CN101460238B - 用于制造和/或预处理粉末状材料的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造和/或预处理粉末状材料的方法和设备。本发明方法的特征是，材料在一具有惰性颗粒的喷射层内进行多级处理，其中在第一喷射室(6)的第一喷射层内被预处理并在内置的粉尘分离器中与较粗材料颗粒分离的粉末状材料与从第一喷射层中流出的气流一起作为材料-气流被输送给位于其上方的用于进一步粉碎和预处理的在第二喷射室(8)中的第二喷射层内；在一内置在第二级内的粉尘分离器内细颗粒与较粗的材料颗粒分离后，细颗粒作为具有非常小颗粒直径的粉末状材料和气流一起从第二喷射室中被输出；分离出的较粗的材料颗粒重新被输送给第二喷射室的第二喷射层。本发明的设备包括一喷射层装置，在该喷射层装置中设置一带有内置的粉尘分离器的第一喷射室和一位于其上方的带有另一内置的粉尘分离器的第二喷射室。

Description

用于制造和/或预处理粉末状材料的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于制造和/或预处理粉末状材料的方法和与其配设的设备。 

背景技术

已知在一流化材料层内制造粉末状材料，其中输入一气流，以保持流化的材料层。这里已知以下几种用来运行流化材料层的可借以制造颗粒状或粉末状材料的基本方式。 

1.喷雾干燥器 

在一例如由专利资料DD 285724A5所知的喷雾干燥器中向含有材料的高温气流中喷淋含固体的液体。通过干燥在气流内形成材料颗粒，它们具有空心球形状或其碎块。形成的材料颗粒具有较大的粒度，大多具有差的再乳化性能。按现有技术的喷雾干燥器是非常大和因此昂贵的设备，要求大的改装空间和大的能量需求。这些喷雾干燥器不适合于制造非常小的固体颗粒。在喷雾干燥器内不可能对制造的颗粒进行附加的热处理。 

2.带惰性床的流化床设备 

例如由专利资料US 6187238所知的带有惰性床(Inertbetten)的流化床设备具有一透气的流化床底面。通过从下面输入的气体经过流化床底面形成一流化材料层，在它里面还存在相应的惰性体(Inertkoerper)。然而用它们也不能制造约100μm以下的非常细的颗粒，因为作用在惰性颗粒(Inertpartikel)上的脉冲仅仅决定于惰性颗粒在流化床的生存层内，亦即仅仅在涡流点和输出点之间的主要垂直的上、下往复运动，因此不满足由可蒸发/可雾化的液体制造细的固体颗粒的要求。除了包含在加入其中的液体内的固体在惰性体表面上的干燥外，在流化床阶段不可能进行其他热处理。 

3.带流化床的喷雾式洗涤塔 

例如由专利资料DD 272576A3已知一喷雾式洗涤塔，它们在其下端用一流化床运行。这里流化床可以用或不用惰性体工作。这里可以有条件地通过从喷雾式洗涤塔下落的颗粒相应的磨耗进行后续热处理或机械处理。其缺点是，在后续热处理时发生不同气流的混合。在这种组合时由于上述原因也限制了细颗粒的制造。 

4.喷射层装置 

在惰性床喷射层阶段，施加在惰性颗粒上的脉冲显著大于在带相同惰性体的流化床内的，因为在喷射区内颗粒速度显著大于(例如大10倍)颗粒的输出速度，并且由于喷射设备典型的结构尽管如此颗粒并不被输出。由专利资料DD 225630A1、DD 224233A1、DE 10303836B4已知用于制造粉末状材料的喷射层装置。其中为了产生一垂直旋转的喷射层从下方给喷射层装置输入高速气流。含固体的液体例如通过单、双或多材料喷入装置从下方、上方或侧面这样喷入喷射室，使液体尽可能始终润湿惰性颗粒表面，亦即不存在溢出。含固体的液体，例如泥浆，也可以通过合适的输送装置，例如螺杆和/或泥浆分配器，例如旋转的轮子，输送到运动的惰性床上。采用位于喷射层内的合适粒度、形状、表面性质和密度的喷丸钢珠、陶瓷球或特富龙颗粒作为惰性颗粒。液体通过高温气流被蒸发，从而一方面形成干燥的材料颗粒，和在惰性颗粒上干燥的材料。材料颗粒和干燥的固体通过按滚动形射束运动的惰性颗粒被磨碎，以灰尘的形式(例如＜50μm)从喷射室中排出。灰尘通常作为产品在位于外面的单个或多级串联的相同或不同类型的不同固体分离器(旋分器、过滤器)中被分离。通过在喷射层装置后面的粉尘分离器的多重串联可以获得颗粒尺寸越来越小的灰尘状产品-根据在惰性床-喷射层阶段的功率。缺点是，所希望的小的粒度只能以可忽略不计小的量产生。此外粉尘分离器的串联耗费能量，因此很贵。 

