低压研磨方法

专利名称：低压研磨方法
技术领域：
本发明涉及一种新式的射流式研磨机、一种用于借助射流式研磨机生产细小颗粒 的方法、一种用于同时对细小颗粒的进行表面改性的方法以及用该方法制造的产品。
背景技术：
在借助射流式研磨机的研磨中，待研磨的和/或待分离的物料包括较粗的和较细 的颗粒，它们被携带在一股空气流中并形成可以导入射流式研磨机的一个风力分离器的一 个壳体中的产品流。产品流沿径向方向进入风力分离器的一个分离轮。在分离轮中从空气 流中分离出较粗的颗粒并且空气流带着细小颗粒通过一个流出管轴向离开分离轮。然后可 以将带有待过滤的或待制造的细小颗粒的空气流输入给一个过滤器，在其中将一种流体例 如空气和细小颗粒彼此分离。
由DE 19824062A1已知一种这样的射流式研磨机，在其研磨室中还以高的流动能 量导入至少一股由热蒸汽构成的富能量的研磨射流，其中研磨室除用于所述至少一股研磨 射流的进口装置之外还具有一个用于研磨物料的进口和一个用于产品的出口，并且在研磨 物料和至少一股由热蒸汽构成的研磨射流的汇合的区域内和研磨物料具有至少大致相同 的温度。
此外例如由EP 047^30B1已知一种特别用于射流式研磨机的相应的风力分离 器。该风力分离器及其运行方法基本上是十分令人满意的。
上述方法的缺点是，它只能以一高的设备上的费用来运行并且能量还是很高的。 为了将该问题减至最小，在DE 102006023193中建议一种方法，其中将研磨压力降到4. 5巴 以下。该方法是更为能量有效的，但其缺点是，一如既往地产生运行介质(研磨气体)的 高的温度。为了产生运行介质压力和运行介质温度，DE 102006023193指出例如参照DE 19824062或建议使用一个压缩机。
作为射流式研磨机的替代物，已知使用机械的或用于分级的机械的研磨机。但 这些研磨机的缺点是，研磨物料由于与转子/定子的直接接触而在研磨机上引起高的 磨损。这又导致用于研磨机的高的维修费用，但同时还导致研磨物料的不期望的污染 (Kontaminationen) 0发明内容
因此本发明的目的是，提供一种尽可能能量有效的研磨方法，它与利用机械的或 用于分级的机械的研磨机的研磨相比导致研磨物料的较少的污染。在一种特别的目的中其 目标是，研磨物料的颗粒分布按照新的方法比在利用机械的或用于分级的机械的研磨机的 研磨方法中至少是等价的或更好的。
本发明的一个特别的目的在于，提供一种尽可能能量有效的研磨方法，它与利用 机械的或用于分级的机械的研磨机的研磨相比导致研磨物料的较少的污染并且在研磨期 间能够实现研磨物料的表面改性(例如涂层、掺杂)。3
另一目的在于，提供新式的粉末形的材料，它们具有与例如铁的少量的污染。
其他未详细说明的目的由下面的说明、各权利要求、各实例和各附图的总体关联 性得出。
通过在各权利要求、以下面的说明、各实例和各附图中更详细说明的方法和在那 里更详细说明的产品达到上述各目的。
本发明已令人惊喜地发现，可以在射流式研磨机中在小于4巴的压力下和在低于 100°C的温度下这样研磨无机的和有机的材料，以致它们随后具有一个至少等于当相同的 材料在一个具有转子/定子的研磨机(用于分级和不用于分级)中研磨时得到的颗粒范围 的颗粒范围。因此可以制造具有相同的颗粒范围的产品而杂质含量较少。
但由于保护的研磨条件利用按照本发明的方法还可以制造具有与机械的研磨机 相比细粒部分减少和/或因此颗粒尺寸分布较窄的颗粒。
此外本发明已发现，在该方法中，与研磨的同时可以实施研磨物料的涂层或掺杂。 这特别因此是值得一提的，因为在机械的或用于分级的机械的研磨机中不可能与研磨同时 实施一种涂层或掺杂，因为在那里通常在研磨机的转子/定子/壁上发生附着，并且因为在 按照本发明的方法中压力和温度是相当低的。
而且低的压力和低的温度能够使用温度敏感的表面改性剂或能够研磨那些不能 用在现有技术的射流式研磨机中的温度敏感的研磨物料例如糖。
此外还值得一提的是，按照本发明的干研磨方法和涂层方法在保护的条件下能够 制造按已知的方法不能制造的产品。这样可以例如对包括硅酮聚醚丙烯酸酯聚合物的硅酸 进行研磨和同时涂层，而不丢失聚醚成分。这些聚合物视制造情况部分地具有一个10-20 % 重量的聚醚过量。已表明，在一种传统的湿研磨中该过量部分地被洗掉。相反在按照本发 明的干研磨方法中保留了聚醚过量，从而可以制造硅酸颗粒的一种完全不同的涂层。这导 致颗粒的改善的应用技术的特性。但在另一方面，新的方法也具有生态的和经济上的优点， 因为可以明显减少或甚至避免具有聚醚的污水的污染。
特别是在研磨高磨料性的固体材料例如用于牙齿护理的固体材料时，按照本发明 的方法具有特别的优点。这些材料在研磨机上引起特别高的磨损，而同时对用于人和动物 的整容处理的产品关于杂质含量提出高的要求。
因此本发明的主题是一种借助射流式研磨机生产细小颗粒的方法，其特征在于， 研磨气体具有一个彡4巴(绝对的)的压力和一个低于100°C的温度。
