EP1015117A1 - Mikrowirbelmühle und verfahren zum trocknen und desagglomerieren von pulverförmigen materialien - Google Patents

Mikrowirbelmühle und verfahren zum trocknen und desagglomerieren von pulverförmigen materialien

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EP1015117A1
EP1015117A1 EP98921494A EP98921494A EP1015117A1 EP 1015117 A1 EP1015117 A1 EP 1015117A1 EP 98921494 A EP98921494 A EP 98921494A EP 98921494 A EP98921494 A EP 98921494A EP 1015117 A1 EP1015117 A1 EP 1015117A1
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jet
vortex mill
micro
deagglomerating
rotor
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Hans-Jürgen BERG
Rolf Hufschmidt
Peter Ringe
Paul Verheyen
Heinrich Helker
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ATRITOR Ltd
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ATRITOR Ltd
Ringe Peter
BERG HANS JUERGEN
Hufschmidt Rolf
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/14—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices
    • B02C13/18—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices with beaters rigidly connected to the rotor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
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    • B02C13/286—Feeding or discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
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    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/14—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices
    • B02C2013/145—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices with fast rotating vanes generating vortexes effecting material on material impact

Definitions

  • the present invention relates to a micro vortex mill for drying and deagglomerating powdery material.
  • Such mills are known for example from EP-A 226 900. They are available under the name "Ultra-Rotor '" from Altenburger Maschinen KG Jburgering & Co in D-4700 Hamm.
  • Such mills consist of a stator in the form of a cylindrical housing, in which a rotor is axially arranged, which rotor can be driven several on a common
  • Axis has circular disks arranged one above the other, the circular disks on their circumference having a multiplicity of grinding plates arranged essentially radially and parallel to the rotor axis, which protrude beyond the circular disks, with a small gap which is larger than the diameter of the particles of the material to be ground or disagglomerating goods.
  • hot gas is injected into the first circular disk.
  • a micro-vortex mill is introduced and a discharge device is arranged above the last circular disk, which can be in the form of a fan.
  • Rotating sighting rods can also be provided between the last circular disc and the discharge device, by means of which separation and recycling of particles which have not yet been comminuted sufficiently takes place.
  • the pulverulent material to be dried, deagglomerated or ground is usually introduced by means of an entry screw through the cylindrical stator at the level of the first circular disk, i.e. the first grinding stage.
  • a disadvantage of this type of entry is that the rotor is entered on one side
  • the load is asymmetrical, which can be determined for the rotor by irregular current consumption peaks of the drive motor.
  • the asymmetrical loading of the grinding plates leads to increased wear on the mill.
  • This proposal is that the regrind before fluidization in the radial fan with hot parts of the mill comes into contact, causing incrustations and caking
  • the present invention relates to a micro-vortex mill for drying and deagglomerating powdery material of the type described at the beginning, with which
  • the entry device for the good is in the form of a suction lamp.
  • Such conveying elements are also known as jet pumps, see e.g. Chemical Engineering 51 (1979), 867-877 and Chemical Engineering 54 (1982), 8-16. These consist of a driving nozzle arranged in a housing serving as an intake space, which generates a driving jet. The medium to be pumped is introduced into the housing and carried along by the driving jet. A mixing tube with an essentially constant cross section and a diffuser are connected axially to the driving jet nozzle.
  • the jet suction device preferably opens between the first and two
  • the axis of the jet suction device can be arranged radially to the rotor axis.
  • the introduction preferably takes place tangentially in the cylinder space defined by the stator.
  • air, nitrogen or another inert gas can be used as the propellant for the propellant jet, but superheated steam is preferably used, for example at a pressure between 2 and 4 bar.
  • the material to be dried and disagglomerated is preferably used in the form of a slurry, particularly preferably in the form of an aqueous slurry.
  • the water content of the aqueous slurry can be 50 to 80% by weight.
  • the mass flow ratio of propellant jet and powdery material or slurry is preferably 0.20 to 0.5, particularly preferably 0.25 to 0.35.
  • thixotropic slurries such as organic and inorganic sludges, viscous and sticky solids, etc. can be dried and deagglomerated or ground.
  • the entry by means of a suction jet takes place in a completely fluidized state, so that the rotor or the grinding plates are stressed Current consumption peaks of the drive motor for the rotor are no longer observed when the material is introduced by means of a jet suction device. This speaks for a smooth running of the rotor which is gentle on both the mill and the material to be ground
  • Micro-vortex mill 1 which consists of the cylindrical stator 2 and circular disks 4 arranged on the rotor axis 3 and grinding plates 5 fastened to the circular disks 4.
  • each of the circular disks 4 can have 20 to 60 grinding plates 5 distributed over the circumference.
  • the rotor axis 3 is driven by means of a V-belt 6 by an electric motor at a speed of 2,000 to 3,000 rpm
  • the hot gas inlet 8 Below the first circular disk 4 1 is the hot gas inlet 8, above the last circular disk 4.5 is the discharge member for the fluidized, dried and deagglomerated material in the gas, which is designed in the form of a fan wheel 9 and disagglomerating goods by means of a suction jet 10, which comes from a propulsion jet nozzle
  • a suction nozzle 12 for the supply of the material to be dried and a mixing tube 13 and a diffuser 14
  • the fluidized, dried and deagglomerated particles in the carrier gas, which are discharged from the micro-vortex mill, can be separated from the carrier gas in a known manner in a cyclone separator
  • Temperature of the hot gas supplied at 8 is such that the temperature at Discharge 9 from the micro-vortex mill is above the dew point of the liquids from which it is dried, ie in the case of water above 110 ° C.

