NO813647L - Fremgangsmaate ved fremstilling av partikler fra smeltede materialer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår eri fremgangsmåte bg apparat for fremstilling'av pulverformige materialer med redusert partikkel-diameter.

Metoder for fremstilling av partikkelformige materialer fra smeltede materialer med forholdsvis høye smeltepunkter av 1 ca. 100 oC omfatter typisk innføring av slike materialer i en kjølegasstrøm eller på en slyngeskive for å oppnå atomisering og dannelse av små dråper. De små dråper blir derefter avkjølt til generelt sfæriske partikler efterhvert som de fortsetter gjennom kammeret.

Sprøytemunnstykker med lav hastighet er istand til å produsere forholdsvis findelte vokspartikler", men ikke med den størrelse som fås ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte. Disse var også tilbøyelige til å bevirke at materialet ble akkumulert på kammervegger og måtte fjernes periodisk med derav følgende driftsstans.

En fremgangsmåte for dannelse av partikler er beskrevet

i US patentskrift 3804744, hvor.et paraffinvoks oppvarmes til en temperatur mellom 50 bg 70°C og paraffinvokset ved denne temperatur tvinges gjennom sprøytemunnstykker med et trykk som kan variere mellom 7 og 21 kg/cm 2, hvorefter paraffinvokset fra sprøytemunnstykkene . oppfanges i en kald luftstrøm med høy hastighet for å avkjøle produktet til dets størkningstemperatur, og det pulverformige paraffin holdes oppfanget i luftstrømmen samtidig som hastigheten økes til-85-110 km/h, inntil blandingen av pulverformig paraffinvoks og luft slippes ut i en separator for å opp-samle det pulverformige paraffinvoks. Kammeret målte ca.

7-12 m. Ifølge US patentskrift 3804744 ble det flytende paraffinvoks forstøvet i en mengde av 1 kg pulverformig paraffinvoks pr. 9-12 m 3/h kjøleluft. Hastigheten for den kalde luftstrøm på injiseringspunktet varierer fra 20 til 35 m/s. Denne fremgangsmåte førte til en partikkelstørrelse av a) 2-5% over 0,080 mm, b) 10-13% mellom 0,080 og 0,045 mm, c) 25-30% mellom 0,045 og' 0,018 mm og d) opp til 100% under 0,018 mm.

En annen fremgangsmåte er beskrevet i US patentskrift 4190622. I dette patentskrift er en fremgangsmåte ved frem—

stilling av. ureapriller beskrevet, hvor små dråper av smeltet urea bringes i berøring med en -gasstrøm som strømmer i samme retning som de små dråper og' som delvis størkner de små ureadråper tinder dannelse av en prille som avkjøles og opp-samles i en annen sone som omfatter et fluidisert skikt i hvilket en annen gasstrøm som strømmer i motstrøm til den første luftstrøm, avslutter størkningen av partiklene.

I US patentskrift 4246208 er beskrevet en fremgangsmåte ved fremstilling av støvfrie sfærer av magnatittperler som omfatter innføring av råmagnatittmalmpartiklené i nær-vær av en inert ikke-oxyderende bærer i en carbonlysbue-plasmaflammeanordning. Som en del av denne fremgangsmåte tilveiebringes en strøm;.' motstrøms-lnf-tstrømmen, . for å fjerne,støvstreker,idet luftstrømmen danner en ring rundt omkretsen av sfærodiseringskammeret. De støvfrie frem-stilte partikler fjernes ved hjelp av en syklon og posefiltere.

