DE19635778A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Pulvern und Pulverpartikeln durch Kaltmahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Pulvern und Pulverpartikeln durch Kaltmahlen von körnigem Ausgangsmaterial und anschließendem Sichten, sowie auf eine Vorrichtung für eine derartige Her­ stellung, insbesondere aber zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE 38 33 830 C2 sind eine derartige Vorrichtung und ein Verfah­ ren zum Kaltmahlen bekannt. Dabei wird eine Fließbett-Gegenstrahlmühle eingesetzt, direkt oberhalb welcher sich ein Sichter befindet. In einer Ein­ heit, also in einem Gehäuse, erfolgt die Vermahlung und die Sichtung. Das gewonnene Feingut wird nach oben über den Sichter abgeführt, das Grob­ gut fällt in die Mahlkammer zurück. Die Mahlkammer ist dabei in ihrem unteren Bereich durch ein cryogenes Kältemittel gekühlt.

Dieses Verfahren und die entsprechende Vorrichtung haben bisher keine praktische Bedeutung erlangt. Dies kann daran liegen, daß zwar in der Strahlmühle eine ausreichende Zerkleinerung des Mahlgutes erreicht wird, es aber nicht gelingt, das gewonnene Feingut unmittelbar nach seiner Ent­ stehung ausreichend schnell abzuführen und damit aus dem Mahlprozeß herauszunehmen. Ein wirtschaftliches Arbeiten ist jedenfalls bislang nicht erreicht worden. Außerdem sind das vorbekannte Verfahren und die ent­ sprechende Vorrichtung nur mit einer Strahlmühle durchführbar, andere Mühlen lassen sich nicht einsetzen.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kaltmahlen der eingangs genannten Art anzugeben und das vorbekannte Verfahren bzw. die entsprechende Vorrichtung abzuwandeln und so weiterzubilden, daß der Mahlvorgang und der Sichtvorgang in getrennten Vorrichtungen erfolgen, dadurch besser kontrolliert und einge­ stellt werden können und unnötige Wärmeverluste vermieden werden.

Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Her­ stellen von Pulvern und Pulverpartikeln durch Kaltmahlen von körnigem Ausgangsmaterial und anschließendem Sichten, mit einer Mühle, einer Ver­ bindungsleitung, einem Sichter und einer Rückführleitung, die alle gekühlt sind, wobei verfahrensmäßig das körnige Ausgangsmaterial in der Mühle kaltgemahlen wird, das Mahlgut durch die Verbindungsleitung dem Sichter zugeführt wird und von diesem einerseits über einen Feingutaustritt Pul­ ver und Pulverpartikel entnommen werden können und andererseits über die Rückführleitung kühles Grobgut in die Mühle zurückgefördert wird.

Verfahrensmäßig findet somit der Mahlvorgang in der Mühle statt, das Mahlgut wird über die Verbindungsleitung dem Sichter in Form eines flui­ den Materialstromes zugeführt, im Sichter erfolgt die Trennung in eine Feinfraktion und eine Grobfraktion, die immer noch kühle Grobfraktion wird in die Mühle zurückgeführt. Für den Umlauf durch die Mühle, die Verbindungsleitung, den Sichter und die Rückleitung wird cryogenes Kälte­ mittel, beispielsweise Stickstoff, als Treibgas benutzt. Die Mühle, die bei­ den Leitungen und der Sichter sind gekühlt, der Sichtvorgang findet somit bei Temperaturen unter 0 Grad und nicht, wie bisher üblich, bei Tempera­ turen oberhalb von 0 Grad statt. Wärmeverluste und Probleme beim Zusam­ menklumpen von Mahlgut während des Aufwärmens werden so vermieden. Die Förderung des Fluidstromes aus der Mühle in den Sichter erfolgt ohne Zwischenstufen, insbesondere ohne Zwischenabscheider. Im Sichter befindet sich das Mahlgut im Fluidzustand eventuell mit Ausnahme des Grobgutes, das sich unten im Sichter ansammelt und über einen Auslaß und die Rück­ führleitung wieder der Mühle zugeführt wird. Das Grobgut kann vorzugs­ weise ebenfalls im Fluidzustand gehalten werden, es kann aber auch als Dickstrom gefördert werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird das Mahlgut in den Sich­ ter eingesaugt oder eingeblasen, insbesondere so eingeleitet, daß Zusam­ menballungen des Mahlguts nach dem Mahlvorgang in der Mühle und wäh­ rend der Förderung durch die Verbindungsleitung wieder in einzelne Parti­ kel aufgeteilt werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, innerhalb eines vorzugs­ weise im wesentlichen drehsymetrischen Gehäuses des Sichters einen Be­ hälter vorzusehen, innerhalb dessen das Einleiten erfolgt. Der Behälter hat Seitenwände und einen Boden, er ist nach oben offen. Das Rohmahlpul­ ver aus der Mühle bleibt in ihm im Schwebezustand, Feingut wird nach oben über ein Sichterrad ausgetragen, das Grobgut fällt neben dem Behäl­ ter nach unten in einen Auslaß.