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Abstract

Es wird eine Mikrowirbelmühle (1) zum Trocknen und Desagglomerieren von pulverförmigem Gut, das bevorzugt in Form einer Slurry zugeführt wird, beschrieben, bei der der Eintrag des Gutes in die Mikrowirbelmühle (1) mittels eines Strahlsaugers (10) erfolgt.

Description

Mikrowirbelmühle und Verfahren zum Trocknen und Desagglomerieren von nulverförmigen Materialien
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mikrowirbelmühle zum Trocknen und Desagglomerieren von pulverförmigem Gut. Deraπige Mühlen sind beispielsweise aus der EP-A 226 900 bekannt. Sie sind unter der Bezeichnung „Ultra-Rotor'" von der Altenburger Maschinen KG Jäckering & Co in D-4700 Hamm lieferbar.
Derartige Mühlen bestehen aus einem Stator in Form eines zylindrischen Gehäuses, in dem axial ein Rotor angeordnet ist, der mehrere auf einer gemeinsamen antreibbaren
Achse übereinander angeordnete Kreisscheiben aufweist, wobei die Kreisscheiben auf ihrem Umfang eine Vielzahl von im wesentlichen radial und parallel zur Rotorachse angeordnete Mahlplatten aufweisen, die die Kreisscheiben überragen, wobei ein kleiner Spalt, der größer ist als der Durchmesser der Partikel des Mahlgutes bzw. des zur desagglomerierenden Gutes. Unterhalb der ersten Kreisscheibe wird Heißgas in die
Mikrowirbelmühle eingeleitet und oberhalb der letzten Kreisscheibe ist eine Austrags- vorrichtung angeordnet, die in Form eines Ventilators ausgebildet sein kann. Ferner können zwischen der letzten Kreisscheibe und der Austragsvorrichtung noch rotierende Sichtungsstäbe vorgesehen sein, mittels derer eine Separation und Rückführung von noch nicht ausreichend zerkleinerten Teilchen erfolgt.
Üblicherweise erfolgt die Einleitung des zu trocknenden bzw. zu desagglomerierenden oder zu mahlenden pulverförmigen Gutes mittels einer Eintragsschnecke durch den zylindrischen Stator in Höhe der ersten Kreisscheibe, d.h. der ersten Mahlstufe. Nachteilig bei dieser Eintragsart ist, daß der Rotor durch das einseitig eingetragene
Gut asymmetrisch belastet wird, was durch unregelmäßige Stromaufnahmespitzen des Antriebsmotors für den Rotor feststellbar ist. Die asymmetrische Belastung der Mahlplatten fuhrt zu erhöhtem Verschleiß der Mühle. Demgemäß wurde gemäß EP-A 226 900 bereits vorgeschlagen, das Gut unterhalb der ersten Mahlscheibe achsennah im Bereich der Heißgaszufuhr mittels einer Eintragsschnecke einzuleiten, wobei zwischen Heißgas- und Mahlgutzufuhr und der ersten Kreisscheibe zur" Förderung des Mahlgutes ein Radialgebläse vorgesehen ist. Nachteilig auch bei diesem Vorschlag ist, daß das Mahlgut vor der Fluidisierung im Radialgebläse mit heißen Teilen der Mühle in Berührung kommt, wodurch Verkrustungen und Anbackungen hervorgerufen werden
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mikrowirbelmühle zum Trocknen und Desagglomerieren von pulverformigem Gut der eingangs geschilderten Art, mit dem
Kennzeichen, daß die Eintragsvorrichtung für das Gut in Form eines Saugstrahlers ausgebildet ist. Derartige Forderorgane sind auch als Strahlpumpen bekannt, siehe z.B. Chemie-Ingenieur-Technik 51 (1979), 867-877 und Chemie-Ingenieur-Technik 54 (1982), 8-16. Diese bestehen aus einer in einem als Ansaugraum dienenden Gehäuse angeordneten Treibdüse, die einen Treibstrahl erzeugt In das Gehäuse wird das zu fordernde Medium eingeleitet und von dem Treibstrahl mitgenommen. Axial an die Treibstrahldüse schließt sich ein Mischrohr mit im wesentlichen konstanten Querschnitt und ein Diffuser an.
