CS241641B1 - Způsob výroby práškových karbonátových plniv - Google Patents

Abstract

Vynález se týká výroby práškových karbonátových plniv vícestupňovým suchým mletím v přítomnosti hydrofobizačních mlecích přísad. Impregnace meliva.hydrofobizační přísadou se provádí až v té fázi mletí, kdy střední velikost zrna meliva je 10 až 400' um. S výhodou se surovina suší, při teplotě alespoň 150 °C, pokud střední velikost zrna neklesne pod 5 mm a karbonát se nadále zpracovává,v atmosféře o maximální vlhkosti 8 g/πκ. Tímto postupem se sníží spotřeba energie a dosáhne se homogenní hydrofobizace plniva.

Description

Vynález ee týká způsobu výroby práškových karbonátových plniv suchým mletím přírodních karbonátů v přítomnosti hydrofobizačnich mlecích přísad.

Podstatnou Sást vyráběných plniv pro plastické hmoty je nutno hydrofobizovat. Nutnost hydrofobizace vyplývá z nepříznivých vlastností, které nshydrofobizované plnivo v přítomnosti vlhkosti získává. Přítomnost vlhkosti na povrchu plniva způsobuje především výrazné zhoršeni sypných vlastnosti těchto materiálů, projevující ss nepříznivě při manipulaci s plnivy od vyprazdňováni dopravních obalů až po dávkováni do zpracovatelských strojů, dále zhoršeni reologických vlastnosti směsi ve zpracovatelských strojich a konečně možnost iniciace nekontrolovaného pěněni zpracovávaného materiálu. Všechny tyto nepříznivé vlastnosti způsobené^vlivem přítomnosti vlhkosti kolísají v důsledku nerovnoměrnosti koncentrace vlkosti v plnivu.

□e též známo, že mleti v přítomnosti hydrofobizačních mlecích přísad podstatně snižuje spotřebu energie pro mikromletí, která je při mletí na jemnost zrna meněí než 10 jjm na úrovni jednotek GO/t.

Pro mikromletí existuje řada různých systémů mlecích zařízeni. Operaci mleti na úroveň mikromletého produktu lze rozdělit na několik stupňů redukce velikosti zrna a pro každý zvolený stupeň redukce použit mlýny s optimální účinností s tím, že celko vě lze proces mleti optimalizovat z hlediska investičních a provozních nákladů.

- 2 241 641

Při mnohaetupňovém mleti vzniká problém, ve které fázi mletí přidávat hydrofobizační přisedy, které ee dosud přidávaly ihned při zahájeni posledního stupně mleti do suroviny s velikosti zrna obvykle od 1 do 15 mm, v některých případech i více než 35 mm. Ukázalo se, že tento způsob má dvě základní nevýhody. Především hydrofobizační přísady zhoršuji účinnost mletí materiálu o větší zrnitosti než řádově 100 jum a dále způsob nezaručuje dostatečnou homogenitu jak hydrofobizační úpravy tak velmi často i distribuce rozměrů částeček plniva.

Základním prvkem nepříznivě ovlivňujícím režim ve mlýně při dávkování hydrofobizačniho činidla do suroviny je koncentrační gradient tohoto činidla v melivu a případně i na povrchu činných ploch mlýna. Koncentrace hydrofobnich přísad i při kontinuálním dávkováni těchto přísad je v prostoru i čase ve mlýně veličina značně proměnná. Ani značná zádrž a tedy velká pobytová doba meliva ve mlýně není dostatečnou zárukou homogenity přísad v celém obsahu mlýna. Oednotlivé částice meliva s větším nánosem hydrofobizačních přísad mají díky menšímu tření menší odpor vůči vzájemnému pohybu a jsou tak pohyblivější než částice s menším nebo žádným nánosem přísad. Proces homogenizace nánosu hydrofobizačnich přísad na povrchu částic meliva je podmíněn vytvořením režimu, kdy afinita hydrofobizačních přísad k čistému povrchu meliva je větší než k povrchu hydrofobizovanému, což v podmínkách mleti plniv velmi často nebývá splněno. Popsaná větší pohybli vost částic meliva s větším nánosem hydrofobizační přísady například u pneumaticky vynášených mlýnů vede k přednostnímu vytvářeni materiálového mraku z částic s větším nánosem, který obohacuje produkt vystupující z mlýna jak o částice β větším nánosem činidla tak o částice, které jsou větěi než odpovídá stacionárním podmínkám vynášeni materiálu 8 nižším nánosem. Poněvadž toto ochuzováni mlýna o hydrofobizační přísadu je řízeno materiálovou bilanci ve mlýně, dochází pochopitelně k materiálovým, koncentračním i distribučním pulzacim ve vynášecím proudu z mlýna.

