CS227543B1 - Způsob cirkulačního rozmělňování práškových hmot za mokra - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu cirkulačního rozmělňování práškových hmot za mokra, zejména materiálů práškové metalurgie jako elektrokeramiky, slinutých karbidů, polovodiče a materiálů pro výrobu barviv, potravin a podobně.

Kvalitní rozmělňování různých práškových materiálů v oblasti mikronových částic - zejména ve výrobě práškové metalurgie, činí při průmyslovém zpracování často nemalé potíže. Standartně je mletí prováděno ve stacionárních mlecích jednotkách kinematickým a dynamickým dlouhodobým účinkem mlecíoh elementů na rozmělňovaný materiál.

Pro náročné materiály vyžadující rovnoměrnost a reprodukovat elnost rozmělnění jednotlivých frakcí a směsných komponentů je tento způsob rozmělňování s ohledem na rovnoměrnost zrn nevyhovující a kapacitně málo produktivní.

Poměrně lepších výsledků rozmělňování v oblasti mokrého jemného mletí mikronových částic práškových materiálů je dosahováno oběhovým způsobem mletí používaným u některých speciálních výrob - například ve výrobě barviv a u některých výrobců elektrokeramiky, kde je uplatněn kontinuální uzavřený vertikální oběh celého objemu mleté materiálové suspenze v mlecí zóně tak, že je tato neustále odváděna zespod mlecí zóny a je do ní přiváděna opět shora.

Nevýhodou tohoto oběhového způsobu mletí materiálové suspenze ve vertikální mlecí zóně je, že v celém průběhu mletí je rozmělňován veškerý práškový materiál - celý objem materiálové suspenez - obsažený v mlecí zóně sice účinně, ale nerovnoměrně vzhledem k rozdílné vstupní frakční velikosti. Částice větší a tedy hmotnostně těžší rychleji klesají a tím setrvávají ve vertikální mlecí zóně kratší dobu než částice hmotnostně lehčí.

227 543

- 2 Tyto důsledkem delšího setrvání v mlecím prostředí jsou rychleji a více rozmělňovány a tím jsou tfedy i jemnější.

Přes poměrnou intenzivnost tohoto způsobu mletí je výsledná frakční granulometrická křivka z hlediska četnosti velikosti jednotlivých zrn značně nerovnoměrná.

Je znám i způsob průběžného velmi intenzivního jemného mletí práškových materiálů, kde materiálová suspenze je řízené plynule dávkována do vertikální mlecí zóny a pomletá frakce materiálu je průběžně odváděna přepadem na výstupu mlecí zóny na další operaci.

Hlavním nedostatkem tohoto průběžného způsobu mletí je značná závislost velikosti výstupního zrna pomletého materiálu na vstupních parametrech - na velikosti a frakčním rozložení - jakož i na rovnoměrnosti a objemu dávkované materiálové suspenze do mlecí zóny. Udržet trvale tyto závislosti v přesných provozních podmínkách při kolísání granulometrie vstupní suspenze vyžaduje značné nároky na celý provozní režim i obsluhující personál.

Nejnověji je znám i cirkulační způsob mletí práškových hmot s uzavřeným intenzivním oběhem celé velkoobjemové mleté dávky materiálové suspenze, obsažené v separátní záchytné nádrži, mleté v několikanásobně objemově menším mlecím zařízení s vertikální mlecí zonou. Tento velkoobjemový cirkulační způsob mletí, založený zejména na této mnohonásobné, výměně mleté suspenze, klade však velké nároky na udržení této cirkulace a intenzivní výměně během celého mlecího procesu, jakož i na životnost čerpadla. Při nedodržení této zásady dochází k rychlé sedimentaci mletého materiálu v zásobní nádrži, což vede k nestejnoměrné hustotě mleté suspenze během mlecího procesu a způsobuje tak nemalé provozní potíže a sníženou účinnost celé operace mletí.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob cirkulačního rozmělňování práškových hmot za mokra, zejména materiálů práškové metalurgie jako elektrokeramiky, slinutých karbidů, polovodičů a materiálů pro výrobu barviv, potravin a podobně, jehož

- 3 227 543 podstata spočívá v tom, že v cirkulující suspenzi průběžně rozmělňovaná materiálové částice jsou kontinuálně vedeny mimo rozmělňování k rozdružování, přičemž podíl hrubší materiálové frakce nebo i nové materiálové suspenze je gravitačně a/nebo i mechanicky usměrněn zpět k dalšímu rozmělňování a ostatní frakce materiálu jsou v cirkulující suspenzi udržovány zčásti nebo zcela ve vznosu mimo rozmělňování nebo odvedeny mimo cirkulační mletí, přičemž jako mlecí kapaliny je použito kapalné médium oxidační , inertní nebo na bázi uhlovodíků, cirkulační rozmělňování je prováděno pod ochranou plynnou atmosférou redukční nebo inertní, rozdružování pevné frakce v materiálové suspenzi mimo rozmělňovací systém je proveden jako uzavřený nebo kontinuální.

