DE102013002973A1

DE102013002973A1 - Dispersion method and apparatus

Info

Publication number: DE102013002973A1
Application number: DE102013002973.2A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Garrecht Harald; Christian Baumert; Manfred Kleimeier
Original assignee: Universitaet Stuttgart; MAT Mischanlagentechnik GmbH
Current assignee: Universitaet Stuttgart; MAT Mischanlagentechnik GmbH
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2014-08-28
Also published as: WO2014127761A1; EP2958721A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dispersionsverfahren, bei welchem Feststoffe eine Einmischzone und eine Zone intensiver Durchmischung einer Dispergiervorrichtung durchlaufen. Hierbei ist vorgesehen, dass in der Zone intensiver Vermengung intensiv vermengte Dispersion entnommen und zur Einmengung weiterer Feststoffe rückgeführt wird.The invention relates to a dispersion process in which solids pass through a mixing zone and a zone of intensive mixing of a dispersing device. It is envisaged that in the zone of intensive mixing, intensively mixed dispersion will be removed and returned to the mixing in of further solids.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das oberbegrifflich Beanspruchte und bezieht sich somit auf die Herstellung von Dispersionen.The present invention relates to the term claimed above and thus relates to the preparation of dispersions.

Als Dispersionen werden in der Chemie und Verfahrenstechnik heterogene Gemische aus mindestens zwei Stoffen bezeichnet, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander verbinden. Ein wichtiger Anwendungsfall sind Dispersionen von Feststoffen in einer flüssigen Phase. Oftmals haben derartige Dispersionen eine pastöse Konsistenz, insbesondere dann, wenn der Feststoffanteil hoch und der Flüssiganteil niedrig ist. Es gibt eine Reihe solcher Dispersionen, die in der Technik erhebliche Bedeutung aufweisen.Dispersions in chemistry and process engineering are heterogeneous mixtures of at least two substances which do not or hardly dissolve into one another or chemically combine with one another. An important application is dispersions of solids in a liquid phase. Often, such dispersions have a pasty consistency, especially when the solids content is high and the liquid content is low. There are a number of such dispersions which are of considerable importance in the art.

Von erheblicher Bedeutung sind Dispersionen unter anderem bei der Fertigung von Beton, insbesondere für Hochleistungsbetone. Daher wird die vorliegende Erfindung nachfolgend überwiegend mit Bezug auf die Herstellung von Beton, insbesondere Hochleistungsbeton bzw. ultrahochfesten Beton beschrieben, ohne dass darin jedoch eine zwingende Beschränkung nur auf diesen Anwendungsfall zu sehen ist. Es wird für den Fachmann vielmehr einsichtig sein, dass die vorliegend offenbarte Erfindung auch für andere Gebiete der Dispersionsherstellung außer der Hochleistungsbetonfertigung anwendbar ist; so sind auch hoch flugaschehaltige Betone herstellbar und es ist ohne weiteres möglich, für selbstverdichtende Betone in einer ersten Stufe eine Suspension herzustellen, der später gröbere Gesteinskörnungen beziehungsweise Fasern zugegeben werden können.Dispersions of considerable importance are inter alia in the production of concrete, in particular for high-performance concretes. Therefore, the present invention will be described below mainly with reference to the production of concrete, in particular high performance concrete or ultra high strength concrete, without, however, a compelling limitation is seen only in this application. Rather, it will be apparent to those skilled in the art that the invention disclosed herein is applicable to other areas of dispersion production other than high performance concrete fabrication; So high fly ash concretes are produced and it is readily possible to produce for self-compacting concretes in a first stage, a suspension, which later coarser aggregates or fibers can be added.

Beton ist ein wichtiger Baustoff, der klassisch mit Betonrezepturen gefertigt wird, nach denen Zement, Wasser und Gesteinskörnungen vermengt werden. Je nach Fertigung variieren dabei die Eigenschaften des Betons; besonderes Augenmerk richtet sich in jüngster Zeit auf Betone mit besonderen Leistungseigenschaften, vergleiche etwa den Aufsatz ”Zementgebundene Hightech-Werkstoffe für die Industrie” von T. Teichmann in: BWI BetonWerk International 6/2011, Seiten 78–82 .Concrete is an important building material that is traditionally made with concrete formulations that mix cement, water and aggregates. Depending on the production, the properties of the concrete vary; Particular attention has recently focused on concretes with special performance characteristics, such as the essay "Cement-bound high-tech materials for industry" by T. Teichmann in: BWI BetonWerk International 6/2011, pages 78-82 ,

Um einen Beton zu erhalten, der besondere Eigenschaften, etwa eine besonders hohe Festigkeit von um oder über 250 N/mm² aufweist, ist es in der Regel erforderlich, die Art und Menge der Zusatzstoffe anforderungsgemäß festzulegen, die Menge des eingesetzten Anmach-Wassers, bezogen auf die Menge an Zement, das heißt den sogenannten Wasser-Zement-Wert beziehungsweise den Wasser-Bindemittel-Wert, zu reduzieren und eine geeignete Vermengung vorzusehen, das heißt die Dispersion aus den genannten Substanzen auf geeignete Weise zu bilden. So ist es aus dem Artikel ”The influ-ence of mixing an the microstructure of the cement paste/ag-gregate interfacial zone and an the strength of mortar” von A. W. Pope et al., J. Materials Science 27, 1992, 6452–6462 , bekannt, dass die Art der Mischung die Festigkeit eines Mörtels beeinflusst. Die DE 10 2008 031 852 A1 diskutiert die Optimierung der Festigkeit und Dichtigkeit der Zementsteinmatrix eines Betons.In order to obtain a concrete having special properties, such as a particularly high strength of around or above 250 N / mm ² , it is usually necessary to set the type and amount of additives according to requirements, the amount of Anmach-water used, based on the amount of cement, that is, the so-called water-cement value or the water-binder value, and to provide a suitable mixing, that is to form the dispersion of said substances in a suitable manner. So it is from the article Pope et al., J. Materials Science 27, 1992, 6452-6462. "The influenza of mixing at the microstructure of the cement paste / ag-gregate interfacial zone and at the strength of mortar" It is known that the type of mixture influences the strength of a mortar. The DE 10 2008 031 852 A1 discusses the optimization of the strength and density of the cement paste matrix of a concrete.

Die zu verwendenden Feststoffe haben nun die Neigung zur Agglomeration beziehungsweise Aggregatsbildung, das heißt sie ”klumpen”. Um die gewünschten Beton-Eigenschaften zu erzielen, ist es aber erforderlich, die Feststoffpartikel zu vereinzeln und sie sehr homogen zu verteilen, das heißt – abgesehen von etwaigen grobkörnigen Bestandteilen – eine weitgehend homogene Verteilung zu erzielen. Dies ist auf unterschiedliche Arten möglich, erfordert aber im Regelfall einen erheblichen Energieaufwand, was nicht nur aus ökologischen, sondern auch aus ökonomischen Gründen unerwünscht ist.The solids to be used now have the tendency to agglomeration or aggregate formation, that is they "clump". In order to achieve the desired concrete properties, it is necessary to separate the solid particles and to distribute them very homogeneously, that is - to achieve a largely homogeneous distribution - apart from any coarse-grained components. This is possible in different ways, but usually requires a considerable amount of energy, which is undesirable not only for environmental, but also for economic reasons.

