DE102014013526A1

DE102014013526A1 - Trockenzerkleinerung und Dispergierung von Titandioxidklinker

Info

Publication number: DE102014013526A1
Application number: DE102014013526.8A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Hosokawa Alpine AG
Current assignee: Hosokawa Alpine AG
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Zerkleinerung von Titandioxidklinker mit einer Mahlstufe mit Gutbett-Walzenmühle zur Mahlung von Titandioxidklinker zu Schülpen und nachfolgender Dispergierung der gebildeten Schülpen in Wasser sollen die Eigenschaften der bei der Mahlung in der Gutbett-Walzenmühle gebildeten Schülpen so beeinflusst werden, dass die Anlagenkomponenten geringerem Verschleiß unterliegen und dass die nachfolgende Prozessschritte nicht negativ beeinflusst werden. Dies wird dadurch erreicht, dass dem Titandioxidklinker vor der Mahlung in der Gutbett-Walzenmühle dosiert Wasser zugegeben wird.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Zerkleinerung von Titandioxidklinker mit den Schritten Mahlung von Titandioxidklinker auf einer Gutbett-Walzenmühle zu Schülpen und Dispergierung der gebildeten Schülpen in Wasser sowie eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Titandioxidklinker mit einer ersten Mahlstufe mit Gutbett-Walzenmühle und einer Dispergierstufe.
Bei der Herstellung von Titandioxid haben sich zwei Verfahren etabliert, der Chlorprozess und das Sulfat-Verfahren. Letzteres beinhaltet die Kalzinierung von Titandioxid. Dabei entstehen Aggregate aus Primärpartikeln, die den Hauptbestandteil des sogenannten Titandioxidklinkers bilden.
Der Titandioxidklinker muss für den weiteren Prozess zur Herstellung von Titandioxidpigmenten gemahlen werden, um die Aggregate auseinander zu brechen. Dazu wird der Titandioxidklinker in einem ersten Schritt zerkleinert, dann in Wasser dispergiert, um ihn nachfolgend in einer Feinstmahlung auf die gewünschte Endfeinheit zu bringen.
Der Titandioxidklinker wird vorteilhaft in Gutbett-Walzenmühlen gemahlen. Bei der Zerkleinerung in der Gutbett-Walzenmühle werden die beim Kalzinieren entstandenen Materialbrücken zwischen den einzelnen Primärkörnern gebrochen. Infolge des hohen notwendigen Pressdrucks werden die Primärpartikel zu Agglomeraten, sogenannten Schülpen, zusammengepresst.
Die bei der Mahlung gebildeten Schülpen werden in Wasser eingetragen. Zwecks Zerteilung der Schülpen und Dispergierung der Primärpartikel wird die wässrige Aufschlämmung der Schülpen bevorzugt durch Inline-Disperser gefördert. Die dabei gebildete Suspension kann direkt dem Prozess der Oberflächenbeschichtung zugeführt oder einer Feinstmahlung in Rührwerkskugelmühlen unterzogen werden. Anschließend wird das Pigment getrocknet und über Dampfstrahlmahlung dispergiert.
Bei der technischen Ausführung des Verfahrens wurden die ökonomischen Vorteile, die die Klinkermahlung mit Gutbett-Walzenmühlen gegenüber anderen Verfahren bietet, durch Verschleiß in den Inline-Dispersern aufgrund der hohen Härte der Schülpen beeinträchtigt. Infolge dieses Verschleißes sinkt die Güte der Dispergierung, was zu einer Verminderung der Mahlkapazität bei der Feinstmahlung in Rührwerks-Kugelmühlen führt.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Titandioxidklinker in Gutbett-Walzenmühlen zu vermahlen und anschließend einem Nass-Dispergierprozess zuzuführen. In der DE 10 2006 049 495 B4 ist ein Verfahren beschrieben bei dem die Dispergierung des in einer Gutbett-Walzenmühle vermahlende Titandioxidklinkers in einem Inline-Dispergierer erfolgt. Die so gebildete Dispersion wird im Anschluss in einem Kreislauf bestehend aus dem Inline-Disperser, Rührwerksbehälter und Förderpumpe umgewälzt, bis sich eine Dispersion mit gewünschter Dichte einstellt. Anschließend folgt die Feinstdispergierung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Mahlvorrichtung bereit zu stellen, die die Eigenschaften der bei der Mahlung in Gutbett-Walzenmühlen gebildeten Schülpen so beeinflusst, dass die Anlagenkomponenten weniger Verschleiß unterliegen und dass die nachfolgende Prozessschritte nicht negativ beeinflusst werden.
Bei einem Verfahren des Eingangs bezeichneten Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Mahlung des Titandioxidklinkers auf Gutbett-Walzenmühlen unter Zugabe von Wasser erfolgt.
Überraschend wurde gefunden, dass die Dispergierbarkeit der Schülpen wesentlich dadurch verbessert werden kann, dass zum Mahlgut, dem Titandioxidklinker, vor der Mahlung in Gutbett-Walzenmühlen Wasser zugegeben wird. Die so gebildeten Schülpen werden weniger hart und führen in der Dispergierstufe zu geringerem Verschleiß.
