CH466915A - Verfahren zum Behandeln von staub- und pulverförmigen Materialien und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum Behandeln von   Staub und    pulverförmigen Materialien und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von   Staub und    pulverförmigen Materialien, die mittels einer Zuführschnecke einer Misch- und Kneteinrichtung zugeführt und in dieser mit oder ohne Wärmezufuhr verdichtet und gefördert werden, sowie auf eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens.



   In der Verfahrenstechnik stellt sich oft die Aufgabe, ein als Pulver oder Staub vorliegendes Material, meist anschliessend an einen Trocknungsprozess, zu verdichten und entweder direkt in einen Umwandlungs-Prozess einzuspeisen oder aber die gewonnenen verdichteten Agglomerate in ein möglichst gleichmässiges feinkörniges Gut zu trennen. Zu diesem Zwecke werden mit einer Zuführschnecke ausgerüstete Mischund Kneteinrichtungen verwendet. Dabei treten grosse Schwierigkeiten bei der Förderung und Verdichtung der   Staub und    pulverförmigen Materialien auf.



   Staub und Pulver bestehen aus Teilchen der feineren Kornklassen, deren Dichte wegen der grossen Anzahl Teilchen mit entsprechend vielen Kanten sehr klein ist, wodurch das Schüttgewicht ungünstig niedrig bleibt.



   Bei sehr feinen Teilchen ergibt sich zudem ein ungünstiges Verhältnis von Teilchengewicht zu Teilchenoberfläche, so dass die Gewichtsbelastung der Oberfläche so gering wird, dass die Teilchen selbst im Ruhezustand von Luftpolstern getragen werden. Lufteinschlüsse können also die Teilchen auseinander drängen und machen die Packung noch lockerer, und das Schüttgewicht wird noch weiter erniedrigt. Gleichzeitig neigt das Gut immer mehr zum Schiessen, d. h. es kann sich wie eine Flüssigkeit verhalten. Je nach Luftverdrängung, statischer Ladung od. dgl. kann es zum Ansetzen des Pulvers und zu einer Brückenbildung in den Zuführorganen kommen, was wiederum mit schwerwiegenden Nachteilen verbunden ist.



   Ein weiterer und oftmals entscheidender Nachteil entsteht daraus, dass selbst vorher getrocknete Pulver und Stäube wegen ihrer grossen Oberfläche und der durch die Kleinheit gegebenen Zugänglichkeit zu Rissen und Poren in der Kornstruktur genügend Restfeuchte festhalten oder gierig wieder aufnehmen, wobei dann zumeist diese Feuchte beim anschliessenden Verarbeiten freigesetzt wird. Dazu kommt noch, dass die beim Verarbeiten freiwerdenden Dämpfe oder Gase oftmals in die Zuführeinrichtung zurückschlagen und dort zu Störungen führen.



   In den nachfolgenden Verarbeitungseinrichtungen werden die vorverdichteten Pulver endgültig verdichtet oder sogar zu einer zusammenhängenden Masse agglomeriert. Je nach Erfordernis erfolgt dies unter Einfluss von Druck oder Wärme, einzeln oder in Kombination.



   Auch bei dieser Verarbeitung traten Nachteile auf.



  Einerseits war es oftmals nicht möglich, zu verhindern, dass die Wirkung der Vorverdichtung bei Eintritt in die nachfolgende Einrichtung teilweise wieder verloren ging, also ein Teil des Pulvers wieder fluidisierte und schwierig zur Verdichtung gebracht werden konnte.



  Andererseits war es auch bisher nicht immer möglich, den endgültigen Verdichtungsgrad homogen und gleichmässig einzustellen, insbesondere auch dann, wenn die Agglomeration der Pulver mit einem Aufschmelzvorgang verbunden wurde. Wenn dann in vielen Fällen die Agglomerate vor weiteren Verarbeitungsvorgängen erneut zerkleinert werden müssen, um ein körniges Gut zu erhalten, so waren bisher bekannte Verdichtungsverfahren mit dem   schwerwiegenden Nach-    teil verbunden, dass der Zerkleinerungsvorgang einen zu grossen Staubanteil ergab.



   Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung vorzuschlagen, bei welchen die angeführten Nachteile vermieden werden.



   Das erfindungsgemässe Verfahren zum Behandeln von   Staub und    pulverförmigen Materialien, die mittels einer Zuführschnecke einer Misch- und Kneteinrichtung zugeführt und in dieser mit oder ohne Wärmezufuhr verdichtet und gefördert werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien in der Zuführschnecke entgast und vorverdichtet werden. Zweck  mässigerweise werden die Materialien in der Mischund Kneteinrichtung während oder vorgängig der Druck- und/oder Wärmebehandlung einer weiteren Entgasung unterworfen.



   Die Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens weist eine horizontale Misch- und Kneteinrichtung mit nur rotierender oder mit rotierender und   eine und    hergehender Schnecke auf, welcher eine vertikale Zuführeinrichtung vorgeschaltet ist, die eine Einfüllöffnung für die zu behandelnden Materialien aufweist. Die Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Zuführschnecke einen wahlweise an eine Vakuumund eine Druckquelle anschliessbaren Einsatz besitzt, welcher einen filterartigen Abschluss gegenüber dem Behandlungsraum der Zuführschnecke aufweist.



   In dieser Weise werden bei der Zufuhr und beim Vorverdichten von   staul >  oder    pulverförmigen Materialien die gasförmigen Einschlüsse gleichzeitig entfernt.



   Steht der Behandlungsraum der Misch- und Kneteinrichtung mit dem Entgasungseinsatz in Verbindung, so werden die sich in der Misch- und Kneteinrichtung bildenden Dämpfe ebenfalls entfernt, womit ein erneutes Auftreten von Fluidisierung in der Verarbeitungseinrichtung verhindert wird.



   Vorteilhafterweise kann der Entgasungseinsatz ein zylindrisches Gehäuse mit zylindrischem Filterkörper aufweisen, welcher aus porösem gegebenenfalls elastisch nachgiebigem Material besteht. Der Raum zwischen dem Filterkörper und der Gehäusewand, wo Vakuum oder Druck angelegt wird, kann durch eine Bohrung mit dem Gehäuseinneren der Misch- und Kneteinrichtung in Verbindung stehen. Wird kurzzeitig anstelle von Vakuum Druck angelegt, so erfolgt eine Reinigung des Filterkörpers, so dass die Poren desselben nicht verstopft werden.



   Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Vorrichtung im Vertikalschnitt dargestellt.



   Die Einrichtung zum Behandeln von   Staub und    pulverförmigen Materialien weist eine horizontale Misch- und Kneteinrichtung 1 und eine vertikale Zuführeinrichtung 2 auf. Die Misch- und Kneteinrichtung 1 ist mit einem zylindrischen nur teilweise gezeichneten Gehäuse 3 versehen, in welchem eine rotierende und gegebenenfalls   eine und    hergehende Welle 4 angeordnet ist. Diese ist mit unterbrochenen Schneckengängen 5 ausgebildet, die mit auswechselbaren Knetzähnen 6 zusammenwirken. Die Knetzähne erstrecken sich durch die Wand des Gehäuses 3 und ragen in den Knet- und Mischraum 7 hinein. Mit 8 ist ein Anschlussrohr bezeichnet, durch welches ein Schutzgas in das Innere des Gehäuses 3 eingeführt werden kann.

   Der Antrieb der Welle 4 erfolgt in konventioneller Weise durch einen Elektromotor mit Getriebe, welche Teile im Gehäuse 9 untergebracht sind.



   Am Eintrittsende der Misch- und Kneteinrichtung 1 ist ein Flansch 10 vorgesehen, mit welchem das untere Ende der vertikalen Zuführeinrichtung 2 verbunden ist. Diese weist ein zylindrisches Gehäuse 11 auf, mit Eintrittsstutzen 12 für das zu verarbeitende stauboder pulverförmige Material. Im Gehäuse 11 ist eine Förderschnecke 13 untergebracht, welche von einem Motor 14 über ein Winkelgetriebe 15 angetrieben wird.