Pokud je tohoto proudu zařazen pneumatický třídič velikosti zrn materiálu, situace se komplikuje, protože třídicí charakteristika každého pneumatického třídiče je závislá na rovnoměrnosti přisunu materiálu na vstupu a jeho kvalitě a to především co se týče jeho povrchových vlastnosti. Oo tedy zřejmé, že koncentrační

- 3 .241 641 a hmotové pulzy při vynášeni materiálu z mlýna se následně umocňují na výstupu z třídiče* což znamená výkyvy v kvalitě nánosu a distribučním zastoupeni rozměrů částic produktu, U mlýnů* které nejsou pneumaticky vynášené, jako např, u vibračních mlýnů není situace tak složitá, přesto však různá pohyblivost částic s různým nánosem hydrofobizačního činidla způsobuje značný rozptyl jak v měřené koncentraci činidla v produktu, tak v rozměrové distribuci částic produktu. Popsané nepříznivé efekty vlivu koncentračního gradientu hydrofobizačního nánosu na melivu jsou pochopitelně podporovány přítomnooti povrchové vody, která konkuruje hydrofobizačním přísadám v obsazování povrchu plniva a vnáší tak do systému další prvek neurčitosti koncentračního gradientu vlhkosti materiálu^ který poměry v mlýnu podstatně komplikuje, se všemi nepříznivými dopady na definované hodnoty kvality výstupního produktu.

2&· A.O.c. 2l?513 ja anow způsob výroby práškových karbonátových plniv, při kterém se karbonáty melou při teplotě alespoň 250° C, Při této teplotě dochází k dostatečnému vysušení plniva a uvolněni zplodin rozkladu převážné většiny nečistot obsažených na povrchu plniva i což zabraňuje uvolňování plynných zplodin při zpracováni plastů plněných takto upraveným plnivem.

Nevýhodou tohoto způsobu výroby práškových karbonátových plniv je nutnost použiti speciálně upravených mlýnů, umožňujících udržovat požadovanou teplotu po celou dobu mletí a nemožnost intenzifikovať mletí hydrofobizačnimi mlecími přísadami, které se při teplotě 250° C rozkládají.

Při studiu celého procesu se ukázalo, že nepříznivý vliv na uvolňováni plynných zplodin při zpracováni plastů s karbonátovými plnivy má především vlhkost plniva^ která nepříznivě ovlivňuje i homogenitu hydrofobizačni úpravy. Sušeni je účelné provádět při nojmonším specifickém povrchu^ kdy je energeticky nejméně náročné, S ohledem na tuto skutečnost byla proměřována energetické náročnost mletí při dávkování hydrofobizačniho Činidla jako funkce klesajícího středního zrna meliva/ kdy bylo činidlo dávkováno. Bylo s překvapením zjištěno, že mlecí energie nutné k danému stupni redukce velikosti zrna daného materiálu má své výrazné minimum při dávkováni hydrofobizačniho činidla až do meliva; které má střední zrno materiálu v rozmezí

241 641 až 100 jum a to do značné míry bez ohledu na použité mlecí zařízeni· Tato skutečnost je vysvětlitelná tím, že hydrofobizačné přísady plni svou funkci intenzifikátorŮ mleti zhruba až od střední velikosti zrna menši než 100 jum, podle druhu materiálu, Znamená to, že elektrické sily krystalických mřížek, které jsou pasivovány hydrofobizaČnimi přísadami a které způsobují ve mlýně reaglomeraci meliva, mohou být v rovnováze s inerciálními silami při mleti až od této experimentálně ověřené hranice. Přítomnost hydrofobizačních Činidel ve fázi mleti, kdy jnelivo nedosáhlo výše uvedené meze je nejen zbytečné, ale přímo škodlivé, poněvadž činidla snižuji úhel vnitřního třeni meliva podobně jako koeficient třeni mezi melivem a aktivními částmi mlýna s výrazným efektem poklesu účinnosti mletí, která se tak obvykle pohybuje u mleti na úroveň středního zrna meliva

