EP2117694A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten von pulverförmigem material sowie beschichtetes material und dessen verwendung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beschichten von pulverförmigem material sowie beschichtetes material und dessen verwendung

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Publication number
EP2117694A1
EP2117694A1 EP07857783A EP07857783A EP2117694A1 EP 2117694 A1 EP2117694 A1 EP 2117694A1 EP 07857783 A EP07857783 A EP 07857783A EP 07857783 A EP07857783 A EP 07857783A EP 2117694 A1 EP2117694 A1 EP 2117694A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coated
coating
mixture
gas stream
coating material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07857783A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ali Memari Fard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cement and Mining Processing (CMP) AG
Original Assignee
Cemag Anlagenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cemag Anlagenbau GmbH filed Critical Cemag Anlagenbau GmbH
Publication of EP2117694A1 publication Critical patent/EP2117694A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/0243—Other after-treatment of sulfur
    • C01B17/0248—Other after-treatment of sulfur of particulate sulfur
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/006—Coating of the granules without description of the process or the device by which the granules are obtained
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/04—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a gaseous medium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • C01F11/185—After-treatment, e.g. grinding, purification, conversion of crystal morphology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/02—Compounds of alkaline earth metals or magnesium
    • C09C1/021—Calcium carbonates

Definitions

  • the invention relates to a method for coating powdery material and to an apparatus for carrying out the method.
  • the invention relates to a process for coating CaCO 3 or sulfur.
  • the invention further relates to coated material and its use according to this method.
  • Coating apparatus for powdered material wherein a mixture of a material to be coated and a meltable coating material is produced, the mixture is heated by a stream of air, the mixture is fluidized, wherein the coating of the material to be coated with the coating material, the coating solidifies by cooling and finally the coated material is separated,
  • US 3 711 319 describes a device in which in one
  • Coating chamber the material to be coated is fluidized by a horizontally rotating disc and a gas stream and the coating material is sprayed finely distributed in the coating chamber.
  • An analogous system is described in EP 0544 289.
  • 00/16886 describe a coating of particulate material in a rotor chamber.
  • the liquid coating material is also sprayed finely distributed here.
  • GB 1 253 067 describes a coating process in which a powder is provided with a water-repellent protective layer. The coating takes place in a fluidized bed, which is produced with an eddy current mill. Meltable coating material is melted by a heated stream of air in the fluidized bed.
  • the object of the invention is to provide a method in which finely divided, particulate material is uniformly and thinly coated with a coating material, wherein the degree of melting of the coating material can be controlled.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned above in that the heating of the mixture is carried out in a gas stream, which is initially directed vertically upwards and then vertically downwards after a 180 ° bend.
  • the temperature of the gas stream is after the Energy delivery to the material, greater than or equal to the melting point of the coating material.
  • the mixture is preferably accelerated by an increased gas pulse at a taper in the vertically upwardly directed portion of the gas stream, the taper being upstream of the point at which the mixture of the material to be coated and the coating material is applied to the heated gas stream.
  • the material to be coated is preferably selected from inorganic or organic powders, flours, dusts, particles, pigments, granules or tablets. More preferably, the material to be coated is CaCO 3 or sulfur.
  • the CaCO 3 comprises both ground and precipitated or crystalline CaCO 3 .
  • the coating material should be a fusible material solid at room temperature, preferably the coating material is wax or a long-chain organic acid having 11 to 30 carbon atoms, preferably 12 to 20 carbon atoms, particularly preferred is stearic acid, for example technical stearic acid, which is either pure or up to 50% other long-chain organic acids, or fractionated stearic acid.
  • Fractional stearic acid is composed of long chain organic acids of 14 to 20 carbon atoms, the majority being C18 (about 67-68%) and C16 (about 30-32%).
  • the material to be coated should be CaCO 3 and the coating material wax or stearic acid, technical stearic acid or fractionated stearic acid.
  • the method can be divided into three process sections:
  • the material to be coated and the coating material are brought in a mixing and metering device in the appropriate ratio.
  • both are Components dry, but drying can also be done in the second process section described below (by heating).
  • the metering takes place essentially in two separate metering units, for example two (volumetric) metering screws, which lead into a mixing unit.
  • a suitable mixing unit is a paddle mixing screw. In the mixing unit, the mixing of the two components to form a homogeneous mixture. Subsequently, the mixture is conveyed through a conveying member, which forms the pressure end of the second process section, into a downpipe.
  • a rotary valve or other metering, conveying and pressure-closing means can be used as a conveying member.
  • the mixing can also be carried out from the process plant, wherein the finished mixture is then introduced via the rotary valve in the further process. Dosing and mixing usually takes place at ambient pressure.
  • the drop tube forms the transition to the second process section, the coating device.
  • the coating device comprises a heating device and a swirling device.
  • the heating device has a heating element, an air intake or an air blower and a heater tube.
  • the gas stream of the second process section normally has a lower static pressure. Depending on the arrangement of the air intake or of the blower, however, an overpressure in the heater tube may also prevail.
  • the heater tube is generally a vertically rising and then vertically descending tube which is inverted in the upper region U-shaped or bent in several arc sections with interposed pipe sections.
