DE2044707B2 - Verfahren zum Granulieren von pulverförmigen Stoffen - Google Patents

Description

britischen Patentschrift 3 43 599 beschrieben ist. Die Lage der Tragfläche, also des Förderbands oder der rotierenden Scheibe, soll nicht soviel von einer waagerechten abweichen, daß das Pulver mit Beziehung zur Tragfläche in Bewegung gerät

Die Geschwindigkeit mit der die Tragfläche bewogen wird und das Tempo in dem die Tropfen fallen, sollen in solcher Weise in Beziehung zueinander abgestellt werden, daß die Tropfen, nachdem sie ins Pulver gefallen sind, geschieden bleiben.

Ein feuchtes Klümpchen, welches durch Fallen eines Tropfens entsteht, soll vorzugsweise auch an der oberen Seite durch trocknes Pulver umgeben sein. Dazu kann man die Klümpchen mit einer kleinen Menge des zu granulierenden Pulvers bestreuen. Eine andere einfache Weise um die Klümpchen an der oberen Seite mit Pulver zu bedecken ist mittels einer quer zur Richtung der Bewegung angeordneten stationären Stange, welche sich auf solchem Abstand über der Tragfläche befindet, daß das Pulver an der Oberseite der Schicht gewissermaßen gegen die Stange aufgestaut wird. Die feuchten Klümpchen dürfen durch die Stange nicht berührt werden.

Nachdem ein feuchtes Klümpchen gebildet worden ist, d. h. nachdem die Bewegung der zwischen den Pulverteilchen hineindringenden Flüssigkeit in Beziehung zum Pulver zum Stillstand gelangt ist, können weitere Bearbeitungen folgen. In diesem Stadium können die Klümpchen schon von einem großen Teil des trocken gebliebenen Pulvers geschieden werden. Die Scheidung kann durch Siebe, z. B. Schüttelsiebe, erhalten werden.

Die Klümpchen weiden zusammen mit übrigbleibendem Pulver weiter einer wälzenden oö -r rotierenden Bewegung ausgesetzt, durch welche die Klümpchen mehr kompakt und abgerundet werden und sich in dieser Weise in Körner ändern. Ein geeigneter Apparat für diese Bearbeitung ist eine rotierende Trommel. Unebenheiten der inneren Oberfläche dieser Trommel oder Rippen parallel zur Achse können nützlich sein um das Walzen der Klümpchen zu fördern, d. h. Rutschen der Klümpchen in Beziehung zur Innenwand der Trommel zu beschränken oder zu verhindern. Rutschen ist unerwünscht weil es die Klümpchen nicht kompaktiert und die äußere Schicht der Körner abreibt.

Falls der rotierenden Bewegung keine oder nur eine unvollständige Abscheidung des Pulvers vorangegangen ist, kann in vielen Fällen noch eine Menge des Pulvers durch die Klümpchen aufgenommen werden. Das Vorliegen des Pulvers während der Rotation kann weiter nützlich sein um falls die Körner zerbrechlich sind, ihren Fall zu brechen. Beim Granulieren von Kaliumchlorid, welches im allgemeinen schwierig ist, verhindert das lose Pulver Bruch, aber das lose Pulver haftet kaum an die Oberfläche der Körner. Bei Ammoniumnitrat und Harnstoff sind die Körner weniger zerbrechlich. Das Vorliegen von losem Pulver beim Walzen ist in diesem Fall nicht nötig um Bruch zu verhindern; sehr leicht wird das lose Pulver von den Körnern aufgenommen, so daß es vielfach erwünscht ist die Menge des losen Pulvers erheblich zu beschränken um starkem Anwachsen und Agglomerien der Körner vorzubeugen.