  Das untere Ende der Zuführeinrichtung 2 ist als Entgasungseinsatz 16 ausgebildet. Der Einsatz ist mit einem zylindrischen Gehäuse 17 mit Schauglas 18 versehen und weist einen radialen Flansch 19 zum Anschluss an eine   Vakuum- oder    Druckquelle auf. Im Gehäuse   li    befindet sich ein zylindrischer Filterkörper 20 aus porösem gegebenenfalls elastisch nachgiebigem Material, welcher einen Raum 21 umschliesst, der die Fortsetzung des Behandlungsraumes 22 im Gehäuse 11 bildet.



   Der Raum 23 zwischen dem Filterkörper 20 und dem Gehäuse 17 steht durch eine strichpunktiert gezeichnete Bohrung 24 mit dem Knet- und Mischraum 7 in Verbindung.



   Die zu verarbeitenden Materialien werden durch den Eintrittsstutzen 12 der Zuführeinrichtung 2 zugeführt und mittels der Schnecke 13 vertikal gefördert.



  Durch Ansetzen von Vakuum an den Flansch 19 wird im Raum 23 Unterdruck erzeugt, so dass eine Entgasung des zu bearbeitenden Materials erfolgt. Dabei wirkt das Vakuum nur indirekt auf das zu fördernde Material ein, wobei die Bewegung der Förderschnecke   unbeeinflusst    bleibt. Auf der Innenseite des Filterkörpers 20 setzt sich zuerst Pulverschicht an, welche als Feinfilter dient. Um eine Verstopfung der Entgasungs öffnungen des Filterkörpers zu verhindern, kann diese Pulverschicht bei Bedarf rasch von der Innenfläche des Filterkörpers 20 entfernt werden, indem anstelle von Vakuum kurzzeitig Druck angewendet wird. Das entgaste Material gelangt in die Misch- und Kneteinrichtung 1, wo eventuell zusätzlich entstehende Gase durch die Bohrung 24 abgesaugt werden.

   Im Bedarfsfalle kann durch das Rohr 8 ein Schutzgas eingeführt werden, wobei das Schneckengehäuse gegen den Entgasungsteil in bekannter Art z. B. mittels Stauung und Materialpfropfen gedichtet sein muss. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens und der Einrichtung besonders schwierige verfahrenstechnische Probleme gelöst werden können. So war es möglich, die Verarbeitung vom Polyolefin-Pulver in kontinuierlichem Arbeitsgang durchzuführen. Der aus den Reaktoren gewonnene Polymer wurde wie üblich gewaschen und   getrocknet    und in Silo zwischengelagert, bevor er nach Vormischen der Zuführeinrichtung zugeführt wurde.

   Es ist aus technischen   Gründen    nicht möglich, die Rohmaterialien in den Silo im Hinblick auf Restfeuchte konditioniert zu halten, daher ist der Gehalt an Restfeuchte von Silo zu Silo verschieden. Bei längerer Lagerdauer ist auch eventuell mit einer neuerlichen Feuchtigkeitsaufnahme zu rechnen. Das Material ist   staub- bis    pulverförmig mit Neigung zum Fluidisieren und Schiessen.



  Bereits geringe änderungen des Gehalts an Restfeuchte ändern die Fördereigenschaften des Materials sehr wesentlich, insbesondere wenn sich in der Verarbeitungsmaschine aus der Materialfeuchte Dampfblasen bilden, die in die Zuführeinrichtung zurückschlagen, das Material fluidisieren und einen guten Einzug verhindern.



  Dies wird deutlich an Schwankungen der Durchsatzkapazität, die zwischen 200-550 kg/h bei einer Maschinengruppe bei sonst gleichem Material aber verschiedener Restfeuchte liegen können. Mit der vorgeschlagenen Einrichtung konnte der Durchsatz auf konstant 600 kg/h gesteigert werden und wurde nicht mehr durch die schwankende Restfeuchte im Rohmaterial beeinflusst. Nach dem Verdichten konnte die Schmelze am   Kneteraustritt    und an der   Granulierschnecke    unter zusätzliches Vakuum gesetzt werden, um einen nichtpolymerisierten Gehalt an Monomer abzusaugen.