  • the heater tube has in the vertically ascending tube side an inlet opening for the downpipe, which establishes the connection to the mixing unit of the first process section. Upstream of the inlet opening is a taper in the heater tube.
  • the heater tube may include means for generating turbulent flow and / or flow installations.
  • An air blower sucks in ambient air and passes the air through Heating element and in the heater tube, whereby the air is pressed through the heater tube and the swirling device of the second process section and the material separation of the third process section.
  • the air stream may comprise ambient air and / or an inert gas, preferably nitrogen, carbon dioxide and argon.
  • the air intake is preferably adjustable, so that air speed and quantity can be varied.
  • the air blower can be arranged before or after the heating element.
  • a sucking fan is provided at the end of the heater tube, ie after the separation means to be explained.
  • the velocity of the air or gas stream is 15 to 50 m / s, preferably 20 to 35 m / s, particularly preferably 25 to 30 m / s and in particular 29 m / s.
  • the heating element may be a conventional electrical and preferably continuously adjustable heating coil. At the heating element, the air (or gas) is brought to the desired temperature.
  • the desired temperature should be understood as the temperature sufficient to completely liquefy the fusible coating material at the end of the heater tube at the latest. The temperature should therefore be greater than or equal to the melting point of the coating material, preferably a temperature of 50 to 200 ° C, particularly preferably 80 to 125 0 C.
  • the heater tube opens into the swirling device.
  • the length of the heater tube is preferably 1 to 30 m, particularly preferably 10 to 15 m and in particular 11 to 13 m, in each case measured between material inlet opening (downpipe) and swirling device.
  • the heater tube may be variable in length, for example by a telescope system.
  • the material to be coated and the coating material are introduced as a mixture via the downpipe in the heater tube.
  • the introduction of the mixture takes place in a solid state.
  • the velocity of the gas flow is increased, whereby an increased gas pulse results, which accelerates the mixture of material to be coated and coating material in the vertically upwardly running part of the heater tube upwards and thereby dispersed.
  • the heated gas stream softens the coating material and / or melts it into fine droplets, resulting in dispersion of the material to be coated and the coating material in the heater tube.
  • the residence time of the mixture in the heater tube can be varied and controlled.
  • the temperature setting can be supported by different isolation methods.
  • the swirling device, into which the heater tube opens, is preferably an eddy-current mill.
  • the eddy current mill has a gas suction, which is preferably adjustable.
  • the turbulence in the eddy current mill is in a downward movement.
  • impacts occur between the material to be coated and the molten coating material, whereby the material to be coated coats with a thin layer of the coating material.
  • the result is a coated material.
  • a residue of the droplet of the coating material does not adhere to the already coated material.
  • the droplets of the coating material sequentially hit several particles of the material to be coated, each releasing a portion of their mass until the droplets themselves are as small as the particles of the material to be coated and then adhere to a particle.
  • the eddy current mill can assist the air blower, which is located at the beginning of the heater tube, in its conveying work.
  • the gas stream and thus the coated material are cooled.
  • the Cooling of the gas stream carried out at least one further cooling step. This avoids possible sticking of two or more coated particles through softened surfaces or sticking in the coating system.
  • the coated material is separated from the gas stream in the third process section. This can be done in a cyclone.
  • a cooling aid a longer cooling section with several air inlets can be placed in front of the cyclone.
  • a first deposition can not be done in a cyclone, but by an air classifier or directly through a filter.
  • the exhaust air of the air classifier and the cyclone with the coated material can also be fed into the same filter.
  • Another cooling step can be done by transferring the coated material into another cool gas stream.
  • the smallest residues of the coating material and agglomerates can be additionally deposited by a further air classification step.
  • the deposited agglomerates and residues of the coating material can be recycled to the process.
  • the gas stream which is composed of the part that is sucked in via the heating element and the part that is sucked in for cooling from the environment, can be cleaned in a filter and blown back into the environment.
  • the coated product 2 Small amounts of fines of the coated product can be discharged with the gas stream from the cyclone. They can be separated by means of a filter from the first gas stream. The resulting coated material (finished product 2) is much finer than the coated material (finished product 1), which is deposited by means of the cyclone from the first gas stream, or by downstream air classification from the second gas stream. Homogenization of the total product can be done pneumatically.
  • the invention further relates to a coated material obtained by the process according to the invention.
  • the coated material is preferably wax or Stearic acid or technical stearic acid coated CaCO 3 .
  • CaCO 3 coated with wax or stearic acid or technical stearic acid can be used to facilitate the dispersion of CaCO 3 in polymers (see E. Papirer, J. Schultz, C. Turchi, "Surface Properties of a Calcium Carbonate Fil treated with Stearic Acid", European Polymer Journal, Vol. 20, 12, 1984, pp. 1155-1158)
  • the CaCO 3 coated according to the invention is distinguished by a particularly homogeneous dispersibility in polymers because of its fine distribution and its uniform and thin coating.
  • the invention further relates to a device for coating powdery material, comprising a mixing and metering device, a coating device and a separation device for the coated material, wherein the coating device has a heating device, which is connected via an inlet opening with the mixing and metering device is, comprises a swirling device and at least one air intake.
  • the heating device comprises a vertically upwardly running, then vertically downwardly running heater tube.
