專利名稱：用于直接冷卻微粒固體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1和23前序部分所述的用于在裝進(jìn)松散物料包裝之前對微粒粉末狀固體進(jìn)行直接冷卻的方法和裝置。
背景技術(shù)：
為了進(jìn)行銷售、運(yùn)輸、免受環(huán)境影響或者為了倉儲要將大量微粒粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝中。為了無問題地裝進(jìn)所期望的松散物料包裝中，由于生產(chǎn)和加工過程經(jīng)常使微粒粉末狀固體的溫度太高。因此無足夠的加冷卻可能導(dǎo)致過多的問題和缺點(diǎn)，例如-對溫度敏感的設(shè)備部件、如橡膠密封體或擠壓閥的劇烈磨損，-由于固體溫度過高損傷松散物料包裝、如紙袋或塑料袋，-在灌裝時(shí)刻的低固體松散重量，-由于熱氣相具有相對較大的粘性而在灌裝松散物料包裝和料倉車時(shí)導(dǎo)致不良的排出特性，-松散物料包裝和料倉車的低充滿量，-費(fèi)時(shí)地灌裝松散物料包裝和料倉車，-由于過高的灌裝體積損傷松散物料包裝(例如紙袋)，-在將固體裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)劇烈的粉塵傾向，-視覺上令人不滿意的袋子和塑料(制)外包裝的外觀，-通過收縮罩在塑料(制)外包裝內(nèi)部造成冷凝效應(yīng)，-由于松散物料包裝的熱表面損傷在后面處理(例如裝運(yùn)、運(yùn)輸)時(shí)的工作可靠性。
在此，將微粒粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)所產(chǎn)生的上述問題和缺點(diǎn)不僅可能單獨(dú)出現(xiàn)而且可能組合在一起出現(xiàn)。在此，當(dāng)必需處理熱固體并裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)，上述一些問題和缺點(diǎn)是明顯的，但是其它的上述問題和缺點(diǎn)(例如低固體松散重量、不良的排出特性)專門針對熱的非常微細(xì)的熱的粉末狀固體的處理和裝進(jìn)松散物料包裝。在這個(gè)意義上，在上述文獻(xiàn)中這種粉末固體被稱為微粒，它們具有小于50μm、優(yōu)選小于20μm的平均顆粒尺寸，而且尤其是這種固體，它們具有小于5μm、優(yōu)選小于1μm的平均顆粒尺寸。
在上述文獻(xiàn)中在松散物料包裝條件下這種包裝被理解為，為了進(jìn)行銷售、運(yùn)輸、免受環(huán)境影響或者為了長久倉儲而采用的例如紙袋或塑料袋，由紙、紙板、塑料或其它材料制成的大包裝、袋子、容器。
原則上在裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)的這些問題對于所有微粒粉末狀固體都可能出現(xiàn)，這種固體由于制造和加工方式例如在煅燒以后、在煅燒接著進(jìn)行碾磨以后、在干燥以后、在其它的高溫處理以后或在高溫制造工藝過程中具有更高的溫度。這些情況例如發(fā)生在水泥、碳黑或熱的例如通過煅燒預(yù)處理的顏料，它們要裝進(jìn)松散物料包裝。但是這一點(diǎn)尤其發(fā)生在蒸汽噴射碾磨的顏料上。
為了碾磨非常微細(xì)的、顆粒尺寸在1μm或以下范圍內(nèi)的固體經(jīng)常采用噴射碾磨技術(shù)。對于噴射碾磨涉及到一種沖擊碾磨，其中碾磨料在一個(gè)快速氣流中被加速并通過相互沖擊或相對于沖擊壁的沖擊而被破碎。在此碾磨效果主要取決于沖擊速度或沖擊能量。
在碾磨固體時(shí)，對于其破碎或裂變需要特別高的能量供給或特別高的破碎度，例如對于不同的無機(jī)顏料通常使用過熱蒸汽作為碾磨介質(zhì)的蒸汽噴射碾磨方法。在DE 195 36 657 A1中描述了一個(gè)用于制造二氧化鈦顏料的方法，其中二氧化鈦?zhàn)詈筮M(jìn)行蒸汽噴射碾磨。
在蒸汽噴射碾磨時(shí)顏料-氣體混合物在離開磨具以后的溫度大多在約200至300℃范圍內(nèi)。在通過旋風(fēng)分離器或粉塵過濾器使顏料與水蒸汽分離之后含水蒸汽的松散顏料的溫度一般仍在約200至250℃范圍內(nèi)。通過在料倉中的中間存儲或在機(jī)械或氣動輸送時(shí)盡管還產(chǎn)生一定的冷卻，但是顏料在裝進(jìn)袋子或其它包裝的時(shí)刻通常仍具有約100℃或更高的溫度。這將導(dǎo)致如上所述的許多問題和缺點(diǎn)。
微粒粉末狀固體通過環(huán)境溫度空氣輸送、例如在氣動輸送微粒粉末狀固體時(shí)的冷卻效果受到微小溫度差和微小熱容量的限制。由此使得在采用大空氣量時(shí)溫度降本身相對是微小的并由此不能徹底避免上述缺點(diǎn)。
大量的空氣盡管可以起到顯著降溫的作用，但是這種過程對于氣相與微粒粉末狀固體的分離以及對于灌裝特性和運(yùn)行費(fèi)用都具有明顯的缺點(diǎn)。此外增加了微粒粉末狀固體與來自空氣的濕氣、粉塵、二氧化碳、氧化硫或氧化氮、油跡或其它不潔物混合的危險(xiǎn)。
