DE8613169U1 - Device for separating solid fine powders into grain size fractions - Google Patents

Device for separating solid fine powders into grain size fractions

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DE8613169U1 DE19868613169 DE8613169U DE8613169U1 DE 8613169 U1 DE8613169 U1 DE 8613169U1 DE 19868613169 DE19868613169 DE 19868613169 DE 8613169 U DE8613169 U DE 8613169U DE 8613169 U1 DE8613169 U1 DE 8613169U1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03DFLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D3/00Differential sedimentation

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  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Description

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P 36 16 300.7-09 - 2 -P36 16 300.7-09 - 2 -

VORRICHTUNG ZUM TRENNEN VON FESTSTOFF-FEINPULVERN IN KORNGRÖSSENFRAKTIONENDEVICE FOR SEPARATING SOLID FINE POWDERS INTO GRAIN SIZE FRACTIONS

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Feststoff-Feinpulvern in Korngrößenfraktionen.The invention relates to a device for separating solid fine powders into grain size fractions.

Zur Herstellung von sogenannten "Modern Ceramics" werden zur Zeit Mikrokörnungen aus Siliciumcarbid und Elektrokorund im Bereich von 0 pm bis 1 pm verwendet. Die Gewinnung solcher Kornklassen durch Absiebung oder die Zentrifugalkraft nutzende Prozesse ist äußerst aufwendig. Außerdem ist eine solche Korngrößenverteilung für die gewünschten Zwecke noch nicht optimal, denn man braucht innerhalb dieses Bereichs nochmals unterteilte Kornklassen, beispielsweise mit Korngrößen von 0 &mgr;&pgr;&igr; bis 0,5 pm und 0,5 &mgr;&igr;&agr; bis &igr; jum.Micrograins made of silicon carbide and electrocorundum in the range of 0 pm to 1 pm are currently used to produce so-called "modern ceramics". Obtaining such grain classes by sieving or processes using centrifugal force is extremely complex. In addition, such a grain size distribution is not yet optimal for the desired purposes, because within this range further subdivided grain classes are required, for example with grain sizes of 0 μιδ to 0.5 pm and 0.5 μιδ to δια.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich Ln wirtschaftlicher Weise große Mengen von nach Kornklassen getrenntem Sub-Mikrokorn aus pulverförmigen Feststoff-Feinpulvern herstellen lassen.The object underlying the invention is therefore to provide a device with which large quantities of sub-micro grains separated according to grain classes can be produced from powdered solid fine powders in an economical manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Feinpulver in einer Flüssigkeit suspendiert wird, die Suspension in einer Suspensionssäule sedimentieren gej.nssen wird, Suspensionsfraktionen nacheinander von oben nach unten auf bestimmter» Höhen der Suspensionssäule nach bestimmten Sedimentationszeiten abgezogen und das in jeder Suspensionsfraktion enthaltene Feinpulver gewonnen wird.This object is achieved according to the invention in that the fine powder is suspended in a liquid, the suspension is allowed to sediment in a suspension column, suspension fractions are withdrawn one after the other from top to bottom at certain heights of the suspension column after certain sedimentation times and the fine powder contained in each suspension fraction is recovered.

Dies wird mit einer Vorrichtung durchgeführt, die einen säulenförmigen Suspensionsbehälter aufweist,This is done with a device that has a column-shaped suspension container,

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der auf seiner Oberseite einen Anschluß für die Suspensions &zgr;üfühtfüng Und in der Höhe gestaffelt- von Schiebern verschließbare EntnahmeÖffnüngen für die jeweilige Suspensions fraktion aufweist.which has a connection for the suspension feed on its top and removal openings, staggered in height, that can be closed by slide valves for the respective suspension fraction.

Zur Bestimmung der Teilchengröße disperser Teilchen im Größenbereich von etwa 1 bis 100 um ist es zwar bereits bekannt/ in einem geeigneten Dispersionsmittel eine gleichmäßige Aufschlämmung einer kleinen Menge des zu untersuchenden Pulvers herzustellen und diese dann sedimentieren zu lassen. Da nach dem Stokes'sehen Gesetz ein >-i" eindeutiger Zusammenhang zwischen Größe und Dichte von kugelförmig gedachten Teilchen und ihrer Sinkgeschwindigkeit besteht, wird aus dem zeitlichen Verlauf der Sedimentation auf die prozentuale Verteilung der Korngrößen geschlossen (Römpp's Chemielexikon, If. Auflage, Seiten 3151 und 3152). Mit dieser sogenannten Sedimentationsanaiyse lassen sich zwar die Korngrößen von Pulvern mit Hilfe der Sedimentation bestimmen, die Gewinnung von Korngrößenfraktionen nach der Erfindung ist daraus jedoch nicht in naheliegender Weise herleitbar.In order to determine the particle size of dispersed particles in the size range of about 1 to 100 µm, it is already known to prepare a uniform suspension of a small amount of the powder to be examined in a suitable dispersion medium and then to allow this to sediment. Since, according to Stokes' law, there is a clear connection between the size and density of spherical particles and their rate of settling, the percentage distribution of the grain sizes can be deduced from the temporal course of the sedimentation (Römpp's Chemistry Encyclopedia, 1st edition, pages 3151 and 3152). With this so-called sedimentation analysis, the grain sizes of powders can be determined with the help of sedimentation, but the extraction of grain size fractions according to the invention cannot be derived from this in an obvious way.

