Verfahren zur Erzeugung extrem kleiner Partikel und Anwendung des Verfahrens

Abstract

 Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Erzielen extrem kleiner Partikel bis zu unter 1 µm durch Prallzerkleinerung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Partikel zur Erhöhung ihrer Masse in einer Flüssigkeit suspendiert werden und eine der Sus­pension entnommene tröpfchenförmige Suspensionsteilmenge zum Auf­prallen gebracht wird. Das Verfahren ist insbesondere zur Anwen­dung bei der Prallzerkleinerung mittels einer weitgehend starren Platte bestimmt, auf der Partikel eines Partikelstromes zum Auf­prallen gebracht werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Gattungs­begriff des Anspruches 1.

[0002] Das sogenannte Prallzerkleinerungsverfahren an sich ist allgemein bekannter und angewendeter Stand der Technik. Bei ihm werden Feststoffpartikel, die in eine Mehrzahl entsprechend kleinere Partikel zerlegt werden sollen, mit großer Energie zum Aufprallen auf eine im wesentlichen feste bzw. starre Platte gebracht; im Aufprallen erfolgt die Zerlegung der relativ größeren Partikel in die relativ kleineren Partikel, die gesammelt werden und, gegebe­nenfalls nach entsprechender Aufbereitung, zur Weiterverwendung zur Verfügung stehen. An die Stelle dieser Verfahrensversion kann auch eine Verfahrensversion treten, bei der mindestens zwei durchsetzte Gasstrahlen gegeneinander gerichtet werden, so daß beim Auftreffen der beiden Gas-Feststoffpartikel-Strahlen Fest­stoffpartikel beider Strahlen aufeinandertreffen und dabei zer­legt werden.

[0003] Es ist nun zu erwarten, daß das Prallzerkleinerungsverfahren in beiden Versionen nur dann für die Zerkleinerung von Partikeln mit Erfolg angewendet werden kann, wenn die Masse der zu zerlegenden Partikel einen bestimmten Grenzwert nicht unterschreitet. Ange­sichts der Realitäten bei der Prallzerkleinerung kann der Grenz­wert, unterhalb dem infolge zu kleiner Masse der zu zerkleinern­den Partikel die Anwendung des herkömmlichen Verfahrens nicht mehr möglich ist, mit der Partikelgröße definiert werden und diese wieder durch die Größe des Durchmessers mit etwa 1-5 µm, je nach dem zu zerkleinernden Stoff bzw. dessen spezifischem Gewicht. Das herkömmliche Prallzerkleinerungsverfahren wird nur dann mit Erfolg anwendbar sein, wenn die zu zerkleinernden Partikel einen Durchmesser von über etwa 1-5 µm haben und eine Zerlegung der Partikel unter diesen Bereich nicht erwartet wird.

[0004] Haben die zu zerkleinernden Partikel einen Durchmesser von etwa 1-5 µm oder weniger, so wird die Gefahr gesehen, daß die in einem gegen die Prallfläche gerichteten Gasstrom mitgeführten Partikel nicht oder zumindest nicht mit ausreichender Energie auf die Prallfläche bzw. die Partikel des Gegenstromes treffen. Der Gas­strom hat zunächst eine zur Prallfläche senkrechte Strömungs­richtung, ist also gegen die Prallfläche gerichtet, um an der Prallfläche beziehungsweise unmittelbar vor dieser in eine zur Prallfläche parallele Richtung umgelenkt zu werden. Die Prall­fläche ist bei der ersten Verfahrensversion die im wesentlichen starre Fläche, bei der zweiten Verfahrensversion ein Teil der Oberfläche eines Feststoffpartikels des Gegenstromes. Ist der Durchmesser der Partikel größer als etwa 1-5 µm und ihre Masse entsprechend groß, so behalten die Partikel die ursprüngliche Strömungsrichtung senkrecht zur Prallfläche bei, schlagen auf diese auf und werden in kleinere Partikel zerlegt. Ist die Masse der Partikel jedoch zu klein, liegt also im wesentlichen ihr Durchmesser unter etwa 1-5 µm, so werden die Partikel mit der Gasströmung umgelenkt, sie gelangen im äußersten Fall garnicht, allenfalls aber mit geringer und für eine Zerkleinerung der Partikel zu kleiner Energie auf die Prallfläche. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis alle Partikel die gewünschte Fein­heit aufweisen.

[0005] Soll nun ein Feststoff vollständig auf eine Korngröße kleiner als 1-5 µm zerkleinert werden, so muß sichergestellt werden, daß auch Teilchen, die nur wenig größer als das gewünschte Korn sind (z.B. 1,5 µm), noch auf die Prallplatte gelangen.

[0006] Entsprechendes gilt, wenn in der Ebene, in der sich bei der zweiten Verfahrensversion mindestens zwei gegeneinander gerichte­te Gasstrahlen treffen, die zu zerkleinernden Partikel gegen­einander geschossen werden. Auch hier werden durch die Strahl­umlenkung zu kleine Teilchen von der ursprünglich gegeneinander gerichteten Bewegungsrichtung in eine zueinander parallele Bewe­gungsrichtung umgelenkt. Dadurch treffen sie einander nicht mehr oder mit zu geringer Energie.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, diesem Mangel abzuhelfen und das bekannte Prallzerkleinerungsverfahren so auszubilden bzw. weiter zu entwickeln, daß auch die Zerkleinerung bzw. Zerlegung der Partikel dann zuverlässig erwartet werden kann, wenn die zu zer­kleinernden Partikel eine so geringe Masse haben, daß dies durch einen Partikeldurchmesser von etwa 1-5 µm oder darunter gekenn­zeichnet ist.

