DE10144109A1 - Verfahren zum Verdichten und Granulieren von feindispersen Pulvern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten und Granulieren von feindispersen Pulvern oder Pulvergemischen. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Einsatz einer Hochdruckwalzenpresse das Pulvergemisch so zu verdichten und in eine geometrische Stückform zu bringen, dass es für die Weiterverarbeitung geeignet ist. DOLLAR A Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch Verdichten und Granulieren von feindispersen Pulvern oder Pulvergemischen unter Verwendung eines Bindemittels, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es als feindisperses Pulver in geringen Mengen von etwa 0,3%-1% dosiert und proportional zum Pulverdurchsatz zugesetzt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten und Granulieren von von feindispersen Pulvern oder Pulvergemischen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Zum Verdichten und Granulieren von feindispersiven Rohstoff- und Wertstoffpulvern werden Verfahren zum Aufbaugranulieren mittels Granulierteller und Wirbelgranulator, Sprühgranulieren mittels Sprühtrockner sowie Pressgranulieren mittels Strangpressen, Stempelpressen und Walzenpressen verwendt.
• Beim Tellergranulieren werden durch turbulente Bewegungen meist auf einem drehenden und geneigten Teller aus dem dosiert zugeführten Pulver bei gleichzeitigem Zuführen von Wasser Granulatkugeln aufgebaut und kontinuierlich abgeführt. Die zuführende Wassermenge ist stoffabhängig und ergibt Feuchten von 18%-25%. Der Investitionsaufwand ist relativ gering.
• Beim Wirbelgranulieren wird das granulierende Pulver mit Wasser verrührt und dem Wirbelapparat in Form von Schlicker zugedüst. Bei gleichzeitiger Zuführung von Heißluft wird im Wirbelbett im turbulenten Luftstrom ein kugelförmiges Granulat aufgebaut und über Zellenradschleusen ausgetragen. Im abgehenden Wärmeluftstrom werden mitgeführte Feinkornpartikel allgemein durch Nasswäsche abgetrennt. Der operative und Investitionsaufwand sind relativ hoch, weiterhin ergeben sich Energiekosten für die Erzeugung des Heißluftstromes.
• Mit Strangpressen werden aus einer vorhandenen oder einer durch Knetmischer aus Pulver und Wasser hergestellten plastischen Masse mittels Pressschnecken durch Lochplatten Pressstränge gepresst. Die Pressstränge können durch Trennvorrichtungen in Granalien zerlegt werden. Voraussetzung für die Anwendbarkeit des Verfahrens ist, dass aus dem Pulver eine plastische Masse hergestellte werden kann. Allgemein wird zur Herstellung fester Granalien der plastischen Masse ein Bindemittel zugesetzt. Das Verfahren ist relativ produktiv. Durch die hohen Pressdrücke ergibt sich an Pressschnecken und Lochplatten hoher Verschleiß und entsprechend hohe Kosten für Verschleißersatz.
• Bei Stempelpressen werden durch Einfüllen des Pulvers in ein Formhohlkörper und anschließendes Zusammenpressen und Ausstoßen mittels Stempel verdichtete Formkörper hergestellt. Allgemein wird zur Erhöhung der Hubzahl vorher aufwendig ein gut rieselfähiges Pressgranulat hergestellt. Technisch vertretbare Investitionskosten werden aber nur bei Verwendung von Mehrfachwerkzeugen und der Rundläuferpresse erzielt. Es werden hydraulische und mechanische Pressen unterschieden. Für die Herstellung von verdichteten Formkörpern aus Pulver anschließende thermische Prozesse zur Werkstoffbildung reicht die Produktivität nicht aus. Hinzu kommt der zusätzliche Aufwand die Granulatherstellung und die hohen Kosten für den Verschleißersatz bei den Presswerkzeugen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Einsatz einer Hochdruckwalzenpresse das Pulvergemisch so zu verdichten und in eine geometrische Stückform zu bringen, sodass es für die Weiterverarbeitung geeignet ist.
• Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, bei Anwendung der Plastifizierung durch ein Bindemittel- Trockenpulver und einer Hochdruck-Walzenpresse mit hydraulisch - einstellbarem Druck ein geeignetes Verfahren anzugeben, das es gestattet das Pulver auf hoher Dichte bis zu 99% der thermischen Dichte in engen Toleranzen zu verdichten, als Voraussetzung für abriebfeste Formkörper (Schülpen), bzw. abriebfestes Granulat.
• Die Aufgabe wird mittels der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Verdichten/Pressgranulieren von feindispersen Pulvern und Pulvergemischen für die anschließende thermische Behandlung, z. b. in einem Drehrohrofen, bzw. für die Herstellung von Granulat für die Fertigung von zu pressenden Artikeln. Für die Agglomerationsfähigkeit wird dem Pulver ein Bindemittel beigemischt.
• Zum Verdichten von Pulvern für die Herstellung von Formkörpern für nachfolgende thermische Prozesse, bzw. für die Granulatherstellung werden vorteilhaft Walzenpressen mit glatten Walzen oder Walzen mit Formmulden eingesetzt. Wo das Agglomerationsverhalten des Pulvers nicht ausreicht, werden vor den Walzen geringen Mengen Wasser (bis ca. 5% Feuchte) und/oder Bindemittel in Form von Bindemittellösungen, wie z. b. Melasse und Sulfithablauge dem Pulver zugemischt.
• Die Walzenpresstechnik ist produktiv und wird für größte Durchsätze sicher beherrscht. Eine neue Entwicklung stellt die Hochdruck-Walzenverdichtung mit speziellen Pressdrücken von 10 Mp je cm Walzenbreite für schwer agglomerierbare Pulver dar. Bei Zusatz von Bindemittel werden diese fast ausschließlich als Bindemittellösung dem Pulver zugemischt. Die Herstellung dieser Lösungen meist aus Konzentraten von Melasse in beheizbaren Rührapparaten inklusive Anlieferung in Silofahrzeugen ist technisch relativ aufwendig.
• Das erfindungsgemäße Agglomerations- und Granulierverfahren bei Zugabe eines trockenen Pulvers als Bindedemittel in Einheit mit dem bewährten Verfahren des Walzenverdichtens verbindet die Vorteile der produktiven Walzwerktechnik mit einer vorteilhaften Lösung für die Zugabe eines Bindemittels zur Herstellung der erforderlichen Agglomerisationsfähigkeit des Pulvers.
• Erfindungsgemäß wird das Bindemittelpulver direkt dosiert in einem gleichbleibenden Verhältnis zum Massedurchsatz des Pulvers zugegeben. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist der geringe technische Aufwand und die Möglichkeit der freien Wählbarkeit der für das Walzenverdichten günstigsten Feuchte durch getrennt dosierte Wasserzugabe. Bei Zugabe des Bindemittels in Form, z. b. einer verdünnten Melasselösung, wird hierdurch entsprechend der Konzentration der Lösung eine Wassermenge zwangsweise zugeführt, die nicht der für das Agglomerieren typischen Feuchte entsprechen muss. Optimaler prozentualer Bindemittelzusatz, Pumpfähigkeit der Bindemittellösung und optimale Pulverfeuchte sind hierbei dann in Einklang zu bringen.
• Erfindungsgemäß wird mittels des zu dosierenden Bindemittelpulvers einem Intensivdurchflußmischer das pulverförmige Bindemittel mit dem Pulver vermischt und danach in der Walzenpresse über eine Stopfschnecke den Walzen zugeführt. Die Walzenoberfläche beider Walzen kann glatt ausgeführt sein, hier wird das Pulver zu vorgenannten Schülpen verpresst.
• Eine weitere Möglichkeit ist eine Walze mit glatter Oberfläche und die zweite mit Formmulden ausführen zu lassen, sodass das Pulver brikettiert, der technische Aufwand und die entsprechenden Kosten werden erheblich höher ausfallen.
• Die Plastifizierung mit einem trockenen Bindemittel in Einheit mit der Verdichtung mit eine Hochdruckwalzenpresse ermöglicht Agglomeration der feindispersiven Pulver bei Feuchte unter 3%. Damit werden z. b. bei nachfolgenden thermischen Prozessen wie bei der Ferritbildung eine starke Reduzierung der Energiekosten, im Vergleich zu Granulat vom Granuliertel ler mit Feuchten über 20%, erreicht. Nach dem Walzenverdichten entstehendes Feinkorn wird abgesiebt und zur Walzenpresse zurückgeführt, da es das Agglomerationsverhalten des Pulvers verbessert.