由于大多數(shù)微粒粉末狀固體的不良導(dǎo)熱性和由其引起松散物料容器不成比例地長期封閉使通過較長時(shí)間過程的對流冷卻同樣是有缺點(diǎn)的。這將使產(chǎn)量顯著減少。
在DE 3 414 035 A1中描述了一種含粉塵氣體的間接冷卻，其中氣體通過充滿蓄熱材料的交流換熱器進(jìn)行傳導(dǎo)。這種或類似的通過冷卻面積或熱交換器間接進(jìn)行冷卻的方法是不適用的，因?yàn)闉榇吮匦杼峁┓浅４蟮臒峤粨Q面積。此外對于這種在DE 3 414 035 A1中描述的方法，氣體灰塵飽和度約20mg/m3是非常微小的并且不能與例如在顏料工藝中在意欲裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)的通常固體-氣體混合比例(經(jīng)常多個(gè)kg/m3)相比。按照該發(fā)明在氣相中含有更多的固體時(shí)增加了粘結(jié)在冷卻接觸面上的危險(xiǎn)。
采用冷卻蛇管用于間接冷卻微粒粉末狀固體具有不同的應(yīng)用，但是在這里也是在粘結(jié)、運(yùn)行可靠性和投資成本方面具有明顯缺點(diǎn)。
在DE 3713571 A1中描述了一種用于將粉末或顆粒材料裝進(jìn)塑料袋的裝置，其中對被灌裝的袋子進(jìn)行焊接并送到冷卻區(qū)，以保證焊縫的穩(wěn)定性。因?yàn)樵谶@里所述的冷卻在灌裝完袋子以后才進(jìn)行，因此它不適合于避免上述缺點(diǎn)。
在US 3664385中描述了一個(gè)用于將粉末裝進(jìn)包裝的機(jī)械壓縮，其中為了去除粉塵也可以采用冷卻空氣脈沖。
但是這樣一種冷卻空氣脈沖的冷卻效果不足以實(shí)現(xiàn)微粒粉末狀固體的充分壓縮，因此還必需對粉末進(jìn)行附加地機(jī)械壓縮。此外這種方法對于微粒粉末狀固體在彌散度和細(xì)化度方面具有特殊的要求，例如顏料就不大適合，因?yàn)橥ㄟ^機(jī)械壓縮存在熱結(jié)聚的危險(xiǎn)并由此又可能被部分地抵消通過碾磨實(shí)現(xiàn)的目的。
在US 4619113中描述了一種借助于液氮直接冷卻料倉中的洗滌粉，以便接著能夠添加對溫度敏感的洗滌粉添加物。
因?yàn)榇鋮s的洗滌粉的平均顆粒尺寸為500μm(欄1，行24-25)，這種在US 4619113中描述的方法既沒有對于非常微細(xì)的粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)的這種特殊問題提供一種說明，也沒有提供其解決方案。
在DE 3941262中描述了一種借助于液氮直接冷卻粉末物質(zhì)的方法，其中粉末束在與液氮接觸之前通過機(jī)械裝置分散。
在DE 3623724 A1中描述了一種借助于液氮直接冷卻水泥的方法，其中水泥與液氮同時(shí)被吹進(jìn)水泥料倉。
這些在DE 3941262和DE 3623724 A1中描述的方法只起到簡單冷卻的作用，但是不能改善對于松散物料包裝的灌裝特性。這些文獻(xiàn)既沒有給出對于非常微細(xì)的粉末狀固體的特殊要求的指示，也沒有給出在搬運(yùn)和將微粒粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)對上述特殊問題和解決方案的說明。
在US 3330046中描述了氣體與顆粒尺寸小于50μm的微粒固體之間的熱交換，其中使用一個(gè)由多個(gè)相互連接的腔室組成的裝置，氣流和固體流以相反的方向穿過該裝置。
為此所使用的設(shè)備是昂貴的并需要大量的冷卻氣體。因此該方法與上述使用大量空氣進(jìn)行冷卻的方法一樣存在類似的缺點(diǎn)。也沒有給出在搬運(yùn)和將微粒粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)對上述特殊問題和其解決方案的說明。
在EP 611 928 A1，EP 501 495 A1和DE 38 33 830 A1中描述了通過低沸點(diǎn)冷凝氣體直接冷卻碾磨物。但是這種冷卻是在碾磨前為了使自身碾磨過程最佳化通過增加碾磨物脆性來實(shí)現(xiàn)，因此不能給出上述問題的解決方案。
在碾磨前通過這種冷卻所達(dá)到的溫度降由于隨著碾磨產(chǎn)生的升溫通常又失去了，因此在灌裝時(shí)不存在優(yōu)點(diǎn)。
也沒有給出在搬運(yùn)和將微粒粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)對上述特殊問題和其解決方案的說明。