Hlavní výhodu lze spatřovat v tom, že prakticky je dosaženo vysoké intenzity rozmělňování zejména pak nejhrubší materiálové frakce v obíhající suspenzi v co nejkratším možném čase nutném pro rozmělnění. Při tom se podstatně zužuje frakční rozložení zrna v obíhající rozmělňované materiálové suspenzi, aniž by se zvyšoval podíl nežádoucí velmi jemné práškové frakce.

Řízené frakční rozdružování materiálové suspenze mimo aktivní rozmělňovací (mlecí) zónu ve vnější cirkulační větvi velmi urychluje celý proces rozmělňování. Průběžně během okružního oběhu je vždy právě nejhrubší - nejhmotnější - frakce materiálu mleté suspenze oddělována a usměrňována zpět do aktivní mlecí zóny. Hrubá zrna, případně aglomeráty jsou ve velmi krátkém čase rovnoměrně zhoraogenizovány na žádanou, téměř jednotnou velikost zrna, což má při následném tepelném procesu rozhodující vliv na rovnoměrný růst krystalizace zrna a tím i na finální vlastnost hotového výrobku.

Příklad 1

Práškový materiál - podrcený feritový kalcinát magneticky tvrdých feritů na vstupní zrnitost cca 5 /um - o výrobní

- 4 227 543 dávce 2.500 kg rozplavený v mlecí kapalině - HgO na vstupní hustotu suspenze 1,6 kg/dnP je dopraven do okružní uzavřené rozmělnovací soustavy: cirkulační čerpadlo - atritor čeřička s řízeným propelerem.

Materiálová suspenze dopravována čerpadlem hltnosti 30-40 1/min na vstup do vertikální mlecí zóny (atritoru objemu 500 1) je průběžně vynášena z mlecí zóny za současného rozmělňování a dále přepadem mimo mlecí zónu do čeřící nádrže s řízenou sedimentací. V této čeřičce (obsahu cca 4 m*b je pevná frakce materiálu řízeně udržována ve vznosu po nezbytně nutnou dobu - v proudu rotující materiálové suspenze vlivem rotačního pohybu propeleru - tak, že nejhrubší částice rozmělňovaného materiálu klesají danou odpovídající rychlostí v rozsahu v_ = 4 - δ mm/sec. a dostávají se tak na vstup cirkulačního čerpadla, jímž jsou následně dopravovány opět na vstup do mlecí zóny. Nejjemnější frakční podíl mleté materiálové suspenze je naopak téměř trvale během mlecího procesu udržován stále ve vznosu rotujícího proudu v čeřičce - a tedy mimo aktivní mlecí zónu (atritor). V důsledku toho jsou účinněji rozmělňována a velikostně sjednocována střední a hrubá mletá materiálová zrna» až na žádané úzké výstupní frakční spektrum. V průběhu ve zvolených intervalech jsou odebírány vzorky pro stanovení granulometrické křivky a tím zpětně ovlivňován provozní cyklus operace.

Okružní mletí celé výrobní dávky je prováděno v oxidačním prostředí za zvýšené teploty suspenze T = 80 °C nepřetržitě po dobu cca 15 20 hodin. Výstupní zrnitost pevné frakce v materiálové suspenzi 0,8 ^1,0 /um.