  • the heater tube has a taper on the vertically upward side below the inlet opening.
  • the heater tube may include means for generating turbulent flow and / or flow installations.
  • the swirling device preferably comprises an eddy-current mill, however, other swirling devices such. B. rotor-stator systems are used.
  • the vortex or eddy current mill has an air intake that can be assisted by compressed air.
  • the air intake is preferably adjustable.
  • the compressed air supports of the eddy current mill can serve as discharge aid and cooling aid for the coated product.
  • Suitable separation devices for the coated material are all particle separation devices known from the prior art; the separation device is preferably a cyclone. Brief description of the drawings
  • FIG. 1 shows a flow diagram of the device according to the invention.
  • CaCO 3 is finely ground stearic in a freely adjustable ratio, preferably 0.5 to 1, 5 wt .-% technical stearic acid and 98.5 to 99.5 wt .-% CaCO 3 in a paddle mixing screw 12th mixed.
  • the metering of the two finely ground components takes place in metering screws 10 and 11, which are connected upstream of the paddle mixing screw 12.
  • the mixture is conveyed by a rotary valve 13 in a downpipe 14.
  • the drop tube 14 opens into a heater tube 15.
  • the heater tube 15 is composed of a vertically rising portion, an inverted U-shaped arc portion and a vertically descending portion.
  • the vertically rising portion of the heater tube 15 16 sucked ambient air 17 is heated to 50 to 200 ° C, preferably 80 to 125 ° C via a heater. Upstream of the mouth of the drop tube 14, the vertically rising tube is tapered. By the taper 18 in the heater tube 15, the gas flow is accelerated so that the mixture of calcium carbonate and stearic acid in the vertically rising portion of the heater tube 15 is accelerated upward and the heated gas, the technical stearic acid is melted into small droplets. The resulting dispersion of calcium carbonate and molten stearic acid is passed in the heater tube 15 through the arcuate portion and the descending portion to an eddy current mill 19 at the lower end of the descending portion of the heater tube 15.
  • the gas flow is swirled in a downward motion. Due to the strong turbulence in the eddy current mill 19, the finely divided calcium carbonate and the molten stearic acid droplets are so strongly swirled that the particles and the droplets touch each other. A droplet covers a particle with a thin layer. The rest of the droplet and the now coated However, particles do not adhere to each other, but each droplet encounters several particles of calcium carbonate until the stearic acid droplet itself is as small as a CaCO 3 particle and adheres to it. After the eddy current mill 19, an air intake 30 takes place on the way to a cyclone separator 20.
  • the discharge of the cyclone is a blow-through lock 24, in which a further cooler air stream 32 further cools the coated product.
  • the secondary process air stream with the coated material is fed to an air separator 25, which deposits agglomerates and discharges them through a rotary valve 26.
  • the coated material (finished product 1) is collected in a further filter 27 and discharged through a further rotary valve 28 from the process. Behind the filter, a fan 29 is mounted, which sucks the secondary process airflow and blows into the environment.
  • the optional compressed air support of the eddy current mill acts as a discharge aid and cooling aid for the coated product.

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Abstract

Zum Beschichten von pulverförmigem Material mit einem schmelzbaren Beschichtungsmaterial, insbesondere zum Beschichten von CaCO<SUB>3</SUB> mit Stearinsäure oder technischer Stearinsäure, wird eine Mischung der Materialien in einem Gasstrom erhitzt, sodass das Beschichtungsmaterial schmilzt und die Mischung dispergiert, wird die Mischung verwirbelt, um das zu beschichtende Material mit dem Beschichtungsmaterial in Kontakt zu bringen, wird das beschichtete Material abgekühlt, um die Beschichtung zu verfestigen, und wird das beschichtete Material aus dem Gasstrom abgetrennt. Der Gasstrom, in dem das Erhitzen der Mischung erfolgt, ist zunächst vertikal aufwärts und dann vertikal abwärts gerichtet.

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BESCHICHTEN VON PULVERFÖRMIGEM MATERIAL SOWIE BESCHICHTETES MATERIAL UND
DESSEN VERWENDUNG
Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von pulverförmigem Material sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten von CaCO3 oder Schwefel. Die Erfindung betrifft ferner nach diesem Verfahren beschichtetes Material und dessen Verwendung.
Stand der Technik
[0002] Bekannt sind Beschichtungsverfahren und dazugehörige
Beschichtungsvorrichtungen für pulverförmiges Material, bei denen eine Mischung eines zu beschichtenden Materials und eines schmelzbaren Beschichtungsmaterials erzeugt wird, die Mischung durch einen Luftstrom erhitzt wird, die Mischung verwirbelt wird, wobei die Beschichtung des zu beschichtenden Materials mit dem Beschichtungsmaterial erfolgt, die Beschichtung durch Abkühlen verfestigt wird und schließlich das beschichtete Material abgetrennt wird,
[0003] US 3 711 319 beschreibt eine Vorrichtung, bei der in einer
Beschichtungskammer das zu beschichtende Material durch eine horizontal rotierende Scheibe und einen Gasstrom verwirbelt wird und das Beschichtungsmaterial fein verteilt in die Beschichtungskammer eingesprüht wird. Ein analoges System wird in der EP 0544 289 beschrieben.
