SE469417B - Saett och anordning foer finmalning av foer filleraendamaal anvaendbara mineral i torrt tillstaand - Google Patents

Description

469 417 10 15 20 25 30 35 Tekniken att mala ett material med hjälp av ett agiterat medium (Stirred Ball Milling) har varit känd sedan nästan 60 år. Det industriella genombrottet för tekniken gjordes 1948 i samband med pigmentmalning för färg- och lackindustrin.

Under senare år har tekniken utvecklats allt mer och fått ökad tillämpning. Som ett resultat av detta har många olika typer av kvarnar för malning med agiterat medium kommit fram, såsom exempelvis framgår av en artikel i International Journal of Mineral Processing, 220988), sid 431-444. En av dessa kvarnar inne- fattar pinnförsedda agitatorrotorer, med hjälp av vilka den nödvändiga energin för malningen introduceras genom forcerad undanträngning av malmediet.

På grund av kvarnarnas förmåga att snabbt mala ned material till mycket fina kornstorlekar, vanligen inom intervallet 1-10 /um, har malning med agiterat me- dium alltmer kommit att utnyttjas för olika typer av material. Sådan finmalning förekommer sålunda för framställning av finkorniga produkter inom områdena färger och lacker, farmakologi, elektronik, agrokemi, födoämne, bioteknik, gum- mi samt kol och energi. I sistnämnda fallet kan som exempel nämnas kol-olje- -blandningar och kol-vatten-suspensioner. Även inom mineraltekniken har mal- ning med agiterat medium börjat tillämpas. Exempel härpå är för malning av kalksten, kaolin, gips, aluminiumhydroxid och för framställning av filler och beläggningsmaterial för papper, såsom ovan antytts.

Det har genom de forskningsresultat som kommit fram på senare tid visats att finheten hos det malda materialet vid malning med agiterat malmedium endast beror på den specifika energitillförseln, vilken kan uttryckas i kWh/ton malt material. Dessutom visar det sig att fördelarna med denna malningsteknik jäm- fört med alternativ teknik ökar väsentligt med ökad finhet hos det malda mate- rialet, dvs malning med agiterat malmedium blir allt attraktivare ju finkornigare slutprodukt man önskar. En finare slutprodukt kräver sålunda en högre specifik energitillsats, dvs en högre specifik effekttillförsel och/eller längre maltid. Det är då självklart att man i första hand vill försöka med en högre effekt för att inte negativt påverka produktiviteten hos kvarnarna. Malningstider på 6-8 tim- mar, som exempelvis har nämnts i samband med pyritmalning i Sydafrika, är naturligtvis inte så attraktiva, men i många fall nödvändiga eftersom en ökad effekttillförsel ställer allt större krav på kvarnens förmåga att tåla en hårt slit- ande miljö, särskilt vid malning av hårdare material.

UV 10 15 20 25 30 35 4:» cyx vb -Its- ...å NJ En lämplig kvarn för malning till mycket finkorniga produkter under hög effekt- tillförsel beskrivs i vår tidigare EP-A-O 451 121 och ett lämpligt förfarande för kontinuerlig malning i sådan kvarn beskrivs i SE~A-9100884-7 (EP-A- ).

Ett väsentligt problem vid finmalning i torrt tillstånd är att det uppträder ett kladdnings- eller igensättningsfenomen, vars egentliga orsak ej riktigt kunnat fastställas, men som accentueras ju finare kornstorlekar som nybildas. Sannolikt sker en sammanbakning av nybildade fina korn som en kombination av olika fysi- kaliska krafter, exempelvis av typ ytfenomen, van der Waals-krafter eller kon- densbildning.

Ett sätt att söka motverka problem av ovan nämnt slag är att tillsätta ett flyt- ande dispergeringsmedel till malgodset. Olägenheterna med dispergeringsmedel- tillsats är naturligtvis främst kostnaderna för kemikalierna och den kontamine- ring av den färdiga produkten som är oundviklig i sammanhanget. Vissa finkorniga produkter på marknaden har så stränga kvalitetskrav att en kontaminering med dispergeringsmedel eller reaktionsprodukter av sådana medel ej kan accepteras.