Selv om kjente innretninger og systemer har vært nyttige for flere formål, har de ikke vist seg å være istand til å frembringe et pulverformig materiale med reduserte partikkelstørrélser på kontinuerlig måte.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Det er beskrevet en fremgangsmåte ved fremstilling av vokspartikler fra et smeltet materiale med partikkelstørr-élser som ikke er større enn eri på forhånd bestemt redusert størrelse, omfattende de trinn at i det minste én strøm av kjølegasser innføres tangensialt. i oppstrømsenden av et langt kammer for derved å tilveiebringe eri hvirvelgassbevegelse fra kammerets oppstrømsende til kammerets nedstrøms-ende, at små dråper av det smeltede materiale injiseres i kamrenes oppstrømsende fra ikke fler enn én kilde for å støte mot de hvirvleride kjølegasser, idet de injiserte små dråper holdes suspendert i de hvirvleride kjølegasser inntil de små dråper.har størknet med dannelse av partikler med partikkel-størrélser som ikke er større enn den på forhånd bestemte reduserte størrelse,' og at suspensjonen av kjølegasser og partikler fjernes fra kammeret og partiklene .utvinnes fra kjølegasserie.

Kort beskrivelse av tegningene

På Fig. 1 er. vist fragmentarisk et lengdesnitt gjennom et kammer for fremstilling av partikler og med et sirkelformig tverrsnitt og som kan anvendes for å utføre den utførelsesform av oppfinnelsen hvor det smeltede paraffinvoks injiseres aksialt i hvirvelstrømmen av kjøle-gasser, og

på Fig. 2 er vist et lengdesnitt gjennom injektormontasjen for det smeltede voks.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

En forbedret fremgangsmåte bg et forbedret system ifølge oppfinnelsen er vist generelt på .Fig. 1.. På denne er vist oppstrømsenden av et.langt kammer 10 med sirkelformig tverrsnitt som ved dets nedstrømsende munner ut i et vanlig separeringsapparat. Kammerets 10 innervegg 12 med sirkelformig tverrsnitt er laget av et egnet materiale som er istand til å hindre vedheftning av de små dråper av smeltet materiale til veggen og. som dessuten vil redusere korrosjonen av dennebg renseproblemer for denne til et minimum. Et egnet materialet for anvendelse sammen med dette voks er f.eks. rustfritt stål.

I kammerets oppstrømsende finnes eri gassinnløpssone

14 som koaksialt står i forbindelse med eri blandesone 16

som på.sin side står koaksialt i forbindelse med resten av kammeret 10, dvs. eri avkjølingssone 18.. Det vil imidlertid forstås at kammeret 10 kan ha jevnt tverrsnitt, dvs. at blandesonen 16 utgjør eri direkte fortsettelse av innløps-sonen 14. Diameteren for resten av kammeret 10 kan være noe mindre nedstrøms i forhold til blandesonen 16. For å danne de hvirvleride kjølegasser trekkes kjølegasser tangensialt inn i kammeret 10 via gassledninger 20 som er avgrenset av. en vegg 12 i kammeret 10.'

En enkelt kilde for smeltet voks anvendes for injiser-ing av vokset, og eri slik kilde er vist på Fig. 2 hvor en injektormontasje 22 strekker seg koaksialt gjennom kammerets 10 oppstrømsendevegg .24 og inn i blandesonen 16,

og hvor montasjen passerer gjennom veggen 24, er den omgitt

av en hylse 26 som montasjen -22 fritt kan gli gjennom for å regulere stillingen for injektormontasjeri 22 i forhold til blandesonens oppstrømsyegg 24. Injektormontasjen omfatter, en koaksialt anordnet, sylindrisk ledning 28 som er avgrenset av et rør..30 og for en større del av dens lengdes vedkommende omgitt av en koaksial, ringformig kanal 32 som befinner seg mellom røret 30 og en rørformig vegg 34. Den.

rørformige vegg 34 er på sin side omgitt av en koaksial, ringformig kanal 36 som er avgrenset av en ytre sylindrisk vegg 38. En sirkelformig plate 40 er festet til rørets 30 nedstrømsende, den rørformige vegg 34 og den ytre sylindriske vegg 38, f.eks.ved sveising, og er festet på en slik måte at det fås fluidumforbindelse mellom kanalene 32 og 36 og slik at den.er fluidumtett overfor røret 30. Den sirkel-formige plate 40 er forsynt med eri koaksial utløpsåpning 42 som står i fluidumforbindelse med ledningen 2 8.