此外本发明的主题还是一种借助射流式研磨机1在应用压缩气体作为研磨气体 的情况下生产细小颗粒的方法，其特征在于，研磨气体具有一个<4巴(绝对的)的压力和 一个低于100°C的温度，并且在研磨期间，这样添加一种涂层剂或掺杂剂，以致研磨物料的 颗粒的表面的至少一些部分用涂层剂或掺杂剂覆盖。
同样本发明的主题也是一种射流式研磨机，优选一种流化床反向射流式研磨机或 一种密致床射流式研磨机或一种椭圆管研磨机或一种螺旋射流式研磨机，其特征在于，为 了产生运行介质的压力，使用一个鼓风机，优选一个旋转活塞式鼓风机或一个离心式鼓风 机。
按照本发明的方法构成一种与现有技术的方法相比明显能量优化的方法(低的 压力、低的温度，研磨机的微小的磨损、减少的设备上的费用)。
按照本发明的和在按照本发明的方法中优选使用的射流式研磨机相对于现有技 术的射流式研磨机具有很大的优点，为了产生运行介质的压力和温度它不需要压缩机或高 压容器，而是可以使用一个简单的鼓风机，优选一个旋转活塞式鼓风机或一个离心式鼓风 机。这明显减少了设备上的费用、降低了购置费用并且减少了维护费用。维护费用还这样 地被减少，即在按照本发明的方法中使用低的温度和压力。
按照本发明的方法的另一优点是，可以利用已存在的射流式研磨机实施所述方法。
利用按照本发明的方法研磨的产品的颗粒分布特别是d5(l值可以类似于借助机械 的或用于分级的机械的研磨机得到的颗粒分布进行校准。但由于有效的能量转换，与借助 机械的或用于分级的机械的研磨机的研磨相比，在按照本发明的研磨物料中的极细成分显 著地减少了。由此按照本发明的研磨物料具有明显改善的应用技术的特性，例如减小的增 稠作用。按照本发明的研磨物料的另一优点是，与利用机械的或用于分级的机械的研磨机 生产的研磨物料相比，受研磨机的磨损产物的污染显著较低。这特别在必须具有很高的纯 度的产品中是很有利的。
如上所述，按照本发明的方法能够与研磨一起实施研磨物料的涂层或掺杂。因此 这也特别是有利的，因为在低于100°c的低温下可以实施这种涂层或掺杂继而可以使用涂 层剂或掺杂剂或温度敏感的(例如糖、三羟甲基丙烷、TegO Rad 2300等)研磨物料。
按照本发明的方法构成一种保护的研磨方法，利用它在相当大程度上保留研磨物 料的物理化学的特性，例如DBP吸收。
最后被称为优点的是，按照本发明的方法是通用的，亦即不仅可用于有机的材料 而且也可用于无机的材料。因此该方法不同于由DE102006023193描述的方法，那种方法只 可用于确定的无机材料。
下面详细说明本申请的各项主题。
在此由诸权利要求及其组合以及全部的本申请文件给出本发明的各优选的和/ 或有利的实施形式。


下面借助一些实施例参照附图只示例性地对本发明进行更详细的说明，其中
图1示出一个射流式研磨机的一个实施例的局部剖开的示意图2示出一个射流式研磨机的一个风力分离器的一个实施例的垂直的设置并且 作为示意的中心纵向剖面图，其中为分离轮配置排出管，用于由分离空气和固体颗粒的混 合物；以及
图3示出一个风力分离器的一个分离轮的示意图并且作为垂直剖面图。
具体实施方式
借助以下描述的和在附图中示出的各实施例和应用实例只示例性地对本发明进 行更详细的说明，就是说，本发明并不限于这些实施例和应用实例或并不限于在各个实施 例和应用实例中的各相应的特征组合。分别类似地也由设备或方法的描述得出方法特征和 设备特征。
结合各具体实施例说明和/或描述的各个特征并不限于这些实施例或与这些实 施例的其余特征的组合，而在技术上可能的范围内可以与每种不同的变化方案相组合，即 使它们在本文件中并未被单独地描述。
在各个图和各附图中相同的或类似的或起相同的或类似作用的部件标明相同的 标记。借助附图中的各视图，未设有标记的这些特征也变得明显，以下描述与是不是这些特 征无关。另一方面在当前的描述中包括的、但在附图中看不到的或示出的各特征对于技术 人员来说也是可毫无困难地理解的。
在用于借助射流式研磨机生产细小颗粒的方法中，通过本发明设定的新的步骤是 如此地明显和可理解，以致不需要各个步骤的图解的描述。
按照本发明的方法是一种借助射流式研磨机在应用压缩气体作为研磨气体情况 下生产细小颗粒的方法，其特征在于，研磨气体具有一个<4巴(绝对的)的压力和一个低 于100°C的温度。
该方法还可以优选这样地进一步构成，即研磨气体的温度小于等于95°C、优选小 于等于90°C、特别优选小于等于80°C并且很特别优选为15至80°C。在一种第一特别优选 的变化方案中，研磨气体的温度为50至80°C，而在一种第二特别优选的变化方案中为15至 500C。在进入到研磨机的研磨气体进口处测量研磨气体的温度。
研磨气体的压力优选低于3巴、特别优选低于2巴、很特别优选低于1巴、特别优 选0. 5至1巴并且很特别优选0. 15至0. 5巴。
研磨压力和温度的下列组合是特别优选的0. 15至0. 5巴和15至50°C以及0. 15 至0. 5巴和50至80°C。实例在此是组合0. 3巴和20°C或0. 4巴和75°C。
在按照本发明的方法中，不仅可以研磨有机的而且可以研磨无机的材料。对于有 机材料的实例是碳水化合物(例如糖)和羧甲基纤维素。
