DE1482397A1 - Anwendung adsorptiver Hilfsmittel fuer Trockenmahlung - Google Patents

Description

• Anwendung adeorptiver Hilfsmittel für Trockenmahlung Mit der Erfindung wird eine Abkürzung der Mahldauer und damit gegebene Einsparung von Energiekosten und bessere Ausnutzung von MUhlenkapazitäten (Durcheatzkapazitäten) angestrebt. Mahlhilfsmittel sind vor allem durch Zusätze zum flUseigen Medium bei Naßmahlung (in der Regel Mahlung in Wasser und wäserigen Lösungen) schon länger bekannt. Es ist auch bekannt, daß solche Zusätze dadurch wirksam sind, daß die Noleküle des betreffenden Nahlhilfsmittels an der Grenzfläche den flüssigen Modiume und den Mahlguten adaorbiert worden und sowohl die Zertellungearbeit (Arbeit gegen die Kohäsion des festen Kahl es, gemessen als wYreie Grenzflächenenergie je Plächeneinheit der Grenzflächem) verringern, wie auch das Aneinanderhatten der Nahlgutpartikel und das Ansetzen feiner Nahlgutpartikel an Nahfflrpern und Mühlenwand vermeiden lassen. In neuerer Zeit ist auch bekannt geworden (s. z.B. Joh. Ludw. v. Eichborn im Berichtsheft der Tagung nNutzstäube" der Fachgruppe Staubtechnik im VdI, Hamburg 1957, Diskussionsbeitrag zu H. Rumpf's Vortrag über Zerkleinerungstechnik), daß adsorptiv wirkende Mahlhilfamittel bei Trockenmahlung mit Erfolg anwendbar sind. Die Moleküle werden hier aus dem Dampfzustand an der Luftoberfläche-(bei Vakuummahlung, gegebenenfalls auch an der Vakuumoberfläche) des Mahlgutes adeorbiert. Es ist dabei prinzipiell gleichgültig, ob die Moleküle des bei der MUhlentemperatur einen entsprechenden Dampfdruck entwickelnden Stoffes lediglich als Dampf in die MUhle eingeführt werden oder ob nie In tropfbar flüssigem Aggregat-zustand unter das Mahlgut gemischt werden und sich über die Damptphane im MUhleninneren verteilen und die Atmosphäre dort mit dem Dampf den Stotfen sättigen" sofern genUgend Vorrat hierfür eingebracht worden ist.
• Der anfängliche Erfolg der Anwendung solcher Nahlhiltamittel (speziell bei der Mahlung von Zementklinkern wurde das erkannt) kann jedoch dadurch in Frage gestellt sein, daß das mit verkürzter Nahldauer aut gleiche spezifische Obertläche gemahlene Mahlgutpulver an seiner Oberfläche die Moleküle den Mahlhiltsmittels adsorptiv gebunden behält und'damit die Weiterverarbeitung und beabs-",litigte Verwendung den Nahlguten gestört Ist. So hat sich z.B. bei der Mahlung von Zementklinkern gezeigt, daß derart gemahlener Zement sich-beim Anmachen mit Wasser schlechter benetzen läßty dadurch der erhärtende Beton poröser wird und geringere Festigkeit annimmt.