大部分上述方法的目的是，通過不同的冷卻方案減少明顯的熱后果問題。但是沒有給出關(guān)于微粒粉末狀固體特殊要求的明確說明，例如在顏料細(xì)度和彌散性方面具有非常高的要求時(shí)以及與此相關(guān)的在松散物料包裝灌裝時(shí)產(chǎn)生的問題。因此上述方法的缺點(diǎn)是，它們沒有或只在很小程度上排除在搬運(yùn)和將微粒粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)所出現(xiàn)的上述問題。對于上述針對顏料出現(xiàn)的特殊問題也沒有提出特別適度的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種方法，它能夠以這樣一種方式處理熱的、微粒粉末狀固體，使得能夠完全或至少在很大程度上避免在處理微粒粉末狀固體時(shí)以及在接著裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)所出現(xiàn)的上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的還在于，在處理微粒粉末狀固體時(shí)以及裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)使用盡可能少的氣體體積，以盡可能減少在分離氣體與去除其灰塵時(shí)的費(fèi)用。
此外，本發(fā)明的目的是提供一種裝置，通過該裝置能夠以簡單而有效的方式促進(jìn)由微粒粉末狀固體與氣體組成的混合物的冷卻。
此外本發(fā)明的目的是，使位于松散物料包裝中的微粒粉末狀固體在固體顆粒之間具有比空氣中更少的氣相氧氣含量。
這些目的通過如權(quán)利要求1和23所述的方法和裝置得以實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明的方法包括通過添加冷卻介質(zhì)對微粒粉末狀固體進(jìn)行直接冷卻并接著將碾磨料裝進(jìn)松散物料包裝，其中所述冷卻介質(zhì)或者由一種或多種不同的低沸點(diǎn)冷凝氣體構(gòu)成、或者由一種冷氣體或氣體混合物構(gòu)成，其借助于一種或多種不同的低沸點(diǎn)冷凝氣體產(chǎn)生，或者其中所述冷卻介質(zhì)由一種冷氣體或氣體混合物構(gòu)成，其借助于一種或多種不同的低沸點(diǎn)冷凝氣體進(jìn)行預(yù)冷卻。用于冷卻并接著將微粒粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝、如商業(yè)上常見的紙袋、塑料袋、包、桶或由不同材料制成的其它小容器中的這種方法具有特殊的意義。本方法對于料倉車的灌裝也具有優(yōu)點(diǎn)。
所有相對于相關(guān)的微粒粉末狀固體具有惰性特性的混合物都適合于作為冷卻介質(zhì)。這些介質(zhì)例如是稀有氣體、二氧化碳、氮?dú)?、氧氣、或上述物質(zhì)的混合物(如空氣)。
優(yōu)選通過蒸發(fā)低沸點(diǎn)冷凝氣體獲得用于直接冷卻的冷卻介質(zhì)。特別適合的介質(zhì)是液氮、液態(tài)空氣或液態(tài)二氧化碳。固態(tài)二氧化碳特別適合于彌散的形式。
在此用于直接冷卻的冷卻介質(zhì)最好具有低于0℃的溫度，優(yōu)選低于-20℃，尤其優(yōu)選是低于-40℃，以達(dá)到顯著的冷卻效果。
用于冷卻微粒粉末狀固體的以及含有固體的混合物所力爭的溫度取決于固體的形式和對固體的質(zhì)量要求。優(yōu)選這樣選擇冷卻介質(zhì)的形式和數(shù)量，使待冷卻的微粒粉末狀固體被冷卻至少20℃、優(yōu)選至少50℃。優(yōu)選通過直接冷卻冷卻到最高100℃，尤其是優(yōu)選最高70℃。
優(yōu)選用于直接冷卻的冷卻介質(zhì)含有低于0.0001質(zhì)量組分的水。通過這種方式可以降低固體-氣體混合物的露點(diǎn)，這將以減小的趨勢降低固體形成結(jié)聚。例如可以通過使用液氮通過其特別微少的含水量有利地降低松散固體中的露點(diǎn)。
微粒粉末狀固體的冷卻原則上可以在生產(chǎn)和加工過程中的不同位置上實(shí)現(xiàn)，例如直接在對粉末固體進(jìn)行熱處理之后、在輸送管道里面或直接在裝進(jìn)松散物料灌裝之前。
當(dāng)由于工藝技術(shù)或物流條件的原因在高溫下生產(chǎn)或加工微粒粉末狀固體并且不足以通過空氣對流冷卻或冷卻降低溫度時(shí)，因此通常的灌裝松散物料包裝會產(chǎn)生明顯的問題，而按照本發(fā)明的方法是特別適宜的。
例如在按照本發(fā)明進(jìn)行冷卻時(shí)可以有利地起到下列作用-緊接著熱干燥和必要時(shí)的碾磨直接冷卻并灌裝微粒粉末狀固體-緊接著煅燒和必要時(shí)的碾磨直接冷卻并灌裝微粒粉末狀固體-緊接著熱解生產(chǎn)過程或燃燒過程直接冷卻并且灌裝微粒粉末狀固體-緊接著蒸汽噴射碾磨直接冷卻并灌裝微粒粉末狀固體已經(jīng)證實(shí)，對于平均顆粒尺寸＜50μm，優(yōu)選＜20μm的微粒粉末狀固體、尤其是對于平均顆粒尺寸＜5μm，特別優(yōu)選＜1μm的非常微細(xì)的粉末狀固體，其流變特性或加工特性明顯取決于其溫度，在低溫下裝進(jìn)通常使用的包裝，如袋子、桶、大袋子或料倉的微粒粉末狀固體松散重量顯著大于在高溫下裝進(jìn)包裝的相同產(chǎn)品的松散重量。
對于待冷卻和待灌裝的微粒粉末狀固體例如可以是二氧化鈦、氧化鐵、氧化鉻、不褪色顏料、彩色顏料、金屬顏料、磁鐵顏料、炭黑或水泥。
對于待冷卻和待灌裝的微粒粉末狀固體也可以是對溫度敏感的化合物或用對溫度敏感的化合物涂層的固體。