Aufgemahlener Zementklinker neigt abhängig von seiner Mahlfeinheit, den zwischen der Klinkermahlung und der Zementverordnung gegebenen Lagerbedingungen (Feuchte, Temperatur, Lagerungsart sowie -druck etc.) infolge der Wechselwirkungskräfte (van der Waals) zu einer mehr oder weniger ausgeprägten Agglomeration der im Mahlprozess vereinzelt vorliegenden Zementpartikel. Festgestellt wurde, dass – stets vorhandene – Zementagglomerate bei der Dispersionsherstellung zerstört werden müssen, um so trotz agglomeriertem Ausgangsmaterials die gesamte Zementmenge nutzbar zu machen. Der Aufsatz ”Influences of Mixing Methods on the Microstructure and Rheological Behavior of Cement Paste” von M. Yang et al. in Adv. Cem. Bas. Mat. 1995, 2: 70–78 , untersucht dazu den Einfluss des Mischverfahrens auf die Eigenschaften einer resultierenden Zement-Paste. Es wird ausgeführt, dass ein Intensivmischer dazu beitragen wird, zusammenhaftendes Pulver zu zerteilen. Das Einbringen der erforderlichen Scherkräfte und der Energieaufwand dafür werden jedoch, abhängig von den eingesetzten Verfahren, variieren.Ground cement clinker tends to a more or less pronounced agglomeration of the cement particles occasionally present in the grinding process, depending on its grinding fineness, the storage conditions (moisture, temperature, type of storage as well as pressure) between the clinker grinding and the cement regulation due to the interaction forces (van der Waals) , It was found that - always present - cement agglomerates must be destroyed in the dispersion production, so as to harness the total amount of cement despite agglomerated starting material. The essay "Influences of Mixing Methods on the Microstructure and Rheological Behavior of Cement Paste" by M. Yang et al. in Adv. Cem. Bas. Mat. 1995, 2: 70-78 , to investigate the influence of the mixing process on the properties of a resulting cement paste. It is stated that an intensive mixer will help to break up cohesive powder. However, the introduction of the required shear forces and the energy input will vary depending on the methods used.

Es wurde auch vorgeschlagen, zunächst feinere Feststoffe zu dispergieren und dann grobgranulare Bestandteile wie Kies usw. zuzusetzen. So ist aus der DE 10 2007 027 080 B4 ein Verfahren zur Herstellung einer Betonmischung durch Dosieren und stufenweises Mischen der Betonkomponenten bekannt, bei welchem in einer Vormischstufe Wasser und feinkörnige Betonkomponenten und in einer Endmischstufe die in der Vormischstufe hergestellte Vormischung mit den weiteren Komponenten vermischt werden. Dies hat den Vorteil, dass bei der Dispersionsbildung für die Bewegung der grobgranularen Bestandteile keine Energie aufgewendet werden muss. Der Aufsatz ”Technique of multi-step concrete mixing” von K. R. Saeed in: Materials and Structures 1995, 28, 230–234 , gibt einen Überblick über verschiedene Techniken, Beton in mehreren Schritten zu mixen.It has also been proposed to first disperse finer solids and then to add coarse-grained ingredients such as gravel, etc. So is out of the DE 10 2007 027 080 B4 a method for producing a concrete mixture by metering and stepwise mixing of the concrete components is known, in which in a premixing stage water and fine-grained concrete components and in a final mixing stage the premix prepared in the premix are mixed with the other components. This has the advantage that in the dispersion formation for the movement of the coarse granular components no energy must be expended. The essay "Technique of multi-step concrete mixing "by KR Saeed in: Materials and Structures 1995, 28, 230-234 , gives an overview of different techniques to mix concrete in several steps.

Auch wurde vorgeschlagen, zur Dispersionsbildung eine Beaufschlagung mit Ultraschallenergie vorzusehen. Der Vorschlag, bei der Mischung von Flugasche mit einem Fluid eine Ultraschallbeaufschlagung mit einer solchen Leistung und Frequenz vorzunehmen, dass in dem partikulären Material enthaltene Mehrfachkügelchen aufgebrochen werden, findet sich unter anderem in der EP 0 948 410 B1 .It has also been proposed to provide ultrasound energy for dispersion formation. The suggestion, in the mixing of fly ash with a fluid, to apply ultrasound to such a power and frequency that multiple globules contained in the particulate material are broken up, can be found inter alia in US Pat EP 0 948 410 B1 ,

Trotz dieser Maßnahmen ist der Energieeintrag bei der Dispersionsherstellung noch erheblich, insbesondere für Hochleistungsbetone mit sehr geringem Wasser-Zement-Wert beziehungsweise Wasser-Bindemittel-Wert und fein zu verteilenden Feststoffen.Despite these measures, the energy input in the dispersion production is still significant, especially for high performance concretes with very low water-cement value or water-binder value and finely distributed solids.

Der Energieeintrag ist jedoch nicht nur wegen der Kosten unerwünscht, sondern wirkt sich auch aufgrund des damit verbundenen, im Regelfall unerwünschten Temperaturanstiegs negativ und begrenzend aus.However, the energy input is not only undesirable because of the cost, but also has a negative and limiting effect due to the associated, usually unwanted temperature rise.

Es ist wünschenswert, ein verbessertes Dispergierverfahren anzugeben, insbesondere ein Dispergierverfahren, das eine günstige Herstellung von leistungsfähigem Beton ermöglicht.It is desirable to provide an improved dispersing method, in particular a dispersing method which enables favorable production of high performance concrete.

Ein Rührgerät für die Herstellung von ultrahochfestem Beton ist aus der DE 20 2009 013 755 U1 bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass ein Rührwerk für einen Mischer zum Mischen einer Suspension so ausgebildet ist, dass mit einem äußeren Rührwerk und einem inneren Rührwerk die Suspension vorgemischt wird.A stirrer for the production of ultra-high strength concrete is from the DE 20 2009 013 755 U1 known. It is provided that an agitator for a mixer for mixing a suspension is designed so that the suspension is premixed with an external agitator and an internal agitator.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.The object of the present invention is to provide new products for commercial use.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht.The solution to this problem is claimed in an independent form.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments are specified in the subclaims.

Gemäß einem ersten Grundgedanken der Erfindung wird somit bei einem Dispersionsverfahren, bei welchem Feinstoffe eine Einmischzone und eine Zone intensiver Durchmischung einer Dispergiervorrichtung durchlaufen, vorgeschlagen, dass in der Zone intensiver Vermengung intensiv vermengte Dispersion entnommen und zur Einmengung weiterer Feststoffe rückgeführt wird.According to a first basic concept of the invention, it is thus proposed in a dispersion process in which fines pass through a mixing zone and a zone of intensive mixing of a dispersing device that intensively mixed dispersion is taken off in the zone of intensive mixing and recycled for the purpose of mixing further solids.

Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass immer nur wenig Feststoffe neu vermengt werden müssen. Die kleinen Feststoffmengen können daher vergleichsweise einfach in die – gegebenenfalls schon pastöse – rückgeführte Dispersion eingearbeitet werden. Dabei können die geringen Feststoffmengen einerseits leichter zerteilt und verteilt werden, ohne dass einzelne Agglomerate in großen Mengen verbleiben. Andererseits ist auch bei geringer Gesamtfeuchte beziehungsweise niedrigem Wassergehalt eine gleichmäßige Be- und Durchfeuchtung erzielbar, ohne dass an einzelne Teilchen große Wassermengen beziehungsweise Fluidmengen gebunden werden, während andere Teilchen oder Aggregate ungenügend befeuchtet und/oder ungenügend durchfeuchtet bleiben. Die allmähliche Einarbeitung führt also zu den gewünscht homogenen Ergebnissen. Zugleich muss in der Anfangsphase der Dispersionsbildung nur wenig Energie aufgewendet werden; damit bleibt die Temperaturerhöhung zunächst vergleichsweise niedrig. Auch im Laufe der weiteren Dispersionsbildung kann mit weniger Energieeintrag gearbeitet werden als bei sofortiger oder allmählicher Zugabe aller Feinstoffe in die Gesamt-Dispersion. Auch damit ist einerseits die Temperaturerhöhung eher gering und andererseits kann die Antriebsleistung geringer gehalten werden, was maschinenseitige Investitionskosten gering hält und/oder bei gegebener Anlagenleistung höhere Produktionsmengen erlaubt. Der Gesamtenergieaufwand für eine gegebene Dispersionsmenge ist zudem geringer als im Stand der Technik.This approach has the advantage that only a small amount of solids have to be recombined. The small amounts of solids can therefore be incorporated comparatively easily into the optionally pasty recycled dispersion. On the one hand, the small amounts of solids can be more easily separated and distributed without individual agglomerates remaining in large quantities. On the other hand, even with low total moisture or low water content, uniform humidification and moisture penetration can be achieved without large quantities of water or fluid quantities being bound to individual particles, while other particles or aggregates are insufficiently moistened and / or remain insufficiently moistened. The gradual incorporation thus leads to the desired homogeneous results. At the same time, only little energy has to be expended in the initial phase of dispersion formation; so that the temperature increase initially remains comparatively low. Also in the course of further dispersion formation can be worked with less energy input than with immediate or gradual addition of all fines in the overall dispersion. Also, on the one hand, the temperature increase is rather low and on the other hand, the drive power can be kept lower, which minimizes machine-side investment costs and / or allows higher production volumes for a given system performance. The total energy consumption for a given amount of dispersion is also lower than in the prior art.