Vorrichtungsmäßig wird die genannten Aufgabe gelöst durch eine Vorrich­ tung zum Herstellen von Pulvern und Pulverpartikeln durch Kaltmahlen von körnigem Ausgangsmaterial und anschließendem Sichten, mit einer Müh­ le, einer Verbindungsleitung, einem Sichter und einer Rückführleitung, die alle gekühlt sind, wobei die Mühle über die Verbindungsleitung mit dem Sichter direkt verbunden ist und dieser einerseits einen Feingutaustritt für Pulver und Pulverpartikel aufweist und andererseits einen Auslaß für Grobgut hat, der über die Rückführleitung mit der Mühle verbunden ist.

Diese Vorrichtung bietet die bereits bei dem Verfahren genannten Vorteile. Eine Trennung zwischen Mahlvorgang und Sichtvorgang ist erreicht, der Gesamtvorgang ist besser steuerbar als in einer einzelnen, kompakten Ein­ heit, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschrän­ kend zu verstehenden Ausführungsbeispiels, das zur Erläuterung des Ver­ fahrens und auch der ensprechenden Vorrichtung dient. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Kaltmahlen und

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 des Sichters, in detaillierter und vergrößerter Ausführung.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung sollen Pulver und Pulverpartikel aus thermoplastischen oder duroplasti­ schen Kunststoffen, aber auch aus Wachsen (Stearaten) und dergleichen erhalten werden. Derartige Feinstpulver sind beispielsweise als Schmelz­ kleber im Einsatz, weiterhin als elektrostatische Beschichtungspulver, sie werden für Oberflächenbeschichtungen verwandt, als Lackadditive und für Druckfarben. Diese Aufzählung ist lediglich beispielhaft und nicht ab­ schließend. Typisch ist die Korngröße unter 63 Mikrometer oder noch kleiner.

In eine Mühle 20 wird zu mahlendes, stückiges Gut bei 22 eingegeben. Die Mühle 20 kann beliebig ausgeführt sein, beispielsweise als Prall-, Stift- oder Strahlmühle. Das in ihr erhaltene Rohmahlpulver wird als Fluid in einem Gas eines cryogenen Kältemittels, beispielsweise Stickstoff, aus der Mühle ausgetragen und über eine Verbindungsleitung 24 einem Sichter 26 zugeführt. Dieser hat ein Gehäuse 28, in dem sich oben ein Sichterrad 30, das von einem Motor 32 angetrieben wird, befindet. Im mittleren Bereich des Gehäuses 28 ist ein Behälter 34 angeordnet, er hat eine Form ähnlich einer Vase oder eines Topfes, er hat nämlich Seitenwände und einen Boden. Er befindet sich im allseitigen Abstand vom Gehäuse 28. Durch seine Sei­ tenwände ragen Rohre 35, beispielsweise drei derartige Rohre, die winkel­ verteilt und zudem waagerecht angeordnet sind und mit der Verbindungs­ leitung 24 verbunden sind. Zusammen mit Fördergase werden die Partikel des Rohmahlpulvers zu einem mittigen Punkt des Behälters 34 hin be­ schleunigt, wo die einzelnen Strahlen Zusammentreffen. Aus dem Behälter steigt das im Gasstrom befindliche Rohmahlpulver nach oben, in eine Sichtzone 36. Feingut wird durch das Sichterrad 30 ausgetragen, es durch­ läuft eine Leitung 38 und kommt in einen Abscheider 40, der beispielsweise als Zyklon ausgeführt ist und in dem Feingut und Treibgas voneinander getrennt werden. Das Treibgas wird über eine Gasleitung 42 wieder zurück­ geführt, im gezeigten Ausführungsbeispiel in die Mühle 20. Das Feingut kann an einem Auslaß 44 entnommen werden.