按照本發(fā)明的通過冷卻介質(zhì)的直接冷卻例如可以這樣實(shí)現(xiàn)，使冷卻介質(zhì)配送到一個(gè)氣動輸送微粒粉末狀固體的輸送管道里面。在多個(gè)不同的位置配送冷卻介質(zhì)也是有利的，由此可以實(shí)現(xiàn)特別強(qiáng)烈地溫度降。通過這種方法冷卻介質(zhì)也可以在必要時(shí)對氣動輸送作出重要的貢獻(xiàn)。
冷卻介質(zhì)在輸送管道里的配入不僅在通流方向上實(shí)現(xiàn)而且在與通流方向相反的方向上實(shí)現(xiàn)，這取決于是要得到強(qiáng)烈的還是微弱的冷卻介質(zhì)渦流。
用于按照本發(fā)明的直接冷卻的裝置由一個(gè)用于低沸點(diǎn)冷凝氣體的存儲容器倉、一個(gè)在所述存儲容器與輸送管道之間用于氣動輸送微粒粉末狀固體的隔絕連接管道、一個(gè)用于將低沸點(diǎn)冷凝氣體噴進(jìn)輸送管道的噴嘴以及一個(gè)控制和調(diào)節(jié)裝置所組成。
按照本發(fā)明的直接冷卻方法與通過接觸面間接冷卻方法相比具有優(yōu)點(diǎn)，即無需大量的接觸表面用于熱交換。此外冷卻比間接冷卻更加迅速，這尤其是對于溫度敏感的磨料或在短時(shí)間內(nèi)力求大溫度降的時(shí)候，起到特別有利地作用。
而對于間接冷卻由于在待冷卻的材料中具有相對較大的溫度梯度，因此存在局部冷凝、尤其是在冷卻面區(qū)域局部冷凝的危險(xiǎn)。
按照本發(fā)明的方法與通過大量環(huán)境溫度的空氣進(jìn)行冷卻的方法相比，其優(yōu)點(diǎn)一方面在于，通過采用低沸點(diǎn)冷凝氣體進(jìn)行直接冷卻由于蒸發(fā)熱焓可以實(shí)現(xiàn)更加迅速且劇烈的冷卻效應(yīng)。另一方面對于按照本發(fā)明的方法只需一個(gè)更微小的氣相容積，這將使灌裝松散物料包裝之前或在灌裝松散物料包裝時(shí)的微粒粉末狀固體與氣相的分離更加簡單。此外明顯減少了氣體除塵費(fèi)用。
此外減少或避免了由于來自空氣的濕氣、粉塵、二氧化碳、氧化硫或氧化氮、油跡或其它不潔物對微粒粉末狀固體的污染。尤其是對于微粒粉末狀固體的基本表面(例如在通過相應(yīng)的化合物進(jìn)行化學(xué)處理以后)在采用大量空氣時(shí)由于空氣中的酸組分可能產(chǎn)生不期望的表面中和作用。最后由于通常非常干燥的冷卻介質(zhì)的濕度容量可以降低微粒粉末狀固體的殘余濕度。
盡管通過低沸點(diǎn)冷凝氣體低溫冷卻微粒粉末狀固體而顯出相對較高的冷卻介質(zhì)費(fèi)用，但是這種效應(yīng)在詳細(xì)考慮這種方法的一系列優(yōu)點(diǎn)時(shí)又特別得到補(bǔ)償。例如由于低溫的固體-氣體混合物且由于更微少的特殊氣體分額(相對于固體而言)而得到下列優(yōu)點(diǎn)-減少了對溫度敏感的設(shè)備部件，如橡膠密封的磨損-由于待灌裝的更低溫度的微粒粉末狀固體減少了對溫度敏感的松散物料包裝，如紙袋、塑料袋的損傷-由于更低的熱負(fù)荷存在使用更價(jià)廉包裝的可能性-灌裝時(shí)刻的微粒粉末狀固體具有更高的松散重量-由于更低的氣相粘性在裝進(jìn)松散物料包裝和料倉車時(shí)改善的排氣特性-對于松散物料包裝和料倉車具有更高的充滿量-更迅速地裝進(jìn)松散物料包裝和料倉車-減少由于過高的灌裝體積對松散物料包裝(如紙袋)的損傷-在將微粒粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)減少粉塵傾向-氣動輸送以及冷卻時(shí)更少的氣體體積；因此使氣體除塵的過濾面積更小或者說對于恒定的過濾面積具有更大的充填容量-視覺上更令人滿意的例如袋子和塑料外包裝外觀-由于冷卻介質(zhì)的容量使產(chǎn)品中的濕度更小-通過收縮罩(Schrumpfhaube)在塑料外包裝內(nèi)部更少的冷凝
-由于低溫灌裝微粒粉末狀固體從而改進(jìn)后面處理(例如儲存或運(yùn)輸)的工作可靠性。
按照本發(fā)明的用于冷卻微粒粉末狀固體的方法不僅減少錯(cuò)誤裝料分額的后果，例如紙袋破裂，而且作為另外的優(yōu)點(diǎn)還具有更可靠的運(yùn)行、更大的灌裝裝置容量已經(jīng)更微少的灰塵趨勢并具有一個(gè)更令人滿意的視覺上的袋子或塑料外包裝外觀。
按照本發(fā)明的方法特別適合于直接冷卻無機(jī)或有機(jī)顏料并接著將其裝進(jìn)松散物料包裝，因?yàn)閷τ谶@種顏料經(jīng)常在彌散性或細(xì)度上提出特別高的要求，并同時(shí)對碾磨過的顏料的流變特性或使用具有特殊意義。
按照本發(fā)明的方法應(yīng)用于顏料的特殊優(yōu)點(diǎn)在于，能夠同時(shí)滿足對顏料的主要要求，如被碾磨過的顏料在裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)的良好彌散性、良好視覺特性和良好處理性。顏料的流變特性以及處理性正好強(qiáng)烈地取決于其溫度。因此例如在低溫時(shí)裝進(jìn)常用包裝，如袋子、桶、大袋子或料倉里的顏料松散重量明顯大于在高溫時(shí)相同的產(chǎn)品裝進(jìn)這些包裝時(shí)的松散重量。