Dessa produkter kräver därför en ytterst försiktig och därmed produktivitets- hämmande finmalning, dels i syfte att söka minimera kladdning, dels på grund av själva kladdningen.

Det finns således ett stort behov, framför allt för fillerframställning, av ett förbättrat förfarande för torr finmalning, som skulle kunna eliminera de problem med igensättning och kladdníng som uppkommer när malgodsets kornstorlekar närmar sig slutproduktens. Därmed möjliggörs ett tekniskt-ekonomiskt attraktivt sätt att framställa fillermaterial för alla tänkbara applikationer.

Det har nu överraskande visat sig möjligt att anvisa ett enkelt sätt att vid torr finmalning av mineral och liknande material undvika de inledningsvis beskrivna problemen med igensättning och kladdning utan behov av några kemiska tillsat- SSI.

Sättet och anordningen enligt uppfinningen kännetecknas härvid av de steg och drag som framgår av tillhörande patentkrav. 469 4'i7 10 15 20 25 30 35 Vid sättet enligt uppfinningen genomföres således finmalningen under åtminstone sin avslutande fas i ett slutet malrum, som har försatts under undertryck. Under- trycket i malrummet skall lämpligen väljas så att det understiger det rådande trycket i omgivningen med upp till cirka lO kPa.

Under malningsförloppet kan trycket i malrummet väljas med hänsyn till lämp- liga direkt mätbara malningsparametrar, exempelvis den momentana genom- strömningen av malgods eller den aktuella malningsenergin. Undertrycket i mal- rummet skapas och upprätthålles lämpligen med hjälp av en vakuumpump som står i förbindelse med malrummet. Vakuumpumpen kan i många fall utgöras av en enkel vattensug, men det kan även vid större kvarnar behövas kraftigare motordrivna pumpar.

Sättet enligt uppfinningen genomföres med fördel i en kvarn med agiterat mal- medium, vilken kvarn kan förses med den för kontroll och reglering av uppehålls- tid, genomsättning och kvarnfyllningsgrad, såsom beskrives i vår tidigare SE-A- -9100884-7. Även om såväl orsakerna till som lösningen på de problem, som löses genom upp- finningen, ännu inte kan förklaras teoretiskt har det med uppfinningen visats möjligt att väsentligt effektivisera finmalningsförlopp, varvid både en bättre genomströmning av gods i kvarnen vid kontinuerlig malning och bättre utnyttjan- de av malrummets volym erhålles.

Sättet vid finmalning enligt uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hänvis- ning till tillhörande ritning, som visar en skiss illustrerande sättet enligt en före- dragen form av uppfinningen utövat med hjälpav en kvarn med agiterat mal- a medium.

I figuren visas en kvarn 10 för agiterat malmedium ll med en rotor 12 driven av en motor 13 över en planetväxel 14. Rotorn 12 har pinnar 15 väsentligen vin- kelrätt anordnade i fyra riktningar ut från rotorn. Kvarnen lO kyls genom en vattenfylld mantel 16, till vilken vatten kontinuerligt förs via intag och uttag markerade av pilar med beteckningen H20. I den undre delen av kvarnen 10 finns en bottenplatta 17 av metall med nedåt koniska cirkulära hål avpassade att sepa- 10 15 20 25 30 35 ...-. vi 5 4694? rera ifrån malmedier, men släppa igenom det malda materialet. I kvarnens 10 övre del är anordnad en nivåvakt 18, exempelvis försedd med en gaffelkännare 18A.

Material 20 som skall finmalas matas via en ficka 21 genom en trycktät skruv- matare 22, som via en drívanordning 23 bestående av en motor 23A och ett has- tighetsreglerdon 23B regleras till att ge en förutbestämd inmatning per tidsen- het. Via en ledning 23C kan signaler överföras från nivåvakten 18 så att inmat- ningen avbrvtes under viss tid efter det nivåvakten 18 givit indikation om att rnaterialmängden 20 i kvarnen 10 nått sin högsta tillåtna nivå. Nivåvakten 18 kan lämpligen förses med ett tidur som automatiskt ger en signal att starta in- matning av material efter en förutbestämd tid. Materialet 20 införes till kvarnen 10 via en påfyllningstratt 24 lufttätt ansluten till skruvmataren 22. I den övre delen 25 av kvarnen 10 tillses att endast inmatat material 20 finns, medan resten av kvarnen 10 även skall innehålla malmedium ll. Det färdigmalda materialet, betecknat 26, avsiktas från malmedium på bottenplattan _17~ och transporteras i form av ett koherent materialflöde via en tratt 27 vidare till ett motordrivet, trvcktätt utmatningsdon 28, här illustrerat som en skruvmatare med steglöst reglerbar matningshastighet. Skruvmataren 28 drivs av en motor 29 som via en ledning 30 hastighetsregleras av ett reglerdon 31. Reglerdonet 31 kan vara av typ variator eller en frekvensomvandlare.