Es wird einzusehen sein, dass bevorzugt wenigstens eines von Leistung, Antriebs-Drehmoment und/oder Drehzahl der Antriebsmotoren und/oder die Zugabe an Feststoffen und/oder Wasser und/oder Zusatzmittel geregelt wird, wobei bevorzugt sowohl die Leistung beziehungsweise das Drehmoment und/oder die Drehzahl der Antriebsmotoren geregelt sein wird, als auch die Zugabe an Feststoffen und/oder Wasser und/oder Zusatzmittel dosiert erfolgen wird. Bei Zugabe mehrerer unterschiedlicher Feststoffe kann in einer bevorzugten Variante der Erfindung das Verhältnis der verschiedenen Feststoffe zueinander im Laufe der Dispersionsherstellung variieren, um zunächst nur oder überwiegend erste und nachfolgend weitere (per se vergleichsweise bevorzugt ebenfalls feindisperse, also nicht grobgranulare) Feststoffe zuzugeben. Auch hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass zu Beginn nur eine Teilmenge des Fließmittels zugegeben wird und erst nachfolgend, insbesondere erst nach Einarbeiten von Zement in Wasser, weiteres Fließmittel zugesetzt wird. Es können dabei z. B. etwa 30–50, bevorzugt 40% des Fließmittels zu Anfang zugesetzt werden, und später, nämlich nachdem ein Großteil, das heißt hier über 80% des Zements, bevorzugt 100% des Zements eingearbeitet wurden, die übrigen 60% beziehungsweise das restliche Fließmittel. Dies hat Vorteile hinsichtlich des Adsorptionsverhaltens der Fließmittelpolymere auf der Zementsteinoberfläche und hinsichtlich der entstehenden Zementphasen.It will be appreciated that preferably at least one of power, drive torque and / or speed of the drive motors and / or the addition of solids and / or water and / or additives is controlled, preferably both the power or the torque and / or the speed of the drive motors will be regulated, as well as the addition of solids and / or water and / or additives will be dosed. In the case of addition of a plurality of different solids, in a preferred variant of the invention, the ratio of the different solids relative to one another may vary in the course of dispersion preparation, in order to initially add only or predominantly first and subsequently further (per se comparatively preferably likewise finely dispersed, ie not coarsely granular) solids. It has also proven to be advantageous that at the beginning only a partial amount of the flow agent is added and only subsequently, in particular after incorporation of cement in water, further flow agent is added. It can be z. B. about 30-50, preferably 40% of the flow agent are added to the beginning, and later, after a large part, that is here over 80% of the cement, preferably 100% of the cement were incorporated, the remaining 60% or the remainder of the superplasticizer , This has advantages in terms of Adsorption behavior of the flux polymers on the cement stone surface and with regard to the resulting cement phases.

Es ist vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Dispersionsverfahren vorgesehen ist, dass zur Herstellung eines Hochleistungsbetons als Fest- bzw. Feinstoff zumindest eine der folgenden Substanzen zugesetzt wird: Silicastaub (Microsilica), Flugasche, Gesteinsmehl, zum Beispiel Kalksteinmehl, Metakaolin, Feinhüttensand, gebrannter Ölschiefer, Quarzmehl, Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern, Stahlfasern, Kohlenstofffasern, insbesondere CNTs, Kunststofffasern, insbesondere Fasern aus Polypropylen und/oder Polyvinylalkohol, Zement, Sand, insbesondere mit einer vorgegebenen Feinheit und/oder worin zur Herstellung eines Hochleistungsbetons als Fluid Wasser, bevorzugt zusätzlich zu Entschäumer und/oder Fließmittel, zugesetzt wird. Typisch wird es bevorzugt, dabei Körnungen bis 2 mm zuzugeben, bevorzugt bis 10% des Gewichts der Zuschlagstoffe. Es sei darauf hingewiesen, dass Faserzugabe womöglich erst gegen Ende einer Chargenherstellung oder danach erfolgen sollte, um Einwirken von Scherkräften auf die Fasern und damit Faserzerstörung zu vermeiden. Es sei angemerkt, dass mit diesen – für die Herstellung von Hochleistungsbetonen per se gebräuchlichen – Ausgangsmaterialien ohne weiteres das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Dies zeigt, dass die Erfindung per se nicht beschränkend auf die Materialwahl wirkt, sondern ein breites Feld an zu dispergierenden Substanzen für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung steht.It is advantageous if it is provided in a dispersion method according to the invention that at least one of the following substances is added to produce a high-performance concrete as solid or fines: silica fume (microsilica), fly ash, rock flour, for example limestone, metakaolin, fine slag sand, burnt oil shale , Quartz powder, reinforcing fibers, in particular glass fibers, steel fibers, carbon fibers, in particular CNTs, plastic fibers, in particular fibers of polypropylene and / or polyvinyl alcohol, cement, sand, in particular with a predetermined fineness and / or wherein for the production of a high performance concrete as a fluid water, preferably in addition to Defoamer and / or superplasticizer is added. Typically, it is preferred to add grain sizes of up to 2 mm, preferably up to 10% of the weight of the additives. It should be noted that fiber addition should probably occur only towards the end of a batch production or after, in order to avoid exposure to shear forces on the fibers and thus fiber damage. It should be noted that with these starting materials, which are commonly used for the production of high-performance concretes, the process according to the invention can easily be carried out. This shows that the invention per se does not limit the choice of material, but a broad field of substances to be dispersed is available for carrying out the method according to the invention.

Mit diesen Zusatzstoffen wird, zum Teil auch aufgrund der Viskositätsreduzierung, die Verarbeitbarkeit verbessert und die Festigkeit des resultierenden Betons signifikant erhöht. Diese Zusatzstoffe können erfindungsgemäß zugesetzt werden, wenn besonders leistungsfähiger Beton, das heißt insbesondere UHPC-Beton oder dergleichen gefertigt werden soll, auch wenn dabei extrem niedrige Wasser-Zement-Werte beziehungsweise Wasser-Bindemeittel-Werte angestrebt werden und die resultierenden Produkte eine entsprechend hohe Viskosität besitzen.With these additives, in part because of the viscosity reduction, the processability is improved and the strength of the resulting concrete is significantly increased. These additives can be added according to the invention if particularly high-performance concrete, that is to say in particular UHPC concrete or the like, is to be produced, even if extremely low water-cement values or water-binder half values are sought and the resulting products have a correspondingly high viscosity have.