在蒸汽噴射碾磨顏料時(shí)磨料的冷卻可以例如直接在蒸汽噴射碾磨機(jī)后面進(jìn)行，在一個(gè)分離裝置、如輸送管道里的灰塵過濾器或一個(gè)旋風(fēng)分離器之后或直接在裝進(jìn)松散物料包裝之前進(jìn)行。只有當(dāng)磨料氣相的水蒸汽分壓例如由于水蒸汽與空氣的部分交換或稀釋已經(jīng)具有足夠低的數(shù)值時(shí)，才添加冷卻介質(zhì)，這是有利的，以防止由于直接冷卻出現(xiàn)露點(diǎn)下降。優(yōu)選在蒸汽噴射碾磨之后使含有水蒸汽的氣相的一部分首先與碾磨過的顏料分離，接著通過借助于冷卻介質(zhì)的直接冷卻使碾磨過的顏料冷卻。含有水蒸汽的氣相的一部分的分離例如通過旋風(fēng)分離器和/或灰塵過濾器實(shí)現(xiàn)。
與在灌裝時(shí)松散重量參數(shù)的影響一樣，按照本發(fā)明的方法由于強(qiáng)烈的溫度影響以特殊的方式適合于二氧化鈦顏料。按照本發(fā)明的方法以特別有利的方式已經(jīng)被證實(shí)尤其適用于這種二氧化鈦質(zhì)量，它們用于塑料染色或用于散色并由于其特殊的配比具有特別低的松散重量。通過這種方式可以有選擇地放棄一種方法例如?；蛟烨颉?br> 對于無機(jī)涂層的顏料通過高溫可能易于對于顏料表面的無機(jī)添加物(碾磨輔助劑)分解傾向產(chǎn)生不利的影響，這尤其可能對色調(diào)產(chǎn)生不利影響。這一點(diǎn)通過按照本發(fā)明的方法同樣可以避免。
當(dāng)多個(gè)蒸汽噴射碾磨機(jī)并聯(lián)運(yùn)行并且通過這種方式所達(dá)到的顏料產(chǎn)量不足以通過對流冷卻或其它常見的方法下降其溫度的時(shí)候，按照本發(fā)明的方法是特別有利的。
按照本發(fā)明的方法也很好地適用于氧化鐵顏料。在這里優(yōu)點(diǎn)與二氧化鈦顏料是類似的。但是對于可氧化的氧化鐵顏料，例如在磁鐵礦變型中的氧化鐵顏料還具有附加的優(yōu)點(diǎn)，即通過采用非氧化的氣體如CO2或N2作為冷卻介質(zhì)可以通過局部的或大范圍的由于冷卻介質(zhì)與空氣氧氣的置換可以中斷在加工和存儲過程中的氧化傾向。如同通過按照本發(fā)明的方法在低溫灌裝袋子時(shí)所實(shí)現(xiàn)的那樣，通過低溫可以附加地明顯減少這些顏料相對于空氣中氧氣余量的反應(yīng)。
因此借助于按照本發(fā)明的方法在某些情況下也能夠通過這種有效的碾磨技術(shù)破碎這樣的顏料，這種顏料一般不能通過蒸汽噴射碾磨機(jī)碾磨。
按照本發(fā)明得到的位于松散物料包裝中的材料在固體顆粒之間的氣相中具有優(yōu)選少于20％重量比的氧氣、尤其優(yōu)選少于15％重量比的氧氣，和氮?dú)馀c氧氣的質(zhì)量比大于4、優(yōu)選大于5.7。
因?yàn)槲⒘７勰罟腆w根據(jù)特殊的配比可以顯示出明顯不同的流變特性，通過適當(dāng)?shù)剡x擇冷卻介質(zhì)添加物和與此相關(guān)的溫度可以對輸送特性進(jìn)行有針對性的影響。根據(jù)固體的形狀可以更有效地在氣動或機(jī)械輸送之前或在輸送之后才進(jìn)行冷卻。在直接裝進(jìn)松散物料包裝之前才進(jìn)行冷卻也是有利的。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選擴(kuò)展結(jié)構(gòu)是，冷卻用于氣動輸送的輸送空氣并以這種冷輸送空氣作為冷卻介質(zhì)對微粒粉末狀固體進(jìn)行直接的冷卻。在此可以這樣選擇輸送空氣的溫度，由此在與待冷卻的微粒粉末狀固體混合之后達(dá)到所期望的最終溫度。輸送空氣的冷卻例如可以借助于熱交換器或通過直接將低沸點(diǎn)冷凝氣體或固態(tài)二氧化碳加入輸送空氣來實(shí)現(xiàn)。在此通過熱交換器冷卻輸送空氣可以根據(jù)專業(yè)人員任意流行的方法實(shí)現(xiàn)。對于這種方式方法特別有利的是，在這里實(shí)現(xiàn)對不含固體的氣體的間接冷卻并直接冷卻固體-氣體混合物。
在與待冷卻的微粒粉末狀固體接觸之前冷卻用于氣動輸送的輸送空氣，在工藝技術(shù)上比冷卻含有固體的氣體更加有利，這種氣體就如同在輸送空氣與待冷卻的微粒粉末狀固體混合之后所產(chǎn)生的那樣。
也可以將所描述的變型相互組合。例如輸送空氣的冷卻(直接或間接)并通過這種冷卻不僅可以實(shí)現(xiàn)固體-氣體混合物的直接冷卻，而且附加地可以進(jìn)行固體-氣體混合物的直接冷卻(例如通過低沸點(diǎn)冷凝氣體)。
對于按照本發(fā)明的直接冷卻微粒粉末狀固體的方法，有針對性地控制和調(diào)節(jié)與溫度有關(guān)參數(shù)的整個(gè)過程的方法是特別有利的，這種方法與冷卻介質(zhì)形式無關(guān)。例如可以根據(jù)產(chǎn)品通過調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的添加量或添加溫度將微粒粉末狀固體調(diào)整到一個(gè)最佳的恒定的溫度，并由此有針對性地控制例如輸送特性或在裝進(jìn)松散物料包裝時(shí)的特性并使其最佳化和保持恒定。