发明内容

本发明的目的是，创造一种用来在一具有惰性颗粒的喷射层内制 造和/或预处理粉末状材料的方法和与其配设的设备，其中在一连续的设备通道内经济和相当大量地产生和/或预处理具有非常小颗粒直径的干燥的细粉末。 

按本发明这个目的通过本发明的方法和设备实现。 

按本发明的用于使用本发明所述设备在一包括惰性床颗粒的喷射层内制造和/或预处理粉末状材料的方法，其中通过在喷射层内相互运动的材料颗粒和惰性床颗粒的磨碎产生待达到的颗粒大小并且在一分离装置中分离出最终产品，其特征为：在一两级或多级的材料处理中，在一第一喷射室的第一喷射层中被预处理的和在一内置的第一粉尘分离器中与较粗的材料颗粒分离的粉末状材料与从第一喷射层中流出的气流一起作为材料-气流被输送给一位于它上方的在第二喷射室中的第二喷射层，以便进一步粉碎和预处理，并且在一内置的第二粉尘分离器内与较粗的材料颗粒分离后与气流一起作为具有目标尺寸的颗粒的粉末状材料从两级的喷射层处理中输出，而较粗的材料颗粒重新被输送给第二喷射室的第二喷射层。 

本发明方法的特征是，在一具有惰性颗粒的喷射层内材料分至少两阶段进行处理。其中由一第一喷射层中预处理并在一内置的粉尘分离器中与较粗大的材料颗粒分离的粉末状材料与从第一喷射层中流出的气流作为材料-气流输送给位于其上方的第二喷射层，以便进一步粉碎和预处理。在一内置在第二阶段内的粉尘分离器中细颗粒与较粗的材料颗粒分离后，细颗粒作为具有非常小颗粒直径的粉末状材料与气流一起从两级或多级的喷射层处理中输出。分离出的较粗的材料颗粒被重新输送给第二喷射室的喷射层。 

优选地，大致在中心处把第一气流或材料-气流输送给第一喷射室和把第二材料-气流输送给第二喷射室并向喷射层装置外侧壁方向这样偏转，使得产生一沿第一喷射室和第二喷射室轴向的在外侧壁上向上的滚动形的流动。 

优选地，在第一粉尘分离器内分离的较粗的材料颗粒重新被输送给第一喷射室的第一喷射层。 

优选地，通过一喷入装置将液体或含固体的液体，输入第一喷射室和/或第二喷射室。 

优选地，第一喷射室的第一喷射层和第二喷射室的第二喷射层间接和可调节地借助于高频电流被加热，以便对材料进行热处理。 

优选地，输入第一喷射室和/或第二喷射室的液体包含溶解在液体中的盐。 

优选地，位于第一喷射室的第一喷射层和第二喷射室的第二喷射层内的惰性床颗粒和/或惰性床颗粒的涂层由一种能够用高频电流加热的材料组成。 

优选地，从两级喷射层处理中输出的粉末状干燥材料被输送给一终端分离装置，以便分离出具有预期目标尺寸的最终产品。 

按本发明的用于借助于一喷射层装置制造和/或预处理粉末状材料的设备，该喷射层装置包括一喷射室，该喷射室具有沿从下方输入的气流的流动方向向外倾斜的侧壁，并且该喷射室的上部区域做成分离腔，其特征为：在带有一内置的第一粉尘分离器的第一喷射室后面设置一位于其上方的带有一内置的第二粉尘分离器的第二喷射室，它们共同构成喷射层装置。 