优选的无机材料是非晶形的和结晶的无机固体材料。其中结晶的无机固体材料优 选涉及二氧化钛、氧化铝和碳酸钙，而非晶形的固体材料优选涉及凝胶，但也涉及不同的非 晶形的固体材料。此外优选的是非晶形的和结晶的无机固体材料如陶瓷(例如烧结陶瓷)。 特别优选地涉及包含或包括至少一种金属和/或金属氧化物的固体材料，特别涉及元素周 期表的第3和第4主族的金属的非晶形氧化物。这不仅适用于凝胶而且适用于具有不同结 构的非晶形的固体材料。特别优选的是沉淀的硅酸、热解的硅酸、硅酸盐、硅酸铝、电弧硅 酸，例如Quarzwerke有限公司的Amosi 1、玻璃和硅胶，其中硅胶不仅包括水凝胶而且还包 括气凝胶，还有干凝胶。
优选在按照本发明的方法中使用一种流化床反向射流式研磨机或一种密致床射 流式研磨机。
为了形成引进的研磨射流，原则上可以将任何在运行条件下气态的材料或材料混 合物用作为运行介质，运行介质的概念在本发明的范围内同义地采用运行媒质和研磨气体 的概念。特别优选的是使用空气和/或氢气和/或氩和/或惰性气体例如氦和/或氮和/ 或一种所述运行介质的混合物。很特别优选的是空气。惰性气体的使用特别在研磨氧化敏 感的或有机的研磨物料时是优选的。
为了形成研磨射流，可以使用例如一种高压罐，但也可使用一个压缩机如其在传 统的射流式研磨机设备中存在的那样。但在本发明的一种特别的实施形式中，借助一个鼓风机特别优选借助一个旋转活塞式鼓风器或离心式通风机产生研磨射流的压力。由此不仅 可以明显降低投资费用而且还可以明显降低研磨设备的运行费用和维护费用。该特别新的 具有用于产生研磨射流的鼓风机的射流式研磨机是本发明的主题。
此外优选的是将射流式研磨机与一个分离器连接。在此可以涉及一个内部的分离 器或也可以涉及一个外部的分离器。特别优选的是使用一个集成到射流式研磨机中的动力 的风力分离器。在此还很优选地设定，风力分离器包括一个分离转子或一个分离轮，它具有 一个随着半径逐渐减小而逐渐增大的或不变的内高度，从而在运行时，分离转子或分离轮 的通流面积至少几乎不变。按选择或附加地可以设定，风力分离器包括一个分离转子或一 个分离轮，它具有一个特别可更换的潜管，该潜管这样构成，以致它在分离转子或分离轮旋 转时随着旋转。
按照所述方法的另一种优选的实施形式还在于，设置一个细物料排出室，它沿流 动方向具有一个横截面扩大部。
在图1中示意示出一个用于实施上述方法的射流式研磨机1的一个实施例。如上 所述，可以顺利地利用一些装置和机构实现按照本发明的方法，这些装置和机构对于技术 人员来说本来是已知的，然而因此不拟表述，对于技术人员来说也是已知的将由本发明重 新构成的方法的各个步骤。
按照图1的射流式研磨机1包括一个包围一个研磨室3的圆筒形的壳体2、一个大 致在研磨室3的一半高度处的研磨物料进料部4、至少一个在研磨室3的下部的研磨射流 进口 5和一个在研磨室3的上部的产品出口 6。在那里设置一个风力分离器7，它包括一个 可旋转的分离轮8，利用分离轮将研磨物料(未示出)分级，以便通过产品出口 6从研磨室 3中只排出在一定的粒度以下的研磨物料并且将粒度在选定的数值以上的研磨物料输入给 一个继续的研磨过程。
分离轮8可以是一个在风力分离器中通用的分离轮，其各叶片(见之后例如结合 图3)限定各径向延伸的叶片通道，分离空气在其各外端上进入并且朝中心出口和朝产品 出口 6带动较小粒度或质量的颗粒，同时在离心力的影响下拒绝较大颗粒或较大质量的颗 粒。特别是风力分离器7和/或至少其分离轮8配备有至少一种按照EP 047^30B1的构 型特征。
可以只设置一个研磨射流进口 5，例如包括一个唯一的、径向定向的进口开口或进 口喷嘴9，以便一股唯一的研磨射流10以高的能量撞到从研磨物料进料部4进入研磨射流 10的区域内的研磨物料颗粒上，并且可以将研磨物料颗粒分解成较小的分颗粒，这些分颗 粒被分离轮8吸取并且只要它们具有相当小的尺寸或质量，就通过产品出口 6向外输送。但 利用成对地在直径上相互对置的研磨射流进口 5达到一种更好的作用，它们形成两股相互 冲撞的研磨射流10，它们与只利用一股研磨射流10相比可以更强烈地引起颗粒分解，当产 生多个研磨射流对时尤其如此。
此外还可以通过使用一个在研磨物料进料部4与研磨射流10的区域之间内部的 热源11或一个在研磨物料进料部4之外的区域内的相应的热源12或通过对本来已热的研 磨物料的颗粒的加工来影响例如加工温度，该研磨物料在避免热损失情况下进入研磨物料 进料部4，为此由一个绝热的外套14包围一个输入管13。热源11或12，如果使用它们的话， 按原因可以是任意的并因此可有目的地投入使用并且按照可供使用性在市场上选择，从而对此不需要进一步的说明。
对于温度特别是研磨射流或各研磨射流10的温度是重要的并且研磨物料的温度 应该至少近似等于该研磨射流温度。
为了形成通过研磨射流进口 5引进研磨室3中的研磨射流10，可以使用任何在运 行条件下气态的材料或材料混合物。特别优选使用空气和/或氢气和/或氩和/或惰性气 体例如氦和/或氮和/或所述运行介质的混合物。在此应该确保，运行媒质的含热量在相 应的研磨射流进口 5的进口喷嘴9之后不显著小于在该进口喷嘴9之前的。因为为了冲撞 破碎所需要的能量应该主要作为流动能量提供使用，与此相对在进口喷嘴9的进口 15与其 出口 16之间的压力降将是显著的(压力能量在最大程度上转变为流动能量)并且温度降 也将不是不显著的。特别是该温度降应该通过加热研磨物料这样进行补偿，以致研磨物料 和研磨射流10在研磨室3的中心17的区域内在至少两个相互冲撞的研磨射流10情况下 或在两个研磨射流10的多倍情况下具有相同的温度。