Erfindungsgemäß kann in wirtschaftlicher Weise nach ( Kornklassenfraktionen getrenntes Sub-Mikrokorn aus pul-According to the invention , sub-micro grains separated into grain class fractions can be produced economically from pul-

verförmigen keramischen Feinpulvern mit vertretbarem Aufwand in großen Mengen gewonnen werden. So lassen sich beispielsweise Mikropulver aus Siliciumcarbid, Edelkorund und Tetranatriumdiphosphat mit einar Korngrö-^ ßenverteilung von 0 bis 1 ,5 &mgr;&pgr;&igr; in Korngrößenfraktionen von 0 bis 0,5 pm, 0,5 bis 1,0 m und 1,0 bis 1,5 nti trennen. deformable ceramic fine powders can be obtained in large quantities with reasonable effort. For example, micropowders made of silicon carbide, corundum and tetrasodium diphosphate with a grain size distribution of 0 to 1.5 μιγ can be separated into grain size fractions of 0 to 0.5 pm, 0.5 to 1.0 m and 1.0 to 1.5 nti.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, es zeigt:Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to drawings, which show:

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Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens undFig. 1 a device for carrying out the method and

Fig. 2 im Fließschema die Gewinnung von Korngrößenfraktionen aus Edeikorund-FeinstaübiFig. 2 flow chart showing the extraction of grain size fractions from Edeikorund fine dust

Der in Fig. 1 gezeigte säulenförmige Sedimentationsbehälter 1 hat in der Höhe H auf seiner Oberseite einen Zulauf 2, auf seiner Unterseite einen Ablauf 3, auf der Höhe H1 einen durch einen schieber 5 verschließbaren Ablauf 4 und auf der Höhe H2 einen durch einen1 Schieber 7 0 abschließbaren Ablauf 6.The column-shaped sedimentation tank 1 shown in Fig. 1 has an inlet 2 on its upper side at height H, an outlet 3 on its lower side, an outlet 4 which can be closed by a slide valve 5 at height H 1 and an outlet 6 which can be closed by a slide valve 7 0 at height H 2 .

Der säulenförmige Sedimentationsbehälter 1 wird über den Zulauf 2 über seiner gesamten Höhe H mit einer Suspension gefüllt, die aus einer Flüssigkeit und einem Feststoff-Feinpulver oder -Feinpulvergemisch bekannter Korngrößenverteilung, beispielsweise in dem Bereich von 0 bis 1,5 \m hergestellt worden ist.The column-shaped sedimentation tank 1 is filled via the inlet 2 over its entire height H with a suspension which has been prepared from a liquid and a solid fine powder or fine powder mixture of known grain size distribution, for example in the range from 0 to 1.5 \m .

Nach einer für das jeweilige Pulvergemisch in einem Vorversuch ermittelten Sedimentations zeit t.. wird der Schieber 5 am Ablauf 4 auf der Höhe H1 geöffnet und die sich auf der Höhe H-H1 befindliche Suspensionsfraktion ablaufen gelassen. Das aus dieser Suspensionsfraktion gewonnene Sub-Mikrokorn enthält im wesentlichen Körner mit einer Größe von 0 bis 0,5 um.After a sedimentation time t.. determined for the respective powder mixture in a preliminary test, the slide 5 at the outlet 4 is opened at the height H 1 and the suspension fraction located at the height HH 1 is allowed to drain. The sub-micro grain obtained from this suspension fraction essentially contains grains with a size of 0 to 0.5 µm.

Nach Ablauf einer Gesamtsedimentationszeit t1 + t», die ebenfalls im Vorversuch bestimmt worden ist, wird die über dem Ablauf 6 befindliche Suspensionssäule mit der Höhe H1 - H2 durch öffnen des Schiebers 7 ablaufen gelassen und weiterbehandelt» Man gewinnt ein Feinpulver mit einer Körnung im Größenbereich von 0,5 bis 1,0 &mgr;&pgr;&igr;. Die sich im Sedimentationsbereich unter dem Ablauf 6 über der Höhe H2 befindliche Suspension, die die GrobanteileAfter a total sedimentation time t 1 + t», which was also determined in the preliminary test, the suspension column located above the outlet 6 with the height H 1 - H 2 is drained by opening the slide 7 and further treated. A fine powder with a grain size in the size range of 0.5 to 1.0 μπα is obtained. The suspension located in the sedimentation area below the outlet 6 above the height H 2 , which contains the coarse particles

- 5 der Körner enthält, wird durch den Auslaß 3 abgezogen. - 5 of the grains is withdrawn through outlet 3.