將微粒粉末狀固體裝進(jìn)紙袋或塑料袋一般通過一個(gè)灌裝料倉借助于固體輸送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在60℃或更高溫度下一般不使用低廉的塑料袋(例如由聚乙烯或聚丙烯制成的塑料袋)。對此只能使用專用的貴的具有高度溫度穩(wěn)定性的塑料袋。
但是借助于按照本發(fā)明的方法能夠代替這些昂貴的塑料袋而使用廉價(jià)的聚乙烯或聚丙烯塑料袋。為此通常必需將溫度冷卻到60℃或更低的范圍內(nèi)。
借助于按照本發(fā)明的方法也能夠使用更低廉的更低強(qiáng)度的紙袋或具有塑料襯層或在封口部位具有塑料成分的紙袋。
按照本發(fā)明的方法同樣能夠使用其它的包裝材料，它們不能承受現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的溫度，例如以塑料為基礎(chǔ)具有微小熱負(fù)荷能力的大袋子或其它對溫度敏感的塑料包裝。
具體實(shí)施例方式
示例1
一種按照現(xiàn)有技術(shù)加工的后處理且干燥的二氧化鈦顏料在一個(gè)蒸汽噴射碾磨機(jī)中微細(xì)化。
產(chǎn)品-蒸汽的重量比為1∶2.2。蒸汽的溫度為260℃。在輸送空氣中與每噸TiO2約100m3的要被碾磨的顏料一起送入蒸汽噴射碾磨機(jī)。顏料-氣體混合物的溫度在離開蒸汽噴射碾磨機(jī)之后為約230℃；在顏料從氣相中通過旋風(fēng)分離器分離之后含有水蒸汽的松散顏料的溫度為約180℃。氣相含水量為約95％的重量比，對于以TiO2的松散密度為0.5g/cm3的TiO2為基準(zhǔn)的氣相含水量為約0.2％重量比。在料倉中中間存儲后含水蒸汽的松散顏料氣動地輸送到裝袋機(jī)。每噸TiO2的干燥輸送空氣量為75m3。在輸送管道中通過噴嘴97 1對每噸TiO2加入液氮。由此使二氧化鈦-氣體混合物的溫度從110℃下降到60℃。在此之后氣相的含水量為約1％重量比，以TiO2為基準(zhǔn)的氣相含水量為約0.2％。
TiO2氣相的分離在灌裝料倉中進(jìn)行，從料倉中裝進(jìn)袋子。含有氣體的松散顏料在裝進(jìn)紙袋時(shí)刻的溫度為60℃。在紙袋中的TiO2氣相成分為87％重量比的N2，12％重量比的O2。以TiO2為基準(zhǔn)的氣相含水量計(jì)算為小于0.01％重量比。TiO2與此無關(guān)地具有約0.3％重量比的吸附水。
由于含有氣體的松散顏料的大松散重量使得在灌裝袋子時(shí)的灌裝-排氣特性是好的。由此使塑料(制)外包裝顯示出令人滿意的視覺外觀形象效果。
示例2一種按照現(xiàn)有技術(shù)加工的后處理且干燥的用于塑料染色的二氧化鈦顏料在添加1％重量比的硅絕緣油的情況下在一個(gè)蒸汽噴射碾磨機(jī)中微細(xì)化。一直到袋子灌裝之前該方法的其它過程與示例1類似。
但是與示例1的區(qū)別在于裝進(jìn)商用聚丙烯袋子。由于在裝進(jìn)聚丙烯袋子時(shí)刻含有氣體的松散顏料的低溫(60℃)而不對袋子產(chǎn)生任何損傷。
由于含有氣體的松散顏料的相對重的松散重量使得在灌裝袋子時(shí)的灌裝-排氣特性是好的。由此使塑料(制)外包裝顯示出令人滿意的視覺外觀形象效果。
這種顏料特別適用于塑料染色。顏料能夠與包裝一起直接用于加工過程。
示例3一種按照現(xiàn)有技術(shù)加工的具有總共15％重量比的SiO2和Al2O3(以TiO2為基準(zhǔn))的后處理且干燥的二氧化鈦顏料在一個(gè)蒸汽噴射碾磨機(jī)中微細(xì)化。本方法的其它過程與示例1類似。由于含有氣體的松散顏料的相對重的松散重量使得在灌裝袋子時(shí)的灌裝-排氣特性是好的。由此使塑料(制)外包裝顯示出令人滿意的視覺外觀形象效果。這種顏料特別適用于加工彌散色。
示例4一種按照現(xiàn)有技術(shù)通過煅燒由磁鐵礦加工出的氧化鐵顏料(Fe2O3)在一個(gè)蒸汽噴射碾磨機(jī)中微細(xì)化。產(chǎn)品-蒸汽比為1∶2的重量份額比。蒸汽的溫度為260℃。本方法的其它過程與示例1類似。
由于含有氣體的松散顏料的相對重的松散重量使得在灌裝袋子時(shí)的灌裝-排氣特性是好的。由于含有氣體的松散顏料的低溫(60℃)使產(chǎn)品也能夠裝進(jìn)通常的聚乙烯或聚丙烯袋子。
示例5一種按照現(xiàn)有技術(shù)通過煅燒加工出的鎳金紅石-黃色顏料在雷蒙磨中進(jìn)行碾磨。在料倉中中間存儲后松散顏料氣動地輸送到裝袋機(jī)。在輸送管道中通過噴嘴加入這樣多的液氮，使含有氣體的松散顏料在裝進(jìn)袋子時(shí)刻的溫度為60℃。
由于含有氣體的松散顏料的相對重的松散重量也使得在灌裝袋子時(shí)的灌裝-排氣特性是好的。由于含有氣體的松散炭黑的低溫(60℃)使產(chǎn)品也能夠裝進(jìn)通常的聚乙烯或聚丙烯袋子。
示例6一種按照現(xiàn)有技術(shù)加工出的熔爐-炭黑通過灰塵過濾器與氣相分離并在一個(gè)料倉中中間存儲。在輸送管道中通過噴嘴加入這樣多的液氮，使含有氣體的松散炭黑在裝進(jìn)袋子時(shí)刻的溫度為60℃。
