CH389364A - Verfahren zur Herstellung von Pulvern und Granulaten aus einem festen schmelzbaren Material und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

  
 



   Verfahren zur Herstellung von Pulvern und Granulaten aus einem festen schmelzbaren Material und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pulvern und Granulaten aus einem festen, schmelzbaren Material sowie die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.



   Das Erfinderische an diesem Verfahren ist, dass man das Material mittels eines heissen Gases mindestens bis zum Schmelzpunkt erhitzt, das fluide Material mit dem heissen Gas vermischt und in fein verteiltem Zustande einer Kammer zuführt, in welcher man es infolge von Abkühlung erstarren lässt, wobei man die Temperatur und die Menge des Gases so wählt, dass die Leitung von der Schmelzstelle zur Erstarrungskammer eine Temperatur aufweist, die jegliches Erstarren des Materials im Zuge dieser Leitung verhindert.



   Die Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.



   Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung mit einem Granuliertopf.



   Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher das Granulieren bzw. Verpulvern mittels einer Düse vorgenommen wird.



   Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 2 in Pfeilrichtung III.



   Im Ofen (Fig. 1) befindet sich eine Schmelzstelle, in unserem Falle ein Tiegel 3 mit dem Ausguss am Boden. Am Ofen sind die Brenner in verschiedenen Lagen 2a, 2b, 2c angebracht. Der Ofen ist mit hitzebeständigem Material ausgekleidet.



   Durch die Materialleitung 4 ist der Ofen mit dem Granuliertopf 6, welcher mit einem Deckel 5 nicht vollständig bedeckt ist, verbunden. Der Granuliertopf ist mit dem Lager 7 fixiert und wird vom Elektromotor 8 angetrieben.



   Die Auffangfläche 9 der Kammer wird mit Wasser, welches von der Umlaufpumpe 12 im Kreislauf gehalten wird, bespült.



   Die Vorrichtung ist mit einem Sammelbecken 10 und mit einer Abschleusevorrichtung 11 versehen.



   Aus der Kammer werden durch Entlüfter 13 die Gase ins Freie geleitet.



   Das zu schmelzende Material wird im Tiegel 3 oder auch auf einen Schmelzrost oder eine Schmelzbühne in einen mit hitzbeständigem Material ausgekleideten Ofen 1 gebracht. Je nach der Höhe der Schmelztemperatur können die Brenner 2a,   2 b,    2c an verschiedenen Stellen des Ofens angebracht werden. Wenn eine hohe Temperatur oder eine grosse Schmelzgeschwindigkeit erforderlich ist, so wird der Brenner, oben mit der Flamme nach unten direkt gegen das zu behandelnde Material gerichtet (2a), bei niedrigeren Temperaturen, besonders bei empfindlichem Material, werden ein oder mehrere Brenner seitlich angeordnet mit der an die Wände des Tiegels gerichteten Flamme 2b, 2c.



   Das geschmolzene Material fällt durch den Boden des Tiegels oder vom Schmelzrost, bzw. von der Schmelzbühne in die Materialleitung 4 schon vermischt mit den Heizgasen. Durch die Materialleitung fällt die Schmelze in den rotierenden Granuliertopf 6, der ebenfalls durch die Gase, die mit der Schmelze vermischt sind und durch die Leitung strömen, erhitzt wird. Je nach der Geschwindigkeit des Granuliertopfes wird die Schmelze mehr oder weniger zerteilt und in diesem zerteilten Zustande wird sie an die Wände der Zerstäubungskammer 9, die gleichzeitig als Kühlkammer dient, geschleudert. Gleichzeitig strömen die Heizgase durch die Leitung in die Zerstäubungskammer (Kühlkammer), wo die entsprechende Atmosphäre erzeugt wird, je nach dem, ob die   Brenner mit Luftüberschuss, Unterschuss oder gleichgewichtsmässig arbeiten.



   Die Wände der Zerstäubungskammer 9 werden mit Wasser oder einer öligen Emulsion mittels einer seitlich angeordneten Pumpe 12 zwecks Kühlung bespült. Die Kühlflüssigkeit kann entweder durch einen seitlich angeordneten Kühler gekühlt werden, oder aber man setzt periodisch gewisse Mengen kalten Wassers dazu, um das Sieden des Wassers zu verhindern.



   Zur Beeinflussung der Korngrösse, Struktur und Oberfläche sind folgende Variationsmöglichkeiten vorgesehen: Mengen des Materials, das pro Zeiteinheit geschmolzen wird, können durch Ausfluss öffnungen und durch die Anordnung der Brenner reguliert werden, wie oben angegeben.



   Grosse Schmelzgeschwindigkeit und relativ langsam rotierender Granuliertopf ergibt grobes Granulat; kleinere Schmelzgeschwindigkeit und relativ grosse Rotationsgeschwindigkeit des Topfes ergeben feine Pulver, besonders wenn die Schleuderkraft des Granuliertopfes durch das Anbringen der Schaufeln in das Innere des Topfes verstärkt wird.