   Bei der Herstellung von härtbaren Kunststoff Pressmassen werden Füllstoffe mit   Harzlösung    getränkt und mit Pigment und anderen Zusatzstoffen zu grosser   Feinheit vermahlen, um später Presslinge von gleichmässiger Farbtönung und sauberer Oberfläche zu erhalten.



   Die sehr fein gemahlenen Pulver müssen noch verdichtet und gekörnt werden, bevor sie zum Beschicken der Pressen geeignet sind. Gleichzeitig ist es von grossem Vorteil, wenn bei dieser Verarbeitungszwischenstufe der Polymerisationsgrad genau eingestellt werden kann, um gleichmässig die gewünschten Fliesszeiten an den Pressautomaten entsprechend regeln zu können. Es ist bekannt, dass diese genaue Einstellung des Fliessgrades in sehr vielen Fällen mit Hilfe von Einschnekkenpressen durchgeführt wird, in denen der Verdichtungsvorgang mit homogenem Mischen, Kneten und gesteuertem Aufschmelzen verbunden wird. Hierauf wird das Material zu schnitzelartigem Grobgranulat geformt, welches nach Abkühlen feinkörnig gebrochen wird.



   Die Leistung einer Produktionsgrösse lag bisher bei zwischen 250-400 kg/h und musste jeweils der unter schiedlichen zwischen 3-6   O/o    liegenden   Materialfeuchte    angepasst werden. Die   Materialfeuchte    führte im Kne ter zu Dampfbildung während des Aufschmelzens. Der Dampf schlägt in das zugeführte Pulver zurück und verhinderte zusammen mit den Lufteinschlüssen eine Leistungssteigerung. Die gleiche Produktionsgrösse wurde auf die vorgeschlagenen Einrichtungen umge baut und ergab eine Steigerung der Durchsatzleistung auf über 600 kg/h. Als bemerkenswerte weitere Vortei le ergaben sich eine grosse Beständigkeit der Fahrwei se, unbeeinflusst durch den Gehalt der zugeführten
Pulvermischung in Lufteinschluss und Restfeuchte.



   Auch die weiterhin verbesserte Homogenität ist bemer kenswert und führte dazu, dass der Staubanteil beim nachfolgenden Brechen auf unter   100/o    gehalten wer den konnte. Ausserdem zeigte es sich als vorteilhaft, dass durch die vorhergehende sowie nachherige Entga sung auch die Dichte des Grobgranulates erhöht wur de, da weniger Fein-Poreneinschlüsse im Granulat vor handen waren.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Behandeln von Staub und pulverförmigen Materialien, die mittels einer Zuführschnecke einer Misch- und Kneteinrichtung zugeführt und in dieser mit oder ohne Wärmezufuhr verdichtet und gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien in der Zuführschnecke entgast und vorverdichtet werden.

   II. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch I, welche eine horizontale Misch- und Kneteinrichtung mit nur rotierender oder rotierender und eine und hergehender Schnecke aufweist, welcher eine vertikale Zuführeinrichtung vorgeschaltet ist, die eine Einfüllöffnung für die zu behandetnden Materialien aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Zuführschnecke einen wahlweise an eine Vakuum- und eine Druckquelle anschliessbaren Einsatz besitzt, welcher einen filterartigen Abschluss gegenüber dem Behandlungsraum der Zuführschnecke aufweist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien in der Misch- und Kneteinrichtung während oder vorgängig der Druckund/oder Wärmebehandlung einer weiteren Entgasung unterworfen werden.

   2. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungseinsatz ein zylindrisches Gehäuse mit zylindrischem Filterkörper aufweist, welcher aus porösem gegebenenfalls elastisch nachgiebigem Material besteht.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen dem Filterkörper und der Gehäusewand, wo Vakuum oder Druck angelegt wird, durch eine Bohrung mit dem Gehäuseinneren der Misch- und Kneteinrichtung in Verbindung steht.