Es ist vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Dispersionsverfahren vorgesehen ist, dass die Dispersion chargenweise gefertigt wird. In einem solchen Fall kann anfänglich die gesamte Fluidmenge und/oder die gesamte oder weitgehend die gesamte Wassermenge in die Dispersionsvorrichtung eingebracht werden und die Rückführung gegebenenfalls anfänglich von nur der Fluidmenge zum Beispiel durch Einschalten von dem Mischer selbst oder Umwälzpumpen oder dergleichen begonnen werden, bevor eine Zugabe von Feststoffen erfolgt. Die Feststoffe und/oder Fließmittel werden dann bevorzugt allmählich zugegeben, wobei die momentane Zugabe zu einer bestimmten Phase der Chargenfertigung abhängig von einem oder mehreren Parametern erfolgen kann, etwa der bereits erzielten Viskosität, stoffspezifischen Parametern wie der Zusammensetzung, der relativen Feststoffkonzentration, der Packungsdichte und/oder der Dichte, der erforderlichen Zeit bis zum Anlaufen oder vollständigen Ablaufen bestimmter chemischer Prozesse, der aktuellen Temperatur der Dispersion und/oder der Umgebung, der aktuell zugeführten und/oder der maximal zur Verfügung stehenden Antriebsleistung von in der Dispersionsvorrichtung vorhandenen Antriebsmotoren, insbesondere den Antriebsmotoren für die Mittel zur Feststoff-Einmischung in der Einmischzone und/oder die Antriebsmotoren für die Mittel zur intensiven Vermengung. Die Fließmittelzugabe kann dabei die Hydratation und/oder das Adsorptionsverhalten der Fließmittel auf der Zementoberfläche beeinflussen. Die Zugabe der Feststoffe kann insbesondere volumen- oder gewichtsgesteuert sein und es ist möglich, die Verhältnisse der zuzugebenden Feststoffe untereinander im Laufe der Produktion einer einzelnen Charge zu verändern. Dass eine (Prozess-)Rechnersteuerung möglich und bevorzugt ist, sei erwähnt. Dass alternativ zu einer chargenweisen Herstellung auch eine kontinuierliche Herstellung möglich ist, sei ebenfalls erwähnt. Es wird einsichtig sein, dass auch für eine kontinuierliche Herstellung eine Anlaufphase bis zum Erreichen eines stationären oder quasistationären (Fließ-)Zustandes benötigt wird, in welchem dann gegebenenfalls genau soviel Menge entnommen wie nachgefertigt wird; während einer solchen Anlaufphase gelten die oben genannten Möglichkeiten der chargenphasenabhängigen Wahl bestimmter Parameter vollumfänglich; in einer Phase eines quasistationären Zustandes ist dagegen bevorzugt Sorge zu tragen, dass Material einer solchen Zusammensetzung entnommen wird, wie zugefügt wird. Dass dazu gegebenenfalls auch wieder neues Fluid, wie zum Beispiel Wasser und/oder Fließmittel zugesetzt werden muss, sei erwähnt. Dieses kann als solches zum Beispiel in der Einmischzone zugesetzt werden oder der rückgeführten Dispersion vor Zufuhr weiterer Feststoffe zugeführt werden, etwa in einem Zwangsmischer; alternativ ist es, wenn eine quasikontinuierliche Fertigung gewünscht wird, möglich, das Fluid intervallweise vorab mit einem oder den Feststoffen zu versetzen und dann diese so bereits fluidversetzten Feststoffe mit der rückgeführten Dispersion intensiv zu vermengen. Die intervallweise Zugabe hat dabei den Vorteil, dass vergleichsweise viel Fluid zur Verfügung steht, so dass eine Dispersionsbildung, insbesondere bei Auswahl eines oder mehrerer geeigneter unter den zuzugebenden Feststoffen, erleichtert ist.It is advantageous if it is provided in a dispersion process according to the invention that the dispersion is produced in batches. In such a case, initially the entire amount of fluid and / or all or substantially all of the water can be introduced into the dispersion device and the recycling optionally started initially from only the amount of fluid, for example, by switching on the mixer itself or circulating pumps or the like, before Addition of solids takes place. The solids and / or flow agents are then preferably added gradually, wherein the instantaneous addition to a particular batch production stage may be dependent on one or more parameters, such as viscosity already achieved, material specific parameters such as composition, relative solids concentration, packing density, and / or the density, the time required to start or complete run certain chemical processes, the current temperature of the dispersion and / or the environment, the currently supplied and / or the maximum available drive power present in the dispersion device drive motors, in particular the Drive motors for the means for mixing the solids in the mixing zone and / or the drive motors for the means for intensive mixing. The addition of the flow agent can influence the hydration and / or the adsorption behavior of the flow agents on the cement surface. In particular, the addition of the solids may be volume or weight controlled and it is possible to alter the ratios of the solids added to one another during the course of the production of a single batch. It should be mentioned that a (process) computer control is possible and preferred. The fact that a continuous production is possible as an alternative to a batchwise preparation should also be mentioned. It will be appreciated that even for a continuous production, a start-up phase is required until a stationary or quasi-stationary (flow) state is reached, in which case exactly as much quantity is removed as is subsequently reproduced; During such a start-up phase, the abovementioned possibilities of the batch-phase-dependent selection of specific parameters apply in their entirety; in a phase of a quasi-stationary state, however, it is preferable to ensure that material is taken from such a composition as is added. That, if necessary, again new fluid, such as water and / or flow agents must be added, may be mentioned. This may be added as such, for example, in the mixing zone or fed to the recycled dispersion prior to the addition of further solids, such as in a compulsory mixer; Alternatively, if quasi-continuous fabrication is desired, it is possible to advance the fluid in advance with one or more solids and then to intimately mix these already fluid-displaced solids with the recycled dispersion. The intervalwise addition has the advantage that comparatively much fluid is available, so that dispersion formation, in particular when selecting one or more suitable among the solids to be added, is facilitated.

Es ist vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Dispersionsverfahren vorgesehen ist, dass die Zone höchster Scherwirkung in der Einmischzone liegt. Die in dieser Einmischzone hohe Scherwirkung bewirkt eine effektive Zerstörung großer, aber gegebenenfalls nicht stark zusammenhaftender Agglomerate. Diese Zerstörung nicht stark zusammenhaftender Agglomerate kann vor der intensiven Vermischung und damit vor der Anfeuchtung der äußeren Agglomeratsbereiche erfolgen; da die Anfeuchtung der äußeren Agglomeratsbereiche womöglich agglomeratstabilisierend wirkt, wird eine gute Agglomeratzerstörung durch die hohen Scherkräfte bewirkt.It is advantageous if it is provided in a dispersion method according to the invention that the zone of highest shear in the mixing zone lies. The high shear in this mixing zone causes effective destruction of large, but possibly not strongly adhering agglomerates. This destruction of agglomerates which are not strongly adhering can take place before the intensive mixing and thus before the moistening of the outer agglomerate areas; since the humidification of the outer agglomerate areas may act to agglomerate stabilize, a good Agglomeratzerstörung is caused by the high shear forces.

Es ist vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Dispersionsverfahren vorgesehen ist, dass zur chargenweisen Fertigung anfänglich Wasser und/oder Entschäumer und/oder Fließmittel und dann Feinstoffe zugegeben werden. Dass handelsübliche Fließmittel-Entschäumer-Gemische verwendbar sind, sei erwähnt. Es ist demnach nicht erforderlich, die Feinstoffe in bereits teilweise fertig gestellte Dispersion einzuarbeiten. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es vielmehr möglich, anfänglich ein Fluid ohne Feststoffeinmengung zu verwenden, also anfänglich eine niedrigviskose Dispersion zu erzeugen.It is advantageous if, in a dispersion process according to the invention, it is provided that water and / or defoamer and / or flow agent and then fines are added initially for the batchwise production. It may be mentioned that commercially available flow agent defoamer mixtures can be used. It is therefore not necessary to incorporate the fines in already partially completed dispersion. On the contrary, as already mentioned above, it is possible initially to use a fluid without solid matter mixing, ie to initially produce a low-viscosity dispersion.

