DD290317A7

DD290317A7 - Vorrichtung zur kontinuierlichen nassen feinstzerkleinerung von feststoffen

Info

Publication number: DD290317A7
Application number: DD32134988A
Authority: DD
Inventors: Edith Reinsch; Claus Bernhardt; Gerhard-Winfried Raatz; Hansjoachim Graumnitz
Original assignee: Adw,Fi Fuer Aufbereitung,De
Priority date: 1988-11-02
Filing date: 1988-11-02
Publication date: 1991-05-29
Also published as: EP0476189A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur nassen Feinstzerkleinerung von Feststoffen, vorzugsweise von mineralischen Hartstoffen, die ueberall dort angewendet werden kann, wo disperse Systeme mit Korngroeszen 5 mm erzeugt werden muessen. Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei geringem konstruktivem Aufwand eine effektive Feinstzerkleinerung und ohne zusaetzlichen Aufwand einen Verschleiszschutz an den bewegten Teilen zu erreichen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dasz sich auf der Innenflaeche des mit hoher Drehzahl rotierenden Auszenzylinders eine Ablagerung aus Mahlkoerpern und Teilchen des Mahlgutes befindet, die in Abhaengigkeit von Radialbeschleunigung, Mahlkoerperanteil; Durchsatz und Ausbildung der Mahlraumwaende vor oder waehrend des Mahlvorganges entsteht und einen ringfoermigen effektiven Mahlspalt mit dem Innenzylinder bildet. Der Vorteil der Erfindung besteht u. a. im Erreichen hoher Feinheiten bei hohen Leistungsdichten, in der durch die Prozeszfuehrung ermoeglichten Spalteinstellung und im Verschleiszschutz durch die sich aufbauende Schicht.{Feinstzerkleinerung, nasz; Feststoffe; Verschleiszschutz; Innenzylinder; Auszenzylinder, rotierend; Drehzahl, hoch; Ablagerung; Mahlspalt, effektiv; Feinheiten, hoch}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen nassen Feinstzerkleinerung von Feststoffen, vorzugsweise von mineralischen Harnstoffen. Sie kann überall dort angewendet werden, wo disperse Systeme mitteilchengrößen <5μιη erzeugt werden müssen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für die nasse Feinstzerkleinerung wurden bisher vorwiegend schnollaufende Rührwerksmühlen verwendet. Die Forderungen nach höchsten Feinheiten mit engen Korngrößenverteilungen z.B. bei der Herstellung konstruktionskeramischer Pulver (Mohssche Härte >5) führte zur Entwicklung von Rührwerksmühlen mit ringförmigem Mahlraumquerschnitt. Bei den sogenannten Ringspaltrnühlen (DE-AS 1184188, DE-OS 2811899, DE-OS 3106062) bewegt sich in einem feststehendem äußeren Mahlgefäß ein Rotor, der so gestaltet Ist, daß sich ein Ringspalt als Mahlraum ergibt. Die Vorrichtungen unterscheiden sich durch die äußere Form (zylindrisch, konisch, doppelkonisch), durch die Art der Mahlkörperabtrennung oder durch verschiedene Auskleidungen. Der Nachteil dioser Vorrichtungen besteht darin, daß die Energiedichten bei den üblichen Spaltweiten von &-10mm für eine Hartstoffzerkleinerung < 1 μηι noch nicht ausreichen. Des weiteren sind für die Erfüllung der hohen Reinheitsforderungen kostenintensive stoffspezifische Auskleidungen der Beanspruchungsorgane erforderlich. Es gibt außerdem Vorrichtungen, in den zusätzlich zum Rotor auch das Mahlgefäß rotiert. Der zusätzliche Antrieb des Mahlgetäßes einer Rührwerksmühle (DE-AS 1223236) soll die Mahlung mit kleineren Mahlkörpern oder auch die autogene Mahlung verbessern, indem zusätzliche Zentrifugalkräfte die Mahlleistung kleinerer Mahlkörper erhöhen. Bei der konischen Ringspaltkugelmühle in DE-OS 3536454 soll das zusätzlich angetriebene Mahlgefäß ebenfalls dazu dienen, daß die Mahlleistung der Mahlperlen durch eine Intensivierung ihrer Bewegung erhöht wird.

