DE102006001937A1

DE102006001937A1 - Separating minerals

Info

Publication number: DE102006001937A1
Application number: DE200610001937
Authority: DE
Inventors: Josef Fischer
Original assignee: Lehigh Technologies Inc
Current assignee: Lehigh Technologies Inc
Priority date: 2006-01-14
Filing date: 2006-01-14
Publication date: 2007-09-27
Also published as: EP1808231A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines mineralischen Stoffes, insbesondere Tonminerals, beispielsweise Montmorillonit, in einer feinkörnigen Endprodukt-Fraktion hohen Reinheitsgrads aus einem verunreinigten, den Stoff mit niedrigerem Reinheitsgrad enthaltenden Schüttgut, beispielsweise Bentonit. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Schüttgut gemahlen wird, wobei unter Ausnutzung der verschiedenen Mahleigenschaften des Stoffs und der Verunreinigungen eine Fraktionierung des Schüttguts erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung eine Strahlmühle, insbesondere Fließbett-Gegenstrahlmühle, bevorzugt nach Patentanmeldung DE 10116483, mit einem mit vertikaler Achse angeordneten Gehäuse (1), das einen unteren, mit mit Druckluft beaufschlagbaren Mahldüsen (5) versehenenMahlbereich (2) und einen oberen, durch einen vorzugsweise mit einer Schüttgutzuführeinrichtung (6) versehenen Steigbereich (4) vom Mahlbereich (2) distanzierten, mit einer Separiereinrichtung (8) versehenen Separationsbereich (3) aufweist, an welchen ein Feingutaustrag (9) anschließt. Die Strahlmühle zeichnet sich dadurch aus, dass im unteren Bereich der Strahlmühle ein Grobgutaustrag (23) vorgesehen ist, insbesondere eine Grobgutaustragsöffnung oder ein Grobgutaustragsstutzen (23).The invention relates to a method for obtaining a mineral substance, in particular clay mineral, for example montmorillonite, in a fine-grained end product fraction of high purity from a contaminated bulk material containing the substance with a lower degree of purity, for example bentonite. The process is characterized in that the bulk material is ground, the bulk material being fractionated using the various grinding properties of the substance and the impurities. The invention also relates to a jet mill, in particular a fluidized bed opposed jet mill, preferably according to patent application DE 10116483, with a housing (1) arranged with a vertical axis, which has a lower grinding area (2) that can be pressurized with compressed air and an upper grinding area (2) has an ascending area (4), preferably provided with a bulk material feed device (6), separated from the grinding area (2), provided with a separating device (8) and followed by a fine material discharge (9). The jet mill is characterized in that a coarse material discharge (23) is provided in the lower area of the jet mill, in particular a coarse material discharge opening or a coarse material discharge nozzle (23).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines mineralischen Stoffes in einer feinkörnigen Endprodukt-Fraktion hohen Reinheitsgrads aus einem verunreinigten, den Stoff mit niedrigem Reinheitsgrad enthaltenden Schüttgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine dafür geeignete Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18.The The invention relates to a method for obtaining a mineral Fabric in a fine-grained High purity end product fraction from a contaminated, bulk material containing the low purity substance according to the preamble of claim 1 and one for suitable device according to the preamble of claim 18.

Minerale, insbesondere Tonminerale haben sich im Lauf der Zeit ein weites Anwendungsgebiet erschlossen. Klassisch wurde beispielsweise das Tonmineral Bentonit in der Bautechnik eingesetzt, z.B. als Gleitmittel beim Vortrieb von Tunnel und Rohren, oder als Stützflüssigkeit bei ungestützten Bohrungen und Schlitzwänden. Daneben wird es aber mehr und mehr auch als Papier- und Lack- bzw. Farbadditiv in der Papier und Drucktechnik sowie als Füllstoff zur Weißfärbung von Tabletten in der Arzneimittelherstellung oder als Lebensmitteladditiv eingesetzt.minerals, In particular clay minerals have a long way over time Application area opened up. For example, the clay mineral became classic Bentonite used in construction engineering, e.g. as a lubricant in the Tunneling of tunnels and pipes, or as support fluid in unsupported boreholes and slot walls. In addition, it is more and more as a paper and paint or color additive in paper and printing technology and as a filler for whitening of Tablets in drug manufacture or as a food additive used.