用于构造和实施研磨射流10的准备的方法对于技术人员来说是已知的。
在射流式研磨机1的本实施例的视图中，代表性地为了每次输入一种运行介质或 运行媒质B，描述了一个储备或产生装置18，例如一个罐18a，由此将运行介质或运行媒质B 经由管道装置19导向研磨射流进口 5或各研磨射流进口 5，以便形成研磨射流10或各研磨 射流10。代替罐18a，也可以例如使用一个压缩机，以便提供相应的运行媒质B。但特别优 选的是一个简单的鼓风机，很优选的是一个旋转活塞式鼓风机或离心式通风机。
特别从一个配备有一个这样的风力分离器7的射流式研磨机1出发，其中与此有 关的各实施例在这里只打算作为示例性的而不作为限制性的并且应该理解，利用该具有一 个集成的动力的风力分离器7的射流式研磨机1实施一种用于生产细小颗粒的方法。一般 使用一种流体或气体作为运行介质B，优选已提到的氢气或氦或简单地使用空气。
此外有利的并因此优选的是，分离转子8具有一个随着半径逐渐减小亦即向其轴 那边逐渐增大的或不变的内高度，其中特别是分离转子8的通流面积不变。附加或按选择 可以设置一个细物料排出室(未示出)，它沿流动方向具有一个横截面扩大部。
在射流式研磨机1中一种特别优选的实施形式在于，分离转子8具有一个可更换 的、随着旋转的潜管20。
下面参照图2和图3说明研磨机1的示例性的实施形式的其他的细节和变化方案 及其各部件。
如由图2中的示意图可看出的那样，射流式研磨机1包括一个集成的风力分离器 7，其中例如射流式研磨机1的结构形式作为流化床反向射流式研磨机或作为密致床射流 式研磨机涉及一种动力的风力分离器7，它有利地设置在射流式研磨机1的研磨室3的中 心。根据研磨气体容积流量和分离器转速，可以影响力求达到的研磨物料的细度。
在按图2的射流式研磨机1的风力分离器7中，整个垂直的风力分离器7被一个 分离器壳体21包围，它基本上包括壳体上部22和壳体下部23。壳体上部22和壳体下部 23在上边缘或下边缘上分别设有一个向外指向的圆周法兰M或25。两个圆周法兰24、25 在风力分离器8的安装或功能状态下相互靠在一起并且通过适当的机构相互固定。用于固 定的适当的机构例如是螺丝连接(未示出)。夹具(未示出)等也可以用作为可拆式固定 机构。
在法兰圆周的一个实际上任意位置上，通过一个铰链沈相互这样连接两个圆周 法兰M和25，以致壳体上部22在松开法兰连接机构以后可以相对于壳体下部23向上沿 箭头27的方向摆动并且壳体上部22从下面以及壳体下部23从上面是可接近的。壳体下 部23本身构成为两件式的并且基本上包括圆筒形的分离腔壳体观，分离腔壳体具有在其 上边的敞开端上的圆周法兰25和一个卸料圆锥体四，卸料圆锥体向下圆锥形地逐渐缩小。 卸料圆锥体四和分离腔壳体28在上端或下端以法兰30、31相互靠在一起并且卸料圆锥体 29和分离腔壳体28的两个法兰30、31如同圆周法兰M、25那样通过可拆式固定机构(未 示出)相互连接。这样组成的分离器壳体21悬挂在一些支臂28a中或上，其中多个尽可能 均勻隔开距离地绕射流式研磨机1的风力分离器7的分离器壳体或压缩机壳体21分布并 且作用在圆筒形的分离腔壳体观上。
风力分离器7的壳体内装部件的重要的部分又是分离轮8，它具有一个上盖板32、 一个与其轴向隔开距离的流出侧的下盖板33和一些设置在两个盖板32与33的外边缘之 间的与各盖板固定连接的并均勻围绕分离轮8的圆周分布的具有符合目的的外形的叶片 34。在该风力分离器7中，经由上盖板32驱动分离轮8，而下盖板33是流出侧的盖板。分 离轮8的支承包括一个以符合目的方式强制驱动的分离轮轴35，它以上端从分离器壳体21 引出而以其下端在分离器壳体21内以悬垂支承方式旋转固定地支承所述分离轮8。分离轮 轴35从分离器壳体21的引出在一对加工板36、37中实现，它们在一个向上截圆锥形延伸 的壳体端段38的上端封闭分离器壳体21、引导分离轮轴35并且密封轴通道，而不妨碍分离 轮轴35的旋转运动。符合目的的是，上板36可以作为法兰旋转固定地配置给分离轮轴35 并且经由旋转轴承3 可旋转地支承在下板37上，下板本身配置给一个壳体端段38。流出 侧的盖板33的下面处在圆周法兰M与25之间的共同平面内，从而分离轮8的在其总体上 设置在可翻转的壳体上部22内。在圆锥形的壳体端段38的区域内，壳体上部22此外还具 有研磨物料进料部4的一个管状的产品进料接管39，其纵轴线平行于分离轮8和其驱动轴 或分离轮轴35的转轴40延伸并且尽可能远离该分离轮8和其驱动轴或分离轮轴35的转 轴40径向位于外部地设置在壳体上部22上。