Die bei der Mahlung in einer Gutbett-Walzenmühle entstehenden Schülpen werden in einem Tangentialmischer mit Wasser und Dispergiermittel gemischt und anschließend in einem Behälter unter Rühren in Schwebe gehalten. Aus dem Rührbehälter wird die Suspension durch eine Dispergiervorrichtung dispergiert. Durch das Einweichen der Schülpen im Rührbehälter werden die Schülpen weiter aufgeweicht, sodass dem Disperser weniger harte Agglomerate zugeführt werden, und so der Verschleiß im Disperser sinkt. Anschließend wird die so gebildete Suspension in eine Rührwerkskugelmühle zwecks Feinstmahlung gefördert.
Die Wasserzugabe kann an einer beliebigen Position vor der eigentlichen Mahlung erfolgen. Das Wasser wird vorzugsweise in einem Mischer mit dem Titandioxidklinker vermischt. Der Wassereintrag kann aber auch in eine Dosierschnecke erfolgen.
Erfindungsgemäß wird das Wasser in flüssiger oder dampfförmiger Form zum Titandioxidklinker zugegeben.
Das Wasser wird in Mengen von 0,5 bis 15 Gewichtsprozent bezogen auf den Titandioxidklinker zugegeben. Vorzugsweise beträgt die Wassermenge 3–15 Gewichtsprozent. Durch diese Zugabemengen wird die Härte der Aggregate soweit heruntergesetzt, dass der Verschleiß in der Dispergiervorrichtung erheblich reduziert wird.
Die Gutbett-Walzenmühle hat mindestens den zum Zerbrechen der TiO₂-Partikel-Aggregate erforderlichen Pressdruck verfügbar. Es wird vorzugsweise mit einer spezifischen Mahlkraft von 10–15 N/mm² gearbeitet.
Die so gebildeten Schülpen werden in einem Mischer, z. B. einem Tangentialmischer, mit Wasser und Dispergiermittel gemischt. Durch entsprechende Zugabe von Dispergiermittel wird die Viskosität der Suspension so eingestellt, dass es bei der schlussendlichen Feinstmahlung in Rührwerkskugelmühlen nicht zum Verstopfen kommt.
Die Suspension wird anschließend in einem Behälter unter Rühren in Schwebe gehalten. Die mittlere Verweilzeit im Behälter beträgt 10 bis 120 Minuten, hierdurch werden die Schülpen aufgelöst und zusätzlich erfolgt ein Homogenisieren der Suspension. Hierbei werden Feststoffkonzentrationen von 30 bis 50% eingestellt.
Aus dem Rührbehälter wird die Suspension einer Dispergiervorrichtung, z. B. einem Inline-Disperser, zur Dispergierung zugeführt. Die so dispergierte Suspension wird im Anschluss in einer Rührwerkskugelmühle auf die gewünschte Endfeinheit feingemahlen.
Die Suspension wird vor der Feinstmahlung einem Hydrozyklon-System zugeführt. Dieses kann vorteilhaft vor oder hinter dem Inline-Disperser installiert werden, um gröbere Partikel abzutrennen und in den Rührbehälter zurückzuführen. Besonders bevorzugt wird das System vor dem Inline-Disperser angeordnet damit dieser nicht mit zu großen und harten Agglomeraten beaufschlagt wird. Alternativ kann es auch direkt vor der Rührwerkskugelmühle für die Feinstmahlung installiert werden. Die so vorbehandelte Suspension verursacht wesentlich weniger Verschleiß im Inline-Disperser.
Der Inline-Disperser besteht aus einem Rotor und einem Stator, die bevorzugt aus verschleißfestem Material gefertigt. Besonders bevorzugte Werkstoffe sind Wolframkarbid, Yttrium-Stabilisiertes Zirkonoxid oder Aluminiumoxidkeramik.
Wahlweise kann vor der Feinstmahlung ein Absetzbehälter angeordnet werden. Im Absetzbehälter wird den größeren Agglomeraten nochmals die Chance geben zu sedimentieren, um die nachgeschaltete Feinmahlanlage zu entlasten.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der beispielhaft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
1: Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung von Titandioxidklinker
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach 1 wird der aus dem Kalzinierofen (1) kommende Titandioxidklinker einer Dosierschnecke (2) zugeführt und im Anschluss daran in einen Mischer (3), indem bis zu 15 Gewichtsprozent Wasser zugemischt werden. Dieses Gemisch wird der Gutbett-Walzenmühle (4) zur Mahlung zugeführt. Die in der Gutbett-Walzenmühle (4) gebildeten Schülpen werden im Tangentialmischer (5) mit Wasser und Dispergiermittel vermischt und in den Rührbehälter (6) gepumpt. Die Mischung wird einem Hydrozyklon (7) zugeführt, hier erfolgt die Abtrennung von groben Agglomeraten, die in den Rührbehälter (6) zurückgeführt werden und hier weiter eingeweicht werden. Die Mischung wird nun einer Dispergiervorrichtung (8) nach dem Rotor-Stator-Prinzip speziell einem sogenannten Inline-Disperser zugeführt, indem die Dispergierung der Agglomerate erfolgt. Die Suspension wird nun in einen Absetzbehälter gepumpt, indem die größeren Agglomerate sedimentieren. Im Anschluss folgt eine Feinstmahlung der Suspension zu Primärpartikeln in einer Rührwerkskugelmühle (9).
Bezugszeichenliste