Für diese Einsatzgebiete ist jedoch ein hoher Reinheitsgrad des Bentonits unabdinglich. D.h. dass das aus dem Bentonit gewonnene Produkt einerseits frei von Verunreinigungen im Ausgangs-Bentonitmaterial sein muss und darüberhinaus auch die in dem Bentonit immer enthaltenen harten Begleitmineralien entfernt sein müssen. Denn natürlich vorkommendes Bentonit enthält zwar als wichtigsten Bestandteil in einer Konzentration von 60 bis 80 % das Tonmineral Montmorillonit (Al₂[(OH)₂Si₄O₁₀]nH₂O) welches besonders quellfähig ist und erhebliche Mengen an Wasser, Alkoholen, Glykolen, Ammonium-Verbindungen etc. aufnehmen kann und sich daher für den Einsatz als Bindemittel, Geliermittel, Farbstoff usw. in den vorstehend genannten Einsatzgebieten eignet. Daneben enthält natürlich vorkommender Bentonit aber auch weitere Begleitmineralien, insbesondere Quarz, Glimmer, Feldspat oder Pyrit, die weder die hohe Quellfähigkeit noch die weiße Farbe des Montmorillonits aufweisen, demgegenüber aber eine hohe Härte und geringe Oberfläche, so dass sie in dem Endprodukt zum Einsatz in den oben stehend genannten Einsatzgebieten nicht geeignet sind.For these applications, however, a high degree of purity of the bentonite is indispensable. This means that the product obtained from the bentonite must, on the one hand, be free of impurities in the starting bentonite material and, moreover, that the hard accompanying minerals always contained in the bentonite must be removed. For naturally occurring bentonite contains as the most important ingredient in a concentration of 60 to 80% of the clay mineral montmorillonite (Al ₂ [(OH) ₂ Si ₄ O ₁₀ ] nH ₂ O) which is particularly swellable and significant amounts of water, alcohols, glycols , Ammonium compounds, etc., and is therefore suitable for use as a binder, gelling agent, dye, etc. in the abovementioned fields of use. In addition, naturally occurring bentonite also contains other accompanying minerals, in particular quartz, mica, feldspar or pyrite, which have neither the high swelling capacity nor the white color of montmorillonite, but a high hardness and low surface area, so that they can be used in the end product the above-mentioned applications are not suitable.

So wirkt z.B. Quarz aufgrund seiner hohen Härte und Scharfkantigkeit stark abrasiv auf Papierbahnen und Druckwalzen. Auch in der Lebensmitteltechnik und Tablettenherstellung sind Hartstoffe als Füllstoffe aus im Wesentlichen den gleichen Gründen ungeeignet.So acts e.g. Quartz strong due to its high hardness and sharp edge abrasive on paper webs and printing rollers. Also in food technology and tablet manufacturing are hard materials as fillers of essentially unsuitable for the same reasons.

Um aus natürlich vorkommendem Bentonit die unerwünschten Begleitmaterialien zumindest zum überwiegenden Teil auszuselektieren, wurden bisher Flotationsverfahren eingesetzt, bei denen unter Zugabe von bestimmten Chemikalien diese Verunreinigungen aus dem Ausgangsbentonit entfernt wurden. Diese Verfahren sind jedoch hinsichtlich des Energieaufwands und der benötigten Flotationshilfsmittel, wie beispielsweise bestimmte Säuren oder Laugen sehr aufwendig und unter dem Umweltaspekt bedenklich. Zudem sind dafür großdimensionierte Anlagen mit riesigen Flotationstöpfen nötig. Im Übrigen liefern diese Verfahren als Endprodukt einen zwar gereinigten Bentonit-Kuchen, der aber nicht die feinpulvrige Konsistenz aufweist, die zumeist gewünscht wird.Around of course Bentonite the unwanted At least for the most part select accompanying materials, So far, flotation were used in which with addition certain chemicals from these contaminants from the parent bentonite were removed. However, these methods are in terms of energy expenditure and the needed Flotation aids, such as certain acids or alkalis very complex and questionable under the environmental aspect. In addition are for it large-sized Plants with huge flotation pots necessary. Furthermore provide these processes as a final product, although a purified bentonite cake, but does not have the finely powdered consistency, which is mostly required becomes.