• Als ein prinz'ipipller Ausweg aus diesem Nachteil" der durch adsorptiv gebunden bleibende, molekulare Schichten des Mahlhilfsmittels am Mahlgut fUr dessen Verwertung entstehen kann, wurde erkannt, daß man Stoffe nimmt, deren Moleküle eine oder mindestens eine zweite,sogenannte "aktive Gruppe" besitzen, das sind in der Regel bei organischen Molekülen endständige, molokulare Dipole enthaltende Atomgruppen. Beispiele für derartige Atomgruppen sind u.a. die Alkohol" gruppe (R-OH)" die Karboxylgruppe (R-OOH), die Aminogruppe (R-NH 2-v R2 -NH, R 3 -N), die Nitrogr uppe (R-N02) , auch die Keto- (R=0) oder Ilhioketo- (R=S.) Doppelbindung von 0 bzw. S an ein organisches Radikal .(R), wobei auf das von ZIEGLER gefundene für MahldauerabkUrzung von Zementklinkern geeignete Azeton hingewiesen sät(s. Literaturangaben). Im letztgenannten Fall kann auch die-Umlagerungsmöglichkeit innerhalb des AzetonmolekUls von der =O Doppelbindung zu einer -OH Gruppe eine Rolle spielen. Auf die Art des orga-, nischen Radikals (R-)q ob dieses z.B. eine aliphatische -CH .-Kette enthält oder einen aromatischen oder mehrere aromatische Ringe, kommt es hierbei weniger an. So ist z.B. für Zementmahlung auch Phenol als Mahldauer abkürzendes Mittel bekannt geworden, allerdings in alkoholischer Lösung, so daß noch ungeklärt Ist, wieviel hierbei das Lösungsmittel selbst zum gewünschten Effekt beiträgt, da hier sowohl der aliphatische (Äthyl-)alkohol wie das aromatische Phenol die -OH Gruppe enthalten.
• In Fällen, wo-die Verwertung des-Mahlguten wegen Anhatten von organischen Molekülen aus dem Mahlverfahren dadurch erschwert ist, daß die Kohlenwasserstoffreste (aliphatische oder aromatische Reste) des Moleküle die Benetzung den Mahlgutes mit Wasser erschweren., hat sich der genannte Ausweg als brauchbar erwiesen, einen Stoff zu nehmen., der neben der einen aktiven und an der Oberfläche der Mahlgutpartikel adeorbierten Gruppe noch mindestens eine zweite solche Gruppe enthält. In der Regel wird diese (oder werden weitere) aktive Gruppen frei liegen" womit die Benetzbarkeit durch Wasser erhalten bleibt. Man hat In der Zementmahlung früher auch schon, ohne dieses Auswahlprinzip zu kennen, den Stoff Triäthanolamin benutzt «C2H 40H) 3 _N)o welcher als verhältnismäßig schwer verdampfbare Plüssigkeit dem vorzerkleinerten Klinkermateriäl zugegeben wurde. Obwohl in der Literatur mehrfach erwähnt, hat dieser Stoff, welcher neben dem Amino-Stickstoff sogar drei aktive Gruppen (Alkohol-Gruppen) enthält, sich fUr die Praxis nicht durchgesetzts vermutlich nicht nur, weil er relativ teuer ist, sondern auch, weil der niedrige Dampfdruck eine Verteilung im MUhlenraum und im Mahlgut erschwert.
• Die in den Zementkreinen schon länger bekannte Eigenschaft des Triäthanolamines als Mahlhilfsmittel hat auch keineswegs zur Erkenntnis den oben ausgesprochenen Auswahlprinzipen geführt. Dieses wurde vielmehr im Zusammenhang mit der Theorie der MahldauerabkUrzung bei Trockenmahlung (a. Literaturangabe) und mit der unerwünschten Erfahrung erkannt, daß die,Nahldauer wirksam abkürzende Mittel nachträglich bei der Betonbereitung dessen Festigkeit verminderten.
• Wie im Tätigkeitsbericht des Zementforsohungsinstitutes, Düsseldorf, tUr das Jahr-1962 aus der dortigen Verfahrenstechnischen Abteilung bereits berichtet wurdeg hat sich von Stoffen der gekennzeichneten Art vorläufig das gewöhnliche Olycol (Xthylenglycol) mit der Formel HD.CH2.CH2.OH technologisch am besten bewährt.
• In genannten Tätigkeitaberieht-int die Anwendung benobrieben" sowie anhand eines Diagrammen die Wirksamkeit gegenüber anderen.Hilfsmitteln und gegenüber bloßer Mahlung in Liift in Bezug auf Abkürzung der Mahldauer für Erzielung einer bestimmten spezifischen Oberfläche dargestellt. Die Festigkeit des Betons.der aus derart abgekUrzt gemahlenem Zement bereitet wurde, erlitt keine Einbuße mehr. Dabei wird gewichtsmäßig nur ein Zusatz von ein bis einigen Zehntel-Prozent benötigt.
