DE1557016A1 - Pulverzufuehrmaschine - Google Patents

Description

• Pulverzuführmas chine Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Suspension von Einzelteilchen in einem Gas.
• Es sind verschiedene industrielle Verfahren bekannt, bei denen die Verwendung einer Suspension von Einzelteilchen in einem Gas erforderlich ist. Bei bestimmten Verfahren ist es am günstigsten, daß eine arme Suspension vorhanden ist. Unter dem Ausdruck arme Suspension ist eine Suspension zu verstehen, bei der die Einzelteilchen nicht in irgendeinem-Dedeutenden Ausmaß agglomeriert sind, sondern voneinander deutlich getrennt und in ausreichendem Abstand geh. alten sind, so daß die Möglichkeit, daß sich eine signifikante Anzahl der Einzelteilchen trifft und aneinander haftet, ziemlich gering ist.
• Als Beispiel eines Verfahrens, bei dem eine arme Suspension besonders günstig ist, sei hier die Herstellung eines feinteiligen Siliciumcarbids aufgeführt, bei dem ein verdampftes Siliciumoxyd mit einer kohlenstoffhaltigen Substanz in einem durch Radiofrequenz induzierten Plasma umgesetzt wird, wie es in der Patentschrift ...... (Patentanmeldung derselben Anmelderin vom selben Tag, Bearbeitungszeichen 0.0. 191, Titel "Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbid") beschrieben ist. Auch bei anderen Verfahren, bei denen die Verdampfung eines Feststoffes in einem Plasma zur Anwendung kommt, kommt eine arme Suspension des Feststoffes zur Zuführung in das Plasma zur Anwendung, so daß der Feststoff rasch und vollständig verdampft wird, wenn er in das Plasma eintritt. Ein derartiges Verfahren ist in der Patentschrift ........ (Patentanmeldung B 81 914 IVa/13u) beschrieben.
• Es sind zwar verschiedene Verfahren zur Herstellung von Teilchensuspensionen in einem Gas bekannt, jedoch ist die Erzeugung von armen Suspensionen mit konßtanter Zusammensetzung ßehwierig. Diese wird besonders schwierig, wenn es gewünscht wird, eine arme Suspension von konstanter Zusammensetzung mit konstanter Geschwindigkeit zu erhalten.
• Aufgrund der vorliegenden Erfindung ergibt sich ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von armen Suspensionen, beispielsweise solchen von konstanter Zufuhrzusammensetzung mit konstanter Geschwindigkeit.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer armen Suspension von Einzelteilchen'in einem Gas besteht darin, daß das Gas in eine Kammer eingeführt wird, die eine Masse der Teilchen mit ausreichender Geschwin digkeit, um Turbulenz zum Aufbrechen der Agglomerate der Teilchen und zur Mitnahme einer Fraktion der Teilchen als Suspension in dem Gas zu verursachen, enthält, wobei ein erster Anteil der Suspension aus der Kammer durch eine Aufnahmeleitung entfernt wird, Teilchen aus einem zweiten Anteil der Suspension filtriert werden und ein Teil oder die Gesamtheit des auf diese Weise filtrierten Gases in die Aufnahmeleitung geführt werden.
• Das Gas wird vorzugsweise in den Boden der tasse der Teilchen eingeführt, und es kann in der Weise eingeführt werden, daß sich ein Fließbett der Teilchen ergibt. Falls die Teilchen einen großen Anteil an Agglomeraten enthalten, kann die Bildung eines Fließbettes besonders günstig sein, da dadurch das Ausmaß der Turbulenz erhöht wird, wodurch das Aufbrechen der Agglomerate in die Einzelbestandteile erleichtert wird, bevor das Austragen erfolgt.
• Falls ein Fließbett'zur Anwendung kommt, kann das Ausmaß der Turbulenz weiterhin durch eine Verminderung des horizontalen Durchmessers der Kammer gesteigert werden, wobei die Abnahme an oder oberhalb der Oberseite des Fließbettes angebracht wird, so daß der obere Teil der Kammer enger als der untere Teil der Kammer ist. Durch diese Verengung wird ein Anstieg der Geschwindigkeit des Gases, wenn es über die Einengung hinaus geht, erreicht, und hierdurch wird sowohl die Turbulenz gesteigert als auch das Austragen der Teilchen aus dem Oberteil des Fließbettes erleichterm. Bereits mitgenommene Teilchen werden aufgrund der gesteigerten Geschwindigkeit dieses Gases ausgeschwemmt, so daß die Möglichkeiten, daß ein mitgeschwemmtes Teilchen zurück in das Bett aus dem Raum oberhalb davon zurückfällt, vermindert werden.
• Es können versehiedene Verfahren angewandt werden, um zu erreichen, daß die Suspension in der Kammer in einen ersten Teil derselben, der als solcher durch die Abnahmeleitung abgenommen wird, und den zweiten Teil, der filtriert wird, wobei das filtrierte Gas dann zurück in die Abnahmeleitung geführt wird, zu unterteilen. Beispielsweise kann die Abnahmeleitung direkt aus der Zone der die Suspension enthaltenden Kammer abgeführt werden, während eine andere Ableitung aus dieser Zone durch eine Nebenleitung zu der Abnahmeleitung führen kann, wobei die andere Ableitung einen Filter über ihren Querschnitt enthält, so daß der Filter einen Teil oder die Gesamtheit der suspendierten Teilchen abfiltriert, die sonst durch die Nebenleitung gehen würden. Das Filter kann in der Wand oder dem Dach der Kammer angebracht sein, wo die andere Leitung die Kammer verläßt.
