CN101600514A - 制造超细矿物粉末产品的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用一系统来制造超细矿物粉末的方法，所述系统由一个或多个空气分级器，灰尘隔离器诸如旋风器(2)和/或过滤器(3)，至少一个通风设备(4)，以及这些器械以一些用来传输送空气和固体的连接管子(5)或小管连接起来组成。本发明是以通过将在空气分级器中的分级器空气的相对湿度保持在一个15％到35％之间的范围内为特征的。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用一系统来制造超细矿物粉末的方法，这种系统由一个或多个空气分级器，灰尘隔离器诸如旋风器和/或过滤器，至少一个通风设备，以及这些器械以一些用来传输送空气和固体的连接管子或小管连接起来组成。
背景技术
用不同类型的空气分级器诸如Z字形分级器，循环空气分级器，螺旋形的或导杆形的分级器是可能的。
在空气分级系统中分级一种平均粒径在大约5μm左右以下的CaCO3中尤其困难，且普遍地可以在系统的某些部分，如空气分级器自身，管子或小管传送空气或超细的颗粒状的粉末和其他系统的部分，如旋风器，过滤器或通风设备的与空气/粉末混合物接触的壁面上观察到硬的固体沉淀物。这些沉淀物不仅形成壳状的覆盖物(所谓的“蛋壳”)，并且形成了齿状结构，直到将它们从壁面上切下，并污染了超细的颗粒状的产品，这类产品已被列为粗糙的残余物。这可能引起投诉，导致丧失一具有高经济性的效果。
这些残余物(在以下指定为“蛋壳”)也引起在空气分级系统的旋转部分，诸如分级转子和通风设备转子的不平衡，其导致一为了清洁和/或平衡的使用受限或高额花费。
EP 0037066和DE 2642884，权利要求8，揭示了用来清洁静态部分的机械装置，但是这对于器械的结构在技术上要求很苛刻，并导致使用的频繁中断。除此之外在清洁前或后蛋壳状的颗粒可能被切下来。
通常通过一进一步的分级或过滤步骤将污染的产品从粗糙的颗粒中分离出。
这些方法是完全依照情况而定的，并且与附加的技术装置和部分的高能量消耗有关，因此不可能有成本效益地和永久地防止粉末产物被蛋壳状的材料所污染，尤其是在分级空气的温度低于100℃的这一的令人感兴趣的范围内。
发明内容
因此，本发明的目的是避免提及的沉淀物和与此相关的不方便之处。这个目的出人意外的解决办法是保持分级器的空气相对的湿度(rF)，使其在15％左右至50％左右的范围内，较佳的为15％左右至35％左右。为了达到这个湿度，在分级器中测试rF-和/或系统的其他位置-并根据各自的数据，将会向分级器的空气中引入水分。
申请人观察到，当分级器的空气的rF在15％以下时，蛋壳渐增地出现。因此根据本发明将分级器的空气的rF保持到一个15％左右的值以上。
申请人进一步认识到，更高的高于50％的rF值需要更高的水含量，这将增加露点在一个较低的温度下在系统中的位置中运行的风险。这将导致液态水的形成，因而形成团块或浆，其将导致过程中止。为了避免这个问题的发生，不能超过50％rF。
在此，以下的必须被指出：从周围吸入的冷却的新鲜空气将会在分级器中被加热。这是必须被完成的，尤其当来自分级器中的(较暖的)空气的一部分从过滤器的后部被反馈到空气进口。因此，取决于新鲜空气的温度和新鲜空气的湿度，分级器的空气的相对湿度在分级器中将会下降到低于10％rF的值。这种申请专门用于干燥的区域，当周围空气一直非常干燥时，如举例来说在亚利桑那州/美国，其具有平均每年湿度为14％。分级器的空气越干，在其中的颗粒就越干。有些人应该期望那种将会有更少的通过壁面的沉淀物，更干的颗粒和壁面。既然更干的颗粒是更为坚硬和更纯净的(
)，它们应该更不容易粘附在壁面上，而由于空隙液体，潮湿的颗粒可以更容易的粘附，因此一增湿将达不到预期的目的的。对比于这种期望测试显示，那种-如已经提到的-来自渐增的相对湿度其在15％左右以下的“蛋壳”，但在分级的空气中高于15％左右相对湿度下发现几乎没有或者没有蛋壳在分级器的里面或者分级器出口的后面，使得在超细的颗粒状的材料中更少或者没有粗糙的材料。