[0004] Aus US 3 110 626 ist es bekannt, am unteren Ende einer sich nach oben konisch erweiternden Beschichtungskammer einen Gasstrom einzublasen, der das zu beschichtende pulverförmige Material fluidisiert, und dort auch flüssiges Beschichtungsmaterial einzusprühen. Ein Anteil besonders feinen pulverförmigen Materials wird aus der Beschichtungskammer ausgetragen, in einem Zyklon abgetrennt und wieder in die Beschichtungskammer zurückgeführt. Wenn sich die gewünschte Beschichtungsstärke auf dem pulverförmigen Material aufgebaut hat, wird der Gasstrom abgestellt und wird das beschichtete Material nach unten aus der Beschichtungskammer abgezogen.
[0005] Aus GB 728 698 ist es bekannt, Calciumcarbonat in Gegenwart von höheren Fettsäuren zu mahlen, um ein Agglomerieren der Calciumcarbonatteilchen zu verhindern.
[0006] EP 0 958 043, EP 1 035 913, DE 44 11 058, DE 41 28258 und WO
00/16886 beschreiben eine Beschichtung teilchenförmigen Materials in einer Rotorkammer. Das flüssige Beschichtungsmaterial wird auch hier fein verteilt eingesprüht.
[0007] GB 1 253 067 beschreibt ein Beschichtungsverfahren, bei dem ein Pulver mit einer Wasser-abweisenden Schutzschicht versehen wird. Die Beschichtung erfolgt in einem Wirbelbett, das mit einer Wirbelstrommühle erzeugt wird. Schmelzbares Beschichtungsmaterial wird durch einen erhitzten Luftstrom im Wirbelbett geschmolzen.
[0008] Alle diese Verfahren haben den Nachteil, dass entweder zu fein verteiltem Pulver eine flüssige Komponente mit nicht definierter Tropfengröße eingesprüht wird oder wie im Falle der GB 1 253 067 das Schmelzen der Beschichtungskomponente erst im Wirbelbett erfolgt. Dadurch wird eine gleichmäßige Durchmischung der beiden Komponenten erschwert und eine kontrollierte Beschichtung behindert. Darüber hinaus ist auch der Aufschmelzungsgrad des Beschichtungsmaterials nicht steuerbar.
Darstellung der Erfindung
[0009]
Technische Aufgabe
[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem feinteiliges, teilchenförmiges Material kontrolliert mit einem Beschichtungsmaterial gleichmäßig und dünn beschichtet wird, wobei der Aufschmelzungsgrad des Beschichtungsmaterials gesteuert werden kann.
Technische Lösung
[0011] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Erhitzen der Mischung in einem Gasstrom erfolgt, der zunächst vertikal aufwärts und dann nach einem 180°-Bogen vertikal abwärts gerichtet ist. Die Temperatur des Gasstroms ist nach der Energieabgabe an das Material, größer oder gleich dem Schmelzpunkt des Beschichtungsmaterials.
[0012] Das Gemisch wird vorzugsweise durch einen erhöhten Gasimpuls an einer Verjüngung in dem vertikal aufwärts gerichteten Abschnitt des Gasstroms beschleunigt, wobei sich die Verjüngung aufstromseitig der Stelle befindet, an der die Mischung des zu beschichtenden Materials und des Beschichtungsmaterials dem erhitzten Gasstrom aufgegeben wird.
[0013] Das zu beschichtende Material ist bevorzugt ausgewählt aus anorganischen oder organischen Pulvern, Mehlen, Stäuben, Partikeln, Pigmenten, Granulaten oder Tabletten. Besonders bevorzugt ist das zu beschichtende Material CaCO3 oder Schwefel. Das CaCO3 umfasst sowohl gemahlenes als auch präzipitiertes oder kristallines CaCO3. Das Beschichtungsmaterial soll ein bei Raumtemperatur fester, schmelzbarer Stoff sein, bevorzugt ist das Beschichtungsmaterial Wachs oder eine langkettige organische Säure mit 11 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 20 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt ist Stearinsäure, beispielsweise technische Stearinsäure, welche entweder rein ist oder bis zu 50 % andere langkettige organische Säuren enthalten kann, oder fraktionierte Stearinsäure. Fraktionierte Stearinsäure setzt sich aus langkettigen organischen Säuren mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen zusammen, wobei der Hauptanteil aus C18 (etwa 67-68 %) und C16 (etwa 30-32 %) gebildet wird. Insbesondere soll das zu beschichtende Material CaCO3 und das Beschichtungsmaterial Wachs oder Stearinsäure, technische Stearinsäure oder fraktionierte Stearinsäure sein.
