DD137835B1 - Verfahren zum wirbelschichtgranulieren keramischer materialien - Google Patents

Description

Hans Beer P 627

Manfred Lübke WP С 04 В/206 738

Wolfgang Schöps WP 137 835

Lothar Grimert C 04 B, 35/00

Herbert Pritsche 2.12.1981

Titel der Erfindimg

Schlickermasse zum Wirbelschichtgranulieren keramischer Materialien

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schlickermasse zum Wirbelschichtgranulieren keramischer Materialien, insbesondere Stoffen der technischen Keramik, wie oxidkeramische und nichtoxidkeramische Werkstoffe, wobei der keramische Schlicker auf ein mit Keimen versehenes Wirbelschichtbett einer Wirbelschichtkammer, die eine zur Mitte zirkulierende Materialströmung und einen klassierenden Austrag aufweist, gesprüht wird. Auf diese Weise lassen sich auch aus keramischen Materialien, die kaum eine Wasserlöslichkeit aufweisen, kuglige, leicht fließfähige Granulate herstellen.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist die sogenannte Preßgranuüerung, bei der das aufgemahlene keramische Material getrocknet und mittels mechanischem Druck, wie Pressen und Walzen verdichtet und anschließend durch Brechen und Sieben zu Preßmassefraktionen aufbereitet wird. (Aufbereitungstechnik (1970) S. 128). Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in der Vielzahl notwendiger Arbeitsgange und in einem kantigen, wenig rieselfähigen Produkt, das In den nachfolgenden Arbeitsgängen schlecht verarbeitbar ist.

Weiter ist die Aufbaugranulierung bekannt, (Aufbereitungstechnik (1971) S. 675) bei der aufgemahlenes und getrocknetes Pulver auf Teller- oder Trommelgranulatoren zu Pellets geformt wird. Dabei entsteht ein rundes, gut rieselfähiges Korn hoher Dichte, das gut weiterverarbeitbar ist. Nachteilig ist die schwere Beherrschbarkeit der Granulation in kleinen Kornbereichen wie z. B. 0,2 bis 2 mm, die sich sowohl in veränderlichen Leistungen als auch in schwankenden Korngrößenverteilungen auswirkt.

Die Sprühgranulierung als gegenwärtig am häufigsten genutztes Verfahrensprinzip bietet den Vorteil, daß die Prozeßschritte Trocknen und Granulieren in einem Arbeitsgang integriert sind. (Ind. Ceram. (1970) S. 207-211). Dabei entsteht ein rieselfähiges, rundes Korn, das jedoch wegen der Verfahrensbedingten Hohlraumbildung geringe Dichten aufweist und für viele Anwendungsfälle zu kleine mittlere Abmessungen hat.

Außerdem ist das Y/irbeIschichtgranulierverfahren bekannt, bei dem die Prozeßschritte Trocknen und Granulieren ebenfalls in einem Arbeitsgang integriert sind. Die Produktlösung, Suspension oder Paste wird mit Hilfe einer Zerstäubungsdüse gleichmäßig auf das Wirbelbett eines V/irbelschichttrockners aufgesprüht. Der herkömmliche V/irbe!schachttrockner besteht im

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wesentlichen aus einer Wirbelschichtkaimier mit einem horizontal angeordneten Rost und einem Austrag sowohl zur kontinuierlichen Entleerung des Wirbelschichtgranulators als auch zur Entstaubung des Granulats.

Die Abscheidung des aufgewirbelten Peinanteils im Wirbelbett erfolgt über Filter oder Zyklon (Chemie-Ing.-Techn. 45, (1973) Nr. 10a, S. 736-739). Produkte mit geringer Wasserlöslichkeit, z. B. kleiner als 10 g/l/lassen sich auf diese Weise nicht granulieren. Auf Grund zahlreicher Versuche zeigte sich, daß erst Produkte mit einer Löslichkeit zwischen 100 und 500 g/l gut granulierbar waren. Für oxidkeramische und nicht oxidkeramiache Werkstoffe ist deshalb diese Verfahrensweise nicht geeignet.

Schließlich ist für die FlieSenproduktion noch das sogÄnnte Mehrzonenwirbe!schichtverfahren bekannt (DL-PS 101 747), bei dem mit mehreren Wirbelbettzonen gearbeitet wird, in die Trockengas mit unterschiedlichem Trockenpotential eingeleitet wird. Dadurch ist die Herstellung von Granulaten mit einstellbarer Kornfeuchte möglich.

.Mit diesem Verfahren lassen sich zwar Produkte auch mit geringer Löslichkeit granulieren, aber es entsteht ein Granulat mit einem weiten Kornband. Ein großer Teil des Materials befindet sich deshalb über Absiebung, Überkornzerkleinerung und Feinkornrückführung im Umlauf, was energetisch nicht zu vertreten ist. Gleichzeitig können bei dieser Art Wirbelschicht örtliche Überhitzungen aus der ungleichmäßigen Rauchgasverteilung auftreten, so daß es nicht möglich ist, mit höchstmöglicher Temperatur zu fahren.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht deshalb darin, das Wirbelschichtgranulieren in der technischen Keramik einzusetzen, wobei ein enges Kornband von vorzugsweise 0,2 bis 2 mm bei wählbarer Kornfeuchtigkeit erreicht werden soll.