将这种现象按科学的方式来解释是不可能的。申请人能够在实验中展现蛋壳主要形成于非常小的具有一种几个nm尺寸的颗粒，并且应该被假定为这是与矿物颗粒的摩擦-电的-电荷相关的。通过这种主要非常小的颗粒是和将保持分散并由于高的表面力(表面越大，表面力越大)可以接着粘附于壁面并团聚形成蛋壳。根据本发明，分级器的空气的相对湿度将会增加导致一传导率的增加，在那里电荷可以更迅速的平衡，并且在周围的空气中的在某些纳米的范围内最细的颗粒将会重新团聚成更大的颗粒而不是粘附到壁面上。
如已经提及的相对湿度不应该被提升到35％以上，因为所花费的会增高并且利润会降低。
此外，成为惊人的显而易见的情况是，本发明的使用-在恒定的条件下用于大流量原料，原料的性能，分级器气流(以及离心导杆分级器转子转速)-大流量的超细的颗粒状的产品和通过这种所谓的超细颗粒状产品的恢复(在定义的颗粒尺寸下大流量超细的颗粒和低于在原料中颗粒尺寸的大流量的颗粒之间的关系)显著地增加。这意味着对于产出一定义的量的产品所降低的能量消耗，获得了金钱利益且保护了环境。
较佳的，相对湿度的调整是在它们整个进入分级器之前进行的。本发明的一个相当简单的实施例是将蒸气注入到进口来给予新鲜空气(权利要求2，图1)
为了使水的注入更便利，可以在高压下，自60到115bar条件下将水分在高压自60到115bar条件下以30μm以下尺寸的小滴来注入到进口道中。(权利要求3)
此外，水分可以被加热到温度范围在50℃到90℃之间。(权利要求4)
将进气道制成标定的尺寸以获得在1m/s到3m/s之间的空气速度，这样做是有好处的。(权利要求5)
根据本发明的另一实施例，分级器的空气通过一使空气潮湿的装置被引导以便引入适量的水分的。(权利要求6)
较佳的是，用来使潮湿的装置为至少一个用水可渗透的材料做的管子或管道，经由其引导水分，而且在该装置表面之上，引导分级器的空气(权利要求7)。因此，获自管子或管道内部的并穿过外部的水分是由经过的气流将其提升的。
举例来说从在维拉赫，奥地利的AWS空气水系统AG中可以得到这样的装置。
本发明的另一个实施例的特点是通过空气分级器的进口来反馈过滤器的出口的空气的大部分，且使潮湿在返回管道内进行。(权利要求8，图4)
这可以很容易地通过一种方式来实现，其为通过出口空气的湿度，它们的温度和空气分级器中的空气的温度来调节加入的水分。(权利要求9)
如开始所提及的，在实践中分级的空气的温度在一个低于100℃的范围内。在这点上，本发明的另一个改进将通过保持分级器中的空气的温度在30℃到80℃之间的范围内来实现。在这一范围的温度内是能达到将空气相对低的潮湿化的效果，意味着需要的水的量和引入它们所必需的能量。
通过返回空气与引入水分的温度的关系可以有利方便地实现这个需求。(权利要求10)
原料可以引入自一前-磨的-产品-筒仓(Vormahlprodukt-Silo)或直接引入自一向逆流的安排的烘干磨机在有或者没有传送空气的情况下。
在一烘干磨机被直接安排来为分级器的逆流部分的情况下，碾磨机出口的空气可以被方便地引入到空气分级器，并且使空气潮湿可以在碾磨机的前部进行(如在权利要求2到4种所提及的方法)(权利要求11)。
附图说明
通过下面的附图对本发明作更详细的描述。
图1显示一实施例，其具有一简单配置的一种空气分级器系统。
图2显示一实施例，其中一部分流量的离开旋风器的空气/粉末混合物被回馈到空气分级器的进入口。
图3显示一实施例，其中和一部分流量的离开旋分器的空气/粉末混合物以及一部分流量的过滤器出口的空气被回馈到空气分级器的进入口。
图4显示一实施例，其中仅一部分流量的过滤器出口的空气被回馈到空气分级器的进口。
图5显示一实施例，其中有一烘干磨机直接被安排在空气分级器之前，和
图6显示一实施例，其具有在空气分级器中空气的湿度的控制。
具体实施方式
