die bei jeder Umdrehung der Trommel das Mischgut hochheben und in Richtung auf die beiden Kegelspitzen wieder abrieseln lassen, und dass an der einen dieser Kegelspitzen eine Öffnung zum Eindüsen von Flüssigkeit und an der anderen Kegelspitze eine Öffnung zur Abführung von Staub und Abluft vorgesehen ist.
Das Füllen und Entleeren der Mischtrommel kann zweckmässigerweise durch eine verschliessbare Öffnung am höchsten bzw. tiefsten Punkt der Trommel erfolgen, d. h. an der Stelle, wo die beiden Kegel aneinander stossen.
Anhand der Zeichnung werden nachstehend Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung näher erläutert.
In der ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung darstellenden Zeichnung sind a und b gleichachsig angeordnete Kegelstumpfmäntei, welche eine Misch- und gegebenenfalls gleichzeitig Reaktion trommel bilden und ihren Grundkreis c gemeinsam haben. An der Kegelspitze des Mantels b ist eine Öffnung d für eine Sprühdüse e angebracht. Die Kegelspitze des anderen Kegehnanteis a enthält eine Öffnung f zum Ableiten von Luft und Staub in Richtung des Pfeiles g durch eine Leitung, die als feststehende Manschette h ausgebildet sein kann, in der sich der Ansatz der Öffnung f dreht, um eine Abdichtung zu erzielen. Von den Kegelstumpfmänteln ragen Einbauten (Mitnehmer) i in das Trommelinnere.
Diese Einbauten können schief zur Mittellinie stehende Platten sein, die so geneigt oder auch gebogen sind, dass sie in der Arbeitsdrehrichtung der Trommel das Mischgut nach aussen, d. h. in Richtung auf die beiden Öffnungen d und f werfen.
Durch die Füllöffnung k wird die Trommel gefüllt und entleert. Der Antrieb kann über zwei Laufringe 1 geschehen, die auf vier Rollen m gelagert sind.
Ein pulverförmiges Aufsprüh oder Sprühmischprodukt wird nun so hergestellt, dass durch die Öffnung k der pulverförmige Feststoffanteil eingebracht wird. Besteht der Feststoffanteil aus mehreren Substanzen, so werden diese zunächst vermischt, wobei schon während des Mischvorganges oder auch nach beendigtem Mischen, jedoch unter weiterem Drehen der Trommel, durch die Düse e die Reaktionsflüssigkeit aufgesprüht wird. Beim Umlauf des Mischers rieselt ständig das durch die Einbauten hochgeholbene Pulvermaterial in Form eines dichten Vorhanges durch den Luftraum nach unten. In diesen Vorhang von Pulvermaterial hinein trifft nun der Versprühungskegel der Flüssigkeit, wodurch eine sehr innige Verteilung des flüssigen Mediums auf die Feststoffe erzielt wird.
Wahlweise kann die Düse auch etwas nach abwärts gerichtet werden, so dass der Versprühungskegel auf das im unteren Teil der Trommel bewegte Feststoffbett trifft und ; die Flüssigkeit sich so auf dessen Oberfläche verteilt.
Nach dem Aufbringen der Flüssigkeit kann ein weiterer Feststoff zugesetzt und untergemischt werden, und es kann auch noch eine weitere Flüssigkeit aufgedüst werden, d. h. jede Art von Reihenfolge der einzelnen Mischen und Aufsprühvorgäng kann gewählt werden. Im allgemeinen ist mit dem Flüssigkeitsaufdüsen bzw. dem nachträglichen Zusetzen weiterer Feststoffe eine mehr oder weniger ausgeprägte Granulation verbunden, wobei bei Verwendung leichter, voluminöser Pulverbestandteile auch normalerweise leichte, voluminöse Granula entstehen.