由于含有氣體的松散炭黑的大松散重量使得在灌裝袋子時(shí)的灌裝-排氣特性是好的。由于含有氣體的松散顏料的低溫(60℃)使產(chǎn)品也能夠裝進(jìn)通常的聚乙烯或聚丙烯袋子。
示例7一種按照現(xiàn)有技術(shù)加工出的磁鐵礦顏料(Fe3O4)在一個(gè)蒸汽噴射碾磨機(jī)中被碾磨。在借助于旋風(fēng)分離器和/或灰塵過濾器進(jìn)一步使氣相分離并中間存儲在料倉里之后將松散顏料通過作為輸送氣體的氮?dú)廨斔偷窖b袋機(jī)。在輸送管道中通過噴嘴加入這樣多的液氮，使含有氣體的松散顏料在裝進(jìn)袋子時(shí)刻的溫度最高為30℃。
由于含有氣體的松散顏料的大松散重量使得在灌裝袋子時(shí)的灌裝-排氣特性是好的。由于低灌裝溫度而中斷與殘余氧氣的反應(yīng)。
經(jīng)過蒸汽噴射碾磨機(jī)碾磨的磁鐵礦具有特別好的細(xì)度和彌散性。
示例8(對比示例)一種按照現(xiàn)有技術(shù)加工的后處理且干燥的二氧化鈦顏料在一個(gè)蒸汽噴射碾磨機(jī)中微細(xì)化。
產(chǎn)品-蒸汽的重量比為1∶2.2。蒸汽的溫度為260℃。在輸送空氣中與每噸TiO2約100m3的要被碾磨的顏料一起送入蒸汽噴射碾磨機(jī)。顏料-氣體混合物的溫度在離開蒸汽噴射碾磨機(jī)之后為約230℃；在顏料從氣相中通過旋風(fēng)分離器分離之后含有水蒸汽的松散顏料的溫度為約180℃。氣相含水量為約95％的重量比，對于以TiO2的松散密度為0.5g/cm3的TiO2為基準(zhǔn)的氣相含水量為約0.2％重量比。在料倉中中間存儲后含水蒸汽的松散顏料氣動地輸送到裝袋機(jī)。每噸TiO2的輸送空氣量為150m3。在此之后氣相的含水量為約1％重量比，以TiO2為基準(zhǔn)的氣相含水量為約0.2％。
TiO2氣相的分離在灌裝料倉中進(jìn)行，從料倉裝進(jìn)袋子。在將含有氣體的松散顏料裝進(jìn)紙袋時(shí)的時(shí)刻溫度為110℃。在紙袋中的TiO2氣相成分為76％重量比的N2，23％重量比的O2。
由于含有氣體的松散顏料的低松散重量使得在灌裝袋子時(shí)的灌裝-排氣特性是不好的。因此使塑料(制)外包裝顯示出不令人滿意的視覺外觀形象效果。
由于高溫不能裝進(jìn)通常的聚乙烯或聚丙烯袋子。
示例9(對比示例)一種按照現(xiàn)有技術(shù)加工的后處理且干燥的二氧化鈦顏料在一個(gè)蒸汽噴射碾磨機(jī)中微細(xì)化。
產(chǎn)品-蒸汽的重量比為1∶2.2。蒸汽的溫度為260℃。在輸送空氣中與每噸TiO2約100m3的要被碾磨的顏料一起送入蒸汽噴射碾磨機(jī)。顏料一氣體混合物的溫度在離開蒸汽噴射碾磨機(jī)之后為約230℃；在顏料從氣相中通過旋風(fēng)分離器分離之后含有水蒸汽的松散顏料的溫度為約180℃。在料倉中短暫中間存儲后含水蒸汽的松散顏料氣動地輸送到裝袋機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)足夠的二氧化鈦冷卻，每噸TiO2的輸送空氣為730m3。
TiO2氣相的分離在灌裝料倉中進(jìn)行，從料倉裝進(jìn)袋子。在將含有氣體的松散顏料裝進(jìn)紙袋時(shí)刻的溫度為60℃。
由于高氣體量使氣相分離是昂貴的。如果沒有相應(yīng)更大的用于輸送氣體除塵的過濾面積供使用，則在單位時(shí)間內(nèi)只能輸送和灌裝明顯更少的二氧化鈦。
權(quán)利要求
1.一種用于通過添加冷卻介質(zhì)對微粒粉末狀固體進(jìn)行直接冷卻并接著裝進(jìn)松散物料包裝的方法，其中，微粒粉末狀固體具有小于50μm、優(yōu)選小于20μm的平均顆粒尺寸，并且其中冷卻介質(zhì)a)或者由一種或多種不同的低沸點(diǎn)冷凝氣體構(gòu)成；b)或者由一種冷氣體或氣體混合物構(gòu)成，它借助于一種或多種不同的低沸點(diǎn)冷凝氣體產(chǎn)生；c)或者由一種冷氣體或氣體混合物構(gòu)成，它借助于一種或多種不同的低沸點(diǎn)冷凝氣體進(jìn)行預(yù)冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微粒粉末狀固體具有小于5μm，優(yōu)選小于1μm的平均顆粒尺寸。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，待冷卻和灌裝的微粒粉末狀固體是無機(jī)或有機(jī)的顏料。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，待冷卻和灌裝的微粒粉末狀固體是二氧化鈦、氧化鐵、氧化鉻、不褪色顏料、彩色顏料、金屬顏料、磁鐵顏料或炭黑。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，待冷卻和灌裝的微粒粉末狀固體是水泥。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，待冷卻和灌裝的微粒粉末狀固體是對溫度敏感的化合物或用溫度敏感化合物涂層的固體。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微粒粉末狀固體在直接冷卻的工藝步驟之前被碾磨。