   Wenn man als Kühlflüssigkeit eine ölige Emulsion verwendet, so ist jedes einzelne Partikelchen mit einem Schutzfilm von Ö1 umgeben.



   Bei sehr empfindlichen Stoffen können die kälteren Abgase dem Heizgas in der Nähe des Brenners beigemischt werden. Auf diese Weise kann die Temperatur, aber auch die Wärmemenge, sehr genau den gegebenen Verhältnissen angepasst werden.



   Es wurde auch gefunden, dass sich für die   Heiz-    gase sehr gut die Abgase eines   Diesel- bzw.    Ottomotors verwenden lassen. Die Dieselabgase haben eine niedrigere Temperatur und einen erheblichen Anteil an Sauerstoff, die Abgase des Ottomotors haben höhere Temperatur und praktisch keinen Sauerstoff, was bei der Wahl der richtigen Atmosphäre in der Abscheidungskammer zu berücksichtigen ist.



   Das Arbeiten mit einem Granuliertopf kommt hauptsächlich in Frage bei der Herstellung des grö sseren Granulates.



   Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 befindet sich im Ofen 21 wieder eine Schmelzstelle 23 mit einem Ausguss 214. Durch die Materialleitung ist der Ofen mit der Düse 25 verbunden. Der Brenner 24 kann beliebig (wie in Fig. 1 gezeigt) angebracht werden. Der Ofen ist mit dem Deckel 22 luftdicht geschlossen. Die Abscheidekammer 26 ist durch ein Umlaufgebläse 28 mit einem Filter 29, einem Kühler 210 und einem Ventil 211 durch Leitungen verbunden.



   Falls das Verpulvern mittels Verdampfung vorgenommen wird, ist die Materialleitung von der Schmelzstelle bis zur Düse durch Öffnungen 214 versehen, damit die Gase und Dämpfe vom Ofen in die Düse gelangen können. Der Ofen hat in diesem Falle keinen anderen Ausguss.



   Wird sehr feines Material gebraucht, so verwendet man anstelle des Granuliertopfes eine Düse 25.



  Bei dieser Anordnung fliesst die Schmelze in die Materialleitung in die Richtung der Düse, die senkrecht oder waagrecht angeordnet sein kann. Der Ofen, in welchem sich der Tiegel bzw. die Schmelzbühne oder der Schmelzrost befinden, ist nach aussen abgedichtet, so dass mit den Heizgasen im Ofen ein Überdruck erzeugt werden kann, mittels welchem sich die Heizgase mit der Schmelze inniger vermischen, so dass gleichzeitig die Materialleitung und die Düse beheizt werden und die Schmelze durch die Düse in das Kühlgefäss mittels Druck gedrückt wird.



   Beim Austritt aus der Düse expandiert das   Heiz-    gas, wobei eine erhebliche momentane Temperatursenkung stattfindet und die Schmelze schlagartig als feines Pulver erstarrt. Eine besondere Kühlung mit Wasser ist in diesem Falle nicht notwendig, besonders weil man bei der Düsenanordnung das Heizgas aus der Kammer im Kreislauf über den Kühler 210 und eventuell über ein Gasfilter 29 relativ kalt in die Kammer zurückführen kann.



   Wenn es sich um ein Material, das zum Teil oder ganz verdampft, handelt, so wird dieses im Ofen bis zum Siedepunkt erhitzt, bis die Heizgase und Dämpfe einen Überdruck aufweisen. Die Dämpfe vermischt mit den Heizgasen verlassen den Ofen durch die Öffnungen 214 der Materialleitung und drängen in die Richtung der Düse. Zur Vorerwärmung der Materialleitung und der Düse dienen die Heizgase, die diese Leitungen durchströmen, bevor die Destillation beginnt.



   Die Dämpfe mit Heizgasen vermischt, treten bei der Öffnung 214 in die Materialleitung und durch die Düse in den Kühlraum unter Druck ein, expandieren, wobei wieder eine momentane Temperatursenkung stattfindet, dass die Schmelze schlagartig erstarrt, womit wieder eine Oxydation vermieden wird.



   Anstelle der Erhitzung durch eine Druckverbrennung kann auch ein oxydierendes, neutrales oder reduzierendes Gas verwendet werden, das in einem Gaserhitzer über die Schmelz- bzw. Verdampfungstemperatur des Materials gebracht wird. Nachdem dieses Gas beim Schmelzen die Wärme abgibt, wird es durch einen Gasfilter von neuem dem Gaserhitzer zugeführt, womit der Kreislauf wieder beginnt.