Die aus der Öffnung f austretende Luft kann in einem Zyklon von den mitgerissenen Staubteilchen getrennt werden. Diese im Zyklon abgeschiedenen Staubanteile werden zweckmässigerweise noch während des Eindüsens der Flüssigkeit durch ein Rückfallrohr, das durch die Öffnung f mit ausreichendem Gefälle ins Trommelinnere führt, in den Reaktionsraum zurückgebracht. Soll während des Reaktionsablaufes weiteres Pulvermaterial zugesetzt werden, dann wird dieses Pulver durch das Rückfallrohr des Zyklons während des Laufes der Trommel ohne Unterbrechung des Arbeitsablaufes in die Trommel gebracht. Zu diesem Zweck wird an das Rückfallrohr oder den unteren Teil des Zyklons eine Zugabevorrichtung angeschlossen.
Diese kann aus einem einfachen verschliessbaren Einfülltrich- ter bestehen, einer Zugabe- oder Dosierschnecke, einem Zellenrad oder irgendeiner anderen, verschliessbaren, von Hand oder mechanisch betriebenen geeigneten Einrichtung.
Selbstverständlich kann bei der Form der Reaktionstrommel der doppelte Kegel mit gemeinsamer Grundfläche auch durch eine doppelte Pyramide mit gemeinsamer Grundfläche ersetzt werden, sofern auch hier entsprechende Einbauten angeordnet werden, die dafür sorgen, dass das Material bei jeder Umdrehung in Richtung auf die Pyramidenspitzen zu bewegt wird, so dass auch hier ein ständiger Materialkreislauf in jeder der beiden Apparatehälften stattfindet und gleichzeitig der Inhalt beider Apparatehälften durch Herunter, gleiten an den Pyramidenwänden nach der Mitte dort ständig wieder zusammengeführt wird. Die Beschickungs- bzw.
Entleerungsöffnung wird hier zweckmässigerweise an einer der Ecken der gemeinsamen Grundfläche angebracht. Gegenüber dem doppelten Kegel zeigt diese Ausführungsform als doppelte Pyramide kaum Vorteile, jedoch einige Nachteile hinsichtlich der aufwendigeren Konstruktion.
Form und Grösse der Reaktionstrommel kann stark variieren. Insbesondere kann der Öffnungswinkel der beiden Kegel in gewissen Grenzen geändert werden: Ein grosser Öffnungswinkel ergibt eine gedrungene Bauweise mit grossem Grundkreisdurchmesser, in welchem Falle sowohl das Durchmischen wie auch die Entleerung beschleunigt sind, wohingegen ein kleinerer Öffnungswinkel eine schlankere Form der Trommel bedingt, was für die Bedüsung den Vorteil hat, dass der Verdüsungsdruck höher gewählt werden kann, da ja der Weg bis zur jenseitigen Gefässwand dann länger ist und die Gefahr des Auftreffens von Flüssigkeitsteilchen auf diese entsprechend verringert ist.
Die Grösse der Trommel wird nach dem Anwendungszweck gewählt: Von der Labora toriumsgrösse für wenige Kilogramm Pulvermaterial aufwärts bis zu mehreren Kubikmetern Rauminhalt ist jede Zwischengrösse möglich.
Die Entleerung der Trommel kann dadurch wesentlich beschleunigt werden, dass man zur Entleerung die Trommel entgegengesetzt zur normalen Drehrichtung rotieren lässt, da dann die Einbauten das Material nicht in Richtung auf die Kegelspitzen, sondern nach der Mitte zu fördern. Diese Entleerungsweise erfordert weniger technischen Aufwand, als das an sich ebenfalls mögliche Kippen der gesamten Vorrichtung zur Entleerung durch die Öffnung an einer Kegelspitze.
Die Entleerung kann weiterhin dadurch erleichtert werden, dass eine feststehende Leitschurre die Mitte der Reaktionstrommel zu beiden Seiten bis etwa zur halben Höhe umfasst. Diese Schurre leitet beim Umlauf der Trommel mit geöffnetem Fülloch k das ausfallende Material in ein darunter angeordnetes Gefäss.