For å øke produksjonen av partiklene bør antallet av kammere økes i overensstemmelse med gjennomløpet gjennom munnstykket og gjennomløpet av kjølegass i hvert kammer.

Når apparatet anvendes, trekkes kjøleluft. tangensialt og aksialt inn i innløpssoneri 14 og strømmer gjennom blandesonen 16 og kjølesoneri 18 og ut av kammeret 10 over i se-pareringssoner 43. Separeringssoneri kan bestå av en syklon-separator, posefiltere eller andre vanlige separeringsan-ordninger eller kombinasjoner derav. Luften trekkes gjennom apparatet ved hjelp av eri vakuumanordning som opprettholder et negativt trykk i apparatet slik at få eller ingen partikler unnslipper. Denne forholdsregel er.nødvendig da de små vokspartikler innebærer eri eksplosjonsfare. Voksut-gangsmaterialet tilføres til injektormontasjen 22 fra en hvilken som helst egnet kilde 45 gjennom et innløp 44 til ledningen 28 og passerer gjennom ledningen 28 innad til utløpsåpningeri 42 som ved sin ytre ende kan være utspilt utad for.dannelse av et kjegleformig sete 46 som er inn-rettet til å samarbeide med en koaksialt anordnet, kjegleformig del 48 under dannelse av eri utadrettet utspilt, - regulerbar, ringformig åpning for å injisere voksutgangs-materialet med kjegleformig mønster med eri på forhånd be-

stemt spredningsvinkel.

På grunn av arteri av det anvendte smeltede voks er det ønsket å beskytte dette mot avkjøling mens det passerer gjennom in jektormontas jeri 22, for' å unngå at det størkner. Av disse grunner er montasjen forsynt med eri kappe, som beskrevet ovenfor,, for sirkulasjon av et' varmemiddel, som damp. Varmemidlet innføres via et'innløp 50 og passerer gjennom den innvendige, ringfor<m>i<g>e kanal til den ytre ende av montasjen 22.og tilbake gjennom deri ringformige kanal 36 og ut gjennom et utløp 52.

Det smeltede materiale kan utgjøres av en lang rekke forskjellige materialer som kan smeltes og rekrystalliseres. Materialet er fortrinnsvis voks. Vokset er fortrinnsvis avledet fra risinusolje. De foretrukne voks som er.avledet fra risinusolje, er hydrogeriert, substituert med hydroxyl-grupper eller eri blanding derav. De mer foretrukne voks som er avledet fra risinusolje, er. eri blanding av hydrogenert risinusoljevoks og 12-hydroxystearinsyreamid. Blandingen omfatter fortrinnsvis ca.. 75 vekt% hydrogenert risinus-ol jevoks og ca. 25 vekt% 12-hydroxystearinsyreamid.

Den ønskede spredningsvinkel kan lett bestemmes for enhver spesiell type av injektor ved hjelp av eri enkel'-, prøve. Optimale spredningsvinkler for en spesiell drifts-metode kan være avhengige av andre arbeidsbetingelser, omfattende plasseringen åv injektoreri i forhold til blandesonen, de relative mengder med voksutgangsmateriale og kjøleluft og kammerets diameter.

Forholdet mellom kjølegass og voks.i hhv. m 3 og kg bør fortrinnsvis ligge innen området fra 3,12:1 til 31,20:1. Dette område bør ennu .mer foretrukket ligge innen området fra 9,36:1 til 25,00:1. Forholdet mellom gass. og voks bør helst være 18,71:1.

Temperaturen for det smeltede materiale som innføres, bør ligge over materialets smeltepunkt. Kjølegassens temperatur bør ligge under materialets størkningstemperatur. Temperaturen' f or blandingen av gass og størknet voks bør fortrinnsvis være minst 10°C under materialets størknings-temperatur.