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微粒粉末狀固體是顏料，它在蒸汽噴射碾磨工藝步驟與裝進(jìn)松散物料包裝或移動松散物料容器的工藝步驟之間通過添加冷卻介質(zhì)直接被冷卻。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，借助于旋風(fēng)分離器和/或灰塵過濾器直接從在蒸汽噴射碾磨之后產(chǎn)生的被碾磨的顏料與含有水蒸汽的氣相混合物中，首先使一部分含有水蒸汽的氣相與被碾磨的顏料分離，然后借助于冷卻介質(zhì)直接冷卻被碾磨的顏料。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于直接冷卻的冷卻介質(zhì)的溫度低于0℃，優(yōu)選低于-20℃，尤其優(yōu)選低于-40℃。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了將微粒粉末狀固體裝進(jìn)松散物料包裝或移動的松散物料容器，氣動地輸送微粒粉末狀固體并使用于氣動輸送的氣體作為直接冷卻的冷卻介質(zhì)，其中，這種氣體在與微粒粉末狀固體接觸之前或者間接地在一個(gè)熱交換器中通過低沸點(diǎn)冷凝氣體冷卻或者直接通過一種或多種不同的低沸點(diǎn)冷凝氣體的噴灑冷卻。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在氣動輸送微粒粉末狀固體時(shí)將所述冷卻介質(zhì)配送進(jìn)輸送管道。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用氣態(tài)氮?dú)饣驓鈶B(tài)二氧化碳作為冷卻介質(zhì)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用液態(tài)氮?dú)饣蛞簯B(tài)或固態(tài)二氧化碳作為冷卻介質(zhì)。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微粒粉末狀固體在其與冷卻介質(zhì)混合所必需的短時(shí)間內(nèi)被冷卻至少20℃，優(yōu)選至少50℃。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微粒粉末狀固體被冷卻到最高100℃，優(yōu)選最高70℃。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在輸送氣體與固體接觸之前將冷卻介質(zhì)加入到用于氣動地輸送微粒粉末狀固體的輸送氣體中。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于直接冷卻的冷卻介質(zhì)含有小于0.0001質(zhì)量部分的水并以這種方法降低含有固體的氣相露點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微粒粉末狀固體在進(jìn)行冷卻后被裝進(jìn)紙袋或塑料袋。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微粒粉末狀固體在進(jìn)行冷卻后被裝進(jìn)料倉車。
21.按照權(quán)利要求1生產(chǎn)的、位于松散物料包裝內(nèi)的微粒粉末狀固體，其特征在于，所述顏料顆粒之間的氣相成分包括小于20％重量比的氧氣、優(yōu)選小于15％重量比的氧氣。
22.按照權(quán)利要求1生產(chǎn)的、位于松散物料包裝內(nèi)的微粒粉末狀固體，其特征在于，所述顏料顆粒之間的氣相成分中氮?dú)馀c氧氣的質(zhì)量比大于4、優(yōu)選大于5.7。
23.一種用于直接冷卻如權(quán)利要求1所述的微粒粉末狀固體的裝置，其特征在于，這種裝置由一個(gè)用于低沸點(diǎn)冷凝氣體的存儲容器、一個(gè)在所述存儲容器與一個(gè)用于氣動地輸送微粒粉末狀固體的輸送管道之間的絕熱連接管道、一個(gè)用于將低沸點(diǎn)冷凝氣體噴進(jìn)輸送管道的噴嘴以及一個(gè)控制和調(diào)節(jié)裝置組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于直接冷卻微粒粉末狀固體的方法，該方法通過使用低沸點(diǎn)冷凝氣體或其中含有冷的氣體作為冷卻介質(zhì)并接著將固體裝進(jìn)松散物料包裝。此外本發(fā)明公開了一種裝置，該裝置用于直接冷卻微粒粉末狀固體以及使位于松散物料包裝中的微粒粉末狀固體在固體顆粒之間具有比空氣中更少的氣相氧氣含量。
文檔編號F28C3/00GK1524173SQ02813501
公開日2004年8月25日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月5日
發(fā)明者格哈德·奧爾, 迪爾克·韋伯, 維爾納·舒伊, 弗蘭克·維特科普夫, 維特科普夫, 舒伊, 韋伯, 格哈德 奧爾 申請人:克爾-麥吉顏料國際有限公司