Die Abscheidung des restierenden Pulvers falls davon noch übrig ist, findet nachher statt durch Siebe. Schüttelsiebe, Luftströme oder andere bekannte Mi(IcI. Schließlich werden die Körner in zweckmäßiger, bekannter Apparatur getrocknet, z. B. in rotierenden Trommeln, in denen das Material mit warmen Gasen in Berührung ist

Die Trommel, in der die Klümpchen mehr kompakt und abgerundet werden, kann zweckmäßig auch ein Zylinder von Metalldrahtgeflecht sein Loses Pulver wird dadurch abgesiebt während die rohe Innenwand das Rutschen der Körner verhindert Weiter kann auch ein Zylinder von Drahtgeflecht mit coaxial darunher angeordneter geschlossener Zylinderwand benutzt

to werden, wobei vorzugsweise der Raum zwischen den beiden Zylindern durch Schotten in Kompatimenten aufgeteilt ist Die Schotten sollen vorzugsweise radial oder parallel zur Rotationsachse angeordnet werden. Pulver fällt vom Innenraum der Trommel durch das Drahtgeflecht in Kompartimente, welche sich während der Rotation in einer niedrigen Lage befinden. Als die Pulver enthaltenden Kompartimente bei Fortsetzung der Rotation eine hohe Lage erreichen, fällt das Pulver aus diesen Kompartimenten zurück durch das Drahtgeflecht in den inneren Raum der Trommel. In dieser Weise wird eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers über die Körner gefördert und werden bessere Chancen für die zerbrechlichen Körner, um ungeschadet zu bleiben, gegeben, während feuchte Körner durch

>5 wiederholte Bedeckung mit Pulver fortwährend verhindert werden zu agglomerieren.

Die Erfindung kann in allen Gebieten der Technik wo das Problem des Granulierens sich auftut verwendet werden. Sehr wichtig ist die Erfindung in der

JO Kunstdüngerindustrie, weiter aber auch in den pharmaceutischen und verwandten Industrien.

Die erfindungsgemäße Granulierung verläuft schnell und bequem, sogar mit Stoffen, welche in anderer Weise sehr schwierig zu Körnern gebildet werden, wie z. B.

Ji Kaliumchlorid und Kaliumnitrat.

Beispiel I

Das zu granulierende Pulver war Kaliumchlorid einer Teilchengröße zwischen 0,1 und 1 mru. Es wurde geschüttet auf ein Förderband und durch eine sich quer über dem Förderband befindende Stange gleichmäßig über die Breite des Bandes (welche 12 cm betrug) zu einer Schicht von 6 mm Dicke ausgebreitet. Das Förderband wurde fortbewogen mit einer Geschwin-

n digkeit von 65 cm/Sek.

Über dem Transportband befand sich eine Zufuhrleitung mit Ausströmungsöffnungen für die Flüssigkeit, in diesem Falle eine 0,5% wäßrige Lösung von Polyacrylamid 110 000). Über die Breite des Förderbandes

'Ό verteilt lagen Ausströmungsöffnungen für die Flüssigkeit auf Abstände von 11 mm vor. Die Anzahl der gebildeten Tropfen pro Ausströmungsöffnung betrug 60 pro Sekunde.

Die Länge des Förderbandes jenseits der Stelle wo

y> die Tropfen fielen betrug 200 cm. Die gebildeten feuchten Klümpchen wurden mittels des Förderbandes auf ein Schüttelsieb gebracht wo sie von einem Teil des trocken gebliebenen Pulve^rs geschieden wurden. Es wurde so viel Pulver abgeschieden, daß das Verhältnis

'" des übrig gebliebenen Pulvers zum KCl der feuchten Klümpchen gleich I : 1 war. Die feuchten Klümpchen zusammen mit dem übrig gebliebenen Pulver kamen nachher in eine rotierende Trommel wo sie zu Körnern kompaktiert und abgerundet wurden. Diese Trommel

• war 150 cm lang und hatte einen Durchmesser von 50 cm und rotierte mit einer Geschwindigkeit von 50 Umdrehungen pro Minute. Die Aufenthaltsdauer des Materials in der Trommel betrug 7 Minuten. Das

Trocknen der Körner wurde nachher in einer rotierenden Trommel, in welche Gas von einer Temperatur von 78° C geleitet wurde, durchgeführt. Schließlich wurden die Körner noch von übrig gebliebenem Pulver durch ein Schüttelsieb geschieden.

In einer Reihe von Versuchen wurde das Gewicht der Tropfen variiert wie in der untenstehenden Tabelle angegeben ist In allen Versuchen, mit Ausnahme des Versuchs deren Ergebnisse in der letzten Spalte der Tabelle angegeben sind, wurden die Tropfen nachdem sie in die Pulverschicht gefallen waren, an der Oberseite mit Pulver bestreut. Die Gewichte der Tropfen und Körner, angegeben in der Tabelle, waren Mittelwerte aus 10 Wiegungen.