• Bevorzugt wird es jedoch, das Filter über den Querschnitt der Kammer selbst, nahe dem Dach derselben, zu legen. Die Abnahmeleitung erstreckt sich von dem Dach der Kammer so niedrig wie oder niedriger als das Filter, wobei die Mündung der Abnahmeleitung durch eine entsprechende Öffnung in dem Filter verbunden wird. Der Teil der Abnahmeleitung zwischen dem Dach der Kammer und dem Filter ist mit Pertorationen versehen, die es ermöglichen, daß das filtrierte Gas in die Abnahmeleitung einströmt. Falls das Volumen des filtrierten Gases zu groß ist, als daß es günstig wäre, die Gesamtmenge des filtrierten Gases in die Abnahmeleitung einzuführen, kann eine Abblasleitung an einem Teil der Kammer oberhalb des Filters vorhanden sein, so daß ein Teil des filtrierten Gases aus dem System a ; abgeblasen werden kann.
• Aufgrund der Erfindung ergibt sich auch eine Vorrichtung zur Herstellung- einer armen Suspension von Einzelteilchen in einem Gas, die aus einer Kammer, Einrichtungen zur Zuführung eines Gases in die Kammer zur Verursachung einer Turbulenz-Bewegung einer Teilchenmasse, die in der Kammer enthalten sein kann, und zur Mitnahme von Teilchen aus der Masse so daß eine Saspension der mitgenommenen Einzelteilchen in dem Gas gebildet wird, einer Abnahmeleitung zur Entfernung eines ersten Teiles der Suspension aus der Kammer, Einrichtungen zur Filtration von Einzelteilchen aus einem zweiten Teil der Suspension und Einrichtungen zur Zuführung eines Teiles oder der Geaamtheit des auf diese Weise filtrierten Gases in die Abnahmeleitung besteht.
• Vorzugsweise ist die Kammer in einen unteren Teil, der die Masse der Einzelteilchen enthält, und einen oberen Teil durch eine gasdurchlässige Unterteilung unterteilt, welche die Einrichtung zur Filtrierung der Einzelteilchen aus dem zweiten Anteil der Suspension darstellt, wobei sich die Abnahmeleitung nach abwärts in die Kammer mindestens so tief als die gasdurchlässige Unterteilung erstreckt und durch eine entsprechende Öffnung in der gasdurchlässigen Unterteilung befestigt ist, während der Teil der Abnahmeleitung innerhalb der Kammer, jedoch oberhalb der gasdurchmassigen Unterteilung perforiert ist und so die Einrichtung zur Zuführung eines Teiles oder der Gesamtheit des filtrierten Gases in die Abnahmeleitung bildet.
• Die Masse der Einz-elteilchen liegt vorzugsweise in Form eines Fließbettes vor, und es wird ebenfalls bevorzugt, daß eine Verengung des horizontalen Durch. messers der Kammer nn oder oberhalb des Niveaus der Oberflache des Fließbettes vorhanden ist, so daß der obere Teil der Kammer enger als der untere Teil ist.
• Die Erfindung wird weiterhin durch die beiliegende Zeichnung erläutert, in der diagrammatisch eine Vorrichtung zur Herstellung einer armen Suspension von Einzelteilchen in einem Gas dargestellt ist.
• Die Vorrichtung besteht aus einer Kammer 1, welche eine Masse von festen Einzelteilchen 2 enthält, die durch eine Überleitung 3 und die gasdurchlässige Bodenplatte 4 eingeführtes Gas fluidisierbar sind.
• Der Durchmesser der Kammer 1 ist bei 5, gerade oberhalb der Oberfläche der fluidisierten Masse 2, verengt. Eine gasdurchlässige Unterteilung 6 teilt die Kammer in einen oberen Teil 7 und einen unteren Teil 8. Eine Abnahmeleitung 9 erstreckt sich durch eine entsprechende Öffnung in der gasdurchlässigen Unterteilung 6 bis zur Mündung 10. Der Teil der Abnahmeleitung 9 innerhalb des oberen Teiles 7 der Kammer 1 hat Perforationen 11, die als eingefräste Schlitze ausgebildet sein können. Ein Mundstück 13 ermöglicht es, daß die Masse 2 abgenommen oder ergänzt werden kann. Ein Abblasrohr 12 führt aus dem Teil 7 heraus.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Gas durch die Leitung 3 und die gasdurchlässige Grundplatte h eingeführt, so daß die Teilchenmasse 2 fluidisiert wird. Das oberhalb des Niveaus 5 steigende Gas nimmt einige der fluidisierten Teilchen mit. Ein erster Anteil der auf diese Weise erxugten Suspension geht durch das Mundstück 10 in die Abnahmeleitung 9.