Der grobe Anteil im Rohmahlpulver gelangt nicht durch das Sichterrad, sondern fällt von diesem oder vor diesem nach unten und seitlich am Be­ hälter 34 vorbei. Aufgrund des nach oben aufsteigenden Gasstroms aus dem Behälter 34 kann dieser Anteil nicht in den Behälter zurückfallen. Das Grobgut sammelt sich unten in einer Austragszone 46 des Sichters 26 an und wird über eine Rückführleitung 48 in gekühlter Form wieder der Mühle 20 zugeführt.

Zumindest die Mühle 20, die Verbindungsleitung 24, der Sichter 26 und die Rückführleitung 48 und das in ihnen befindliche Gut sind so gekühlt, das eine Temperatur unter 0°C, vorzugsweise unter -20°C und beispiels­ weise unter -40°C ständig aufrecht erhalten wird. Der Kühlbereich 50 ist strichpunktiert in Fig. 1 angedeutet. In den Kühlbereich kann auch der Abscheider 40 einbezogen sein.

Verfahrensmäßig wird also in der Mühle 20 das Mahlgut kaltgemahlen, durch ausreichende Zufuhr eines cryogenen Kältemittels, beispielsweise Stickstoff, wird eine Abkühlung erreicht. Das kühle Rohmahlpulver verläßt die Mühle durch die Verbindungsleitung 24 und gelangt, immer noch ge­ kühlt, in den Sichter 26. Dort findet der Sichtvorgang bei tiefen Tempera­ turen, beispielsweise bei -40°C statt. Durch geeignete Maßnahmen im Sichter 26 und Auswahl eines geeigneten Gases, beispielsweise Verwendung eines inerten Gases ohne Wassergehalt, wird vermieden, daß Wasser hinzu­ treten und einfrieren kann, was zu Verstopfungen führen würde.

Im praktischen Betrieb wird die Anlage im Unterdruck gefahren. Hinter dem Abscheider 40 befindet sich ein saugender Ventilator, der für die Förde­ rung aus der Mühle 20 in den Sichter 26 und weiter zum Abscheider 40 verantwortlich ist. In einer Alternative kann allerdings auch mit Über­ druck in der Anlage gearbeitet werden. Bei Unterdruck wird ein Spalt zwi­ schen Sichterrad und Gehäuse, der einen unerwünschten Nebenweg (Bypass) für die Partikel aus der Sichtzone 36 in die Leitung 38 bilden würde, da­ durch abgedichtet, daß in diesen Spalt ein Gas hineingeblasen wird, ins­ besondere der Spalt durch ein inertes Gas, das aktiv in den Sichter 26 hineingedrückt wird, abgedichtet wird.

Die Anlage ist gasdicht ausgeführt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, eine thermische Isolierung 56 an den Leitungen, soweit benötigt, sowie an der Mühle 20 und am Sichter 26 anzubringen. Eine derartige Isolierung ist nur für den Sichter 26 in Fig. 2 partiell dargestellt.

Als Sichterrad kommen unterschiedliche Ausführungen zur Anwendung, bei­ spielsweise Walzenräder, Schaufelräder oder dergleichen.

Der Sichter 26 ist so ausgeführt, daß ein inertes Sekundärfluid nicht be­ nötigt wird. Er wird so betrieben, daß sich in ihm die Partikelchen im wesentlichen im bewegten Zustand befinden, sich jedenfalls nicht absetzen können.

Unter dem Kühlen einer Vorrichtung, beispielsweise des Sichters 26 oder einer Leitung, wird Verstanden, daß geeignete Maßnahmen getroffen sind, durch die in der entsprechenden Vorrichtung das Mahlgut gekühlt trans­ portiert werden kann. Die Kühlung ist also auf das Mahlgut abgestellt. Damit dieses nicht von den Wänden der Vorrichtungen Wärme aufnimmt, empfiehlt es sich, auch die Wände zu kühlen.

Grobgut, das kühl ist, verläßt den Sichter 26 über die Rückführleitung 48, die ebenfalls gekühlt ist, so daß ohne Wärmeverlust das Grobgut wieder in die Mühle 20 zurückgefördert werden kann.