Vorteilhafte Wirkungen
[0014] Das Verfahren kann in drei Prozessabschnitte gegliedert werden:
- Dosieren und Mischen des zu beschichtenden Materials und des Beschichtungsmaterials,
- Erhitzen und Verwirbeln des Gemisches, und
- Abtrennen des beschichteten Produkts
[0015] Im ersten Prozessabschnitt werden das zu beschichtende Material und das Beschichtungsmaterial in einer Misch- und Dosiereinrichtung in das entsprechende Mengenverhältnis gebracht. Vorzugsweise sind beide Komponenten trocken, jedoch kann eine Trocknung auch im unten beschriebenen zweiten Prozessabschnitt (durch Erhitzen) erfolgen. Die Dosierung erfolgt im Wesentlichen in zwei getrennten Dosiereinheiten, beispielsweise zwei (volumetrische) Dosierschnecken, die in eine Mischeinheit führen. Eine geeignete Mischeinheit ist eine Paddel-Mischschnecke. In der Mischeinheit erfolgt das Vermischen der beiden Komponenten zu einer homogenen Mischung. Anschließend wird die Mischung durch ein Förderorgan, das den Druckabschluss des zweiten Prozessabschnitts bildet, in ein Fallrohr gefördert. Als Förderorgan können eine Zellenradschleuse oder andere Dosier-, Förder- und Druckabschlussmittel eingesetzt werden. Das Mischen kann auch von der Prozessanlage entfernt erfolgen, wobei die fertige Mischung dann über die Zellenradschleuse in das weitere Verfahren eingebracht wird. Das Dosieren und Mischen findet normalerweise bei Umgebungsdruck statt.
[0016] Das Fallrohr bildet den Übergang zum zweiten Prozessabschnitt, der Beschichtungseinrichtung. Die Beschichtungseinrichtung umfasst eine Erhitzungseinrichtung und eine Verwirbelungseinrichtung. Die Erhitzungseinrichtung weist dabei ein Heizelement, eine Luftansaugung bzw. ein Luftgebläse und ein Erhitzerrohr auf. Der Gasstrom des zweiten Prozessabschnitts hat normalerweise einen geringeren statischen Druck. Je nach Anordnung der Luftansaugung bzw. des Gebläses kann aber auch ein Überdruck in dem Erhitzerrohr herrschen.
[0017] Das Erhitzerrohr ist im Allgemeinen ein vertikal aufsteigendes und dann vertikal absteigendes Rohr, das im oberen Bereich umgekehrt U-förmig ist oder in mehreren Bogenabschnitten mit dazwischen angebrachten Rohrstücken gebogen ist. Das Erhitzerrohr besitzt in der vertikal aufsteigenden Rohrseite eine Einlassöffnung für das Fallrohr, das die Verbindung zur Mischeinheit des ersten Prozessabschnitts herstellt. Stromaufwärts der Einlassöffnung befindet sich eine Verjüngung in dem Erhitzerrohr. Weiterhin kann das Erhitzerrohr eine Einrichtung zur Erzeugung turbulenter Strömung und/oder Strömungseinbauten umfassen.
[0018] Ein Luftgebläse saugt Umgebungsluft an und leitet die Luft durch ein Heizelement und in das Erhitzerrohr, wodurch die Luft durch das Erhitzerrohr und die Verwirbelungseinrichtung des zweiten Prozessabschnitts und die Materialabtrennung des dritten Prozessabschnitts gedrückt wird. Der Luftstrom kann Umgebungsluft und/oder ein inertes Gas, bevorzugt Stickstoff, Kohlendioxid und Argon, umfassen. Die Luftansaugung ist vorzugsweise verstellbar, so dass Luftgeschwindigkeit und Menge variiert werden können. Das Luftgebläse kann dabei vor oder nach dem Heizelement angeordnet sein. Vorzugsweise ist ein saugender Ventilator am Ende des Erhitzerrohrs, d.h. nach der noch zu erläuternden Abtrenneinrichtung, vorgesehen. Die Geschwindigkeit des Luft- oder Gasstroms beträgt 15 bis 50 m/s, bevorzugt 20 bis 35 m/s, besonders bevorzugt 25 bis 30 m/s und insbesondere 29 m/s.
[0019] Das Heizelement kann ein herkömmliches elektrisches und vorzugsweise stufenlos einstellbares Heizregister sein. An dem Heizelement wird die Luft (oder das Gas) auf die gewünschte Temperatur gebracht. Als gewünschte Temperatur soll die Temperatur verstanden werden, die ausreicht, um das schmelzbare Beschichtungsmaterial spätestens am Ende des Erhitzerrohres vollständig zu verflüssigen. Die Temperatur sollte also größer oder gleich dem Schmelzpunkt des Beschichtungsmaterials sein, bevorzugt ist eine Temperatur von 50 bis 200 °C, besonders bevorzugt 80 bis 125 0C.
[0020] Das Erhitzerrohr mündet in die Verwirbelungseinrichtung. Vorzugsweise beträgt die Länge des Erhitzerrohres 1 bis 30 m, besonders bevorzugt 10 bis 15 m und insbesondere 11 bis 13 m, jeweils gemessen zwischen Materialeinlassöffnung (Fallrohr) und Verwirbelungseinrichtung. Das Erhitzerrohr kann in der Länge variabel sein, beispielsweise durch ein Teleskopsystem.