一般来说，一空气分级系统(图1)由一空气分级器1，一旋风器2，一过滤器3，一通风设备4，连接这些部分的管道或管子5以及用来加料的进-和出口装置6a，超细颗粒6b和粗糙材料6c组成。在空气分级器1中，原料被分离成粗糙的材料和超细的颗粒状材料。粗糙的材料将通过粗糙材料出口6c输送出来。在旋风器2中，将超细的颗粒状的材料(通常代表期望得到的粉状的产品)从分级器空气中分离开并通过传送螺杆5c来运输。用通风设备4将分级器各自的旋风器出口空气通过周围来除尘和排出，超细的颗粒状的灰尘将会通过传送螺杆被引导。新鲜空气的进口6d可以直接安置在分级器的外壳或在逆向安排新鲜空气进口通道。取决于空气分级器的构造，所谓的漏气进入空气分级器来实现密封的目的。
根据本发明，分级器空气的相对湿度将被保持在15％到35％的范围内。根据图1，为了达到这个目的，水将以蒸汽或小水滴的形式被注入在位置A处吸入的新鲜空气中，即进入新鲜空气进口6d。
图2显示一实施例，在其中一个已知方式中，旋分器通风设备4a后的旋风器2释放的一部分流量的空气/粉末混合物通过管子或通道5a被反馈到空气分级器的新鲜空气进口6d。可以发现，因为提供了一有效的蒸发作用距离，在位置B处加入潮湿和冷却分级器空气所需的水分，即加入至旋风器通风设备4a之间的连接的管道里面，这样是有利的。但是，用这一连接结构，水分可以成功直接地注入到新鲜空气进口6d中。
图3显示一实施例，在其中也有一部分流量的旋风器放出的空气/粉末混合一部分流量的过滤器出口的空气5b被反馈到空气分级器的新鲜空气进口6d。结果证明，在位置C处向从过滤器3回流的空气中引入为潮湿和冷却所需的水，即在通风设备4之间的连接管道和新鲜空气进口6d处是有利的，因为几乎没有灰尘颗粒出现在返回的空气中，其可能最终凝结成小滴接着成粗糙和潮湿的颗粒妨碍到了这个过程。但是，通过这个空气流动的路径，水能成功直接地注入到新鲜空气进口6d。
根据显示在图4中的实施例，仅有一部分流量的过滤器出口的空气将被反馈到空气分级器1的新鲜空气进口6d处。这证明了，在位置C处向返回空气5b引入为了潮湿和冷却所需的水，即在通风设备4和新鲜空气进口6d之间的连接管道5b处是有利的。
根据图5，空气分级器直接连接到一通风碾磨机7和碾磨机的出口空气通过管道8被引导到新鲜空气进入分级器。在这点上，将已经在碾磨机进口处的空气潮湿是很好处的。这种方法也可以用在前面提及的实施例。
图6主要描述了根据本发明在图4显示的实施例中控制规则。通过传感器10来测试过滤器通风设备4后面的分级器出口空气的相对湿度和温度，并通过传感器9来测试分级器出口的空气温度。在无尘空气中可以较好地测试相对湿度。基于已知的温度和水负载量之间的关系，源自这数据，分级器自身中的相对湿度在控制器11中被计算，且根据计算，向回流空气管道5b中加入的水将被以一种在分级器中期望获得的相对湿度的方式来调节。
根据流程图所示装置进行了一些不同的测试，测试结果如下。
1.用经调节温湿度的空气来进行一实验的分类参数
分级器速度： 3000U/Min
空气流速： 15000m3/h
空气温度： 60℃
相对湿度： 30％
绝对水含量： 39g/m3
产物总流速： 2,75t/h
在2μm颗粒尺寸的产物： 61,30％
一小时加工过程后，在系统的观察门中没有观察到形成蛋壳。
2.用未经调节温湿度的空气来进行一实验的分类参数
分级器速度： 3000U/Min 3000U/Min
空气流速： 15000m3/h 15000m3/h
空气温度： 60℃ 60℃
相对湿度： 6％ 3％
绝对水含量： 7,8g/m3 3,3g/m3
产物总流速： 2,85t/h 1,6t/h
在2μm颗粒尺寸的产物： 61,90％ 54,90％
一小时加工过程后，在系统的观察门中没有观察到形成蛋壳。
3.用经调节温湿度的空气来进行一实验的分类参数
分级器速度： 3000U/Min
空气流速： 9000m3/h
空气温度： 42℃
相对湿度： 35％
绝对水含量： 19,7g/m3
产物总流速： 0,6t/h
在2μm颗粒尺寸的产物： 81,70％