Es ist vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Dispersionsverfahren der vorliegenden Erfindung die in der Zone intensiver Vermengung intensiv vermengte Dispersion am Ausgang der Zone intensiver Vermengung und/oder dahinter entnommen wird. Bei kontinuierlicher Fertigung, also dann, wenn nicht chargenweise gefertigt wird, kann also ein Teil der per se fertig hergestellten Dispersion wieder zurückgeführt werden; dies ist besonders vorteilhaft. Damit kann apparativ erreicht werden, dass die Einmischzone und die Zone intensiver Vermischung (lokal) getrennt bleiben. Dies erlaubt optimierte Auslegungen beider Zonen. Bei chargenweiser Fertigung wird durch die bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltung erreicht, dass die zuvor dispergierten Feststoffe durch deren bereits erfolgte intensive Vermengung wie erforderlich und zu einem gegebenen Zeitpunkt möglich dispergiert sind, bevor weitere Feststoffe zugegeben werden. Dies hat zur Folge, dass – wie gewünscht – die Zugabe der weiteren Feststoffe in eine fließfähige Dispersion hinein erfolgt. Dies gewährleistet auch ohne weiteres die erfindungsgemäß angestrebte Wirkung.It is advantageous if, in a dispersion method according to the present invention, the dispersion intensively mixed in the zone of intensive mixing is removed at the outlet of the zone of intensive mixing and / or behind it. In the case of continuous production, that is to say if it is not produced batchwise, it is thus possible for some of the dispersion prepared per se to be recycled again; This is particularly advantageous. Thus, it can be achieved by means of apparatus that the mixing zone and the zone of intensive mixing (local) remain separate. This allows optimized design of both zones. In the case of batchwise production, the preferred and advantageous embodiment achieves that the previously dispersed solids are dispersed as necessary and at a given point in time by their already intensive mixing, before further solids are added. This has the consequence that - as desired - the addition of further solids into a flowable dispersion takes place. This also ensures the desired effect of the invention without further ado.

Es ist vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Dispersionsverfahren vorgesehen ist, dass die entnommene Dispersion in der Einmischzone wieder zugeführt und mit weiteren Fest- bzw. Feinstoffen versetzt wird. Mit anderen Worten erfolgt die Einmischung der weiteren, im Laufe der Fertigung zuzusetzenden Stoffe bevorzugt direkt in die Dispersion hinein, das heißt ohne vorherige zusätzliche Anfeuchtung oder dergleichen, wobei jedoch erwähnt sei, dass in einer baulich besonders bevorzugten Ausgestaltung dessen ungeachtet die Zufuhr von Feststoffen in die Einmischzone durch Einbringen, etwa Einstreuen, der Feststoffe in einem Zentrum erfolgt, von wo aus die Feststoffe in äußere Bereiche geschleudert werden, wo oder wobei sie mit der rückgeführten Dispersion in Kontakt gebracht werden. Auf diese Weise wird eine hervorragende Agglomeratzerstörung bewirkt. Dass es aber nicht zwingend ist, dass die entnommene Dispersion in der Einmischzone mit weiteren, zuvor noch nicht benetzten Fest- bzw. Feinstoffen versetzt wird, sei gleichfalls erwähnt. So können etwa einzelne, gegebenenfalls auch alle der zuzugebenden und zu dispergierenden Feststoffe vorab mit Fluid, insbesondere frischem Anmachwasser, Fließmitteln usw. versetzt werden.It is advantageous if it is provided in a dispersion method according to the invention that the withdrawn dispersion is fed back into the mixing zone and mixed with further solids or fines. In other words, the mixing of the further substances to be added in the course of production preferably takes place directly into the dispersion, ie without prior additional moistening or the like, it being noted, however, that in a structurally particularly preferred embodiment, the supply of solids in the mixing zone is by introduction, such as sprinkling, of the solids in a center from where the solids are spun into outer areas where or where they are contacted with the recycled dispersion. In this way, an excellent agglomerate destruction is effected. That it is not mandatory, however, that the removed dispersion is added in the mixing zone with other, previously not wetted solid or fines, is also mentioned. Thus, for example, individual, if appropriate also all of the solids to be added and dispersed, can be mixed in advance with fluid, in particular fresh make-up water, flow agents, etc.

Es ist vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Dispersionsverfahren vorgesehen ist, dass die in der Einmischzone und/oder der Zone intensiver Vermengung zugeführte Leistung geregelt wird, insbesondere mehrstufig oder (gegebenenfalls quasi-)kontinuierlich geregelt wird, insbesondere unter Berücksichtigung einer momentan erfassten Temperatur, insbesondere der Dispersionstemperatur und/oder einer Antriebstemperatur, des (Antriebs-)Energieeintrags, der Antriebsleistung und/oder des Antriebdrehmoments. Es wird also in der bevorzugten Ausführung nicht einfach eine einfache Hysterese verwendet, um die Leistungszufuhr zu erhöhen und/oder zu senken beziehungsweise abzuschalten, sondern es wird vielmehr in vielen feinen Stufen bzw. stufenlos geregelt oder gesteuert, was es erlaubt, optimierte Dispergierungsergebnisse in kurzer Zeit zu erzielen.It is advantageous if it is provided in a dispersion method according to the invention that the power supplied in the mixing zone and / or the intensive mixing zone is regulated, in particular controlled in multiple stages or (optionally quasi) continuously, in particular taking into account a currently detected temperature, in particular the dispersion temperature and / or a drive temperature, the (drive) energy input, the drive power and / or the drive torque. Thus, in the preferred embodiment, a simple hysteresis is not simply used to increase and / or decrease the power supply, but rather is controlled or controlled in many fine stages, which allows optimized dispersion results in a short time Time to achieve.

Es ist auch vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Dispersionsverfahren vorgesehen ist, dass die Menge der zugesetzten Feinstoffe gesteuert und/oder geregelt wird, insbesondere unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme, der Energieaufnahme des Antriebs, der Antriebsleistung und des Antriebdrehmoments zumindest eines Motors, der Dispersionstemperatur und/oder einer Antriebstemperatur, der Zeit seit Chargenansatz und/oder der Menge bereits zugesetzter Feinstoffe und/oder der Schütt- und/oder Korndichte, wobei die Menge zugesetzter Feinstoffe insbesondere unter Berücksichtigung tabellierter Werte bestimmt wird. Auf diese Weise kann auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden, dass bei der Dispergierung beziehungsweise Mörtel- oder Leimbildung ablaufende Prozesse so berücksichtigt werden, dass für die jeweils verwendeten Stoffe hervorragende Ergebnisse erzielt werden.It is also advantageous if it is provided in a dispersion method according to the invention that the amount of added fines is controlled and / or regulated, in particular taking into account the power consumption, the power consumption of the drive, the drive power and the drive torque of at least one motor, the dispersion temperature and / or a drive temperature, the time since batch batch and / or the amount of already added fines and / or the bulk and / or grain density, wherein the amount of added fines is determined in particular taking into account tabulated values. In this way, it can also be achieved with the method according to the invention that processes taking place during dispersion or mortar or glue formation are taken into account in such a way that excellent results are achieved for the substances used in each case.

Schutz wird auch beansprucht für eine Vorrichtung zur Dispersion von Feinstoffen, mit einer Einmischzone und einer Zone intensiver Durchmischung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführung für in der Zone intensiver Vermengung intensiv vermengte Dispersion vorgesehen ist.Protection is also claimed for a device for dispersion of fines, with a mixing zone and a zone of intensive mixing, characterized in that a return is provided for intensively mixed in the zone intensive mixing dispersion.

Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In dieser ist dargestellt durch: The invention will now be described by way of example only with reference to the drawings. In this is represented by:

1 eine partiell aufgeschnittene, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dispersion von Feinstoffen; 1 a partially cutaway, perspective view of a device according to the invention for the dispersion of fines;

2 eine Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung von 1; 2 a sectional view of a part of the device of 1 ;

3 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 a schematic view of a device according to the invention.

Nach 1 umfasst eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Dispersion von Feinstoffen eine Einmischzone 2 und eine Zone intensiver Durchmischung 3, wobei eine Rückführung 4 für in der Zone intensiver Durchmengung intensiv vermengte Dispersion vorgesehen ist, so dass mit der Vorrichtung 1 ein Dispersionsverfahren ausgeführt werden kann, bei welchem Feststoffe eine Einmischzone und eine Zone intensiver Durchmischung einer Dispergiervorrichtung durchlaufen, und wobei in der Zone intensiver Vermengung intensiv vermengte Dispersion entnommen und zur Einmengung weiterer Feststoffe rückgeführt wird.To 1 includes a general with 1 referred to apparatus for dispersion of fines a mixing zone 2 and a zone of intensive mixing 3 , where a return 4 is provided for intensively mixed in the zone intensive mixing dispersion, so that with the device 1 a dispersion process can be carried out in which solids undergo a mixing zone and a zone of intensive mixing of a dispersing device, and wherein in the zone of intensive mixing intensively mixed dispersion is removed and recycled to the mixing of other solids.

In 1 ist dabei die Vorrichtung 1 weiter mit einem Zwangsmischer 5 versehen, in welchen hinein, vergleiche 3, einerseits die Rückführung 4 aus der Zone intensiver Vermengung 3 mündet und andererseits eine Zufuhr für Fluid, das in vorgebbaren Verhältnissen aus einem Fließmittelvorrat 6a, einer Wasserquelle 6b und einem Entschäumervorrat 6c in einer Flüssigkeitswaage beziehungsweise unter Verwendung von Dosierpumpen 6d zusammengemischt werden kann. Dass weitere und/oder andere Fluide zumischbar sind, sei erwähnt. Vom Zwangsmischer 5 können weiter aus einem ersten Doseur 7 Quarzsand und aus einem zweiten Doseur weitere Materialien, beispielsweise Fasern, wie Stahlfasern, zugeführt werden. Die Doseure sind gesteuert, so dass diese Zufuhr im Chargenverlauf variiert werden kann, zum Beispiel um sämtliche oder einen Teil der gröberen Bestandteile erst nach Abschluss der Dispersion aller Feinstoffe zuzuführen. Vom Zwangsmischer ist eine Fluidleitung 4a in eine Außenzone eines Einlasses 9 vor der Einmisch-Zone 2 geführt. Dazu ist zwischen der Fluidzufuhröffnung aus dem Zwangsmischer und dem Zentralbereich des Einlasses 9 eine zylindrische Trennwand 9a vorgesehen, die einen Zentralbereich 9b für die Zufuhr von Feststoffen umgibt. Dieser Zentralbereich 9b ist nach oben für die Zufuhr von zu dispergierenden Feinstoffen wie Zement, Microsilica, Flugasche, Hüttensand, Kalksteinmehl und Quarzmehl aus Vorratsbehältern 10a, 10b, 10c (vergleiche 3) über geeignete Dosierer auf Waagen 11a, 11b, 11c trichterförmig geöffnet. Der Einlass 9 führt auf einen Schleuderteller 12, der zentral unter dem Zentralbereich angeordnet und dazu ausgebildet ist, die zudosiert von oben einfallenden Feinstoffe nach außen und somit in die dort frei herabfallende Flüssigkeit oder Suspension zu schleudern.In 1 is the device 1 continue with a compulsory mixer 5 into which, compare 3 , on the one hand the repatriation 4 from the zone of intensive mixing 3 and on the other hand, a supply for fluid, which in predeterminable ratios of a flow agent supply 6a , a source of water 6b and a defoamer storage 6c in a liquid balance or using dosing pumps 6d can be mixed together. That further and / or other fluids are immiscible, may be mentioned. From the compulsory mixer 5 can continue from a first Doseur 7 Quartz sand and from a second Doseur other materials, such as fibers, such as steel fibers, are supplied. The doses are controlled so that this feed can be varied in the batch process, for example, in order to supply all or part of the coarser constituents only after completion of the dispersion of all fines. From the compulsory mixer is a fluid line 4a in an outer zone of an inlet 9 before the meddling zone 2 guided. For this purpose, between the fluid supply opening from the forced mixer and the central area of the inlet 9 a cylindrical partition 9a provided a central area 9b surrounds for the supply of solids. This central area 9b is up for the supply of dispersible fines such as cement, microsilica, fly ash, blastfurnace slag, limestone meal and quartz powder from storage containers 10a . 10b . 10c (see 3 ) via suitable dispensers on scales 11a . 11b . 11c opened funnel-shaped. The inlet 9 leads to a whiplash 12 which is arranged centrally below the central area and designed to hurl the metered from the top incident fines to the outside and thus in the free falling there liquid or suspension.

Im radial außen liegenden Bereich der Einmischzone 2 sind entlang des Umfangs bewegte, perforierte, blattförmige Mischwerkzeuge 13 angeordnet, die eine Einmischung der Feinstoffe in die Flüssigkeit fördern. Die perforierten, blattförmigen Mischwerkzeuge 13 und der Schleuderteller drehen sich in die gleiche Richtung; alternativ ist eine Drehung in entgegengesetzte Richtungen möglich, was eine Zone besonders hoher Scherwirkung ergibt. Eine Scherwirkung ist dann primär im Spalt zwischen Wand und blattförmigem Mischwerkzeug gegeben. Zur Durchmischung der flüssigen und festen Bestandteile wird dazu die Perforationen der Mischwerkzeuge 13 genutzt.In the radially outer region of the mixing zone 2 are circumferentially moving, perforated, sheet-shaped mixing tools 13 arranged to promote an interference of fines in the liquid. The perforated, sheet-shaped mixing tools 13 and the whiplash turn in the same direction; Alternatively, a rotation in opposite directions is possible, resulting in a zone of very high shear. A shearing action is then given primarily in the gap between wall and sheet-shaped mixing tool. For mixing the liquid and solid ingredients to the perforations of the mixing tools 13 used.

Unterhalb der Einmischzone 2 ist eine Homogenisierungszone mit blattförmigen Mischwerkzeugen 14 vorgesehen, die, wie möglich und bevorzugt, einstückig mit den blattförmigen Mischwerkzeugen 13 gebildet sind, jedoch eine feinere Perforierung aufweisen. Die blattförmigen Mischwerkzeuge 14 laufen in einem Spalt 15 um, der eine Zone intensiver Vermengung definiert und der über einem Umpump- und Entleerbereich 16 endet, aus welchem intensiv vermengte Dispersion durch einen Auslass 17a entnommen oder über die Leitung 4 und den Zwangsmischer 5 in den Einlass 9 zurückgeführt werden kann. Dazu wird die fertige Dispersion in die Auslassleitung 17 getrieben. Im Umpump- und Entleerbereich rotieren nichtperforierte Paddel, die so dicht an die Wand herangeführt sind, dass sich eine für die hohe Viskosität ausreichende Pumpwirkung ergibt. Dass alternativ perforierte und/oder anders strukturierte Paddel verwendbar wären, sei aber erwähnt.Below the mixing zone 2 is a homogenization zone with sheet-shaped mixing tools 14 provided, which, as possible and preferred, integral with the sheet-shaped mixing tools 13 are formed, but have a finer perforation. The leaf-shaped mixing tools 14 run in a gap 15 which defines a zone of intensive mixing and that over a circulating and emptying area 16 ends, which intensely mixed dispersion through an outlet 17a taken or over the line 4 and the compulsory mixer 5 in the inlet 9 can be returned. For this purpose, the finished dispersion in the outlet line 17 driven. In the pumping and emptying area non-perforated paddles, which are brought so close to the wall, that results in sufficient pumping for the high viscosity. That alternatively perforated and / or differently structured paddles would be useful, but should be mentioned.