[0021] Das zu beschichtende Material und das Beschichtungsmaterial werden als Mischung über das Fallrohr in das Erhitzerrohr eingebracht. Das Einbringen der Mischung erfolgt in festem Zustand. Durch die Verjüngung in dem Erhitzerrohr unterhalb der Einmündung des Fallrohres wird die Geschwindigkeit des Gasstroms erhöht, wodurch ein erhöhter Gasimpuls resultiert, der das Gemisch aus zu beschichtendem Material und Beschichtungsmaterial in dem vertikal aufwärts laufenden Teil des Erhitzerrohres nach oben beschleunigt und dabei dispergiert. Durch den erhitzten Gasstrom wird das Beschichtungsmaterial erweicht und/oder zu feinen Tropfen geschmolzen und es resultiert eine Dispersion des zu beschichtenden Materials und des Beschichtungsmaterials in dem Erhitzerrohr. Durch die Länge des Erhitzerrohres und die Gasgeschwindigkeit kann die Verweilzeit der Mischung in dem Erhitzerrohr variiert und gesteuert werden. Durch eine Variation der Temperatur in Kombination mit der Verweilzeit in dem Erhitzerrohr kann somit der Erweichungs- oder Aufschmelzungsgrad des Beschichtungsmaterials genau eingestellt werden. Die Temperatureinstellung kann durch unterschiedliche Isolationsmethoden unterstützt werden.
[0022] Die Verwirbelungseinrichtung, in die das Erhitzerrohr mündet, ist bevorzugt eine Wirbelstrommühle. Die Wirbelstrommühle besitzt eine Gasansaugung, die bevorzugt verstellbar ist. Die Verwirbelung in der Wirbelstrommühle erfolgt in einer abwärts gerichteten Bewegung. Aufgrund der Verwirbelung kommt es zu Stößen zwischen dem zu beschichtenden Material und dem geschmolzenen Beschichtungsmaterial, wodurch sich das zu beschichtende Material mit einer dünnen Schicht des Beschichtungsmaterials überzieht. Es resultiert ein beschichtetes Material. Ein Rest des Tröpfchens des Beschichtungsmaterials bleibt jedoch an dem bereits beschichteten Material nicht haften. Die Tröpfchen des Beschichtungsmaterials treffen beim Verwirbeln nacheinander mehrere Partikel des zu beschichtenden Materials und geben dabei jeweils einen Teil ihrer Masse ab, bis die Tröpfchen selbst so klein sind wie die Partikel des zu beschichtenden Materials und dann an einem Partikel haften bleiben. Die Wirbelstrommühle kann das Luftgebläse, das am Anfang des Erhitzerrohrs angeordnet ist, in seiner Förderarbeit unterstützen.
[0023] Nach dem Verwirbeln werden der Gasstrom und damit das beschichtete Material abgekühlt. Zur Vermeidung des Nachheizens der Beschichtung der beschichteten Partikel durch den noch warmen Kern kann nach dem Abkühlen des Gasstroms mindestens ein weiterer Kühlschritt erfolgen. Dadurch wird ein mögliches Verkleben von zwei oder mehr beschichteten Partikeln durch erweichte Oberflächen oder ein Anhaften in der Beschichtungsanlage vermieden.
[0024] Anschließend wird im dritten Prozessabschnitt das beschichtete Material aus dem Gasstrom abgetrennt. Dies kann in einem Zyklon erfolgen. Als Abkühlhilfe kann eine längere Kühlstrecke mit mehreren Luftansaugungen vor dem Zyklon platziert werden.
[0025] Alternativ kann eine erste Abscheidung nicht in einem Zyklon, sondern durch einen Windsichter oder direkt durch ein Filter erfolgen. Die Abluft des Windsichters und die des Zyklons mit dem beschichteten Material können auch in dasselbe Filter geführt werden.
[0026] Ein weiterer Kühlschritt kann durch Überführung des beschichteten Materials in einen weiteren kühlen Gasstrom erfolgen. Dabei können zusätzlich durch einen weiteren Windsichtungs-Schritt kleinste Reste des Beschichtungsmaterials und Agglomerate abgeschieden werden. Die abgeschiedenen Agglomerate und Reste des Beschichtungsmaterials können dem Prozess wieder zugeführt werden. Der Gasstrom, der sich aus dem Teil, der über das Heizelement angesaugt wird, und dem Teil, der für die Kühlung aus der Umgebung angesaugt wird, zusammensetzt, kann in einem Filter gereinigt und wieder in die Umgebung ausgeblasen werden.
[0027] Kleine Mengen von Feinstpartikeln des beschichteten Produkts können mit dem Gasstrom aus dem Zyklon ausgetragen werden. Sie können mit Hilfe eines Filters aus dem ersten Gasstrom abgetrennt werden. Das dabei anfallende beschichtete Material (Fertiggut 2) ist dabei wesentlich feiner als das beschichtete Material (Fertiggut 1), das mit Hilfe des Zyklons aus dem ersten Gasstrom, bzw. durch nachgeschaltete Windsichtung aus dem zweiten Gasstrom, abgeschieden wird. Eine Homogenisierung des Gesamtproduktes kann pneumatisch erfolgen.