I kvarnens 10 vägg finns en genomgåendenstuts 33 för anslutning till en vakuum- pump 34, såsom åntvdes av ledningar 35, varvid med en pil 36 antydes utström- ningen av gas (luft) från kvarnens 10 malrum vid drift av pumpen 34. Vakuum- pumpen 34 kan startas och stoppas manuellt och undertrycket ställas in på önskad nivå manuellt. Det finns enligt den här visade föredragna utföringsformen av uppfinningen även möjlighet att helt automatisera vakuumpumpens insatser, såväl start och stopp som inställning av önskad trvcknivå. Såsom antvdes med streckade linjer 37, 38 kan vakuumpumpen 34, eller ett här icke visat driftstyr- ningsorgan för pumpen, elektriskt anslutas till nivåvakten 18 eller till drivanord- ningens hastighetsreglerdon 2313 eller till båda, så att impulser kan erhållas från dessa don på sätt som kan förutbestämmas.

Vid drift inställes först det utmatade flödet färdigmalt material 26 med hjälp 4 9 10 15 20 ...å- -a av utmatningsdonet 28, motorn 29 och reglerdonet 31. Därefter justeras det inmatade flödet av materialet 20 genom att skruvmatarens 22 hastighet inställes med hjälp av drivanordningen 23A,B så att man tillser att materialnivån i den övre delen 25 av kvarnen 10 ökar vid vald inmatning. När det genom de så in- ställda och finjusterade matningarna av in- och utgående materialflöden inträf- far att den övre nivån för materialet 2O nått nivåvaktens 18 kännare 18A går en signal från nivåvakten 18 via ledningen 23C till hastighetsreglerdonet 23B att avbryta inmatning av materialet 20. Efter en viss tid erhåller donet 23B en ny signal att fortsätta matningen. Under hela malningen utmatas färdigmalt material 26 genom skruvmataren 28 i ett väsentligen konstant förutbestämt flöde, varefter färdigmalt material 26 uppsamlas i en lagerbehållare 32.

Vakuumpumpen 34 kan programmeras att starta och stanna på signal från endera eller båda av nivåvakten 18 och drivanordningsreglerdonet 23B. Det är även möj- ligt att med hjälp av dessa signaler ställa in önskat undertryck i malrummet utövat av vakuumpumpen via stutsen 33, så att man hela tiden ser till att mal- ningen genomförs vid optimalt undertryck. Med optimalt tryck menas det lägsta undertryck som krävs för acceptabel genomsättning och/eller malningsenergi.

Claims (6)

lO 15 20 25 7 PATENTKRAV

1. Sätt vid finmalning av för fillerändamål användbara mineral och liknande material i väsentligen torrt tillstånd till partikelstorlekar lämpliga för sådana ändamål, k ä n n e t e c k n a t av att finmalningen under åtminstone sin avslut- ande fas genomföres i ett slutet malrum som har försatts under undertryck.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att trycket i malrummet understiger det rådande trycket i omgivningen med upp till cirka 10 kPa.

3. Sätt enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att tryciket i malrum- met under malningen väljes med hänsyn till malningsförloppet, exempelvis den aktuella genomströmningen av malgods eller malningsenergín.

4. Sätt enligt krav l-3, k ä n n e t e c k n a t av att undertrycket i mal- rummet skapas och upprätthålles med hjälp av en vakuumpump som står iförbin- delse med malrummet.

5. Sätt enligt krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att malningen genomförs i en kvarn med agiterat malmedium.

6. Kvarnanordning för genomförande av finmalning enligt sättet i krav 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att den innefattar ett under under-tryck försättbart malrum.