Fig. 2 zeigt weitere Details des Sichters 26. Zusätzlich zu drei Rohren 35, durch die Rohmahlpulver, das durch die Verbindungsleitung 24 angeför­ dert wird, in den Behälter eingeblasen wird, wird in diesen Behälter auch noch durch ein Rohr 52 ein Zusatzstoff, wie er oben näher erläutert und spezifiziert wurde, eingeleitet. Es ist möglich, aber nicht notwendig, über eine Stickstoffzuleitung 54 cryogenes Kältemittel in den Sichter einzutra­ gen. Vorzugsweise ist der Behälter 34 drehsymetrisch, andere Formgebungen sind aber auch möglich. Ein ringförmiger Freiraum um den Behälter 34 her­ um hat sich als vorteilhaft erwiesen. Er führt dazu, daß sich Grobgut nicht im Bereich eines Spaltes zwischen diesen Behälter 34 und dem Gehäu­ se 28 ansammeln kann.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen von Pulvern und Pulverpartikeln durch Kalt­ mahlen von körnigem Ausgangsmaterial und anschließendem Sichten, mit einer Mühle (20), einer Verbindungsleitung (24), einem Sichter (26) und einer Rückführleitung (48), die alle gekühlt sind, wobei verfah­ rensmäßig das körnige Ausgangsmaterial in der Mühle (20) kaltgemahlen wird, das Mahlgut durch die Verbindungsleitung (24) dem Sichter (26) zugeführt wird und von diesem einerseits über einen Feingutaustritt Pulver und Pulverpartikel entnommen werden können und andererseits über die Rückführleitung (48) kühles Grobgut in die Mühle (20) zurück­ gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung als Fluidförderung mit einem Treibgas erfolgt, insbesondere in Form einer Dünnstromförderung, vorzugsweise ist das Treibgas inert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tempera­ tur in der Mühle (20), den Leitungen (38) und dem Sichter (26) unter -20 °C, vorzugsweise -40°C und insbesondere unter -50°C gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlgut in den Sichter (26) eingesaugt oder eingeblasen wird, insbesondere so eingeleitet wird, daß eventuelle Zusammenballungen des Mahlguts wäh­ rend des Einbalsens in den Sichter (26) zerteilt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrag des Rohmahlpulvers aus der Mühle (20) in den Sichter (26) innerhalb eines vorzugsweise mittig im Gehäuse (28) des Sichters (26) angeordne­ ten Behälters (34) stattfindet, der seitlich und nach unten geschlossen, aber nach oben offen ist und daß das Einblasen in diesen Behälter (34) so betrieben wird, daß das Rohmahlpulver sich praktisch nicht auf dem Boden des Behälters absetzen kann.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Einleiten des Rohmahlpulvers in den Sichter (26) auch eine Beimen­ gung, wie beispielsweise ein Additiv, Coating oder Zusatzstoff, bei­ spielsweise Antistatikum, eingeleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einleiten von Rohmahlpulver in den Sichter (26) im wesentlichen waagerecht er­ folgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strö­ mung von Treibgas durch die Mühle (20), die Verbindungsleitung (24) und den Sichter (26) aufrecht erhalten wird, und daß vorzugsweise für diesen Gasstrom ein cryogenes Kältemittel, beispielsweise Stickstoff, eingesetzt wird.

9. Vorrichtung zum Herstellen von Pulvern und Pulverpartikeln durch Kaltmahlen von körnigem Ausgangsmaterial und anschließendem Sichten, mit einer Mühle (20), einer Verbindungsleitung (24), einem Sichter (26) und einer Rückführleitung (48), die alle gekühlt sind, wobei die Mühle (20) über die Verbindungsleitung (24) mit dem Sichter (26) verbunden ist und dieser einerseits einen Feingutaustritt für Pulver und Pulverparti­ kel aufweist und andererseits einen Auslaß (44) für Grobgut hat, der über die Rückführleitung (48) mit der Mühle (20) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sichter (26) ein vorzugsweise im wesentlichen rotationssymetrisches Gehäuse (28) hat, daß sich mittig in diesem Gehäuse (28) ein Behälter (34) be­ findet, der seitlich und nach unten abgeschlossen und vom Behälter beabstandet ist und daß mit der Verbindungsleitung (24) verbundene Einlaßstutzen (Rohre 35), die vorzugsweise waagerecht angeordnet sind, durch die Seitenwände des Behälters (34) ragen und innerhalb des Be­ hälters (34) münden.