• 0 GegenUber Triäthanolamin (Siedepunkt ca. 278 C) (Kosten ca. 3,90 DM/kg) bietet Äthylenglycol (Siedepunkt ca. 1970 C) (Kosten ca. 1,50 bis 2,-- DM/kg) den Vorteil der besseren Verteilbarkeit über den Dampfzustand und den Vorteil geringerer Kosten. Nachdem außerdem durch systematische Versuche die Mglichkeiten der Anwendung adaorptiver Hilfemittel auch'für Trockenmahlung erkannt worden ist und auch ein Prinzip der Auswahl zur Erhaltung ähnlicher chemischer Oberflächeneigenschaften des Mahlgutes, Insoweit bestimmte aktive Gruppen in bestimter Richtung speziell gewünschte Eigenschaften ersetzen können, die sonst der freien Mahlgutoberfläche selbst zukommen, Ist für die gezielte Anwendung solcher Mahlhilfamittel ein wichtiger Portschritt erreicht worden.

Claims (2)

1. P a t e n t ä n s p r-U c h e Ad sorptivd Hilfsmittel (Hilfsstoffe) zur Abkürzung der Mahlung (Hartzerkleinerung mineralischer Rohstoffe u.a.) vorwiegend bei Trockenmahlüng, Jedoch auch bei Naßmahlung, g ek e n n z e i c h n e t dadurch, daß diese-Stoffe neben einer sogenannten "aktiven Gruppe" (in der Rl"gel eine Dipole enthaltende, Gruppe)., die an der Oberfläche der Mahlgutpartikel adsorbiert wird, noch eine oder-,mehrere derartige,Gruppen enthalten (beiäpielsweise Alköholgruppen, Karboxylgrüppen, Amino-Gruppen, Nitro-Gruppen u.a., derar t. daß die Stoffe zu bezeichnen sind als: DI-Alkohole (Glycole), Tri-Alkohole usw.$# Di-Karbonsäjuren, Tri-Karbönsäuren usw.. Di-Amine, Tri-Amine usw.. ferner als: Amino.-Alkohole, Amino-Säuren,9 Nitro-Alkd-h,ole, Nitro-Säu ren usw.).
2. 2. Mahlhilfsmittelstoffe nach Anspruch 1 g e k e n n z e i o h'n e t dadurch# daß sie chemisch aktive Gruppen enthalten., welche'eine oder mehrere Eigenschaften der Mahlgutoberfläche in chemischer Hinsicht wiederholön",öbwohl dieMahl gutoberfläche mit einer Adsorption,eschicht aus diesen Stoffen besetzt ist. 3. Mahlhilfsmittelatoffe nach Anspruch 1 und 2 g e k e n nz e i c h# n e t dadurch, daß die durch eine oder Gruppen im Molekül des Stoffes wiederholte, spezielle Oberflächeneigenschaft der Mahlgutoberfläche die gute Benetzbarkeit durch Wasser ist. 4. Mahlhilfsmittelstoffe nach Anspruch 1 bis 33 g e -k e n n z e i o h n e t dadurch, daß diese Stoffe Infolge genügend hohen Dampfdruckes leicht als Dampf einem trocken zu mahlenden Stoff zugefUhrt oder anders im Mühlenraum angereichert gehalten werden können und die Atmosphäre im MUhlenraum, bei der dort herrschenden Temperatur mit ihrem Dampf sättigen. 5. Mahlhilfsmittel der nach Anspruch 1 bis 4 gekennzeichneten Art, g e k e n n z e i c h n e t dadurch" daß sie auf die Mahlung von Zementklinkern anwendbar sind. 6. Mahlhilfsmittel der Art nach Anspruch 5, g e k e'n n -z e i c h n e t durch Alkohol-Gruppen (beispielsweise Äthylenglycol).