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Dar le fiung_r ..de S_- We s ens de r Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schlikkermasse vorzuschlagen, die zum V/irbe!schichtgranulieren keramischer Materialien mit sehr geringer Löslichkeit geeignet ist. Das Wirbelschichtgranulieren soll so ablaufen, daß die keramischer Schlickermasse auf ein mit Keimen versehenes Wirbelschichtbett einer WirbeIschichtkammer, die eine zur Mitte zirkulierende Materialströmung und einen klassierenden Austrag aufweist, gesprüht wird. Erfindungsgemäß ist der Schlicker mit 0,5 bis 3»5 Masse-% Carboxymethylcellulose (CMC), Polyvinylalkohol (PVA) und ggf. Polyäthylenglycol (PAeG) versetzt, wobei die Zusätze im Verhältnis von (65 +15) : (35 +15) : (5+5) stehen. Diese Schlickermasse läßt sich in der genannten V/irbe1-schichtkammer zu einem gut preßfähigen Granulat verarbeiten.

Ausführungsbeispiel

An Hand einiger Beispiele soll die Erfindung näher erläutert v/erden. Ein Ferritgranulat erzeugt man folgendermaßen: Eine V/irbeIschichtkammer, die einen zur Mitte geneigten Rost aufweist, wird mit einem Heizgas von 400⁰C, das in einer mit Luft und Stadtgas beaufschlagten Brennkammer erzeugt wird, betrieben. Die Ablufttemperatür liegt bei 100 C. Die Mengenverteilung des Gases auf den Wirbelschichtrost und den klassierenden Austrag erfolgt durch Drosselklappen. Auf das zirkulierende Wirbelbett wird ein Bariumferritschlicker mit einem Peststoffgehalt von 60 %, der 0,8 Masse-% Verschlickerungs- und Bindemittel, bestehend aus 59 % Carboxymethylcellulose (CMC), 40 % Polyvinylalkohol (PVA) und 1 % Polyäthylenglycol (PAeG), enthält, mittels einer Düse aufgesprüht. Die Wirbelraumgeschwindigkeit liegt bei 4 m/s. Kurz über dem Rost werden der Wirbelschicht kontinuierlich über einen Schneckenaustrag Keimteilchen, die als Peinkorn bei der Stauabscheidung, Peinkornabsiebung und ÜberkornzerkMnerung anfallen und mit Bariumferritpulver als fremdes Keimmaterial

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zusätzlich versetzt werden, zugeführt. Der zur Mitte geneigte Rost führt zu einer zur Mitte zirkulierenden Materialströmung« Auf diese Weise gelangen alle Teilchen in den Bereich des klassierenden Abzugs, so daß Teilchen, die die erforderliche Größe von 0,2 bis 2 iran aufweisen, ausgetragen werden, während die kleineren zur Aufgranulierung im Wirbelbett verbleiben. Bei konstanter Rauchgasgeschwindigkeit im klassierenden Abzug hat das ausgetragene Material eine Kornverteilung von ca. 90 % im Bereich von 0,5 bis 1 mm. Das in einem Schwingsieb abgesiebte Überkorn wird in einer Stiftmühle aufgemahlen und zusammen mit dem in einem Zyklon abgeschiedenen Material aus dem Abgas, das über das Saugzuggebläse in die Außenluft geleitet wird, in die Pulverdosierung mit Schneckenaustrag als Keimmaterial zurückgeführt.

Die relativ hohe Kornroh- und Schüttdichte von Materialien der technischen Keramik lassen es zweckmäßig erscheinen, die Apparatur mit Wirbelraumgeschwindigkeiten im Bereich von 2 bis 6 m/s zu betreiben.

Weiterhin lassen die Zusätze eine Wirbelraumtemperatur von 250 bis 400 C zu. Damit kann je nach Wassergehalt der Suspension mit Temperaturen unter dem Rost im Bereich von 300 bis 600°C in der Abluft von 70 bis 15O⁰C gefahren v/erden, wobei in der Fahrvveise zur optimalen Ausnutzung der Energie je nach der verwendeten Schlickerart die Temperaturverhältnisse eingestellt werden müssen.

Nach dem gleichen Verfahren wird ein Preßporzellangranulat hergestellt, indem eine Preßporzellanschlickermasse mit 0,5 Masse-% Verschlickerungs- und Bindemittel, bestehend aus 80 % CMC und 20 % RTA, auf das Wirbelbett gesprüht wird.

Zur Herstellung oxidkeramischer Erzeugnisse eignet sich ein Tonerdegranulat, das aus einer Schlickermasse mit 3»5 Masse-% Verschlickerungs- und Bindemittel, bestehend aus 70 % CIvIC, 26 % PVA und 4 % PAeG, erzeugt wurde.

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Ein Enstatitgranulat wird nach dem Verfahren gewonnen, indem Magnesit und Sand gemeinsam in einer Trommelmühle feingemahlen werden. Aus diesem Gemisch wird unter Zusatz von 1,2 Masse-% Verschlickerungs- und Bindemittel eine Schlickermasse bereitet, die auf das Wirbelbett gesprüht wird« Der Verschlickerungs- und Bindemittelzusatz besteht aus 52 % CMC und 48 % FVA.

Claims (1)

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   Erfi ηdungsans pruch

   Schlickermasse zum V/irbelschichtgranuliereri keramischer Materialien, insbesondere von oxidkeramischen und nichtoxiakeramischen Werkstoffen, wobei der keramische Schlicker auf ein mit Keimen versehenes V/irbelschichtbett einer Wirbelschichtkammer, die eine zur Mitte zirkulierende Materialströmung und einen klassierenden Austrag aufweist, gesprüht wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Schlicker mit 0,5 bis 3,5 Masse-% Carboxymethylcellulose (CMC), Polyvinylalkohol (PVA) und Polyäthylenglycol (PAeG) versetzt ist, wobei die genannten Zusätze im Verhältnis von (65 +15) : (35 +15) : (5 + 5) stehen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   DD-PS 101747 (F 27 B, 15/00)
   106412 (F 27 B, 15/10)
   119304 (F 26 B, 3/10)
   123501 (C 04 B, 33/30)
   124008 (B 01 F, 3/12)