DE19611112A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von extrem feinen Pulvern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von extrem feinen PulvernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
extrem feinen Pulvern, welche in einer mechanischen Mühle
naß gemahlen und anschließend getrocknet werden. Außerdem
bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Pulver der verschiedensten Art (z. B. Kalzium-Carbonat, Titan
dioxid, Bentonit, Dolomit, Talkum, Pigmente usw.) müssen aus
anwendungstechnischen Gründen immer feiner sein. Die heute
erzielbaren Feinheiten liegen bei 1 µ. Um diese Feinheiten
zu erreichen, werden die hier betroffenen Pulver als Be
standteile einer Suspension in mechanischen Mühlen (Kugel
mühlen, Perlmühlen, Ringspaltmühlen usw.) naß gemahlen. Nach
dem Vermahlen in der nassen Phase müssen die Pulver getrocknet
werden. Dazu ist es bekannt, Sprühtrockner einzusetzen.
Während der Trocknungsphase entstehen im Sprühtrockner sehr
häufig Re-Agglomerate. Diese müssen anschließend abgesichtet,
erneut naß vermahlen, um die ursprüngliche Feinheit wiederher
zustellen, sowie getrocknet und gesichtet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
einem Verfahren der eingangs erwähnten Art eine Trocknungs
phase vorzuschlagen, die eine agglomeratfreie Trocknung der
extrem feinen Pulver ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Trocknung der gemahlenen, in einer Suspension vorliegenden
Pulver in einer Luftwirbelmühle erfolgt.
Bei Mühlen dieser Art, wie sie beispielsweise in der EP-B1-226 900
beschrieben werden, beruht das Zerkleinerungsprinzip
darauf, daß die Mahlgutpartikel innerhalb einer Vielzahl von
Luftwirbeln, die von rotierenden Platten erzeugt werden, auf
eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden und überwiegend
gegenseitige Stöße ausführen. Dadurch, daß sich das Gut ständig
innerhalb turbulenter Luftströme aufhält, kann den Partikeln
anhaftende Feuchtigkeit sehr schnell von der Luft aufgenommen
und damit eine schnelle und intensive Trocknung erreicht werden.
Zusätzlich bleibt der Zerkleinerungseffekt erhalten, so daß
Re-Agglomerate nicht entstehen. Im Vergleich zur herkömmlichen
Trocknung von extrem feinen Pulvern in Sprühtrocknern, bei
der mehrere nachfolgende Schritte - Sichtung, nasse Nachver
mahlung sowie erneute Trocknung und Sichtung - erforderlich
sind, kann beim erfindungsgemäßen Verfahren in einem einzigen
Verfahrensschritt eine agglomeratfreie Trocknung der Pulver
erreicht werden. Zweckmäßig ist es, der als Trockner einge
setzten Luftwirbelmühle heiße Luft als Trägergas zuzuführen
und/oder die Suspension über einen Düseneintritt direkt in den
Mahlraum zu pumpen. Eine Beschleunigung der Trocknung wird da
durch erreicht.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß die agglomeratfreie Trocknung mit einer Oberflächen
behandlung der Pulver kombiniert werden kann. Dieses kann
z. B. in der Weise geschehen, daß das Oberflächenbehandlungs
mittel zusammen mit der Trägerluft eingeführt wird. Eine
andere Möglichkeit besteht darin, daß das Behandlungsmittel
in den Mahlraum der Mühle über eine Düse eingesprüht wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand
von in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Aus
führungsbeispielen und anhand von Verfahrensbeispielen er
läutert werden.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Anlagen zur Durchführung des er
findungsgemäßen Verfahrens. In beiden Figuren ist die sche
matisch dargestellte mechanische Mühle, in welcher die Naß
vermahlung des Pulvers erfolgt, mit 1 bezeichnet. Mit Hilfe
einer Schlauch- oder Monopumpe 2 wird das Produkt kontinuierlich
durch die Leitung 3 zur als Trockner dienenden Luftwirbelmühle
4 gefördert und über eine im einzelnen nicht dargestellte Düse
in den Mahl- bzw. Trockenraum 5 eingedüst. Von unten wird
dem Trockenraum 5 über die Leitung 6 Luft zugeführt. Mit 7
ist der in der Leitung 6 angeordnete Heißlufterzeuger bezeich
net.
Das getrocknete Pulver verläßt die als Trockner eingesetzte
Luftwirbelmühle 4 durch den oberen Produktaustrag 8 und gelangt
über die Leitung 9 in einen handelsüblichen Filterzyklon 11,
in dem die Trennung von Luft und getrocknetem Pulver erfolgt.
Die Luft verläßt den Zyklon 11 über die Leitung 12 mit
dem Ventilator 13. Das Pulver tritt durch den Produkt
austrag 14 aus.
In Fig. 1 ist angedeutet, daß die die mechanische Mühle 1
verlassende Suspension an verschiedenen Stellen in den
Trockenraum 5 des Trockners 4 eingedüst werden kann. Die
Leitung 3 mit der Pumpe 2 kann in Düsen münden, die auf
unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Als Beispiel ist
gestrichelt eine in Höhe des oberen Bereichs des Trocken
raumes mündende Leitung 3′ mit der Pumpe 2′ dargestellt. Die
Wahl des Ortes der Eindüsung in den Trockenraum 5 hängt von
den Eigenschaften des Produktes und/oder von der gewünschten
Aufenthaltsdauer im Trockner 4 ab.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 mündet die Leitung 3
mit der Pumpe 2 in den unteren Bereich des Trockenraumes 5
des Trockners 4. In den oberen Bereich mündet - vorzugsweise
ebenfalls über eine Düse - eine Leitung 15 mit der Pumpe 16,
welche mit dem Behälter 18 in Verbindung steht. Im Behälter
18 befindet sich ein Oberflächenbehandlungsmittel für das
zu trocknende Pulver. Gestrichelt dargestellt ist eine Alter
native dazu, bei der vorzugsweise in Pulverform vorliegendes
Oberflächenbehandlungsmittel in die Luftansaugung des Trockners
4 eingeführt wird. Dazu ist die in die Luftleitung 6 mündende
Leitung 19 mit dem Gebläse 21 vorgesehen, die mit dem
das Mittel enthaltenden Behälter 22 in Verbindung steht.