• Der Rest der Suspension wird durch die gasdurchlässige Unterteilung 6 filtriert, so daß die darin enthaltenen Teilchen in dem unteren Teil 8 verbleiben und eine Neigung zum Zurückfallen in die Masse 2 zeigen, während das filtrierte Gas durch die gasdurchlässige Unterteilung 6 in den oberen Teil 7 strömt, und von dort durch die Perforationen 11 in die Abnahmeleitung 9 geht. Ein Anteil des filtrierten Gases kann gewünschtenfalls durch die Abblasleitung 12 abgeblasen werden, um auf diese Weise den Grad der Verarmung der Suspension in der Abnahmeleitung 9 zu regeln. Frische Teilchen werden durch die Öffnung 13 entweder kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit eingebracht, so daß die Höhe der Fließbettmasse durch Ersetzung der Teilchen, welche durch die Abnahmeleitung 9 abgeführt wurden, aufrechterhalten wird.
• Die Abmessungen der Vorrichtung werden durch die erforderliche Geschwindigkeit der Feststoffbeschickung bestimmt. Bei irgendeinem gegebenen Kesseldurchmesser wird die Geschwindigkeit der Feststoffabnahme weiterhin durch das Verhältnis von Durchmesser der Abnahmeleitung zu Durchmesser der Kammer am Niveau des Mundstückes der Abnahmeleitung bestimmt.
• Ein besonders wertvolles Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die losen Agglomerate von Einzelteilchen, die haufig einen groBen Anteil des Ausgangsmaterialien bilden, weitgehend oder vollständig zerbrochen werden. Es zeigt sich meistens, daß sehr feine Einzelteilchen, die industriell vervendet werden sollen, in einem Zustand einer mehr oder weniger starken losen Agglomerierung vorliegen und die Eignung des vorliegenden Verfahrens, die meisten derartigen Agglomerate aufgrund der turbulenten Strömung der Einzelteilchenmasse aufzubrechen, kann äußerst wertvoll in solchen Fällen sein, wo es erforderlich ist, eine arme Suspension von feinen Einzelteilchen anstelle von Agglomeraten zu verwenden. Ein derartiger Fall liegt bei dem in der Patentschrift (Patentanmeldung derselben Anmelderin vom selben Tag, Bearbeitungszeichen Case 0.0. 191, "Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbid") owrz beschriebenen Verfahren vor.
• Das Aufbrechen der Agglomerate in der Kammer und die Verhütung einer merklichen Agglomerierung in der Abnahmeleitung kann durch Mitverwendung eines Entflockungsmittels erleichtert werden. Ein gutes Entflockungsmittel für den vorliegenden Zweck besteht in Oleinsäure, welche günstigerweise in Form einer wasserigen Dispersion verwendet werden kann. Eine Menge von Oleinsäure, die etwa 0,1 Gew.-T der Teilchen beträgt, -erwies sich als sehr wirksam. Es wird bevorzugt, das Entflockungsmittel auf die Teilchen aufzutragen, bevor diese in die Kammer eingeführt werden.
• Die Größe der beim vorliegenden Verfahren angewandten Teilchen kann beträchtlich variieren. Obwohl die aufgrund der Erfindung erreichten Vorteile am signifikantesten bei sehr kleinen Einzelteilchengrößen sind, beispielsweise Größen bis zu etwa 210 Mikron, wie sie bei dem Verfahren nacl der deutschen Patentschrift ...... (Patentanmeldung derselben Anmelderin vom selben Tag, Bearbeitungszeichen 0.0. t9t,"Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbid") bevorzugt werden, ist es möglich, größere Teilchen zu verwenden, falls arme Suspensionen derartige Teilchen gewünscht werden. Falls ein Fließbett in der Kammer verwendet wird, dürfen die Teilchen natürlich nicht zu groß sein, um fluidisierbar zu sein. Es ist ratsam, daß Teilchengrößen bis zu etwa 2000 Mikron verwendet werden sollen.
• Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß Teilchen mit einer ziemlich weiten Größenverteilung verwendet werden können, ohne daß irgendein signifikanter Aufbau oder eine signifikante Ansammlung der gröberen Teilchen in dem Bett erfolgt.
• Bei einem Versuch unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung verwendet. Die in die Kammer eingeführten Teilchen bestanden aus Siliciumdioxydsandteilchen mit Durchmessern zwischen 44 und 210 Mikron. Das verwendete Gas war Sauerstoff.
• Die arme Suspension aus Siliciumdioxyd in Sauerstoff, die aufgrund des Verfahrens erhalten wurde, wurde in ein Plasmareaktionsgefäß eingeführt, wobei das Plasma durch eine Schlange aufrechterhalten wurde, die 8, 5 kW verbrauchte. Die Schlange hatte eine Umkehrschleife oberhalb der Plasmazone und eine andere unterhalb dieser Zone, so daß das Plasma magnetisch begrenzt und während des Durchganges der Feststoffe stabilisiert wurde. Das Siliciumdioxyd wurde sofort und vollständig durch das Plasma verdampft. Das verdampfte Siliciumdioxyd wurde kondensiert und gesammelt.
• Das Produkt bestand aus einem Siliciumdioxydstaub von einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,01 Mikron und hatte eine spezifische Ober-2 fläche von ungefähr 200 m2/g.