Die einfachste Reaktion, die nach dem beschriebe- nen Verfahren durchgeführt werden kann, ist eine Hydratation unter Aufdüsen von Wasser auf einen Feststoff oder ein vorher in derselben Trommel hergestelltes Gemisch aus mehreren Pulvern, von denen wenigstens eines in der Lage ist, Wasser unter Hydratbildung zu binden. So kann z. B. Trinatriumpyrophosphat-tetrahydrat in dieser Apparatur hergestellt werden, indem ein äquimolares Gemisch von Die und Tetranatriumpyro phosphat hergestellt wird und anschliessend 4 Mole Wasser aufgedüst werden. Dabei entsteht Trinatriumpyrophosphat, das sich in seinem Debyeogramm als ein einheitlicher neuer Stoff herausstellt, der sich von dem vor der Hydratisierung vorliegenden Gemisch klar un ters cheidet.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten bestehen in der Reakion eines Salzes mit Alkalilaugen oder Säuren zum Zwecke der pH-Korrektur oder auch zur Herstellung eines neuen Stoffes. So kann z. B. ein mineralisches Beifutter hergestellt werden, das aus einem Gemisch von Calciumcarbonat und Dicalciumphosphat besteht, indem in der beschriebenen Apparatur auf kohlensauren Fut terkaik Phosphorsäure bis zu der gewünschten Zusammensetzung aufgedüst wird. Dabei können schon vorher Viehsalz und Spurenelemente beigefügt worden sein oder diese Stoffe auch anschliessend an die Bedüsung zugesetzt werden. Es entsteht ein schwach granuliertes, trockenes Produkt von guter Rieselfähigkeit.
Besonders ansprechende Produkte werden erzielt bei Verwendung leichter, voluminöser Pulverprodukte, wie z. B. Pyro- und Polyphosphaten oder Alkalisulfaten von leichtem Schüttgewicht als Hydratbildner. Beim Aufdüsen wässriger Flüssigkeiten werden diese leichten Stoffe weiter agglomeriert unter Bildung leichter Hydratpartikel. Von diesem Verfahren kann insbesondere für die Erzeugung leichter, staubfreier Waschmittel Gebrauch gemacht werden, wobei die wässrige Flüssigkeit eine Lösung eines oder mehrerer Tenside darstellt. Dabei bleibt die leichte Struktur ohne Schädigung erhalten.
Selbstverständlich kann die beschriebene Apparatur auch da angewandt werden, wo es sich nicht um einen gleichzeitigen Mischvorgang verschiedener Pulverkomponenten, sondern nur um die Bedüsung eines einzigen Pulverbestandteils mit einer Flüssigkeit handelt und wo es auf eine gleichmässige Flüssigkeitsverteilung unter Schonung der Struktur ankommt. Schliesslich ist es auch möglich, Flüssigkeiten auf - insbesondere in voluminöser Form vorliegende-Feststoffe aufzudüsen, ohne dass eine Reaktion, wie z. B. Hydratbildung, erfolgt. Ein Beispiel dafür ist das Aufdüsen wasserfreier nichtionogener Tenside auf voluminöse Phosphate, um diese schwierig in Pulverform überführbaren flüssigen oder pastösen Stoffe in ein leicht zu handhabendes voluminöses Pulver zu verwandeln.
Ebenso könnten in der beschriebenen Apparatur Fettstoffe oder ähnliche Produkte, wie z. B. Lecithin, durch Aufdüsen auf voluminöse Phosphate, wie z. B. Caciumhydroxylapatit, in trockene Pulverform überführt werden.
Bei der betriebsmässigen Durchführung des beschriebenen Verfahrens hat es sich gezeigt, dass der Inhalt sehr rasch durchmischt wird und die Flüssigkeit durch das Aufdüsen sehr gleichmässig auf alle Feststoffpartikel aufgeteilt wird, wobei einheitliche, gut rieselnde Produkte erzielt werden können. Ein besonderer Vorteil ist die rasche Entleerung der Apparatur, die durch einige Umdrehungen der geöffneten Trommel entgegen der Arbeitsrichtung staubfrei erfolgt, gegebenenfalls unter Verwendung untergebauter Leitbleche, die das Material einem untergestellten Behälter zuführen.