3,5 )jm na hodnotách hluboko pod 10 %, Nepříznivého vlivu přítomnosti intenzifikátorů mletí se všímá již Čs-A.O. č. 222k-26. Vzniklou situaci však řeší rozdělením režimu v násadových mlýnech na dvě fáze, přičemž do hrubého zrna dávkuje moderátor mletí s účinkem zvyšujícím koeficient třeni meliva a mlecích těles a po dosaženi určité; poměrně velmi vágně definované jemnosti dávkuje do vsádky intenzifikační přísadu, Tento způsob je však možný pouze u vsádkových výrob, pro které byl navržen a ne pro běžně používané kontinuální systémy přípravy plniv.

Předmětem vynálezu je způsob výroby práškových karbonátových plniv vícestupňovým suchým -mletím přírodních karbonátů v ořltomnosti hydrofobizačních přísad, při kterém se impregnace plnŤvsPpprovádT°až v té fázi mletí, kdy se dosáhne střední velikosti zrna meliva 400 až 10 jjri a to β výhodou před započetím mikromletí. Alternativně před vlastni operací mleti nebo v takové fázi mletí, kdy střední velikost částic karbonátu neklesne pod 5 mm se surovina suší. Při sušeni dosahuje povrchové teplota suroviny minimálně 150° Cpo dobu alespoň minuty a množství * 3 3 vynášecí vzdušiny ze sušárny je alespoň 0,5 m na 1 m povrchu sušené suroviny přítomné v sušárně při maximální vlhkosti vy— nášecí vzdušiny 8g/m,Karbonát ee nadále zpracovává v etmos3 féře o maximální vlhkosti 8 g/m ,

- 5 241 641 □ako surovina pro výrobu plniv mohou být použity vápence, dolomitické vápence nebo dolomity. Surovina ee s výhodou pere a po mechanickém oddělení vody na sítě ee bu3 přímo suší,nebo ještě vlhká drti na kusovitost; která není menši než 5 mm a teprve potom suší. Vhodné typy sušáren pro tento účel jsou všechny typy, které používají jako sušicí medium vzdušiny předehřáté rekuperačním způsobem, nejvhodnější jsou typy pásové, bubnové nebo fluidní lože,

Procee sušení je kontrolován povrchovou teplotou karbonátové drti, které musí být alespoň 150® C a maximální vlhkostí vynášecí vzdušiny, která je 8 g/ra přičemž na 1 m povrchu karbonátu obsaženého v sušárně je třeba přivést alespoň 0,5 m^ předehřáté vzdušiny. Aby se dosáhlo potřebného vysušeni, je třeba udržovat požadovanou teplotu povrchu karbonátu alespoň 1 minutu. Po průchodu sušárnou je třeba zabránit zpětnému navlhnuti suroviny a proto je nezbytné celou další výrobu provádět v ochranné atmosféře s vlhkostí menší než 8g/ra ,

Pro mleti vysušené drtě na rozměr zrna d 5© · 10 - 400 ^jm se použiji libovolné mlýny; které nebudou melivo kontaminovat otěrovými kovy nad povolenou mez. Dosaženi tohoto stupně jemnosti je možné jednostupňově nebo v kombinaci několika způsobů mletí:· variace poskytuji mlýny kladivové, kulové, atritoly, vibrační a pneumatické s eventuálním předchozím zařazením kuželových, čelislových nebo jiných drtičů. Poslední stupeň rozdružovéni materiálu - míkromleti je prováděno na speciálních mlýnech pro tento účel konstruovaných, které musí být při požadovaném stupni redukce zrna optimalizovány pro materiál i rozměry vstupní suroviny, protože míkromleti je z energického hlediska nejnáročnějši fáze přípravy plniva, V úvahu přichází mlýny vibrační, kulové ee speciálními mlecími tělesy, mlýny typu Molinex a mlýny akustické.