本发明的设备包括一喷射层装置，在它里面设置一带一内置粉尘分离器的第一喷射室和一在其上面的带另一内置粉尘分离器的第二喷射室。 

优选地，第一喷射室和第二喷射室在下部区域内具有一大致设置在中心的孔，该孔在两侧通入朝向侧壁方向的通道。 

优选地，设置在第一喷射室和第二喷射室上面的第一粉尘分离器和第二粉尘分离器是一种之字形风力分选机或者由一横截面扩大部构成。 

优选地，在第一喷射室和第二喷射室的孔的上方设置一设计成楔形的内装件，该内装件的下壁分别构成通道的一侧壁。 

优选地，喷射层装置具有一个两侧对称的矩形横截面。 

优选地，在构成空心的内装件内设置一可调节的用来对材料热处 理的加热装置。 

优选地，楔形的内装件的侧壁具有直线的或向内弯曲的轮廓，其中内装件的各侧壁和底面之间的夹角在45°至60°之间。 

优选地，在第一喷射室和/或第二喷射室内设置用于液体或含固体的液体的喷入装置。 

优选地，第二粉尘分离器比第一粉尘分离器具有更高的分离效率。 

优选地，喷射层装置后面连接一分离装置。 

通过设置加热和/或冷却装置和/或输入液体或含固体的液体，待制造的材料可以附加地进行规定的热处理和预处理，如聚合、固化或涂层。 

本发明方法和设备的优点是，在一连续的设备通道内以高效的方式制造一致的具有非常小的颗粒直径的精细的灰尘状产品。此外在需要时待制造的材料可以在喷射层内柔和地热处理(预处理)，以便由此实现具有已知性能但具有新型产品形态的粉末。 

另一优点在于，仅仅在一台设备内进行具有非常小颗粒直径的粉末状材料的制造，因此不再需要附加的外部传热器、磨或筛。只需要一个市场上常见的压缩或抽吸运行的高效鼓风机或其组合，以克服喷射层内的初始压力损失，以便在运行状态能够用在已知程度上小得多的层压力损失继续工作。 

附图说明

下面借助于一个实施例详细说明本发明。在附属的图形中表示： 

图1本发明的喷射层装置的剖视图， 

图2喷射层装置的细部剖视图， 

图3在喷射层装置中一内装件实施形式的剖视图， 

具体实施方式

在图1中表示一本发明的喷射层装置1，它尤其是具有一两侧对称的矩形横截面。但是也可以考虑，喷射层装置1设计有一图形横截面。喷射层装置1包括一第一喷射室6与一内置的粉尘分离器7和一位于其上方的第二喷射室8与一内置的粉尘分离器9。在喷射室6和/ 或喷射室8内设置用于液体或含固体的液体如悬浮液、溶液、熔液或泥浆的喷入装置10。在喷射层装置1后面连接一未示出的用于最终分离一致的目标尺寸产品的分离装置。 

设置在喷射室6或8上方的粉尘分离器7或9例如是一种之字形风力分选机(Sichter)。粉尘分离器7和9也可以由喷射层装置1外壁的一横截面扩大部构成。粉尘分离器9比粉尘分离器7具有更高的分离率，使得只有所希望颗粒尺寸的材料才通过粉尘分离器9从喷射层装置1中被排出。 

喷射室6和8在下部区域内具有一大致设置在中心的孔2。孔2在两侧通入一朝侧壁3方向的通道16。这里侧壁3相对于铅垂线向外倾斜，做成直线形或配备向内的弯曲。在喷射室6和8的孔的上方设置一设计成楔形的内装件(Einbauteil)5。其中内装件5的下壁相应构成通道16的一侧壁。位于喷射室6和8内的内装件5构成空心的，其中在构成空心的内装件5内设置一可调节的加热装置11，例如高频加热元件，用来对材料进行热处理。楔形的内装件5的各侧壁具有一直线形的或向内弯曲的轮廓，这里内装件5的各侧壁和底面之间的夹角A在约45°至60°之间。 

在图3中表示内装件5相应的实施形式。 

在图3a和3c中内装件5的外壁做成直的，其中在图3c中外壁比在图3a中拔得高。图3b表示带一向内弯曲的轮廓的外壁。在图3d中弯曲的外壁拔得较高。在图3e中弯曲的外壁拔得不这么高，它摹仿倾斜的外壁。 