In Fig^ 2 ist schematisch die Trennung von Edelkorund-Feinststaüb in Korngrößenfraktionen gezeigt. Der in einem Behälter 10 gespeicherte Edelkorund-Feinststaub wird in einem Hochgeschwindigkeitsmischer 12 mit einer Suspensionsflüssigkeit emulgiert, die aus einem Behälter 11 zugeführt wird und aus Wasser mit Zusätzen be-5&Idigr;.&THgr;&Idigr;&Idigr;&Ogr;&Pgr; &Kgr;&agr;&Pgr;&Pgr;. Solche ZüsauZe sind beispielsweise 0/5 %Fig. 2 shows schematically the separation of fine corundum dust into grain size fractions. The fine corundum dust stored in a container 10 is emulsified in a high-speed mixer 12 with a suspension liquid which is fed from a container 11 and consists of water with additives. Such additives are, for example, 0/5%

eines Emulgators in Form eines Natriumsalzes einer Polyalkylnaphthalinsulfonsäure und 0,2 % eines Sequestrie- \ ) rungsmittels. Die aus dem Mischer 12 abgegebene Emulsion bzw. Suspension gelangt über den Zulauf 2 in den säulenförmigen Sedimentationsbehälter 1. Nach einer Sedimentationszeit t. wird über den Ablauf 4 die Suspensionssäule H-H1 von Fig. 1 in eine Zentrifuge 16 abgeführt, der noch Wasser und Trocknungsmittel von einem Behälter 13 zugeführt werden können, Das beim Zentrifugieren abgehende Filtrat gelangt in einen Behälter 14 und wird für das Recycling über eine Leitung 15 in den Behälter zurückgeführt. Der in der Zentrifuge 16 angefallene Teilchenschlamm wird in einem Ofen 17 getrocknet und zerfällt dort in ein körniges Pulver, das in der Sta- &Ggr;&Lgr; tion 18 unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften für inerte Stäube in geeignete Gebinde abgepackt wird.of an emulsifier in the form of a sodium salt of a polyalkylnaphthalenesulfonic acid and 0.2% of a sequestering agent . The emulsion or suspension discharged from the mixer 12 passes via the inlet 2 into the column-shaped sedimentation container 1. After a sedimentation time t., the suspension column HH 1 of Fig. 1 is discharged via the outlet 4 into a centrifuge 16, to which water and drying agent can also be fed from a container 13. The filtrate discharged during centrifugation passes into a container 14 and is returned to the container for recycling via a line 15. The particle sludge accruing in the centrifuge 16 is dried in an oven 17, where it breaks down into a granular powder, which is packed in suitable containers in the station 18, observing the safety regulations for inert dusts.

Die nach der Sedimentations zeit t.. + t_ am Ablauf 6 durch öffnen des Schiebers 7 abgeführte Suspensionsfraktion mit der Flüssigkeitshöhe H1 - H_ wird dann in der gleichen Weise in der Zentrifuge 16 behandelt und der gewonnene Teilchenschlamm im Ofen 17 getrocknet und an Stelle einer Station 18 nach Bestimmen der Korngrößenverteilung abgepackt. Das aus dem Ablauf 3 abgezogene Überkorn gelangt in einen Behälter 13 zur Weiterverarbeitung .The suspension fraction with the liquid height H 1 - H_ discharged at the outlet 6 after the sedimentation time t.. + t_ by opening the slide 7 is then treated in the same way in the centrifuge 16 and the particle sludge obtained is dried in the oven 17 and packaged at a station 18 after determining the grain size distribution. The oversize grain discharged from the outlet 3 is fed into a container 13 for further processing.

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Bei der Herstellung der Suspension aus Flüssigkeit dnd Feinpulver sowie bei dar Pülvergewinnung nach dem Trocknen kann erforderlichenfalls Ultraschall eingesetzt werden. When preparing the suspension from liquid and fine powder as well as when recovering the powder after drying, ultrasound can be used if necessary.

Anhand des nachstehenden Beispiels wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail using the following example.