一小时加工过程后，在系统的观察门中没有观察到形成蛋壳。
4.用未经调节温湿度的空气来进行一实验的分类参数
分级器速度： 3000U/Min 3000U/Min
空气流速： 9000m3/h 9000m3/h
空气温度： 44℃ 40℃
相对湿度： 11％ 7％
绝对水含量： 6,7g/m3 3,7g/m3
产物总流速： 0,55t/h 0,15t/h
在2μm颗粒尺寸的产物： 82,30％ 81,30％
一小时加工过程后，在系统的观察门中观察到形成微小的蛋壳。
5.用经调节温湿度的空气来进行一实验的分类参数
分级器速度： 1800U/Min
空气流速： 12000m3/h
空气温度： 45℃
相对湿度： 35％
绝对水含量： 21,5g/m3
产物总流速： 4,35t/h
在2μm颗粒尺寸的产物： 43,10％
一小时加工过程后，在系统的观察门中没有观察到形成蛋壳。
6.用未经调节温湿度的空气来进行一实验的分类参数
分级器速度： 2000U/Min 2000U/Min
空气流速： 12000m3/h 12000m3/h
空气温度： 44℃ 45℃
相对湿度： 11％ 5％
绝对水含量： 6,8g/m3 3,3g/m3
产物总流速： 3,4t/h 2,7t/h
在2μm颗粒尺寸的产物： 50,70％ 42,50％
一小时加工过程后，在系统的观察门中观察到第一次显示形成了蛋壳。
参考号数表
| 1 | 空气分级器 |
| 2 | 旋风器 |
| 3 | 过滤器 |
| 4 | 通风设备 |
| 4a | 旋风器通风设备 |
| 5/5a | 管子 |
| 5b | 从过滤器3到空气分级器1之间的管子 |
| 5c | 传送螺杆 |
| 6 | 进-和出口 |
| 6a | 原料进口 |
| 6b | 超细颗粒状材料出口 |
| 6c | 粗糙材料出口 |
| 6d | 新鲜空气进口 |
| 7 | 烘干磨机 |
| 8 | 在碾磨机7和新鲜空气进口6d之间的管子 |
| 9 | 温度传感器 |
| 10 | 温度传感器和湿度传感器 |
| 11 | 控制器 |
Claims (11)
1、一种利用系统制造超细矿物粉末的方法，所述系统由一个或多个空气分级器，粉末隔离器如旋风器和/或过滤器，至少一个通风设备，以及这些器械以一些用来传输送空气和固体的连接管子或小管连接起来组成，其特征在于，将空气分级器中的分级器空气的相对湿度保持在15％至35％的范围内。
2、如权利要求1所述方法，其特征在于，将水蒸气注入进口管(6d)以得到新鲜空气。
3、如权利要求1所述方法，其特征在于，在自60至115bar的高压下将水以尺寸小于30μm的小水滴注入进口管(6d)。
4、如权利要求3所述方法，其特征在于，在注入前，水被加热至温度为50℃至90℃。
5、如权利要求3和4所述方法，其特征在于，将进口管(6d)制成标定的尺寸以获得一速度达到1m/s至3m/s的空气。
6、如权利要求1所述方法，其特征在于，所述分级器空气被引导通过一个空气潮湿装置以引入适当量的水。
7、如权利要求6所述方法，其特征在于，所述空气潮湿装置包括一个由透水性材料制成的管子或小管，通过其引导水，以及越过其表面引导分级器空气。
8、如权利要求1～7所述方法，其特征在于，大部分的过滤器(3)的出口空气被反馈至空气分级器的进口管(6d)中，并且潮湿化发生在返回通道(5b，图4)中。
9、如权利要求1～8所述方法，其特征在于，通过出口空气的潮湿度、其温度和空气分级器中空气的温度来调节增加的水。
10、如权利要求1～9所述方法，其特征在于，经由返回的空气以及被引入的水的温度之间的关系，将空气分级器中空气的温度保持在30℃至80℃之间。
11、如权利要求1所述方法，其中烘干磨机被直接安排在空气分级器的上行区，且碾磨机的出口空气被引入至空气分级器内，其特征在于，空气的潮湿化发生在上行安排的碾磨机之前。
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