按照本发明的方法大致在中心给喷射室6输入气流或材料气流12，给喷射室8输入材料-气流15，并向喷射层装置1外侧壁3方向这样偏转，从而得到一沿喷射室6和8轴向的滚动形的、在外侧壁3上朝向的流动13。已发现，在这种喷射导向时滚动形地沿倾斜的外侧壁3向上运动的惰性床的磨碎效果比在从外向内的喷射导向时大得多。在喷射室6和8内通过气流形成一喷射层4，它由材料颗粒、惰性体和由附着在惰性体上的湿的和干的材料颗粒组成。通过向上的流 动13使材料颗粒和惰性体沿倾斜的外侧壁3快速地向上甩并沿内装件5倾斜的内侧壁按照箭头方向14重新回到气体输入口，并重新向上甩，从而形成惰性颗粒流的滚动形态。通过滚动有时可以显示出迅速往复运动的颗粒层。这种颗粒循环进行得非常迅速和稳。 

可以通过喷入装置10给喷射室6和/或喷射室8内的喷射层4输入液体或含固体的液体，如悬浮液、溶液、熔液或泥浆。 

在喷射室6上方通过粉尘分离器7进行材料分离，以防止从喷射室6的第一喷射层4输出太大的粉尘颗粒，并使它们重新向下输入第一喷射层4内。粉尘分离器7的尺寸这样确定，使它既可以让预期尺寸的粉末颗粒又使具有稍大一些尺寸的粉尘颗粒通过，但是不再有太大的颗粒。太大的粉尘颗粒重新落入喷射室6的喷射层4，并在那里继续粉碎和重新向上输出。 

已通过粉尘分离器7的材料颗粒与气流一起作为材料-气流15输入位于其上方的喷射室8。在喷射室8内重新建立一喷射层4，但是它适应变化了的条件。喷射层4配备这样的惰性体，它们在层质量相类似的情况下具有例如较小和/或较轻的具有粗糙表面的惰性体。在喷射室8的滚动形喷射层4内，还太大的颗粒继续被粉碎，然后和已经具有目标尺寸的粉尘颗粒一起穿过设置在喷射室8上方的粉尘分离器9，它设计成只还让目标尺寸的颗粒通过。仍然太大的粉尘颗粒从粉尘分离器9中掉回到喷射室8中，并继续磨得更小。 

在喷射室6和8内按照本发明主要通过普通的具有30kHz-300MHz频率范围的高频加热器11无级地进行设备内部精确的温度调节，有时还用于材料的热处理。加热装置11设置在内装件5中。材料和惰性体在其外侧壁上以紧密的物质和小的速度向下滑动，使这里存在对于一方面通过从内装件5被感应加热的板壁表面到被介电加热的湿涂层的惰性颗粒的热传导，但尤其是由高频加热器11感应地直接到湿涂层的惰性颗粒的热传导的特别有利的条件。 

如果湿产品-湿粉尘、喷入的液体或给入的泥浆-在惰性体表面上具有足够的欧姆导电能力，从而可以在电场内通过离子导电促进加热， 那么对于采用高频加热装置11便是特别有利的条件。如果例如在水润湿的固体内包含溶解的盐，那么导电能力便足够高。因为在这种固体内导电能力本身取决于含湿量，较湿的区域比已干燥的区域加热更强烈，这非常迎合所提问题的解决。也就是说，这种高频加热器11温度柔和升高或平稳地既作用在有时湿涂层的内装件5的侧壁上，又尤其是作用在剧烈运动和充分混和的喷射层上，如果惰性体由一种适合于高频传热的材料组成并且用或多或少地湿的、待磨碎固体颗粒涂层的话。这样便保证向涂层或未涂层的惰性体和由此向待处理产品的快速、有效和精确的热传递。 

为了在低的温度范围内调整温度，可以取代高频加热器从第2级8喷射层起通过构成空心的内装件5直接引导冷却气体或冷却液。 

此外，出于同样的目的可以通过一气体输入管17给第二级喷射层8输送冷却气体。 

图形标记表 

1    喷射层装置        10   喷入装置 

2    孔                11   加热装置 

3    侧壁              12   气流 

4    喷射层            13   朝上的流动 

5    内装件            14   箭头方向 

6    喷射室            15   材料-气流 

7    粉尘分离器        16   通道 

8    喷射室            17   冷却气体输入管 

9    粉尘分离器        A    角度 

Claims (18)