Ausführungsbeispiele
• Das erfindergemäße Verfahren zur Plastifizierung durch ein Bindemittel-Trockenpulver soll in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:
• Es soll eine ferritische Rohstoffmischung für eine anschließende Behandlung im Drehrohrofen vorverdichtet werden.
• Möglichkeiten des Granulierverfahrens sind in Fig. 1 (Fig. 1) angegeben:
  Fig. 1 zeigt eine Walzenverdichtungsanlage, ausgerüstet mit einer Walzenpresse (3) die versehen ist mit zwei Walzen glatter Oberfläche, davon eine Festwalze (5) und eine Loswalze (6) die mittels Hydraulikzylinder (7) und eines stufenlos einstellbaren Hydraulikdruckes pH und der erforderlichen Pressluft F gegen die Festwalze (5) gepresst wird. Der Durchsatz der Walzenpresse kann durch Verstellbarkeit des Walzenspaltes mittels Hydraulikzylinder(7) eingestellt werden.
• Das Pulver (10.1) und das Bindemittelpulver sowie falls notwendig Wasser (10.3) werden dem Intensiv- Durchflussmischer (1) kontinuierlich zugeführt und dort gemischt. Der Füllungsgrad und die Verweilzeit im Intensivdurchflussmischer werden durch das Stauwehr (2) bestimmt.
• Vom Mischer gelangt die plastifizierte Rohstoffpulvermischung in die Stopfschnecke (4) des Walzwerkes (3) und wird durch diese in den Spalt zwischen den Walzen gestopft und zu sogenannten Schülpen-Folien gepresst, die im Schülpen-Brecher (8) in annähernd quadratische Schülpen-Stücke zerkleinert wird. Beim Brechen entstehendes Feinkorn (1 1.3) (max. 15-20%) beeinflusst im nachfolgenden Drehrohrofen den Transport ungünstig, und wird im Taumelsieb (9) bei Maschenweite 2-3 mm abgesiebt und der Walzenpresse wieder zugeführt. Das rückgeführte Feinkorn beeinflusst bei der Vermischung das Agglomerationsverhalten günstig.
• Fig. 2 (Fig. 2) zeigt ein mögliches Granulierverfahren wobei bei der Walzenpresse eine Walze (5) mit glatter Walzenoberfläche und die zweite Walze (6) mit Formmulden versehen ist. Bei der Verdichtung entstehen sogenannte Briketts, die noch durch dünne Rippen miteinander verbunden sind, die aber beim Herabfallen leicht zerbrechen. Gegenüber dem Verfahren gemäß Fig. 1 kann deshalb der Brecher entfallen. Der gesamte übrige Verfahrensablauf ist analog dem unter Fig. 1 beschrieben.

Claims (5)

1. Verfahren zum Verdichten und Granulieren von feindispersiven Pulvern oder Pulvergemischen unter Verwendung eines Bindemittels, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel als feindisperses Pulver in geringen Mengen von etwa 0,3%-1% dosiert und proportional zum Pulverdurchsatz zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Bindemittel mit dem Pulver oder Pulvergemischen in einem Intensivdurchflußmischer homogen vermischt wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Pulver und Bindemittelpulver in einer Hochdruck-Walzenpresse bei spezifischen Walzenpresskräften von ≥ 30 KN/cm Walzenbreite verdichtet wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass das zu verdichtende Pulver oder Pulvergemisch abhängig von seiner Eigenfeuchte vor dem Mischen eine geringe Menge Wasser für eine Endfeuchte ≤ 3-5% dosiert und proportional zum Pulverdurchsatz zugeführt und im Mischer homogen vermischt wird.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2, 3, und 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein entsprechender Anteil Feinkorn von ≤ 15-20% von den Schülpen oder Briketts abgesiebt und zur Walzenpresse zurückgeführt wird, da es als Keime für die Agglomeration dient.