Gewicht der Tropfen, mg 8,6 10,2 18,9 18,9 " Gewicht der trockenen

Körner, mg 48,0 65,3 114,6 108,1

Beispiel Il

20

Das zu granulierende Pulver war Dbmmoniumphosphat. Die Flüssigkeit war eine 1% wäßrige Lösung von Polyacrylamid (Molgewicht 110 000). Am Ende des Förderbandes wurden die feuchten Klümpchen weit möglichst vom trockenen Pulver geschieden. Weitere 2> Umstände waren wie in Beispiel I. Bei einem Gewicht der Tropfen von 17 mg wurden Körner erhalten einer Größe zwischen den Siebgrenzen von 2 und 4 mm.

Beispiel III _J(|

Auf eine Schicht von gemahlenem Kie^erit (MgSOi · 1 aq.) einer Teilchengröße von höchstens 0,1 mm wurde eine wäßrige Lösung von 0,1 Gew.-% Polyacrylamid (Mol.-Gewicht 110 000) und 1 Gew.-% Carboxymethylcellulose getropft in Tropfen von 19 mg. Die Anzahl der Tropfen aus einer Ausströmungsöffnung betrug 80 pro Sekunde. Die Schicht wurde mit einer solchen Geschwindigkeit fortbewogen, daß die Tropfen im Ben geschieden blieben. Die in dieser Weise erhaltenen feuchten Körner wurden so weit von noch -tn trockenem Pulver geschieden, daß die übrig bleibende Menge des Pulvers nur 2 Gew.-% der Menge des MgSOi ■ 1 aq. in den Klümpchen betrug. Die Klümpchen wurden dann weiter behandelt wie in Beispiel I. Es wurden Körner einer Größe zwischen den Siebgrenzen -ti von 2 und 4 mm erhalten.

Eeispiel IV

Auf eine Schicht von KCI, wie beschrieben in Beispiel I, wurde eine Flüssigkeit getropft, welche aus 80 -ίο Gew-% Ammoniumnitrat, 0,2 Gew.-% Polyacrylamid (Mol.-Gewicht 110 000) und 19,8 Gew.-% Wasser bestand. Die Anzahl der Tropfen pro Ausströmungsöffnung betrug 100 pro Sekunde. Es wurden Körner erhalten, welche nach einer Behandlung entsprechend Beispiel I und Trocknen eine Größe zwischen 2 und

4 mm und einen Stickstoffgehalt von 5,6% aufwiesen.

Beispiel V

Auf eine Schicht eines gepulverten Gemisches von gleichen Gewichtsteilen KCl und Diammoniumphosphat wurde ein Gemisch von 75 Gew.-% Harnstoff, 0,2 Gew.-% Polyacrylamid (Mol.-Gewicht 110 000) und 24,8 Gew.-% Wasser getropft. Die Temperatur des zuzutropfenden Gemischs betrug 90⁰C. Durch Behandlung, wie beschrieben in Beispiel I, wurden Körner eines zusammengestellten Düngerstoffes von 80 bis 100 mg erhalten.

Beispiel VI

Pulverförrnige Acetylsalicylsäure einer Teilchengröße von höchstens 0,05 mm wi>"Je granuliert mit einer Lösung von 0.1 Gew.-% Polyacrylamid (Mol.-Gewicht 110 000) in einem Gemisch von gleichen Volumenteilen von Wasser und 96% Äthylalkohol. Ausströmungsöffnungen mit einem inneren Durchmesser von 1,2 mm wurden benutzt. Tropfen mit einem minieren Gewicht vun 5,77 mg, d. h. einem mittleren Durchmesser von 23 mm wurden erhalten. Die Anzahl der Tropfen aus einer Ausströmungsöffnung betrug 60 pro Sekunde. Es wurde Sorge getragen dafür, daß die Tropfen so weit voneinander entfernt auf die Pulverschicht, welche auf einem Förderband unter den Ausströmungsöffnungen passierte, fielen, daß die Tropfen nicht zusammenflössen. Das angefeuchtete Pulver blieb 5 Minuten auf dem Förderband.