Die Mahlperlen werden auf der Innenseite des Mahlspaltes vom Rotor und zusätzlich auf der Außenseite des Spaltes vom Mahlbehälter in Bewegung gehalten. In beiden Fällen dient das zusätzlich angetriebene Mahlgefäß nur als Hilfsmittel zur Beschleunigung kleinerer Mahlkörper oder zur Intensivierung der Mahlkörperbewegung. Die erforderlichen hohen Schergradienten sollen durch den gegenläufigen Antrieb von Rotor und Mahlgefäß, sowie eine horizontale bzw. vertikale Verstellung der Mittelachsen von Rotor und Mahlgefäß erreicht werden. Nachteilig ist hier der hohe konstruktive Aufwand für die

Spalteinstellung bzw. Spaltveränderung. Eine Spaltvaränderung während der Mahlung bei den üblichen MahlkörporfUllungsgraden von 90% in der Mühle Ist ohne das Hervorrufen von Mahlkörperbruch nicht möglich. Die Lageverlinderungen des Inneren Rotor·, die zu einem unsymmetrischen Spalt führen, haben den Nachteil, daß sich dadurch das vorteilhaft enge Beanspruchungsspektrum einer Ringspaltmühle wieder verbreitert. Ein arteigener Verschleißschutz in Ringspaltmühlen, der am bewegten Mahlgefäß durch die Betriebsweise der Mühle erreicht wird und gleichzeitig zur Erhöhung der Mahlleistung durch eine Spaltverengung führt, ist nicht bekannt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur nassen Feinstmahlung von Feststoffen, vorzugsweise von mineralischen Hartstoffen, bei der im Vergleich zum Stand der Technik bei geringem konstruktiven Aufwand eine effektive Feinstzerkleinerung erzielt und ohne zusätzlichen Aufwand ein Verschleißschutz an den bewegten Teilen erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur nassen Feinstzerkleinerung von Feststoffen, vorzugsweise

mineralischen Hartstoffen, zu entwickeln, bei der die Leistungsdichte im Mahlraum gegenüber dem Stand der Technikwesentlich erhöht wird, die für die Mahlung notwendige Spalteinstellung nicht durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen,sondern durch die Prozeßführung realisiert wird und höchste Feinheiten erzielt worden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe,ausgehend von einer Vorrichtung, bestehend aus einem Außenzylinder (2), der das Mahlgefäß darstellt, und einem konzentrischangeordneten Innenzylinder (1) wobei zwischen beiden ein ringförmiger Mahlspalt (4) ausgebildet Ist, der von einer aus

Mahlgutteilchen, Mahlkörpern und Flüssigkeit bestehenden Suspension durchströmt wird, dadurch gelöst, daß der Innenzylinder (1) feststehend angeordnet ist und der Außenzylinder (2) mit einer Drehzahl rotiert, die Radialbeschleunigungen

größer 740m/s*² gewährleistet und daß ein ringförmiger effektiver Mahlspalt (9) zwischen Außenzylinder (2) und

Innenzylinder (1) durch Ablagerung (8) von Mahlkörpern und Teilchen des Mahlgutes auf dem rotierenden Außenzylinder (2)

gebildet wird.

Erfindungswesentlich ist, daß der effektive Mahlspalt (9) durch Veränderung der Radialbeschleunigung und/oder des Mahlkörperanteils und/oder des Durchsatzes und/oder der Ausbildung der Mahlraumwände variiert wird. Erfindungswesentlich ist, daß der Innenzylinder (1) kühlbar ist und daß die Außenwand des Innenzylinders (1) und/oder die Innenwand des Außenzylinders (2) eine profilierte oder feinrauhe Oberfläche aufweisen. Weiterhin ist erfindungswesentlich, daß der ringförmige Mahlspalt (4) mit 50 bis 100%Mahlkörper gefüllt ist, die Mahlkörper aus

arteigenem Material bestehen, der Mahlkörperdurchmesser vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,6mm liegt und die Innenwanddes Außenzylinders einen autogenen Verschleißschutz durch die Ablagerung (8) aus Mehlkörpern und Teilchen des Mahlgutesaufweist.