Claims (3)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung einer armen Suspension aus Einzelteilchen in einem Gas, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Gas in eine, eine Masse der Teilchen enthaltende Kammer mit ausreichender Geschwindigkeit, um Turbulenz zum Aufbrechen der Agglomerate der Teilchen und zur Mitnahme eines Teiles der Teilchen als Suspension in dem Gas zu verursachen, eingeführt wird, ein erster Teil der Suspension aus der Kammer durch eine Abnahmeleitung abgenommen wird, Teilchen aus einem zweiten Teil der Suspension filtriert werden und ein Teil oder die Gesamtmenge des auf diese Weise Eur filtrierten Gases in die Abnahmeleitung zugeführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1> dadurch g e k e n n -z e i c h n e t) daß das Gas in den Boden der Masse aus Einzelteilchen eingeführt wird4
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Gas in die Kammer unter Bildung eines Fließbettes der Einzelteilchen eingeführt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der horizontale Durchmesser der Kammer an oder oberhalb des Niveaus des Fließbettes verengt ist, so daß der obere Teil der Kammer enger als der untere ist, wodurch die Geschwindigkeit des Gases gesteigert wird, wenn es oberhalb der Verengung in dem Durchmesser der Kammer aufsteigt, 5c Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der zweite Teil der Suspension aus der Kammer durch eine Nebenleitung mit einem quer über den Querschnitt befestigten Filter unter Filtrierung der Gesamtheit oder eines Teiles der Einzelteilchen des zweiten Anteiles entfernt wird und das auf diese Weise filtrierte Gas durch die Nebenleitung geführt und teilweise oder vollständig in die Abnahmeleitung geführt wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der zweite Teil der Suspension durch ein quer über den Querschnitt der Kammer angebrachtes Filter unter Filtration der- Teilchen daraus geführt wird und ein Teil oder die Gesamtheit des auf diese Weise filtrierten Gases in die Abnahmeleitung durch Perforationen in einem Teil der Abnahmeleitung die sich von dem Oberteil der Kammer mindestens so weit wie das Filter erstreckt, wobei das Mundstück der Abnahmeleitung sich durch eine entsprechende Öffnung in dem Filter erstreckte geführt ird.