Am Ende des Föiderbandes wurden die feuchten Klümpchen durch Schüttelsiebe von einem Teil des nicht agglomerierten Pulvers geschieden, Klümpchen und Pulver wurden in einem Gewichtsverhältnis von

5 :2 in eine rotierende Trommel geführt, worin das Material 10 Minuten blieb. Weitere Umstände waren wie in Beispiel I.

Körner wurden erhalten weiche nach Trocknen und Scheiden von übrig gebliebenem Pulver ein mittleres Gewicht von 9,5 mm aufwiesen.

Beispiel VII

Pulverförmige Acetylsalicylsäure wie in Beispiel VI wurde granuliert mit einem Gemisch von 1 Gewichtsteil Saccharose, 1 Gewichtsteil 96% Äthylalkohol und 5 Gewichtsteile einer 0,2 Gew.-% wäßrigen Lösung von Polyacrylamid (Mol.-Gewicht 110 000). Das mittlere Gewicht der Tropfen war 10,1 mg. Handlung;n und Umstände waren weiter wie in Beispiel VI. Das mittlere Gewicht der trockenen Körner war 17,8 mg.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Granulieren von pulverförmigen Stoffen, bei dem man einen pulverförmigen Stoff zu einer Schicht, welcher eine fortgehende waagerechte Bewegung gegeben wird, ausbreitet, während man auf diese Schicht eine Flüssigkeit in solcher Weise tropft, daß jeder Tropfen ein feuchtes Klümpchen von zusammenhängendem Pulver gibt, welches durch nichtangefeuchtetes Pulver von anderen feuchten Klümpchen geschieden ist, worauf man die Klümpchen durch eine wälzende Bewegung zu Körnern formt und diese schließlich trocknet, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine wäßrige Lösung von Polyacrylamid ist

   Aus der britischen Patentschrift 3 43 599 ist ein Verfahren bekannt in dem eine pulverförmige Substanz in einer Schicht auf eine Platte, welche in einer waagerechten Ebene rotiert, ausgebreitet wird und in dem auf diese Schicht eine Flüssigkeit in solcher Weise zugetropft wird, daß jeder Tropfen ein feuchtes Klümpchen bildet das von anderen feuchten Klümpchen durch trockenes Pulver geschieden ist Die Klümpchen verlassen die rotierende Platte und werden weiteren Bearbeitungen unterworfen, unter anderem einer Behandlung in einer rotierenden Trommel, worin die Klümpchen zu Körnern gebildet werden. Schließlich weroen die Körner getrocknet. Eine besondere Flüssigkeit für die Granulierung wird dort nicht angegeben. In vielen Fällen hat dieses Verfahren ungenügende Ergebnisse geliefert. Der Zusammenhang in den Klümpchen ist oft zu klein und es fallen die Klümpchen unzeitig wieder auseinander. Bei der Tropfenbildung und beim Stoßen der Tropfen auf das Pulver treten Unregelmäßigkeiten auf, z. B. Spritzen der Flüssigkeit wodurch auch das gekörnte Produkt ungleichmäßig wird. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, soll man die Anzahl der Tropfen, welche pro Zeiteinheit in die Pulverschicht fällt, in gewissen Grenzen halten, was aber die Produktionskapazität der Anlage stark herabsetzt.

   Es wurde nunmehr festgestellt, daß die bei diesem Verfahren auftretenden Schwierigkeiten größtenteils oder sogar ganz dadurch vermieden werden können, daß man als zuzutropfende Flüssigkeit eine wäßrige Lösung von Polyacrylamid benutzt.

   Die Verwendung von wasserlöslicher Polyacrylsäure oder deren Derivaten und insbesondere von Mischpolymerisaten von Acryl- oder Methacrylsäure mit anderen polymerisierbaren Verbindungen, z. B. Acrylsäuremethylester, als Granulierhilfsmittel bei der Herstellung von Düngemittelgranulaten auf einen Tellergranulator ist aus der DE-PS 9 56 959 bekannt. Homopolymerisate des Acrylamids werden dort aber nicht genannt. Es wird vielmehr darauf hingewiesen, daß es für die Brauchbarkeit dieser Acrylsäurepolymere wichtig ist, daß sie als Mischpolymerisate verwendet werden.