分离器壳体21容纳同心于分离轮8设置的管形的排出接管20，它以其上端密封地 处在分离轮8的流出侧的盖板33下面，但不与其连接。在构成为管的排出接管20的下端 上同心地接上一个排出室41，它同样是管形的，但其直径显著大于排出接管20的直径并且 在该实施例中是排出接管20的直径的至少两倍。在排出接管20与排出室41之间的过渡 上因此存在一个明显的直径突变。排出接管20插入排出室41的一个上盖板42中。在下 面排出室41通过一个可取下的盖43封闭。包括排出接管20和排出室41的结构单元保持 在多个支臂44中，它们星形地均勻围绕结构单元的圆周分布，以其内端在排出接管20的区 域内固定地与结构单元连接并且以其外端固定在分离器壳体21上。
排出接管20由一个圆锥形的环形壳体45包围，其下面的较大的外径至少大致等 于排出室41的直径而其上面的较小的外径至少大致等于分离轮8的直径。各支臂44在环 形壳体45的圆锥形壁上结束并且与该壁固定连接，该壁本身又是包括排出接管20和排出 室41的结构单元的部分。
各支臂44和环形壳体45是一个扫气装置(未示出)的部分，其中扫气阻止材料 从分离器壳21的内腔侵入到在分离轮8或更确切地说其下盖板33与排出接管20之间的9间隙中。为了允许该扫气进入环形壳体45并从那里进入到开放的间隙中，各支臂44构成 为管，它们以其外端段穿过分离器壳体21的壁并且经由一个吸入过滤器46连接到一个扫 气源(未示出)上。环形壳体45向上通过一个孔板47封闭并且间隙本身可以通过一个轴 向可调的环形板在孔板47与分离轮8的下盖板33之间的区域内是可调节的。
排出室41的出口由一个细物料卸料管48构成，它从外面穿入分离器壳体21并且 以切向的设置连接到排出室41上。细物料卸料管48是产品出口 6的组成部分。一个转向 圆锥体49用作细物料卸料管48到排出室41的进口的辅板。
在圆锥形的壳体端段38的下端上以水平的设置为壳体端段38配置一个分离空气 进入螺旋50和一个粗物料卸料部51。分离空气进入螺旋50的旋向与分离轮8的旋向相 反。粗物料卸料部51可取下地为壳体端段38配置，其中为壳体端段38的下端配置一个法 兰52，而为粗物料卸料部51的上端配置一个法兰53，并且在风力分离器7运行准备时，两 个法兰52和53再通过已知的机构可拆式地相互连接。
待注释的分散区用M标记。在内边缘上加工的(倒棱的)法兰用于整齐的导流， 和一个简单的衬里用55标记。
最后还在排出接管20的内壁上放置一个可更换的保护管56用作易损件，并且可 以将一个相应的可更换的保护管57放置到排出室41的内壁上。
在风力分离器7开始运行时，在所示的运行状态下，经由分离空气进入螺旋50在 一个压力降下并以按目的选择的进口速度将分离空气导入风力分离器7中。由于借助螺旋 导入分离空气，特别与壳体端段38的锥度相结合，分离空气螺旋形地向上上升进入分离轮 8的区域内。同时由不同质量的固体颗粒构成的“产品”经由产品进料接管39注入分离器 壳体21中。在该产品中，粗物料，即具有较大的质量的颗粒成分相反于分离空气进入粗物 料卸料部51的区域内并准备用于继续加工。细物料，即具有较小的质量的颗粒成分与分离 空气混合，从外向内径向通过分离轮8进入排出接管20、排出室41中并最后经由一个细物 料排出管48进入一个细物料排出口或出口 58，以及从那里进入一个过滤器中，在该过滤器 中，以一种流体例如空气的形式存在的运行介质和细物料彼此分离。从分离轮8中径向抛 出较粗的细物料成分并与粗物料混合，以便随粗物料离开分离器壳体21或在分离器壳体 21中一直循环到它变成一种这样的粒度的细物料，即它随分离空气被排走。
由于从排出接管20到排出室41的突然的横截面扩大部，在那里发生细物料-空 气-混合物的流速的明显的降低。因此该混合物以很低的流速通过排出室41经由细物料 排出管48进入细物料出口 58并且只以微小的质量在排出室41的壁上产生磨损。因此保 护管57也只是一种很有预防性的措施。但由于一种很好的分离技术的原因，在分离轮8中 的高的流速在卸料或排出接管20中仍存在，因此保护管56比保护管57更为重要。特别意 味深长的是，从排出接管20向排出室41过渡是具有一个直径扩大部的直径突变。
此外可以通过将分离器壳体21以描述的方式进行细分和将各分离器部件分配到 各个分壳体又可以很好地维修风力分离器7并且可以用较低的费用和在较短的维修时间 内更换已损坏的部件。
而在图2的示意图中仍以已知的、通用的形式用平行的和平行平面的盖板32和33 示出具有两个盖板32和33和设置在其间的具有叶片34的叶栅环59的分离轮8，但在图3 中示出了用于一种有利的进一步构成的风力分离器7的另一实施例的分离轮8。
该按图3的分离轮8除了具有叶片34的叶栅环59外还包括上盖板32和与其轴 向隔开距离的流出侧的下盖板33并且可绕转轴40继而可绕风力分离器7的纵轴线旋转。 分离轮8的直径上的膨胀垂直于转轴40、亦即垂直于风力分离器7的纵轴线，而与转轴40 继而所述纵轴线是垂直的还是水平延伸无关。流出侧的下盖板33同心地包围排出接管20。 各叶片34与两个盖板33和32相连接。两个盖板32和33现在不同于现有技术构成圆锥 形的并且优选是这样的，即上盖板32与流出侧的盖板33的距离从各叶片34的栅环59向 内部，亦即向转轴40那边变得较大而且优选是连续的，例如线性或非线性连续，并且还优 选这样，以致通流的圆柱表面面积对于在叶片排出边缘与排出接管20之间的每一半径保 持不变。由于变得较小的半径在已知的解决方案中变得较低的流出速度在本解决方案中则 保持不变。