1: Kalzinierofen
2: Dosierschnecke
3: Mischer
4: Gutbett-Walzenmühle
5: Tangentialmischer
6: Rührbehälter
7: Hydrozyklon
8: Dispergiervorrichtung
9: Rührwerkskugelmühle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006049495 B4 [0007]

Claims

Verfahren zur Zerkleinerung von Titandioxidklinker umfassend die Schritte: – Mahlung von Titandioxidklinker in einer Gutbett-Walzenmühle (4) zu Schülpen und – Dispergierung der gebildeten Schülpen in Wasser dadurch gekennzeichnet, dass dem Titandioxidklinker vor der Mahlung in der Gutbett-Walzenmühle (4) dosiert Wasser zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser in flüssiger oder in dampfförmiger Form zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass 0,5 bis 15 Gewichtsprozent, bevorzugt 0,3 bis 15 Gewichtsprozent Wasser bezogen auf den Titandioxidklinker zudosiert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die gebildete Suspension aus der Dispergierung einer Feinstmahlung zugeführt wird.
Vorrichtung zur Zerkleinerung von Titandioxidklinker umfassend: – eine Mahlstufe mit einer Gutbett-Walzenmühle (4) und – eine Dispergierstufe dadurch gekennzeichnet, dass vor der Mahlstufe mit Gutbett-Walzenmühle (4) eine Zugabestelle zur dosierten Zugabe von Wasser zum Titandioxidklinker angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabestelle ein Mischer (3) oder eine Dosierschnecke (2) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierstufe einen Mischer (2), einen Rührbehälter (6), und eine Dispergiervorrichtung (8) umfasst.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierstufe ein Hydrozyklon-System (7) umfasst, welches bevorzugt zwischen Rührbehälter (6) und Dispergiervorrichtung (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergiervorrichtung (8) ein Inline-Disperser ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor und Stator des Inline-Dispersers (8) mit Wolframkarbid, Yttrium-Stabilisiertes Zinkoxid oder Aluminiumoxidkeramik beschichtet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Dispergierstufe eine Feinstmahlstufe in einer Rührwerkskugelmühle (9) nachgeschaltet ist.