Erfindungswesentlich ist weiterhin, daß die Breite des effektiven Mahlspaltes (9) das 3- bis 5fache des Mahlkörperdurchmessers

beträgt.

Bei verschiedenen Abmessungen des ringförmigen Mahlspaltes (4) der Mühle wird mit einem konstanten effektiven Mahlspalt

gearbeitet.

So kann bei einem ringförmigen Mahlspalt (4) der Mühle von 2 bis 5 mm mit einem konstanten effektiven Mahlspalt (9) von 1,5

bis 2 mm, der das 3- bis Sfache des Mahlkörperdurchmessers beträgt, gearbeitet werden, wenn der Suspensionsansatz für die

Mahlung mindestens soviel Mahlkörper enthält, wie einer 100%igen Füllung des jeweiligen Mahlspaltes mit Mahlkörpern

entspricht. Im effektiven Mahlspalt (9) werden höchste Schergradienten erzeugt, die die Voraussetzung für eine intensive

Feinstzerkleinerung darstellen. Ein Teil der Mahlkörper befindet sich immer in der festen Ablagerung (8), der Rest ist im Spalt frei

beweglich und läuft mit der Mahlgutsuspension um. Da keine Mahlkörper-Mahlgut-Trennung in der Mühle stattfindet, wird die

Größe der verwendbaren Mahlkörper nicht durch eine Trenneinrichtung in der Mühle bestimmt, und es ist vorteilhaft möglich,

mit sehr kleinen Mahlkörpern und somit einem günstigen Größenverhältnis von Mahlkörpern zu Mahlgutteilchen zu arbeiten.

Durch die Variation des Mahlkörperanteils im Suspensionsansatz und eine Zugabe von Mahlkörpern während der Mahlung kann

die Breite des ringförmigen effektiven Mahlspaltes (9) gewählt und auch während der Mahlung verändert werden.

Der Aufbau der festen Ablagerung (8) an der Innenwand (1) des rotierenden Mahlgefäßes ist an eine zylindrische Form des Mahlgefäßes gebunden, da über die gesamte Höhe des Außenzylinders (2) konstante Zentrifugalkräfte wirken und der Aufbau

einer rotationssymmetrischen Ablagerung (8) mit nahezu konstanter Schichtdicke über die Höhe des Mahlgefäßes möglich ist.

Eine profilierte oder feinrauhe Oberfläche der Innenwand des Außenzylinders (2) unterstützt den Aufbau der Ablagerung (8)

einer Mahlkörper-Mahlgutschicht. Gegenüber dem Stand der Technik weist die Erfindung folgende Vorteile auf:

- Erreichen höherer Feinheiten

- Erreichen einer hohen Leistungsdichte

- Spalteinstellung nicht durch zusätzliche konstruktive Mittel, sondern durch die Prozeßführung

- Spaltveränderung während der Mahlung

- Verschleißschutz der bewegten Teile durch die sich aufbauende Schicht; auch arteigen möglich und damit problemlose Anpassung an jeden beliebigen Stoff möglich

- Einsatz sehr kleiner Mahlkörper möglich

- einfache Materialzufuhr über den feststehenden Innenzylinder

- Vereinfachung des verfahrenstechnischen Ablaufes durch die Möglichkeit, in einer Zerkleinerungsstufe die Feinstzerkleinerung durchzuführen

- einfache Kühlung des Innenzylinders.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Figur 1 und Figur 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemößon Vorrichtung zur Feinstzerkleinerung. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem feststehenden, profilierten Innenzylinder 1 (Außendurchmesser: 129mm) und einem angetriebenen AuSenzylinder 2 (Innendurchmesser 135mm), der mit 0,6mm tiefen Längsnuten und einer speziellen abnehmbaren Abdeckung 3 versehen ist. Zwischen der Innenfläche des Außenzylinders 2 und der Außenfläche des Innenzylindors 1 wird ein ringförmiger Mahlspalt 4 von 3 mm Breite gebildet, der über den Zwischenraum zwischen den Zylinderböden mit der am Boden des Innenzylinders 1 endenden Suspensionszuführung 5 verbunden ist. Auf der Außenkante des Innepzylinders 1 befindet sich eine Abzugsvorrichtung 6 für die gemahlene Suspension.