1.用于借助于一喷射层装置制造和/或预处理粉末状材料的设备，该喷射层装置包括一喷射室，该喷射室具有沿从下方输入的气流的流动方向向外倾斜的侧壁，并且该喷射室的上部区域做成分离腔，其特征为：在带有一内置的第一粉尘分离器(7)的第一喷射室(6)后面设置一位于其上方的带有一内置的第二粉尘分离器(9)的第二喷射室(8)，它们共同构成喷射层装置(1)。

2.按权利要求1所述的设备，其特征为：第一喷射室(6)和第二喷射室(8)在下部区域内具有一大致设置在中心的孔，该孔在两侧通入朝向侧壁(3)方向的通道(16)。

3.按权利要求1所述的设备，其特征为：设置在第一喷射室(6)和第二喷射室(8)上面的第一粉尘分离器(7)和第二粉尘分离器(9)是一种之字形风力分选机或者由一横截面扩大部构成。

4.按权利要求2所述的设备，其特征为：在第一喷射室(6)和第二喷射室(8)的孔的上方设置一设计成楔形的内装件(5)，该内装件的下壁分别构成通道(16)的一侧壁。

5.按权利要求1所述的设备，其特征为：喷射层装置(1)具有一个两侧对称的矩形横截面。

6.按权利要求4所述的设备，其特征为：在构成空心的内装件(5)内设置一可调节的用来对材料热处理的加热装置(11)。

7.按权利要求4所述的设备，其特征为：楔形的内装件(5)的侧壁具有直线的或向内弯曲的轮廓，其中内装件(5)的各侧壁和底面之间的夹角(A)在45°至60°之间。

8.按权利要求1所述的设备，其特征为：在第一喷射室(6)和/或第二喷射室(8)内设置用于液体或含固体的液体的喷入装置(10)。

9.按权利要求1所述的设备，其特征为：第二粉尘分离器(9)比第一粉尘分离器(7)具有更高的分离效率。

10.按权利要求1所述的设备，其特征为：喷射层装置(1)后面连接一分离装置。

11.用于使用如权利要求1至10中任一项所述的设备在一包括惰性床颗粒的喷射层内制造和/或预处理粉末状材料的方法，其中通过在喷射层内相互运动的材料颗粒和惰性床颗粒的磨碎产生待达到的颗粒大小并且在一分离装置中分离出最终产品，其特征为：在一两级或多级的材料处理中，在一第一喷射室(6)的第一喷射层中被预处理的和在一内置的第一粉尘分离器(7)中与较粗的材料颗粒分离的粉末状材料与从第一喷射层中流出的气流一起作为材料-气流(15)被输送给一位于它上方的在第二喷射室(8)中的第二喷射层，以便进一步粉碎和预处理，并且在一内置的第二粉尘分离器(9)内与较粗的材料颗粒分离后与气流一起作为具有目标尺寸的颗粒的粉末状材料从两级的喷射层处理中输出，而较粗的材料颗粒重新被输送给第二喷射室(8)的第二喷射层。

12.按权利要求11所述的方法，其特征为：大致在中心处把第一气流或材料-气流(12)输送给第一喷射室(6)和把第二材料-气流(15)输送给第二喷射室(8)并向喷射层装置(1)外侧壁(3)方向这样偏转，使得产生一沿第一喷射室(6)和第二喷射室(8)轴向的在外侧壁(3)上向上的滚动形的流动(13)。

13.按权利要求11所述的方法，其特征为：在第一粉尘分离器(7)内分离的较粗的材料颗粒重新被输送给第一喷射室(6)的第一喷射层。

14.按权利要求11所述的方法，其特征为：通过一喷入装置(10)将液体或含固体的液体，输入第一喷射室(6)和/或第二喷射室(8)。

15.按权利要求11所述的方法，其特征为：第一喷射室(6)的第一喷射层和第二喷射室(8)的第二喷射层间接和可调节地借助于高频电流被加热，以便对材料进行热处理。

16.按权利要求14所述的方法，其特征为：输入第一喷射室(6)和/或第二喷射室(8)的液体包含溶解在液体中的盐。

17.按权利要求11所述的方法，其特征为：位于第一喷射室(6)的第一喷射层和第二喷射室(8)的第二喷射层内的惰性床颗粒和/或惰性床颗粒的涂层由一种能够用高频电流加热的材料组成。

18.按权利要求11所述的方法，其特征为：从两级喷射层处理中输出的粉末状干燥材料被输送给一终端分离装置，以便分离出具有预期目标尺寸的最终产品。

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