除上述的和在图3中说明的上盖板32和下盖板33的构型的变化方案之外，也有 可能只将这两个盖板32或33中的一个以所述的方式构成为圆锥形的，而另一盖板33或32 是平面的，如这结合按图2的实施例对于两个盖板32和33的情况那样。在此特别是非平 行平面的盖板的形状可以是这样的，以致至少近似这样，使得通流的圆柱表面面积对于叶 片排出边缘与排出接管20之间的每一半径保持不变。
在按照本发明的方法的一种特别的实施形式中，在研磨过程中添加一种表面改性 剂。表面改性在按照本发明的方法中是特别有效的，因为在各颗粒在研磨机内部的碰撞过 程中形成一种来自研磨的细小颗粒的物料尘雾，在其中可加入特别优选可喷入表面改性 剂。由此表面改性剂在粘结反应期间不与研磨机的壁进入接触，从而阻止附着。这样的附 着表示机械的或用于分级的机械的研磨机的一大缺点和一大问题。优选经由喷嘴优选经由 双材料喷嘴加入表面改性剂，其中喷射媒质可以是与研磨气体相同的媒质。喷入的位置优 选在直接的研磨区内，特别优选在研磨喷嘴的同一高度上。
表面改性的这种类型的一种特别的优点在于这样的事实，即为了涂层/掺杂可以 说就地提供通过研磨形成的活性的/新鲜的表面。这提高了研磨物料表面与涂层/掺杂剂 的相互作用并且特别可以导致一种较强的粘结。另一优点可以在于，通过在研磨期间同时 的涂层/掺杂可以达到研磨物料的稳定(例如相对于再积聚)。
原则上在按照本发明的方法中，可以使用所有的在研磨条件下作为液体、溶液或 熔体可以喷入研磨腔中的表面改性剂。
优选的表面改性剂在本发明的范围内是硅酸钠、碱(例如NaOH和Κ0Η)、酸(例 如硫酸、盐酸、硝酸)、有机的硅化合物(例如改性或非改性的硅烷、聚硅氧烷、有机的改 性的聚硅氧烷、硅油、硅酮聚醚丙烯酸酯)、有机的聚合物、丙烯酸酯、聚乙烯醇(PVA)、蜡 (例如聚乙烯蜡)和金属盐(掺杂)。对于这些表面改性剂不是仅有的实例列举于WO 2004/055120,WO 2004/055105,WO 2004/054927 或 EP1477457 中。这些文件的内容在这里 直接引入到本发明的主题中。
特别有利地利用硅酮聚醚丙烯酸酯聚合物实现一种表面覆盖，它们例如以名称 TegoRad 销售，特别优选涉及硅酮聚醚丙烯酸酯聚合物或硅酮聚醚甲基丙烯酸酯聚合 物，如在EP 0999230A1中描述的那样，并且很特别优选涉及按照EP 0999230A1的那些聚合 物，它们具有聚醚过量1至50%重量，优选5至30%重量，特别优选10至20%重量。该公 开文件的主题在此直接引入到当前的申请的主题中。11
很特别优选在本发明的范围内，在按照本发明的方法的这种变化方案中，研磨由 非晶形的S^2构成的固体材料、特别是沉淀的硅酸、硅酸盐(例如硅酸铝)、电弧硅酸、热解 的硅酸、半凝胶或硅胶并用硅酮聚醚丙烯酸酯、聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸酯、蜡和金属盐进行 涂层或掺杂。由涂层剂或掺杂剂和研磨物料构成的这种组合是特别优选的，因为在传统的 方法中至今必须首先进行涂层或掺杂并且紧接着在机械的或用于分级的机械的研磨机中 进行研磨。利用新方法首次达到的涂层或掺杂和研磨合并到一个步骤中并且仍然实现研磨 物料的一种粒度分布，这等价于和常常优于利用机械的或用于分级的机械的研磨机的传统 的方法。与传统的方法相比，因此在该材料组合中一方面节省了方法步骤，但另一方面也达 到一种优越的产品，因为按照本发明的方法由于有效的能量转换可以在粒度分布方面导致 在细成分上较小的部分和研磨物料的表面的完全的涂层/掺杂。
虽然利用按照本发明的方法原则上可以研磨所有的有机的和无机的固体材料，但 该方法对于元素周期表的第3和第4主族的金属的非晶形氧化物提供特别的优点。这不 仅适用于凝胶而且适用于具有不同结构的非晶形的固定材料。特别有利的是沉淀的硅酸、 热解的硅酸、电弧硅酸、硅酸盐、半凝胶和硅胶，其中硅胶不仅包括水凝胶而且还包括气凝 胶而且还有干凝胶。这些材料在应用中经常例如用作油漆中的消光剂，在那里它取决于一 种精确确定的粒度分布并且例如一种过高的细成分是有害的，因为由此损害增稠特性。除 特别的粒度分布外，一种具有杂质例如铁的微小的污染在许多应用中也是很有利的。利用 按照本发明的方法现在首先成功地制造元素周期表的第3和第4主族的金属的非晶形氧化 物，特别是具有一种特别的粒度分布与一种与外来元素很少的污染相组合的二氧化硅。
测量方法
借助激光衍射确定颗粒尺寸
将激光衍射用于确定粉末形固体材料的颗粒尺寸分布基于这样的现象，即颗粒根 据其尺寸以不同的强度模型将一个单色的激光束的光向所有的方向散射或衍射。照射的颗 粒的直径越小，单色的激光束的散射角或衍射角越大。
下面实施的测量借助沉淀硅酸试样进行描述。