Es soll Edeikorund-Feinststaub in KorngröBenfraktiönen getrennt werden, der aus 40 % mit einer Korngröße von 0,1 bis 0,5 &mgr;&pgr;&igr;, 35 % von 0,5 bis 1 &mgr;&pgr;&igr;, 20 % von 1 bis 2 &mgr;&pgr;&igr;, 3 % von 2 bis 3 &mgr;&pgr;&igr; und 2 % von über 3 &mgr;&pgr;&igr; aufweist. Verwendet wird ein säulenförmiger Sedimentationsbehälter 1 mit einer Höhe H von 3 m. Der Ablauf 4 befindet sich auf einer fiöhe H1 von 92 cm, der Ablauf 6 auf einer Höhe H2 von 33 cm. Die Süspensionssäule H-H1 wird nach einer Sedimentationszeit von 30 Minuten durch öffnen des Schiebers 5 wirbelfrei ablaufen gelassen. Das gemäß der Behandlung von Fig. 2 gewonnene Feinpulver aus Edelkorund enthält 75 % Teilchen mit einer Größe von 0,1 bis 0,5 &mgr;&pgr;&igr;, 15 % mit einer Größe von 0,5 bis 1 &mgr;&pgr;&igr;, 9 % mit einer Größe von 1 bis 2 &mgr;&pgr;&igr;, 1 % mit einer Größe von 2 bis 3 &mgr;&pgr;&igr; und kein Teilchen-mit einer Größe über-:) &mgr;&pgr;&igr;. Der Schieber 7 du.s Auslasses 6 bleibt geschlossen. Nach einer weiteren Sedimentationszeit von 10 Minuten wird am Auslaß 3 diese Sedimentationsfraktion mit der Höhe H1 entnommen, die 5 % Teilchen mit einer Korngröße von 0,1 bis 0,5 &mgr;&igr;&agr;, 15 % mit einer Größe von 0,5 bis 1 &mgr;&pgr;&igr;, 40 % mit einer Größe von 1 bis 2 &mgr;&igr;&agr;, 30 % mit einer Größe von 2 bis 3 &mgr;&pgr;&igr; und 10 % mit einer Größe über 3 &mgr;&pgr;&igr; enthält, wobei dieThe aim is to separate fine corundum dust into grain size fractions consisting of 40% with a grain size of 0.1 to 0.5 μια, 35% of 0.5 to 1 μια, 20% of 1 to 2 μια, 3% of 2 to 3 μια and 2% of over 3 μια. A column-shaped sedimentation tank 1 with a height H of 3 m is used. The outlet 4 is at a height H 1 of 92 cm, the outlet 6 at a height H 2 of 33 cm. After a sedimentation time of 30 minutes, the suspension column HH 1 is allowed to drain without causing any turbulence by opening the slide valve 5. The fine powder of noble corundum obtained according to the treatment of Fig. 2 contains 75% of particles with a size of 0.1 to 0.5 μιδ, 15% with a size of 0.5 to 1 μιδ, 9% with a size of 1 to 2 μιδ, 1% with a size of 2 to 3 μιδ and no particles with a size over :) μιδ. The slide valve 7 of the outlet 6 remains closed. After a further sedimentation time of 10 minutes, this sedimentation fraction with the height H 1 is removed at the outlet 3, which contains 5% of particles with a grain size of 0.1 to 0.5 μα, 15% with a size of 0.5 to 1 μα, 40% with a size of 1 to 2 μα, 30% with a size of 2 to 3 μα and 10% with a size of over 3 μα, the

Prozentangaben die jeweilige Häufigkeit betreffen.Percentages refer to the respective frequency.

Claims (1)

P 36 16 300.7-09 - 1 -P36 16 300.7-09 - 1 - Alfred Hempel 11. Oktober 1988Alfred Hempel 11 October 1988 GmbH S Co. KG DEAC-33753.1 Fi/mkGmbH S Co. KG DEAC-33753.1 Fi/mk VORRICHTUNG ZUM TRENNEN VON FESTSTOFF-FEINPULVERN INDEVICE FOR SEPARATING SOLIDS FINE POWDERS INTO KORNGRÖSSENFRAKTIONENGRAIN SIZE FRACTIONS SchutzanspruchClaim for protection Vorrichtung zum Trennen von Feststoff-Feinpulvern in Korngrößenfraktionen, gekennzeichnet durch einen säulenförmigen Suspensionsbehälter (I)/ der auf seiner Oberseite einen Anschluß (2) für die Suspensionszuführung und in der Höhe gestaffelt von Schiebern (5,Device for separating solid fine powders into grain size fractions, characterized by a column-shaped suspension container (I)/ which has on its top a connection (2) for the suspension feed and is staggered in height by slides (5, 7) Terschließbare Entnahmeöffnungen (4, 6) für die jeweilige Suspensionsfraktion aufweist.7) Has lockable removal openings (4, 6) for the respective suspension fraction. - 21-- 21-
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