Erfindungsgemäß bevorzugt mündet der Strahlsauger zwischen der ersten und zwei-
» ten Kreisscheibe in den zylindrischen Raum, der durch den Stator definiert ist. Die Achse des Strahlsaugers kann radial zur Rotorachse angeordnet sein. Bevorzugt erfolgt die Einleitung mittels Strahlsauger tangential in dem durch den Stator definierten Zylinderraum.
Als Treibmedium für den Treibstrahl kann je nach dem zu trocknenden und desagglomerierenden Gut Luft, Stickstoff oder ein anderes Inertgas eingesetzt werden, bevorzugt wird jedoch Heißdampf eingesetzt, beispielsweise bei einem Druck zwischen 2 und 4 bar.
Das zu trocknende und zu desagglomeπerende Gut wird vorzugsweise in Form einer Slurry, insbesondere bevorzugt in Form einer wäßrigen Slurry eingesetzt Dabei kann der Wassergehalt der wäßrigen Slurry 50 bis 80 Gew -% betragen.
Vorzugsweise betragt das Massenstromverhaltnis von Treibstrahl und pulverformigen Material bzw Slurry 0,20 bis 0,5, insbesondere bevorzugt 0,25 bis 0,35. Mit der erfindungsgemaßen Mikrowirbelmühle gelingt es, auch thixotrope Slurrys wie organische und anorganische Schlamme, zähe und klebrige Feststoffe, usw zu trocknen und zu desagglomerieren bzw auch zu mahlen Der Eintrag mittels Saugstrahler erfolgt in vollständig fluidisiertem Zustand, so daß eine Belastung des Rotors bzw der Mahlplatten erheblich reduziert wird Stromaufnahmespitzen des Antriebsmotors für den Rotor werden bei dem erfindungsgemaßen Eintrag des Gutes mittels Strahlsauger nicht mehr beobachtet Dies spricht für eine sowohl die Mühle als auch das zu mahlende Gut schonende Laufruhe des Rotors
Bei Einsatz von Inertgas als Treibmedium und Heißgasmedium ist es möglich, explosionsgefahrliche Produkte in der erfindungsgemaßen Mikrowirbelmühle zu trocknen und zu desagglomerieren. Ferner können in organischem Medium suspendierte Feststoffe nach Eindickung getrocknet und desagglomeriert werden
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur naher erläutert. Die Figur zeigt eine
Mikrowirbelmühle 1, die aus dem zylindrischen Stator 2 und auf der Rotorachse 3 angeordneten Kreisscheiben 4 sowie an den Kreisscheiben 4 befestigten Mahlplatten 5 besteht. Beispielsweise kann jede der Kreisscheiben 4 20 bis 60 über den Umfang verteilte Mahlplatten 5 aufweisen Die Rotorachse 3 wird mittels Keilriemen 6 von einem Elektromotor mit einer Drehzahl von 2.000 bis 3.000 U/min angetrieben
Unterhalb der ersten Kreisscheibe 4 1 befindet sich der Heißgaseinlaß 8, oberhalb der letzten Kreisscheibe 4.5 befindet sich das Austragsorgan für das in dem Gas fluidi- sierte, getrocknete und desagglomerierte Gut, das in Form eines Geblaserades 9 ausgebildet ist Erfindungsgemaß erfolgt die Einleitung des zu trocknenden und des- agglomerierenden Gutes mittels eines Saugstrahlers 10, der aus einer Treibstrahlduse
1 1, einem Saugstutzen 12 für die Zuleitung des zu trocknenden Gutes sowie einem Mischrohr 13 und einem Diffuser 14 besteht
Die in dem Tragergas fluidisierten, getrockneten und desagglomerierten Teilchen, die aus der Mikrowirbelmühle ausgetragen werden, können in an sich bekannter Weise in einem Zyklonabscheider von dem Tragergas abgetrennt werden Die Steuerung der
Temperatur des bei 8 zugeführten Heißgases erfolgt derart, daß die Temperatur am Austrag 9 aus der Mikrowirbelmühle oberhalb des Taupunktes der Flüssigkeiten, von denen getrocknet wird, d h im Falle von Wasser oberhalb von 1 10°C, liegt