Weiterhin bekannt sind sog. Windsichter. Beispiele dafür finden sich in der deutschen Patentschrift DE 330 307 8C1 sowie der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 001 542 . Windsichter dienen dazu, aus einem heterogenen Gemisch unterschiedlicher Korngröße einen Grobgutanteil von einem Feingutanteil zu trennen. Voraussetzung ist es jedoch, dass es sich bei dem aufgegebenen Schüttgut schon um ein relativ fein gemahlenes Gemisch handelt, d.h. um ein u. U. in einem weiteren Verfahrensschritt vorgemahlenes Gemisch. Zudem haben bekannte Windsichter das Problem einer unscharfen Trenngrenze, so dass beispielsweise die vorstehend beschriebenen Verunreinigungen in vorgemahlenem Bentonit nur schwer und unvollständig ausselektiert werden können. Dazu kommt, dass die Selektion im Windsichter hauptsächlich durch die Dichte der aufgegebenen Teilchen im Verhältnis zur Korngröße bestimmt wird, was jedoch nicht das alleine entscheidende Selektionskriterium beim Ausselektieren von Verunreinigungen aus einem Bentonit-Schüttgut ist, wo es vor allem darauf ankommt, ein möglichst weiches Endprodukt mit hoher Quellfähigkeit in einer Fraktion vorgegebener, im Vergleich zum Ausgangsschüttgut feinkörniger Konsistenz zu erhalten.Also known are so-called air separators. Examples of this can be found in the German patent DE 330 307 8C1 as well as the German patent application DE 10 2005 001 542 , Air separators serve to separate a coarse material fraction from a fine material fraction from a heterogeneous mixture of different particle size. However, it is a prerequisite that the discontinued bulk material is already a relatively finely ground mixture, ie a u. U. in a further process step pre-milled mixture. In addition, known air classifier have the problem of a blurred separation limit, so that, for example, the impurities described above in pre-ground bentonite can be selected only with difficulty and incomplete. In addition, the selection in the air classifier is mainly determined by the density of the discontinued particles in relation to the particle size, but this is not the only decisive selection criterion when selecting out impurities from a bentonite bulk material, where it is important, as soft as possible End product with high swelling capacity in a fraction given, compared to the starting bulk material to obtain fine-grained consistency.

Das dem Sichter aufzugebende Granulat wird dabei im Fall von relativ grobem Ausgangsmaterial, wie dem beispielsweise erwähnten natürlichen Bentonit durch einen Mahlvorgang auf einer Kugelmühle erhalten, wohingegen Strahlmühlen bisher zum Mahlen von hochreinen Stoffen wie beispielsweise Leuchtstoffpulver oder Metallpulver eingesetzt worden sind.The The classifier given up granules is doing in the case of relative coarse starting material, such as the natural bentonite mentioned, for example obtained by a grinding process on a ball mill, whereas jet mills so far for Grinding of high-purity substances such as phosphor powder or metal powder have been used.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Gewinnung eines mineralischen Stoffes in einer feinkörnigen Endprodukt-Fraktion hohen Reinheitsgrads aus einem verunreinigten, den Stoff mit niedrigerem Reinheitsgrad enthaltendem Schüttgut zu schaffen, das kostengünstig und auf einfache Weise umzusetzen ist, sowie eine dafür geeignete Vorrichtung zu schaffen.Of these, It is an object of the present invention, a method for obtaining a mineral substance in a fine-grained end product fraction high degree of purity from a contaminated, the substance with lower Purity containing bulk material to create that cost-effectively and easy to implement, as well as a suitable one To create device.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 18.These Task is in terms of the method with the features of the claim 1 solved, with regard to the device having the features of claim 18.

Erfindungsgemäß werden dabei die unterschiedlichen Mahleigenschaften des in der feinkörnigen Endprodukt-Fraktion mit hohem Reinheitsgrad enthaltenen Stoffes und der in dem Ausgangs-Schüttgut enthaltenen Verunreinigungen zu einer Selektion bzw. Fraktionierung des Schüttguts während eines Mahlvorgangs genutzt. Der Erfinder hat erkannt, dass die Mahlbarkeit, d. h. die Feinheit des Endprodukts nach dem Mahlen mit vorgegebenem Kraftaufwand gut geeignet ist, um Mineralgemische, insbesondere Bentonit in die enthaltenen Fraktionen zu selektieren.According to the invention while the different grinding properties of the fine-grained end product fraction containing high purity substance and contained in the starting bulk material Contaminants for a selection or fractionation of the bulk material during a Used grinding process. The inventor has recognized that the grindability, d. H. the fineness of the final product after milling with predetermined Power expenditure is well suited to mineral mixtures, in particular Bentonite in the fractions contained to select.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich dabei insbesondere bei Versuchen mit einem Roh-Bentonit-Ausgangsschüttgut als wirkungsvoll erwiesen, um ein feinkörniges Endprodukt mit einem hohen Reinheitsgrad an Montmorillonit zu erhalten. Es wäre jedoch genauso denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren zum Trennen von anderen Mineralgemischen und -granulaten einzusetzen, die Inhaltsstoffe unterschiedlicher Mahlbarkeit enthalten. Insbesondere Gemische aus Silikaten, Quarzen und andere Tonmineralen sind dafür geeignet.The inventive method has in particular in experiments with a raw bentonite starting material as proven effective to a fine-grained end product with a high Purity to obtain montmorillonite. It would be, however just as conceivable, the inventive method for separating other mineral mixtures and granules, the ingredients different grindability included. In particular, mixtures of Silicate, quartz and other clay minerals are suitable.