[0008] Der Lösung der Aufgabe dienen die Merkmale der Patentansprüche.

[0009] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, und zwar anhand der Figuren 1 und 2 für jede der beiden Versionen der Prallzerkleinerung.

[0010] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist bei der ersten Verfah­rensversion in üblicher Weise eine im wesentlichen starre und feste, vorzugsweise ebene Prallplatte 1 vorgesehen (Fig.1). In einem vorgegebenen Abstand ist vor der Prallplatte 1 ein Suspen­sionsbehälter 2 angeordnet, in dem in Wasser oder eine andere geeignete Flüssigkeit die zu zerkleinernden Feststoffpartikel eingebracht werden und durch Wahl der Einbringungstechnik dafür gesorgt wird, daß Flüssigkeit und Feststoffe eine homogene Sus­pension bilden. Die Feststoffpartikel haben zumindest teilweise eine Partikelgröße von etwa 1-5 µm oder weniger, wobei es gleich­gültig ist, ob Partikel über dieser Größe vorhanden sind oder nicht, da sich die Erfindung nur mit den Feststoffpartikeln be­faßt, deren Größe im Bereich etwa 1-5 µm oder darunter liegt. Die Suspension kann dem Gehäuse am unteren, konisch zulaufenden Ende entnommen werden. Die Suspension wird in einem vorgegebenen Ab­stand vor der Prallplatte 1 mittels einer Zerstäubungsdüse 3 zer­stäubt. Nach dem Gesetz der Wahrscheinlichkeit wird ein Zerstäu­bungsteil ein Flüssigkeitstropfen sein, in dem mehrere, je für sich extrem kleine Feststoffpartikel inkorporiert sind. Jeder Tropfen wird eine Masse haben, die ihm in Verbindung mit der Beschleunigung, die ihm während des Zerstäubungsvorganges ver­mittelt wird, mit einer Energie auf der Vorderseite der Prall­platte 1 auftreffen läßt, daß jeder Feststoffpartikel trotz seiner geringen Masse in mehrere noch kleinere Partikel zerlegt wird. Aufgespritzte Flüssigkeit und zerkleinerte Partikel werden dann in geeigneter Weise voneinander getrennt, worauf die Flüssig­keit der Wiederverwendung, die auf Größen deutlich unter 1-5 µm zerkleinerten Partikel ihrem Bestimmungszweck zugeführt werden.

[0011] Die zweite Version des Prallzerkleinerungsverfahrens (Fig.2) sieht in der erfindungsgemäßen Ausbildung mindestens zwei gegen­einander gerichtete Gasdüsen 4,5 vor, aus denen schnelle Gas­strahlen 6,7 in einen mit einer Suspension 8 aus Flüssigkeit und zu zerkleinernden Feststoffpartikeln gefüllten Behälter 9 ein­geleitet werden. Die schnellen Gasstrahlen nehmen dabei aus der sie umgebenden Suspension Tröpfchen auf, in denen wiederum nach dem Gesetz der Wahrscheinlichkeit mehrere Feststoffpartikel ent­halten sind. Die Zerkleinerung vollzieht sich dabei in der Ebene des Brennpunktes der gegeneinander gerichteten Gasstrahlen durch gegenseitiges Zusammenprallen der Suspensionstropfen bzw. der darin befindlichen Feststoffteilchen.

[0012] Gegebenenfalls werden bei jeder Verfahrensversion die beschriebe­nen Vorgänge mehrfach wiederholt, insbesondere wenn die Suspen­sion am Beginn einen hohen Anteil großer Feststoffpartikel hat, die alle in Größen unter etwa 1-5 µm zerlegt werden sollen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzielen extrem kleiner Partikel bis zu unter 1 µm durch Prallzerkleinerung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Partikel zur Erhöhung ihrer Masse in einer Flüssig­keit suspendiert werden und eine der Suspension entnommene tröpfenförmige Suspensionsteilmenge zum Aufprallen gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zusammensetzung jedes Tropfens aus einer bestimmten Flüssigkeitsmenge angestrebt wird, die ein einziges Feststoff­partikel umschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine bestimmte Suspensionsteilmenge der Suspension ent­nommen wird, wobei es bei der Tropfenbildung den Entnahme­bedingungen überlassen bleibt, wie viele Feststoffpartikel der Flüssigkeitsmenge eines Tropfens zugeordnet werden.

4. Anwendung des Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1-3 bei der Prallzerkleinerung mittels einer weitgehend star­ren Platte, auf der Partikel eines Partikelstromes zum Auf­prallen gebracht werden.

5. Anwendung des Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1-3 bei der Prallzerkleinerung mittels mindestens zweier Partikel­ströme, die zusammengeführt werden, um Feststoffpartikel bei­der Partikelströme zum Aufprallen aufeinander zu bringen.

Zeichnung