在亲水的沉淀硅酸用VE水作为分散液体情况下实现试样准备和测量，在没充分 用水可润湿的沉淀硅酸的情况下利用纯乙醇。在开始测量之前，可以将激光衍射测量仪 LS 230 (Beckman Coulter公司，测量范围0. 04-2000 μ m)和液体模块(加上小容积模块， 120ml, Beckman Coulter公司)加热2小时并且用VE水冲洗模块三次。为了测量亲水的 沉淀硅酸，用纯乙醇实施冲洗过程。
在激光衍射测量仪LS 230的仪器软件中，将以下为了评价按照米氏(Mie)理论重 要的光学参数储存在一个.rfd文件中
分散液体的折射率B. I.实数ι= 1. 332(对于乙醇1. 359)。固体材料(试样材料) 的折射率实数β = 1.46
虚数=0.1
形状因数=1
此外应该校准以下为了颗粒测量重要的参数
测量时间=60秒
测量数目=1
泵输速度=75%
可以根据试样特性直接作为粉末形固体材料借助一个刮勺或以悬浮的形式借助 一个2ml的一次性滴管将试样加入仪器的液体模块中(加上小容积模块)。如果已达到为 测量所需要的试样浓度(最好的光学的明暗层次)，则激光衍射测量仪LS 230的仪器软件 显示一个“0K”。借助Sonics公司的超声波处理器Vibra Cell VCX 130用超声波转换器 CV181和6mm的超声波峰值在70%的振幅下和同时的泵送循环，将研磨的沉淀硅酸通过60 秒的超声波分散在液体模块中。在未研磨的沉淀硅酸的情况下，不要超声波，通过60秒的 泵送循环地分散在液体模块中。
在室温下实现测量。仪器软件从原始数据根据米氏理论借助以前储存的光学参数 (.rfd文件)算出颗粒尺寸的容积分布和d50值(中值)。
ISO 13320 “颗粒尺寸分析-激光衍射方法的指南”详细描述了用于确定颗粒尺寸 分布的激光衍射方法。在那里技术人员找到一个用于评价按照米氏理论重要的通用的固体 材料的光学参数和分散液体的列表。
借助说明书中和附图中的各实施例只示例性描述了本发明，而本发明并不限于这 些实施例，而是包括所有的变化方案、修改、替代和组合，对于技术人员来说，这些可得自本 文件特别是在诸权利要求的范围内和在说明书的前言中的总描述以及各实施例的描述及 其在附图中的表示并且可以与其专业的知识和现有技术相组合。特别是可组合本发明的所 有的各个特征和实施可能性以及实施变化方案。
实例1
在一个AFG 200航空用安全玻璃流化床反向射流式研磨机中，它来自Hosokawa Alpine股份公司，在一个76°C的研磨机进口温度下(研磨宝内腔温度=60°C )和一个0. 4 巴的压力(绝对的)下研磨ACEMATT HK 400，它来自Evonik Degussa有限公司，并 且用硅酮聚醚丙烯酸酯Tego Rad 2300覆盖。在此将涂层剂经由一个双材料喷嘴(在图 1至3中未画出)喷入研磨机中，该双材料喷嘴处在与研磨喷嘴同一平面内(3个研磨喷嘴 相互隔开120°的距离并且在两个这种研磨喷嘴之间隔开60°距离处是该双材料喷嘴)。 7.4质量百分数的TegoRad 2300 (TegoRad 2300具有一个约43.9 %重量的含碳量)被进料。在最终成品中得到一个3. 2%重量的含碳量，亦即考虑到TegoRad 2300的C含量，达到一大致定量的覆盖而没有聚醚损失。在一个湿涂层和TegoRad 2300的相同 的百分数的添加时，在最终成品中只得到在2. 5%与2. 8%重量的碳。因此在湿涂层时，在 硅酸上未得到一个相当大的表面改性剂的量，而是被用水洗掉了。这在载体材料用具有可 溶于水的成分的表面改性剂覆盖时显示出按照本发明的方法的特别的优点。产品具有一个 4. 7μπι 的 d5Q 值。
实例2:
在一种流化床反向射流式研磨机CGS 50型中，它来自Netzsch-Condux公司，在一 个80°C的研磨空气温度和一个0. 36巴(绝对的)的压力下并用Deurex公司的PE蜡(熔 化范围98-103°C )覆盖Sipernat 50，它来自Evonik Degussa有限公司。类似于实例1 地实施涂层。产品具有一个5.8μπι的d5(1值。
实例3:
按照本发明的方法在Netzsch-Condux公司的流化床反向射流式研磨机CGS 50型 中，如同在实例2中那样研磨Evonik Degussa有限公司的磨料性的牙膏硅酸Sident 9。 或者在Alpine公司的一个机械的锤击式破碎机UPZ 160中研磨Sident 9。在机械的锤 击式破碎机中，在一个平均的约600kg的通过量时，产生一种约6. 5g的磨损量，这相当于Ippm的铁杂质的增加。在按照本发明的研磨中，铁杂质的增加少于lppm。0109]附图标记清单0110]1射流式研磨机0111]2圆筒形壳体0112]3研磨室0113]4研磨物料进料部0114]5研磨射流进口0115]6产品出口0116]7风力分离器0117]8分离轮0118]9进口开口或进口喷嘴0119]10研磨射流0120]11热源0121]12热源0122]13输入管0123]14绝热的外套0124]15进口0125]16出口0126]17研磨室的中心0127]18储备或产生装置，优选0128]19管道装置0129]20排出接管0130]21分离器壳体0131]22壳体上部0132]23壳体下部0133]24圆周法兰0134]25圆周法兰0135]26铰链0136]27箭头0137]28分离腔壳体0138]28a支臂0139]29卸料圆锥体0140]30法兰0141]31法兰