Příklad 2

Cirkulační - okružní mletí práškového materiálu feritového kalcinátu magneticky tvrdého feritu MTF nebo magneticky měkkého feritu MMP jako dle příkladu 1. s tím, že okružní rozmělňovací soustava pracuje jako polouzavřený systém. Materiálová suspenze per výstupu z mlecí zóny (atritoru) je

- 5 227 543 kontinuální hydraulicky rozdružována na dvě velikostní frakce, přičemž jemná .frakce - o žádané již výstupní velikosti pod 0,8 & 1 yum u magneticky tvrdých feritů (MTP) nebo pod 0,5/um (0,2^ 0,8/um) u magneticky měkkých feritů (MMP), je odváděna již přímo mimo okružní mlecí systém. Druhá větev - hrubší frakce materiálu z předřazeného rozdružovacího systému - multihydrocyklonu - je svedena do čeřičky s řízeným propelerem, do které je současně paralelně kontinuálně přiváděno ekvivalentní množství nové materiálové suspenze MTP a W.

Příklad 3

Okružní mletí práškového materiálu jako dle příkladu 1 nebo 2 s tím, že rozdružování pevných frakcí v cirkulující mleté materiálové suspenzi je prováděno mimo aktivní mlecí zónu v dělícím magnetickém systému s vestavěnými koncovými deflektory v protékajícím proudu suspenze. Prakční rozdružování materiálové suspenze Je prováděno za zvýšené teploty mleté suspenze T = 60 80 °C (dle materiálového druhu MMP).

Příklad 4

Práškový materiál - karbidy tvrdých kovů - W, Ti, Mo, Cr, Ta, Nb a podobně - vstupní frakce pod 5/um a o velikosti výrobní dávky 1.000 kg - je rozplaven při objemovém poměru 1:1- materiál ku mlecí kapalině, a upraven na vstupní hustotu materiálové suspenze « 2,3 - 2,8 kg/cm\

Po nadávkování do čeřičky uzavřeného okružního mlecího systému je tento rozmělňován v inertní mlecí kapalině ethylalkoholu za nepřístupu vzduchu pod ochrannou atmosférou - argonem. Teplota mleté materiálové suspenze je udržována v rozsahu T » 40 ⁴⁴ 50 °C.

Materiálová suspenze je v čeřící nádobě s ohledem na značnou měrnou hmotnost pevných materiálových frakcí proti ucpání - ”zabetonování průtoku” udržována v silném krouživém proudu rotujícím čeřícím prvkem (n » 90 ot/min), přičemž

- 6 227 543 intentivní rozdružování velikostních frakcí je dosahováno převažujícím účinkem odstředivé síly v začleněném mechanickém rozdružovači a vhodně vestavěných deflektorů do rotují čího proudu materiálové suspenze v čeřící nádobě·

Cirkulační čerpadlo (hltnosti Q = 80 # 100 1/min) pracuje průběžně nebo s cyklickým režimem provozu 15 min provoz, min klid.

Materiálová suspenze je v průběhu pracovní operace mletí až po dobu zpracování v dalěí operaci udržována pod ochrannou (inertní) atmosférou.

Claims (5)

1. PfiEDMfiT VYNÁLEZU

   227 543

   1. Způsob cirkulačního rozmělňování práškových hmot za mokra, zejména materiálů práškové metalurgie jako elektrokeramiky, slinutých karbidů, polovodičů a materiálů pro výrobu barviv a podobně/vyznačený tím, že v cirkulující suspenzi průběžně rozmělňované materiálové částice jsou kontinuálně vedeny mimo rozmělňování k rozdružování, přičemž podíl hrubší materiálové frakce nebo i nové materiálové suspenze je gravitačně a/nebo mechanicky usměrněn zpět k dalšímu rozmělňování a ostatní frakce materiálu jsou v cirkulující suspenzi udržovány zčásti nebo zcela ve vznosu mimo rozmělňování nebo odvedeny mimo cirkulační mletí.
2. 2. Způsob cirkulačního rozmělňování práškových hmot podle bodu 1, vyznačený tím, že jako kapaliny je použito kapalné medium oxidační, inertní nebo na bázi uhlovodíků.
3. 3. Způsob cirkulačního rozmělňování práškových hmot podle bodu 1 a 2_Zvyznačený tím, že cirkulační rozmělňování je prováděno pod ochrannou plynnou atmosférou redukční nebo inertní.
4. 4. Způsob cirkulačního rozmělňování práškových hmot podle bodu 1 a 3/vyznačený tím, že rozdružování pevné frakce v materiálové suspenzi mimo rozmělňovací zónu je prováděno za teploty 30 až 300 °C.
5. 5. Způsob cirkulačního rozmělňování práškových hmot podle bodu 1 až 4, vyznačený tím, že cirkulační rozmělňovací systém je proveden jako uzavřený nebo kontinuální.