   Das fertige Material wird in dem Sammelbehälter gesammelt und chargenweise oder kontinuierlich entnommen. Dieses Verfahren bezieht sich hauptsächlich auf die Herstellung von Pulvern bzw. Granulaten aus Metallen, Legierungen, Metalloxyden wie z. B. Blei, Zink, Zinn, Kupfer, Aluminium, Eisen, Silber, Cadmium; von Nichtmetallen hauptsächlich Siliciumverbindungen.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung eines Pulvers oder Granulates aus einem festen schmelzbaren Material, dadurch gekennzeichnet, dass man das Material mittels eines heissen Gases mindestens bis zum Schmelz punkt erhitzt, das fluide Material mit dem heissen Gas vermischt und in fein verteiltem Zustande einer Kammer zuführt, in welcher man es infolge von Abkühlung erstarren lässt, wobei man die Temperatur und die Menge des Gases so wählt, dass die Leitung von der Schmelzstelle bis zur Erstarrungskammer eine Temperatur aufweist, die jegliches Erstarren des Materials im Zuge der Leitung verhindert.

   II. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen die Schmelzstelle enthaltenden Ofen, der mit Gaszuführungsmitteln versehen ist und über eine Leitung für das Material-Gasgemisch mit der Erstarrungskammer in Verbindung steht.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man tiefsiedendes Material mittels Heizgasen über den Siedepunkt erhitzt, die Dämpfe durch mittels denselben Heizgasen geheizte Materialleitungen mit Heizgasen vermischt und zwecks Kondensation in die Kühlkammer führt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Ofen mit Heizgasen ein Überdruck erzeugt wird, dass beim Eintritt der Dämpfe und des Gases in die Kühlkammer die gespannten Gase expandieren, sich dabei stark abkühlen, was die momentane Kondensation der Dämpfe herbeiführt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Material durch die beheizte Materialleitung in einen beheizten rotierenden Granuliertopf geführt und gegen die gekühlten Wände eines Behälters geschleudert wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlflüssigkeit Wasser verwendet wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlflüssigkeit eine Emulsion Öl/Wasser oder Wasser/Öl verwendet wird.

   6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Ofen ein Über- druck erzeugt wird, mittels welchem das geschmolzene Material mit Heizgasen vermischt einer geheizten Düse zugeführt wird, dass die Heizgase das geschmolzene Material durch die Düse drücken, beim Austritt aus der Düse die Schmelze zerstäuben, selbst expandieren, wobei eine Temperatursenkung eintritt, so dass das geschmolzene Material momentan erstarrt.

   7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass feste, flüssige, gasförmige Brennstoffe oder deren Kombinationen verwendet werden.

   8. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die heissen Abgase eines Dieseloder Ottomotors verwendet werden.

   9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dem Heizgas eine bestimmte Menge Abgas beigemischt wird.

   10. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Heizgase oxydie rede, neutrale oder reduzierende Bedingungen erzeugt werden.

   11. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase in einem Kreislauf aus der Kühl- bzw. Zerstäubungskammer iiber einen Kühler und eventuell auch einen Filter wieder in die Kammer geführt werden.

   12. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stellung des bzw. der Brenner die Schmelzgeschwindigkeit reguliert wird.

   13. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine kleine Schmelzgeschwindigkeit und eine hohe Rotationsgeschwindigkeit des Granuliertopfes vorgesehen ist, um ein feines Pulver zu erhalten.

   14. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Erhitzung ein oxydierendes, neutrales oder reduzierendes Gas verwendet, das in einem Gaserhitzer über die Schmelz- bzw.

   Verdampfungstemperatur erhitzt wird und nach der Wärmeabgabe beim Schmelzen bzw. Verdampfen in einem Kreislauf wieder dem Erhitzer zugeführt wird.

   15. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass in einem aus hitzebeständigem Material bestehenden Gefäss als Schmelzstelle zur Aufnahme des festen schmelzbaren Materials ein Tiegel mit Ausguss am Boden angeordnet ist.

   16. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass in einem aus hitzebeständigem Material bestehenden Gefäss als Schmelzstelle zur Aufnahme des festen schmelzbaren Materials ein Schmelzrost angeordnet ist.

   17. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass in einem aus hitzebeständigem Material bestehenden Gefäss als Schmelzstelle zur Aufnahme des festen schmelzbaren Materials eine Schmelzbühne angeordnet ist.

   18. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die aus hitzebeständigem Material bestehenden Materialleitungen, durch welche das geschmolzene Material in die Kondensations- bzw.

   Zerteilungskammer geführt wird, mit denselben Heizbzw. Abgasen beheizbar sind.

   19. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des rotierenden Granuliertopfes regulierbar ist.

   20. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der aus hitzebeständiger Masse bestehende Granuliertopf mit innen angeordneten Schaufeln versehen ist.

   21. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizgase durch die Materialleitungen vermischt mit dem geschmolzenen bzw. verdampften Material in die Abscheidekammer austreten.

   22. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzofen zu einem abgeschlossenen Raum zwecks Erzeugung von Über- druck abdichtbar ist.

   23. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialleitung von der Schmelzstelle zur Düse mit mindestens einer Öffnung versehen ist.