Während des Betriebs werden dem Trockenraum 5 des Trockners 4
über die Leitung 6 heiße Luft und über die Leitung 3 (bzw. 3′)
die Suspension mit dem zu trocknenden Pulver zugeführt. Die
Trocknung der Pulver erfolgt schnell, schonend und agglomerat
frei innerhalb der Vielzahl der erzeugten Luftwirbel, z. B. auf
Restfeuchten von 0,5% und weniger. Das getrocknete Pulver
und die Luft verlassen den Trockner 4 über den Austrag 8 und
werden im Zyklon 11 voneinander getrennt.
Ist gleichzeitig eine Oberflächenbehandlung (coating) gewünscht,
kann - wie in Fig. 2 gezeigt - ein flüssiges Behandlungsmittel
in den oberen Bereich des Trockenraumes 5 eingedüst werden.
In diesem Bereich ist in den unteren Bereich eingedüstes Produkt
bereits trocken, so daß dem Pulver anhaftende Feuchtigkeit die
gewünschte Beschichtung nicht stört. Für den Fall, daß dem
Produkt anhaftende Feuchtigkeit den Beschichtungsprozeß nicht
stört, kann das Behandlungsmittel auch in den Heißluftstrom
in der Leitung 6 eingeführt werden. Dieses gilt auch für
trockene Oberflächenbehandlungsmittel, die in Pulverform z. B.
in den Luftansaugstutzen des Trockners 4 eindosiert werden.
Folgende mit Wasser vermahlene Pulver mit Korngrößen zwischen
1 und 50 µ konnten in einer Versuchsanlage getrocknet werden:
Die Produkte durchströmen die Mühle innerhalb weniger Milli
sekunden und werden dem Heißgasstrom, welcher durch die Mühle
in Wirbel versetzt wird, ausgesetzt. Hierbei verdampft spontan
das Wasser, ohne daß die Produkte eine Chance zur Reagglome
rierung haben. Die typischen Eingangstemperaturen liegen zwischen
200° und 400°C, in einigen Sonderfällen bis 500°C, die typi
schen Ausgangstemperaturen der Mühle liegen bei 70° bis 110°C.
Es wird also in einer sehr kurzen Zeit ein Temperaturgefälle
von zum Teil weit über 300°C erreicht.
Eine Coatierung des Produktes kann z. B. mit in Pulverform vor
liegendem Stearat oder mit flüssiger Stearinsäure durch
geführt werden. Stearat wird vorzugsweise in die Heißluft
ansaugung, Stearin in den Trockenraum 5 (vgl. Fig. 2) zudosiert.
Erfolgreiche Versuche sind mit Calcium-Carbonat und Kreide
(Eingangs-TS jeweils etwa 60%) sowie Pigmenten und Kalkhydrat
(Eingangs-TS jeweils etwa 30%) durchgeführt worden.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung von extrem feinen Pulvern,
welche in einer mechanischen Mühle (1) naß gemahlen und
anschließend getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Trocknung der in einer Suspension vorliegenden
Pulver eine Luftwirbelmühle als Trockner (4) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Trockner (4) heiße Luft als Trägergas zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingangstemperaturen zwischen 200° und 500°C,
die Ausgangstemperaturen zwischen 70° und 110°C liegen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Suspension mit dem zu trocknenden Pulver in den
Mahl- bzw. Trockenraum (5) des Trockners (4) eingedüst
wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß im Trockner (4) zusätzlich zur Trocknung
eine Oberflächenbehandlung des Pulvers durchgeführt werden
kann.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
flüssiges Oberflächenbehandlungsmittel in den Trockenraum
(5) des Trockners (4) eingedüst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Suspension mit dem zu trocknenden Pulver bei von
unten nach oben durchströmtem Trockenraum in den unteren
Bereich des Trockenraumes (5) und das Oberflächenbehandlungs
mittel in den oberen Bereich des Trockenraumes (5) einge
führt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
in Pulverform vorliegendes Oberflächenbehandlungsmittel
in die Luftansaugung des Trockners (4) eingeführt wird.
9. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Hersteilung
extrem feiner Pulver mit einer das Pulver naß vermahlenden
mechanischen Mühle (1) und einem Trockner (4), dadurch
gekennzeichnet, daß der Trockner (4) eine Luftwirbelmühle
ist.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Austritt der mechanischen Mühle (1) über eine Leitung (3)
mit einer Pumpe (2) mit dem Mahl- bzw. Trockenraum (5) des
Trockners (4) in Verbindung steht.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mündung der Leitung (3) in den Trockenraum (5) als Düse
ausgebildet ist.
12. Anlage nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Produktaustrag (8) des Trockners (4) ein Filter
zyklon (11) nachgeordnet ist.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Trockenraum (5) des Trockners (4)
eine Leitung (15) mündet, die mit einem Behälter (18)
für flüssiges Oberflächenbehandlungsmittel in Verbindung
steht.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Luftansaugbereich des Trockners (4)
eine Leitung (19) mündet, die mit einem Behälter (22) für
pulverförmiges Oberflächenbehandlungsmittel in Verbindung
steht.
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