32 盖板
33 盖板
34 叶片
35分离轮轴
3 旋转轴承
36上加工板
37下加工板
38壳体端段
39产品进料接管
40转车由
41排出室
42上盖板
43可取走的盖
44 支臂
45圆锥形的环形壳体
46吸入过滤器
47 孔板
48细物料卸料管
49转向圆锥体
50分离空气进入螺旋
51粗物料卸料部
52 法兰
53 法兰
M分散区
55在内边缘上加工的(倒棱的)法兰和衬里
56可更换的保护管
57可更换的保护管
58细物料排出口 /出口
59叶栅环
权利要求
1.用于借助射流式研磨机生产细小颗粒的方法，其特征在于，研磨气体具有一个<4 巴(绝对的)的压力和一个低于100°c的温度。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，使用具有静力分离的一种椭圆管研磨机 或一种螺旋射流式研磨机。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，使用一种流化床反向射流式研磨机或一 种密致床射流式研磨机，优选包括一个分离器、特别优选包括一个动力的风力分离器、很特 别优选使用一种具有集成在其中的动力的风力分离器(7)的射流式研磨机(1)。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，风力分离器(7)包括具有一个随着半径逐 渐减小而逐渐增大的或不变的内高度的一个分离转子或一个分离轮(8)，从而在运行时，分 离转子或分离轮(8)的通流面积至少几乎不变。
5.按照权利要求3或4所述的方法，其特征在于，风力分离器(7)包括具有一个特别可 更换的潜管00)的一个分离转子或一个分离轮(8)，所述潜管这样构成，以致它在分离转 子或分离轮(8)旋转时随着旋转。
6.按照权利要求3至5之一所述的方法，其特征在于，设置一个细物料排出室(41)，它 沿流动方向具有一个横截面扩大部。
7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，为了产生运行介质的压力和温 度，使用一个简单的鼓风机，优选一个旋转活塞式鼓风机或一个离心式鼓风机。
8.按照权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，使用空气和/或氩和/或惰性气 体优选氦和/或氮和/或一种所述运行介质的混合物作为运行介质。
9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在研磨期间，这样添加一种涂层 剂或掺杂剂，以致研磨物料的颗粒的表面的至少一些部分用涂层剂或掺杂剂覆盖。
10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，研磨气体的温度小于等于 95°C，优选小于等于90°C，特别优选小于等于80°C并且很特别优选为15至80°C或50至 80°C或 15 至 50°C。
11.按照权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，研磨气体的压力低于3巴，优 选低于2巴，特别优选低于1巴，特别优选0. 5至1巴并且很特别优选0. 15至0. 5巴。
12.按照权利要求10或11所述的方法，其特征在于，利用研磨气体压力和温度的以下 组合来运行0. 15至0. 5巴和15至50°C或0. 15至0. 5巴和50至80°C。
13.按一种按照权利要求1至11之一所述的方法可得到的产品。
14.非晶形的颗粒，优选非晶形的二氧化硅，特别优选沉淀的硅酸，其特征在于，所述颗 粒的表面的至少一些部分用一种硅酮聚醚丙烯酸酯聚合物和/或硅酮聚醚甲基丙烯酸酯 聚合物，优选一种具有聚醚过量5至30%重量的硅酮聚醚丙烯酸酯聚合物和/或硅酮聚醚 甲基丙烯酸酯聚合物改性。
15.射流式研磨机，优选一种流化床反向射流式研磨机或一种密致床射流式研磨机或 一种椭圆管研磨机或一种螺旋射流式研磨机，其特征在于，为了产生运行介质的压力，使用 一个鼓风机，优选一个旋转活塞式鼓风机或一个离心式通风机。
全文摘要
本发明涉及一种新式的射流式研磨机、一种用于借助射流式研磨机生产细小颗粒的方法、一种用于同时对细小颗粒进行表面改性的方法以及利用该方法制成的产品。
文档编号B02C19/06GK102029215SQ201010290438
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月20日 优先权日2009年9月29日
发明者F·保拉特, G·林德纳, K·梅尔 申请人:赢创德固赛有限公司