Claims

Patentansprüche
1 Mikrowirbelmühle zum Trocknen und Desagglomerieren von pulverformigem
Gut, enthaltend einen Rotor und einen Stator, wobei der Rotor aus mehreren auf einer gemeinsamen antreibbaren Achse übereinander angeordneten Kreisscheiben, auf denen je eine Vielzahl von im wesentlichen radial und parallel zur Rotorachse angeordnete Mahlplatten befestigt sind, und der Stator aus einem zylindrischen, die Mahlplatten umschließenden Gehäuse besteht, wobei unterhalb der ersten Kreisscheibe ein Heißgaseinlaß und oberhalb der letzten Kreis- scheibe eine Austragsvorrichtung, sowie ferner eine Eintragsvorrichtung für das zu trocknende und zu desagglomerierende Gut vorgesehen ist, mit dem Kennzeichen, daß die Eintragsvorrichtung für das Gut in Form eines Strahlsaugers ausgebildet ist.
2 Mikrowirbelmühle nach Anspruch 1, wobei der Strahlsauger zwischen der
« ersten und zweiten Kreisscheibe in den zylindrischen Raum, der durch den Stator definiert ist, mündet.
3 Mikrowirbelmühle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Strahlsauger mit einer Tangentialkomponente in den zylindrischen Raum mündet
4 Mikrowirbelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Heißdampfquelle zur Erzeugung des Treibstrahls des Strahlsaugers vorgesehen ist.
5 Verfahren zum Trocknen und Desagglomerieren von pulverformigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikrowirbelmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4 eingesetzt wird.
6 Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverformige Material in Form einer Slurry eingesetzt wird
7 Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Slurry mit einem Wassergehalt von 50 bis 80 Gew -% eingesetzt wird Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenstromverhältnis von Treibstrahl und pulverformigem Material bzw Slurry 0,20 bis 0,5 betragt
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als pulverformiges Material anorganische Feststoffe eingesetzt werden
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