Der Innenzylinder 1 wird von Kühlwasser durchströmt (Kühlwasserzu- und -ablauf 7) und zur Susponsionszufuhr genutzt. Die Oberfläche des Innenzylinders 1 ist verschleißfest ausgeführt.

Beim Betrieb der Ringspaltmühle wird die Suspension (600cm³), die aus dem Feststoff SiC < 20 pm mit einer spezifischen Ausgangsoberfläche von 4mVg und einer Flüssigkeit (Wasser) mit einem Feststoffmassoanteil von 0,5 bosteht, über den Innenzylinder mittels einer Pumpe oder selbstansaugend dem ringförmigen Mahlspalt 4 zugeführt. Die Suspension enthält weiterhin 380g speziell hergestellte SiC-Mahlkörper der Größe 0,2-0,4mm. Diese Mahlkörpermenge entspricht einer 100%igen Spaltfüllung. Bei einer Drehzahl von 2000min^-1 und einem Durchsatz von 50l/h wird am Außenzylinder 2 eine Ablagerung 8 (bestehend aus SiC-Mahlkörpern und SiC-Mahlgut) aufgebaut, die den ringförmigen Mahlspalt 4 von 3mm Breite auf einen effektiven Mahlspalt 9 von 1,5mm Breite (dargestellt in Figur 2) verengt. Ein Teil der Mahlkörper (ca. 10%) läuft mit der Suspension im Kreislauf. Durch die Spaltverengung wird die Leistungsdichte Im effektiven Mahlspalt 9 verdoppelt. Dadurch werden SiC-Produkte mit einer Ausgangsoberfläche von 4 m'/g auf eine spezifische Oberfläche nach BET von 20 m'/g gebracht. Dabei wird im quasikontinuierlicher Betrieb die Korngröße x_i7 von 16μηι auf 1,6 \itr\ bei mittleren Verweilzeiten in der Mühle von 6-8min reduziert. Beginnt man den Mahlvorgang mit einer geringeren Mahlkörpermenge, so ist durch die Zugabe weiterer Mahlkörper eine Veränderung der Breite des effektiven Mahlspaltes 9 während der Mahlung möglich. Außerdem kann der Anteil der verschlissenen Mahlkörper während der Mahlung problemlos ersetzt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen nassen Feinstzerkleinerung von Feststoffen, bestehend aus einem Außenzylinder (2), der das Mahlgefäß darstellt, und einem konzentrisch angeordneten Innenzylinder (1), wobei zwischen Außenzylinder (2) und Innenzylinder (Dein ringförmiger Mahlspalt (4) ausgebildet ist, der von einer aus Mahlgutteilchen, Mahlkörpern und Flüssigkeit bestehenden Suspension durchströmt wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Innenzylinder (1) feststehend angeordnet ist und der Außenzylinder (2) mit einer Drehzahl rotiert, die Radialbeschleunigungen größer als 740m/s^f2 gewährleistet und daß ein ringförmiger effektiver Mahlspalt (9) zwischen Außenzylinder (2) und Innenzylinder (1) durch Ablagerung (8) von Mahlkörpern und Teilchen des Mahlgutes auf dem rotierenden Außenzylinder (2) gebildet wird,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, i'aß der effektive Mahlspalt (9) durch Veränderung der Radialbeschleunigung und/oder des Mahlkörperanteils und/oder des Durchsatzes und/oder der Ausbildung der Mahlraumwände variiert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Innenzylinder (1) kühlbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß die Außenwand des Innenzylinders (1) und/oder die Innenwand des Außenzylinders (2) eine profilierte oder feinrauhe Oberfläche aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der ringförmige Mahlspalt (4) mit bis 100% Mahlkörpern gefüllt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Innenwand des Außenzylinders (2) einen autogenen Verschleißschutz durch die Ablagerung (8) der Mahlkörper-Mahlgut-Schicht aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Mahlkörperdurchmesser vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,6mm liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Mahlkörper aus arteigenem Material bestehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Breite des effektiven Mahlspaltes (9) das 3- bis 5fache des Mahlkörperdurchmessers beträgt.