[0028] Gegenstand der Erfindung ist ferner ein beschichtetes Material, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde. Bei dem beschichteten Material handelt es sich vorzugsweise um mit Wachs oder Stearinsäure bzw. technischer Stearinsäure beschichtetes CaCO3. Mit Wachs oder Stearinsäure bzw. technischer Stearinsäure beschichtetes CaCO3 kann zur erleichterten Dispersion von CaCO3 in Polymeren verwendet werden (siehe E. Papirer, J. Schultz, C. Turchi, „Surface Properties of a Calcium carbonate filier treated with stearic acid", European Polymer Journal, Vol. 20, 12, 1984, S. 1155-1158). Das erfindungsgemäß beschichtete CaCO3 zeichnet sich wegen seiner feinen Verteilung und seiner gleichmäßigen und dünnen Beschichtung durch eine besonders homogene Dispergierbarkeit in Polymeren aus.
[0029] Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Beschichtung von pulverförmigem Material, umfassend eine Misch- und Dosiereinrichtung, eine Beschichtungseinrichtung und eine Abtrenneinrichtung für das beschichtete Material, wobei die Beschichtungseinrichtung eine Erhitzungseinrichtung, die über eine Einlassöffnung mit der Misch- und Dosiereinrichtung verbunden ist, eine Verwirbelungseinrichtung und mindestens eine Luftansaugung umfasst. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzungseinrichtung ein vertikal aufwärts laufendes, dann vertikal abwärts laufendes Erhitzerrohr umfasst.
[0030] Bevorzugt besitzt das Erhitzerrohr eine Verjüngung an der vertikal aufwärts laufenden Seite unterhalb der Einlassöffnung. Weiterhin kann das Erhitzerrohr eine Einrichtung zur Erzeugung turbulenter Strömung und/oder Strömungseinbauten aufweisen. Die Verwirbelungseinrichtung umfasst bevorzugt eine Wirbelstrommühle, jedoch können auch andere Verwirbelungseinrichtungen wie z. B. Rotor-Stator-Systeme verwendet werden. Die Verwirbelungseinrichtung oder die Wirbelstrommühle besitzt eine Luftansaugung, die durch Druckluft unterstützt werden kann. Die Luftansaugung ist bevorzugt verstellbar. Die Druckluftunterstützungen der Wirbelstrommühle können als Austragshilfe und Abkühlhilfe für das beschichtete Produkt dienen. Als Abtrenneinrichtung für das beschichtete Material eignen sich alle im Stand der Technik bekannten Partikelabtrenneinrichtungen, bevorzugt ist die Abtrenneinrichtung ein Zyklon. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0031] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Fließdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
[0032] CaCO3 wird mit fein gemahlener Stearinsäure in einem frei einstellbaren Mengenverhältnis, bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 Gew.-% technische Stearinsäure und 98,5 bis 99,5 Gew.-% CaCO3 in einer Paddel-Mischschnecke 12 vermischt. Die Dosierung der beiden fein gemahlenen Komponenten erfolgt in Dosierschnecken 10 und 11 , die der Paddel-Mischschnecke 12 vorgeschaltet sind. Nach dem Vermischen wird die Mischung von einer Zellenradschleuse 13 in ein Fallrohr 14 gefördert. Das Fallrohr 14 mündet in einem Erhitzerrohr 15. Das Erhitzerrohr 15 setzt sich aus einem vertikal aufsteigenden Teil, einem umgekehrt U-förmigen Bogenabschnitt und einem vertikal absteigenden Teil zusammen. Am unteren Ende des vertikal aufsteigenden Teils des Erhitzerrohrs 15 wird über ein Heizregister 16 angesaugte Umgebungsluft 17 auf 50 bis 200 °C, bevorzugt 80 bis 125 °C, erhitzt. Stromaufwärts der Einmündung des Fallrohrs 14 ist das vertikal aufsteigende Rohr verjüngt. Durch die Verjüngung 18 im Erhitzerrohr 15 wird der Gasstrom derart beschleunigt, dass das Gemisch aus Calciumcarbonat und Stearinsäure in dem vertikal aufsteigenden Teil des Erhitzerrohres 15 nach oben beschleunigt wird und durch das erhitzte Gas die technische Stearinsäure zu kleinen Tröpfchen geschmolzen wird. Die dabei entstehende Dispersion aus Calciumcarbonat und geschmolzener Stearinsäure wird in dem Erhitzerrohr 15 durch den Bogenabschnitt und den absteigenden Teil zu einer Wirbelstrommühle 19 am unteren Ende des absteigenden Teils des Erhitzerrohrs 15 geführt. In der Wirbelstrommühle 19 wird der Gasstrom in einer Abwärtsbewegung verwirbelt. Durch die starke Verwirbelung in der Wirbelstrommühle 19 werden das fein verteilte Calciumcarbonat und die geschmolzenen Stearinsäuretröpfchen so stark verwirbelt, dass sich die Partikel und die Tröpfchen berühren. Dabei überzieht ein Tröpfchen ein Partikel mit einer dünnen Schicht. Der Rest des Tröpfchens und der nun überzogene Partikel bleiben jedoch nicht aneinander haften, sondern jedes Tröpfchen trifft mehrere Partikel des Calciumcarbonats bis das Stearinsäuretröpfchen selbst so klein ist wie ein CaCO3-Partikel und an diesem haften bleibt. Nach der Wirbelstrommühle 19 erfolgt auf dem Weg zu einem Zyklonabscheider 20 eine Luftansaugung 30. Sie dient nur der drosselbaren Ansaugung (z. B. durch ein Iris-Manschettenventil für ringförmige Luftansaugung) von Umgebungsluft 31 zum Kühlen des Luftstroms vor dem Zyklonabscheider 20. Dadurch wird die Beschichtung bis zum Erstarren abgekühlt. [0033] Der primäre Prozess-Luftstrom, der über das Tauchrohr des Zyklons 20 abgezogen wird, wird durch ein Filter 21 gesaugt und von einem Ventilator
22 ausgeblasen. Unter dem Filter 21 befindet sich eine Zellenradschleuse
23 als Austragsorgan für das feinere Produkt (Fertiggut 2).