   7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e n -z e i c h n e t, daß ein Teil des filtrierten Gases aus dem System durch eine Abblasöffnung, die mit der Nebenleitung verbunden ist, abgeblasen wird.

   8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Teil des filtrierten Gases aus dem System durch eine Abblasleitung entfernt wird, die mit der Kammer oberhalb des Filters verbunden ist.

   9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Masse der Einzelteilchen ein Entflockungsmittel enthält.

   10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß als Entflockungsmittel Oleinsäure verwendet wird.

   1 erfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Menge des Entflockungsmittels etwa 0,1 Gewichts- der-Masse der Einzelteilchen beträgt.

   12.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch g e k e nn z e i c h n e t , daß die Größe der Teilchen bis zu 2000 Mikron beträgt.

   13.) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Größe der Teilchen bis zu 210 Mikron- beträgt.

   14.) Vorrichtung zur Herstellung einer armen Suspension von Einzelteilchen in einem Gas, bestehend aus einer Kammer (1), Einrichtungen (3, 4) zur Zuführung eines Gases in die Kammer zur Erzeugung einer turbulenten Bewegung einer Masse von Einzelteilchen, die in der Kammer en-thalten ist, und zur Mitnahme von Einzelteilchen aus der Masse unter Bildung einer Supension der mitgenommenen Teilchen in dem Gas, einer Abnahmeleitung (9) zur Abnahme eines ersten Teiles der Suspension aus der Kammer, Einrichtungen (6) zur Titration von Teilchen aus einem zweiten Teil der Suspension und Einrichtungen (11) zur Zuführung eines Teiles oder der Gesamtmenge des auf diese-Weise filtrierten Gases in die Abnahmeleitung (9).

   15.) Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die Kammer (1) in einen unteren Teil (8) zur Aufnahme einer Masse aus Binzelteilchen und einen oberen Teil (7) durch eine gasdurchlässige Unterteilung (6), die die Einrichtung zur Filtration von Einzelteilchen aus dem zweiten Tell der Suspension bildet, unterteilt wird, wobei sich die Abnahmeleitung (9) nach abwärts in die Kammer mindestens so weit wie die gasdurchlässige Unterteilung (6) erstreckt und durch eine entsprechende Öffnung (10) in der gasdurchlässigen Unterteilung fixiert wird und der Teil der Abnahmeleitung (9) innerhalb der Kammer (7) zur Bildung der Einrichtung (zur zur Zuführung eines Teiles oder der Gesamtmenge des filtrierten Gases in die Abnahmeleitung (9) perforiert ist.

   16.) Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, # a k e n n -z e i c h n e t durch Einrichtungen (5,4) zur Zuführung des Gases in die Kammer (1) unter Bildung eines Bliebbettes der Einzelteilchen in dem unteren Teil (8).

   17.) Vorrichtung nach Anspruch 16, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine Verengung (5) in der Ebene des Durch messers des unteren Teiles (8) der Kammer (1) unter Bildung des Oberniveaus des Fließbettes bei oder unmittelbar unterhalb dieser Verengung, wobei die Verengung (5) so ausgebildet ist, daß der Oberteil enger als der Bodenteil ist.