Ifølge eri foretrukkeri utf øre is es'f orm hvor det smeltede materiale er voksner den foretrukne temperatur for det innførte smeltede voks minst 70°C og deri foretrukne temperatur for deri innførte kjølegass under 38°C, mens temperaturen for.blandingen av gass og størknet voks er ca. 50?C.

Den foreliggende fremgangsmåte er mest nyttig for fremstilling av partikler av paraffinvoks. Nærmere bestemt kan voks fremstilles med redusert partikkelstørrelse til under ca. 45^um.

Imidlertid kan andre materialer behandles på lig-nende måte. for fremstilling av partikler med.redusert par-tikkeldiameter. De materialer som kan injiseres ifølge oppfinnelsen, bør ha et smeltepunkt mellom 65 og 150°C.

Vokset kan injiseres under et overtrykk av 4,9-8,4 kg/cm . Utgangsmaterialet bør sprøytes inn på en slik måte at det dannes smådråper med eri størrelse som er slik at de kan størkne til partikler med de ønskede diametre. Utgangsmaterialet blir fortrinnsvis atomisert ved moderat trykk på vanlig måte for,å oppnå eri egnet forstøvningsatomisering. Det koaksiale injiseringssystem kan forbedres ved å anvende varmluft eller damp som driv- og atomiseringsmateriale.

Kammeret 10 behøver ikke å være lufttett, og spesielt foretrekkes det at.omgivende luft suges inn rundt det injiserte utgangsmateriale.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av.partikler fra smeltet materiale med eri partikkélstørrelse ikke større enn eri på forhånd bestemt størrelse, karakterisert ved at minst én strøm av kjølegass innføres tangensialt i oppstrømsenden av et langt kammer for derved å tilveiebringe eri hvirvelgassbevegelse fra kammerets oppstrømsende til dets nedstrømsende, at små dråper av det smeltede materiale injiseres i kammerets opp-strømsende fra ikke.fler enn én kilde slik at de støter mot de hvirvlende kjølegasser, idet de injiserte små dråper holdes suspendert i de "hvirvlende kjølegasser inntil de små dråper har størknet under dannelse.av partikler med partikkel-størrelserikke større enn den på forhånd bestemte reduserte størrelse, og at suspensjonen av kjølegasser og partikler fjernes fra kammeret og partiklenes utvinnes fra kjølegassene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at voks injiseres som smeltet materiale.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det smeltede voks injiseres ved en temperatur av minst 70°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert -v-.-efd at kjølegassen innføres med en temperatur ikke over 45°C.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at de smeltede voksdråper injiseres med en diameter som ikke er større enn deri på forhånd bestemte reduserte størrelse.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at det smeltede voks atomiseres før det injiseres i kammeret.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at det smeltede voks injiseres aksialt i kammeret.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at forholdet mellom kald gass im 3og vekten av smeltet voks i kg ligger innen området 3,12:1-31,20:1.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at den smeltede voksstrøm injiseres nedstrøms i forhold til innførselsstedet for den. kalde gasstrøm.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1-9, karakterisert ved at.det anvendes et kammer med sirkelformig tverrsnitt og fortrinnsvis med vertikal lengdeakse.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1-10, karakterisert ved , at strømmen av smeltet voks injiseres med et slikt trykk at det unngås at vokset støter mot kammerets vegg.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1-11, karakterisert ved at det smeltede voks injiseres i kammeret i form av eri.ekspanderende kjegleformig dusjstrøm.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at kammerets oppstrøms-ende befinner seg over kammerets nedstrømsende.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1-13, karakterisert ved at det som smeltet materiale injiseres vpks avledet fra risinusolje,. fortrinnsvis fra gruppen et hydrogenert risinusoljevoks, substituert risinusoljevoks og blandinger derav.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at vokset omfatter hydrogenert risinusoljevoks. og 12-hydroxystearinsyreamid, fortrinnsvis i eri mengde av 75 vekt% hydrogenert risinus-ol jevoks og 25 vekt% 12-hydroxystearinsyreamid. -i