. Impregnace hydrofobizačními mlecími přísadami se provádí před a nebo těsně po započení míkromleti. Impregnace v mlýně po započení míkromleti - tak zvané simultánní úprava, je při výrobě plniv běžná; avšak jak bylo experimenty potvrzeno, homogenizace vstupního materiálu s hydrofobizačními přísadami před finálním mikromletim dává podstatně kvalitnější produkt.

- 6 241 641 □ako hydrofobizaóní přísady se používá obvykle titanoderivátů nebo směsí mastných kyselin.

Přínosem způsobu výroby podle vynálezu oproti všem známým způsobům je dosaženi vysoká jakosti hydrofobního práškového plniva dané homogenitou produktu, stálosti procenta přísad, úzkou distribuci velikosti částic materiálu a vysokým procentem kryti povrchu plniva hydrofobnisi nánosem při velmi nízká specifická spotřebě energií.

Podstatu vynálezu blíže objasní následujici příklady. Procenta v příkladech jsou hmotnostní.

Přiklad 1

Srovnávací mleti na vibračním mlýnu VM 20 Přerovských strojíren při konstantních mlecích poměrech vsádky meliva, mlecích těles, otáček mlýna, nastavení nevývažků při násadovém režimu a na typu Molinex, modelovém laboratorním zařízeni, představuje tabulka 1. V této tabulce je ukázána měrná specifická energie W_Q nutná na desintegraci drtě 5 V dle ČSN 72 1219 (t.j. 8 až

11,2 mm) na produkt kde 97 % částic je jemnějších než 20 pm_t v závislosti na středním rozměru zrna meliva, kdy je vsádka meliva homogenizována s hydrofobním činidlem (komerční směs vyěšich mastných kyselin ASTRA) v množství 0,5 %. Oako doplňující parametr je uveden rozptyl obsahu činidla v produktu.

Tabulka 1 střední zrno (mm)

9,6

7,15

3,0 0,4 0,093 0,015 0,025 0,018 0,008 mlýn VM 20 (GO/t) d (%)

1,18

300

1,09

1,01 0,79 0,48 - - - CO — 18 — ·» — — mlýn

Molinex

W.

(GO/t) (%)

0,81 0,69 0,62 0,58 0,58 0,6

107 42 27 22 24 28 7 ^{Tabulka 2} 241 641 představuje vliv sušení na laboratorní horkovzdušné sušárně podle vynálezu to je doba pobytu 60 sek· při povrchové teplotě o 3 2

150 C s vynášecími vzdušinami 0,5 m na m povrchu drti na rozptyl obsahu hydrofobníh© činidla v produktu

1 L		t 1 1 __1	střední zrno		3,0		0,093
1 t 1	mlýn	1 1 1		1 1		X
1 1	VM 20	1 l	nesušeno	1 |	92		18
d *		1 1	sušeno	1 |	53		16
(%)}		1 1		1 1
1 1	mlýn	1 1 1		1 1 I
1 1	Molinex	1 I	nesušeno	1 |	107		18
I 1		1 1	sušeno	1 1	64		10

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   241 641

   1 . Způsob výroby práškových karbonátových plniv vícestupnovýcn suchým mletím přírodních karbonátů v přítomnosti hvdrofobizačních mlecích přísad, vyznačený tím, ze ^cmpregnace melivaV se provádí až v té fázi mletí, kdy se dosáhne střední velikost zrna meliva 10 až 400 ^um_;a to s výhodou před započetím mikromletí,
2. 2 .Způsob výroby podle bodu 1, vyznačený tím, že před vlastní operaci mleti nebo v takové fázi mleti, kdy střední velikost částic karbonátu neklesne pod 5 mm ee surovina suší, přičemž povrchová teplota suroviny dosahuje minimálně 150° C po dobu alespoň

   1 minuty a množství vynášecí vzdušiny ze sušárny je na úrovni alespoň 0,5 m vzdušiny na 1 povrchu sušené suroviny při maxi3 málni vlhkosti vynášecí vzdušiny 8 g/m a karbonát se nadále zpra3 covává v atmosféře o maximální vlhkosti 8 g/m ,