Die Rotationsgeschwindigkeit der blattförmigen Mischwerkzeuge ist so hoch, dass sich an der Außenwand ein Flüssigkeitsfilm bildet. Typische Umfangsgeschwindigkeiten liegen bei 16–22 m/s. Typisch ist der Bereich zur Hälfte bis etwa zu zwei Dritteln gefüllt. Zwischen den blattförmigen Mischwerkzeugen und der Außenwand verbleibt ein nur geringer Spalt, der vollständig mit zu dispergierender Masse gefüllt ist.The rotational speed of the blade-shaped mixing tools is so high that forms a liquid film on the outer wall. Typical peripheral speeds are 16-22 m / s. Typically, the area is half to about two-thirds full. Between the blade-shaped mixing tools and the outer wall remains only a small gap, which is completely filled with mass to be dispersed.

Die blattförmigen Mischwerkzeuge 13 und 14 sind von einem leistungsstarken Antrieb angetrieben, dessen Leistung geregelt werden kann; die Steuerung ist nicht dargestellt. Es sei erwähnt, dass sowohl ein direkter als auch ein indirekter Antrieb realisierbar ist. Bevorzugt ist insoweit der direkte Antrieb. Es sei weiter erwähnt, dass die Steuerung auf eine Mehrzahl von Einflussgrößen reagieren kann. So kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung an mehreren Stellen mittels Temperatursensoren eine Temperaturmessung erfolgen, um ein lokales oder globales Erhitzen oder Überhitzen der zu erzeugenden Dispersion erfassen und in der Regelstrategie berücksichtigen zu können. Gleichfalls sind bevorzugt Mittel vorgesehen, um zu erfassen, wie hoch das für eine gegebene Umdrehungsgeschwindigkeit erforderliche Drehmoment beziehungsweise die mit einer gegebenen, zugeführten elektrischen Antriebsleistung erzielbaren Drehgeschwindigkeiten sind. Die entsprechenden Messwerte werden ebenfalls an die Steuerung gespeist. Die Geschwindigkeit kann zum Beispiel gewählt werden in Abhängigkeit von einer Soll-Rezeptur, einer Ist-Temperatur oder einer Abweichung zwischen Ist- und Soll-Temperatur, einer Packungsdichte, einer relativen Feststoffkonzentration, dem Blaine-Wert, dem Wasseranspruch der Bindemittel und/oder Zusatzstoffe, dem C3A-Gehalt, der Sättigungsdosierung von Fließmittel zu Zusatzstoffen und/oder der Maschinen-Froude-Zahl. Dass demgemäß eine Steuerung verwendet werden kann, in der an verschiedene Ausgangsmaterialien und/oder verschiedene gewünschte Dispersionen angepasste Abläufe abgelegt sind, sei erwähnt. Dies kann auf Basis von Mikrokontrollern und dergl. mit digitalen Steuerungen geschehen.The leaf-shaped mixing tools 13 and 14 are powered by a powerful drive whose performance can be regulated; the controller is not shown. It should be mentioned that both a direct and an indirect drive can be realized. In this respect, the direct drive is preferred. It should be further mentioned that the controller can respond to a plurality of influencing variables. Thus, in the arrangement according to the invention at several Make a temperature measurement by means of temperature sensors to detect a local or global heating or overheating of the dispersion to be generated and to be able to take into account in the control strategy. Likewise, means are preferably provided for detecting how high the torque required for a given rotational speed or the rotational speeds achievable with a given supplied electric drive power are. The corresponding measured values are also fed to the controller. The speed can be selected, for example, as a function of a desired formulation, an actual temperature or a deviation between the actual and desired temperature, a packing density, a relative solids concentration, the Blaine value, the water content of the binders and / or additives , the C3A content, the saturation dosage of superplasticizer to additives and / or the machine Froude number. Accordingly, it may be mentioned that a control can be used in which processes adapted to different starting materials and / or different desired dispersions are stored. This can be done on the basis of microcontrollers and the like with digital controllers.

Die Anordnung wird betrieben wie folgt:
Zunächst wird Fluid in der Fluidwaage 6d aus den Quellen 6a, 6b, 6c gemischt und über den Zwangsmischer 5 in den Einlass 9 zugeführt.The arrangement is operated as follows:
First, fluid is in the fluid balance 6d from the sources 6a . 6b . 6c mixed and over the compulsory mixer 5 in the inlet 9 fed.

Dann wird der Antrieb für die blattförmigen Mischwerkzeuge mit geringer Leistung in Betrieb gesetzt und es wird allmählich Feststoff aus den Vorräten 10a, 10b, 10c für die Dosiermittel 11a, 11b, 11c über den Einlass 9 zugemischt, worauf die Feststoffe auf den Schleuderteller 12 fallen, wo sie nach außen beschleunigt und durch den Aufprall und die Wirkung des Schleudertellers bereits weitgehend von groben Klumpen befreit werden. Dabei werden die Feststoffe verteilt und treffen auf die Flüssigkeit und werden darin eingemischt, um dann nach unten in die Homogenisierzone zu gelangen, wo sie durch die blattförmigen Mischwerkzeuge intensiv vermengt werden und so eine homogene Dispersion erzeugt wird.Then the drive for the low-power blade-shaped mixing tools is put into operation and it gradually becomes solid from the stores 10a . 10b . 10c for the dosing agent 11a . 11b . 11c over the inlet 9 admixed, whereupon the solids on the centrifuge plate 12 fall, where they are accelerated to the outside and are already largely freed from coarse lumps by the impact and the effect of the whip dish. In this case, the solids are distributed and meet the liquid and are mixed therein, in order to then go down into the homogenization zone, where they are mixed intensively by the blade-shaped mixing tools and so a homogeneous dispersion is generated.

Über den Bereich 16 gelangt die intensiv vermengte Dispersion in die Auslassleitung 17 und von dort über die Rückführleitung 4 zurück in den Zwangsmischer, wo, wie für eine bestimmte Rezeptur erforderlich, weiteres Fluid zugesetzt werden kann. Im Zwangsmischer wird der intensiv vermengten Dispersion gegebenenfalls weiteres Fluid zugesetzt sowie gegebenenfalls geringe Mengen vergleichsweise groben Sandes aus dem Vorrat 7, Fasern aus dem Vorrat 8 usw. zugesetzt werden können. Gemeinsam mit dem weiteren Fluid und eventuell zugesetzten gröberen Feststoffen gelangt die zuvor bereits intensiv vermengte Dispersion wiederum in die Einmischzone, wo sie der Befeuchtung weiterer zudosierter, feiner Feststoffe dient, die aus dem Zentralbereich 9b des Einlasses 9 nach außen geschleudert werden. Typisch werden gröbere Stoffe und/oder Fasern allerdings entweder erst in einem sehr späten Mischstadium oder in einer – typisch externen – Mischstufe zugesetzt.About the area 16 the intensely mixed dispersion enters the outlet line 17 and from there via the return line 4 back into the compulsory mixer where, as required for a particular recipe, additional fluid can be added. In the forced mixer of the intensely mixed dispersion optionally further fluid is added and optionally small amounts of relatively coarse sand from the stock 7 , Fibers from the supply 8th etc. can be added. Together with the further fluid and possibly added coarser solids, the previously already intensively mixed dispersion again reaches the mixing zone, where it serves to humidify further metered-in, finer solids which are from the central region 9b of the inlet 9 be thrown outwards. Typically, however, coarser substances and / or fibers are added either only in a very late mixing stage or in a - typically external - mixing stage.