[0034] Das Austragsorgan des Zyklons ist eine Durchblasschleuse 24, in der ein neuerlicher kühlerer Luftstrom 32 das beschichtete Produkt weiter abkühlt. Der sekundäre Prozess-Luftstrom mit dem beschichteten Material wird einem Windsichter 25 zugeführt, der Agglomerate abscheidet und durch eine Zellenradschleuse 26 austrägt. Das beschichtete Material (Fertiggut 1) wird in einem weiteren Filter 27 aufgefangen und durch eine weitere Zellenradschleuse 28 aus dem Prozess ausgetragen. Hinter dem Filter ist ein Ventilator 29 angebracht, der den sekundären Prozess-Luftstrom ansaugt und in die Umgebung ausbläst. Die optionale Druckluftunterstützung der Wirbelstrommühle fungiert dabei als Austragshilfe und Abkühlhilfe für das beschichtete Produkt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Beschichten von pulverförmigem Material mit einem Beschichtungsmaterial, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Erzeugen einer Mischung des zu beschichtenden pulverförmigen Materials und des schmelzbaren Beschichtungsmaterials,
- Erhitzen der Mischung durch einen Gasstrom,
- Verwirbeln der Mischung, um das zu beschichtenden Material mit dem Beschichtungsmaterial in Kontakt zu bringen,
- Abkühlen des beschichteten Materials, um die Beschichtung zu verfestigen, und
- Abtrennen des beschichteten Materials aus dem Gasstrom, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Gasstrom, in dem das Erhitzen der Mischung erfolgt, zunächst vertikal aufwärts und dann vertikal abwärts gerichtet ist,
- dass in dem Gasstrom eine Dispersion des zu beschichtenden pulverförmigen Materials und des schmelzbaren Beschichtungsmaterials erzeugt wird, und
- dass die Temperatur des Gasstroms vor dem Verwirbeln der Mischung größer oder gleich dem Schmelzpunkt des Beschichtungsmaterials ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Mischung des zu beschichtenden Materials und des schmelzbaren Beschichtungsmaterials durch einen erhöhten Gasimpuls an einer Verengung in dem vertikal aufwärts gerichteten Abschnitt des Gasstroms aufwärts beschleunigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zu beschichtende Material und das Beschichtungsmaterial in fester Form in der erzeugten Mischung vorliegen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verwirbeln der Mischung in einer abwärts gerichteten Bewegung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei nach dem Abkühlen des Gasstroms mindestens ein weiterer Kühlschritt erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Gasstrom Umgebungsluft und/oder ein inertes Gas, bevorzugt Stickstoff, Kohlendioxid und Argon, umfasst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zu beschichtende Material ausgewählt ist aus anorganischen oder organischen Pulvern, Mehlen, Stäuben, Partikeln, Pigmenten, Granulaten oder Tabletten.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das zu beschichtende Material CaCO3 oder Schwefel ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Beschichtungsmaterial ein bei Raumtemperatur fester, schmelzbarer Stoff ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Beschichtungsmaterial Wachs oder eine langkettige organische Säure, Stearinsäure oder technische Stearinsäure ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das zu beschichtende Material CaCO3 und das Beschichtungsmaterial Wachs, Stearinsäure oder technische Stearinsäure ist.
12. Beschichtetes Material, erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Verwendung des beschichteten Materials nach Anspruch 12 zur erleichterten Dispersion von CaCO3 in Polymeren.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Beschichten von pulverförmigem Material, mit
- einer Misch- und Dosiereinrichtung (10, 11 , 12),
- einer Erhitzungseinrichtung (15, 16), - einer Verwirbelungseinrichtung (19) und
- einer Abtrenneinrichtung (20) für das beschichtete Material, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Erhitzungseinrichtung ein Erhitzerrohr (15) mit einem vertikal aufsteigenden und einem vertikal absteigenden Teil ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Erhitzerrohr (15) eine Verjüngung (18) in dem vertikal aufsteigenden Teil aufweist, wobei sich die Verjüngung (18) unterhalb einer Einlassöffnung (18) befindet, an der ein Fallrohr (14) mündet, das eine Verbindung zu der Misch- und Dosiereinrichtung bildet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Erhitzerrohr (15) eine Einrichtung zur Erzeugung turbulenter Strömung und/oder Strömungseinbauten aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Verwirbelungseinrichtung eine Wirbelstrommühle (19) ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Wirbelstrommühle (19) eine Luftansaugung aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Wirbelstrommühle (19) eine Druckluftunterstützung umfasst.
20. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Abtrenneinrichtung für das beschichtete Material ein Zyklon (20) ist.
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