   Geeignet für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die im Handel käuflichen Polyacrylamide, deren Molekulargewichte (Mittelwerte mich Gewicht) zwischen 10 000 und 6 000 000 sL-liwan-

   ken können. Die Konzentrationen des Polyacrylamids in der Lösung liegen im allgemeinen zwischen 0,01 und 2 Gew.-%, meistens zwischen 0,1 und I Gew.-%. Je nachdem, ob das Molekulargewicht höher ist, kann die Konzentration niedriger gewählt werden.

   Die Lösung des Polyacrylamids dringt schnell in die Räume zwischen den Pulverteilchen ein und bildet Klümpchen, weiche die nachfolgenden Bearbeitungen sehr gut bestehen können. Die Lösung wirkt als Klebemittel zwischen den Pulverteilchen, ist aber nicht so viskos, daß das Eindringen der Flüssigkeit in das Pulvermaterial behindert wird. Außerdem findet bei dieser Lösung eine sehr gleichmäßige Tropfenbildung beim Ausfließen der Lösung in Form feiner Fäden aus den Düsenöffnungen statt Es treten, wenn die Tropfen auf das Pulver stoßen, keine Komplikationen auf; sogar beim Auf treffen einer erheblichen Anzahl di' Tropfen pro Zeiteinheit und pro Oberflächeneinheit der Pulverschicht nicht. Die Anzahl der Tropfen pro Ausströmungsöffnung kann bei dieser Lösung bis auf mehr als 200 pro Sekunde gesteigert werden. Gleichmäßig geformte Klümpchen entstehen, welche später eine Wälzung sehr gut vertragen, wodurch sie kompaktiert und abgerundet werden. Dabei hat man außerdem den Vorteil einer vergrößerten Produktion.

   Das Polyacrylamid erfüllt zwei Aufgaben: einerseits gewährt es die Möglichkeit zur Erhaltung von sehr vielen gleichmäßigen Tropfen pro Zeiteinheit und dadurch Klümpchen einer besseren Gleichmäßigkeit bei höherer Produktionsgeschwindigkeit, andererseits ist es ein gutes Klebemittel. In seiner Wirkung als Klebemittel kann es, wenn erwünscht, durch eine andere Substanz, welche das Zusammenkleben des Pulvers fördert, ergänzt werden. Bei Anwesenheit eines anderen Klebemittels kann die Konzentration des Polyacrylamids niedriger sein.

   Manche Klebemittel können in diesem Falle verwendet werden. Sehr geeignet sind Derivate von Zellulose oder Stärke, z. B. Carboxymethylzellulose. Weiter sind auch verschiedene Proteine, wasserlösliche Polymere und wasserlösliche Kondensationsprodukte geeignet. Diese Klebemittel sollen wirksam sein in einer Konzentration in der sie noch keine hohe Viskosität in der Lösung erregen. Falls die zu granulierende Substanz aus Elektrolyten besteht oder diese enthält, dürfen die Klebemittel durch den Einfluß des sich lösenden Elektrolyts nicht ausflocken. Harnstoff und Ammoniumnitrat können als Klebemittel verwendet werden, was namentlich beim Granulieren von Kun.ridünger wichtig sein kann.

   Um das Eindringen der Flüssigkeit in die Räume zwischen den Pulverteilchen zu fördern und zu beschleunigen kann es wichtig sein, der Lösung Stoffe zuzugeben, welche die Oberflächenspannung erniedrigen. Geeignet sind z. B. Alkalialkylsulfate und Alkalibenzolsulfonate. Die oberflächenaktiven Stoffe sind namentlich erwünscht falls sich auf der Oberfläche der zu granulierenden Teilchen eine wasserabstoßende Substanz befindet.

   Die Apparatur, welche zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens nötig ist, umfaßt an erster Stelle eine Tragfläche auf der das zu granulierende Pulver in einer Schicht ausgebreitet werden kann und mit der diese Schicht fortbewogen werden kann und eine Vorrichtung zur Herstellung von Tropfen. Als Tragfläche zum Ausbreiten und Transport der Pulverschicht kann ein Förderband dienen oder sonst auch eine rotierende Scheibe wie in der obengenannten