Im Laufe dieses Verfahrens wird mit Fortschreiten der Zumischung die sich bildende Dispersion immer höher viskos, ohne dass jedoch Klumpen nicht durchfeuchteten Materials verblieben oder die zugemischten Feinstoffe unbefeuchtet blieben. Vielmehr wird durch die sukzessive Rückführung des intensiv vermengten Materials sichergestellt, dass eine homogene Dispersion erhalten wird.In the course of this process, as the admixture proceeds, the dispersion which forms becomes progressively more viscous, but without lumps of non-moistened material remaining or the admixed fines remaining unhumidified. Rather, it is ensured by the successive recycling of the intensively mixed material that a homogeneous dispersion is obtained.

Während des Fortschreitens der Mischung wird dabei, wie bevorzugt und möglich, kontinuierlich die Temperatur überwacht, um eine hohe Temperatur bei der Dispersionsbildung zu vermeiden; bei zu hohen Temperaturen kann die Leistung reduziert und/oder erforderlichenfalls die Feinstoffzufuhr entsprechend gedrosselt werden. Dass auch mit geeigneten, per se bekannten Mittel gekühlt werden kann, sei erwähnt. So wäre es möglich, Fluide gekühlt zuzugeben und/oder von außen Kühlelemente wie z. B. wasserdurchströmte Schlangen an Gehäusewänden anzuordnen.As the mixture progresses, as is preferred and possible, the temperature is continuously monitored in order to avoid a high temperature during dispersion formation; If the temperatures are too high, the power can be reduced and / or, if necessary, the fine material feed can be throttled accordingly. That can be cooled with suitable means known per se, may be mentioned. So it would be possible to add fluids cooled and / or from the outside cooling elements such. B. water-flow snakes to be arranged on housing walls.

Während der Mischung bleibt der Prozess trotz der hohen zugeführten Leistung gut beherrschbar, weil in jeder Phase eine vollständige Benetzung der Feststoffe gewährleistet ist, wobei die erstmalige Befeuchtung neuer Feststoffe in der Scherzone erfolgt und durch die enge Spalte eine intensive Vermengung bei guter Durchfeuchtung gewährleistet ist. Auch bei hohen, in der Endphase erreichten Viskositäten ergeben sich dabei durch die gesteuerte Zugabe von Feinstoffen keine Probleme, da die allmähliche Feinstoff- bzw. Feststoff-Zudosierung über die Zeit insbesondere unter Berücksichtigung der Temperatur, der Feinstoffdichten, der Packungsdichten und/oder der relativen Feststoffkonzentration und/oder von einem oder mehreren Antriebsparametern, wie der aktuell bei gegebener Leistung (noch) möglichen Drehgeschwindigkeit, so gesteuert werden kann, dass eine Zermahlung größerer Bestandteile durch innere Reibung und so eine permanente Dispergierung gewährleistet werden kann. Es kann so in kurzer Zeit eine große Menge Material mit geringem Energieaufwand dispergiert werden. Dass gegebenenfalls die Feinstoffdispersion in einer anderen Maschine mit gröberen Feststoffen mischbar ist, sei im übrigen erwähnt.During the mixing, the process remains well manageable despite the high input power, because in each phase a complete wetting of the solids is ensured, with the first moistening of new solids in the shear zone and the narrow column ensures intensive mixing with good moisture penetration. Even at high, achieved in the final phase viscosities resulting from the controlled addition of fines no problems, as the gradual fines or solids addition over time, especially taking into account the temperature, the fines densities, the packing densities and / or the relative Solids concentration and / or one or more drive parameters, such as the currently possible (yet) possible rotation speed, can be controlled so that a grinding of larger components by internal friction and thus a permanent dispersion can be ensured. It can be dispersed in a short time a large amount of material with low energy consumption. The fact that optionally the fine material dispersion is miscible in a different machine with coarser solids, should be mentioned otherwise.

Zugleich wird die Antriebsleistung zunächst nach und nach sukzessive entsprechend der Viskositätszunahme erhöht, um ungeachtet der ansteigenden Viskosität eine dauerhaft gute Vermengung gewährleisten zu können. Typisch wird die Antriebsleistung dabei auf ein bestimmtes Maximum begrenzt, was die Vorrichtung schont.At the same time, the drive power is first gradually increased successively in accordance with the increase in viscosity, in order to ensure a consistently good mixing, regardless of the increasing viscosity to be able to guarantee. Typically, the drive power is limited to a certain maximum, which protects the device.

Auf die beschriebene Weise können extrem leistungsfähige Betonsorten mit geringem Energieaufwand hergestellt werden.In the manner described extremely high-performance concrete types can be produced with low energy consumption.

Dass dabei im übrigen weitere Maßnahmen zur Bildung einer besonders homogenen, intensiv vermengten Dispersion mit geringem Energieaufwand sind, beispielsweise durch die Zuführung von Ultraschallenergie, sei erwähnt.That, moreover, further measures for forming a particularly homogeneous, intensely mixed dispersion with low energy expenditure, for example by supplying ultrasound energy, should be mentioned.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims

Dispersion process in which solids undergo a mixing zone and a zone of intensive mixing of a dispersing device, characterized in that in the zone of intensive mixing intensively mixed dispersion removed and recycled to the mixing of other solids.

Dispersion process according to the preceding claim for producing a high-performance concrete in which at least one of the following substances is added as solids: cement, silica fume, fly ash, granulated blastfurnace, limestone powder, quartz flour and / or sands, microsilica, reinforcing fibers, in particular glass fibers, steel fibers and / or Carbon fibers and / or wherein as the fluid water, preferably in addition to defoamer and / or flow agent is added.

Dispersion process according to one of the preceding claims, characterized in that the zone of highest shear is in the mixing zone.

Dispersion process according to one of the preceding claims, characterized in that the dispersion is produced in batches.

Dispersion process according to one of the preceding claims, characterized in that initially the fines are added to the initially introduced water and / or defoamer and / or flow agent for batchwise production.

Dispersion process according to one of the preceding claims, characterized in that the dispersion intensively mixed in the zone of intense mixing is removed at the outlet of the intensive mixing zone and / or behind it.

Dispersion process according to one of the preceding claims, characterized in that the removed dispersion is fed back into the mixing zone and admixed with further fines.

Dispersion method according to one of the preceding claims, characterized in that in the mixing zone and / or the zone of intensive mixing, the supplied power is controlled, in particular multi-stage and / or continuously controlled, in particular taking into account the power requirement of the drive and / or the speed requirements of Mixing tools, in particular depending on the recipe, the actual and / or target temperature, the packing density, the relative solids concentration, the Blaine value, the water content of the binders and / or additives, the C3A content, the saturation dosage of superplasticizer to Additives and / or the machine Froude number and / or the metering rate and / or the metering order of the starting materials and / or the temperature, in particular the dispersion temperature and / or a drive temperature.

Dispersion method according to one of the preceding claims, characterized in that the metering and ranking of the fines to be added is controlled and / or regulated to minimize the total process duration, in particular taking into account the power consumption of at least one motor, the tool speed, the dispersion temperature and / or a drive temperature, the time since batch batch and / or the amount of already added fines and / or the bulk and / or grain density, the amount of added fines is determined in particular taking into account tabulated values.

Dispersion method according to one of the preceding claims as far as not dependent on claim 4, characterized in that it is produced continuously.

Dispersion method according to the preceding claim, characterized in that a start-up phase is run through.

Device for dispersion of fines, with a mixing zone and a zone of intensive mixing, characterized in that a return is provided for intensively mixed in the zone intensive mixing dispersion.