Als besonders vorteilhaft hat sich dabei das Mahlen auf einer Strahlmühle, insbesondere einer Fließbett-Gegenstrahlmühle erwiesen. Bei Strahlmühlen wird das zu mahlende Schüttgut an einer Mahlgutaufgabe aufgegeben und gelangt von dort in einen Mahlbereich, um den herum Druckluftdüsen angeordnet sind, deren Druckluftstrahlen die aufgegebenen Schüttgut-Teilchen erfassen und in konzentrischer Richtung beschleunigen, so dass sie gegeneinander prallen und dabei zermahlen werden. An den Mahlbereich schließt ein Steigbereich an, wobei oberhalb des Steigbereichs ein Windsichterrad angeordnet ist, welches eine Luftströmung nach oben erzeugt. Fein zermahlene Teilchen mit einer großen massebezogenen Oberfläche werden über einen an den Windsichter anschließenden Feingutaustrag im oberen Bereich der Strahlmühle entlassen, wohingegen Teilchen mit einer geringeren Feinheit auf einer ihrem Gewicht bzw. ihrer massenbezogenen Oberfläche entsprechenden Höhe des Steigbereichs anfangen, wieder in den Normalbereich abzusinken.When In this case, grinding on a jet mill, in particular, has proven particularly advantageous a fluidized bed counter-jet mill proved. For jet mills becomes the bulk material to be ground given up on a grinding stock and gets from there into one Mahlbereich around which compressed air nozzles are arranged, whose Compressed air jets capture the abandoned bulk particles and accelerate in a concentric direction so that they are against each other bounce and thereby grind. At the grinding area includes a riser An air classifier wheel is arranged above the riser area is what a flow of air generated upwards. Finely ground particles with a large mass related surface be over a subsequent to the air classifier fines discharge in the upper Area of the jet mill whereas particles of lower fineness arise a weight or their mass-related surface corresponding Height of Climbing area begin to sink back into the normal range.

Bei Aufgabe eines natürlichen Bentonits werden somit Montmorillonit-Teilchen mit einer Dichte von 1,7–2,7 g/cm³ und einer Härte von 1–2 (Mohs) beim Aufprall auf durch die Druckluft in Gegenrichtung beschleunigte Teilchen stärker und in kleinere Einheiten zerstäubt als im Bentonit-Ausgangsschüttgut enthaltene Quarze mit einer Härte (Mohs) von 7 oder Pyrite (Mohshärte von 6 bis 6,5, Dichte 4,95 bis 5,2 g/cm³ ) oder dergleichen. Die nach dem Aufprall entstandenen Teilchen dieser Hartstoffe weisen zudem nicht nur eine aufgrund der größeren Härte und der damit vergleichsweise geringen Zerstäubung durch den Aufprall vergleichsweise große Dimension bzw. große Volumina auf, sondern daneben auch noch eine relativ hohe Dichte, so dass die maximale Steighöhe im Steigbereich der Strahlmühle begrenzt ist. Auf diese Weise gelingt es, ein Mineralgemisch mit unterschiedlichen Inhaltsstoffen selektiv zu mahlen, insbesondere bei kleineren Losgrößen.Thus, when a natural bentonite is charged, montmorillonite particles having a density of 1.7-2.7 g / cm ³ and a hardness of 1-2 (Mohs) upon impact with particles accelerated by the compressed air in the opposite direction become stronger and smaller atomized as contained in the bentonite starting bulk quartets with a hardness (Mohs) of 7 or Pyrite (Mohs hardness of 6 to 6.5, density 4.95 to 5.2 g / cm ³ ) or the like. In addition, the particles of these hard materials produced after the impact have not only a comparatively large dimension or large volumes due to the greater hardness and therefore relatively low atomization due to the impact, but also a relatively high density, so that the maximum rise in height Rising range of the jet mill is limited. In this way, it is possible to selectively mill a mineral mixture with different ingredients, especially for smaller batch sizes.

Als besonders vorteilhaft hat sich dabei jedoch eine Strahlmühle erwiesen, die neben dem Feingutaustrag im oberen Bereich der Strahlmühle am an den Steigbereich anschließenden Windsichter noch ein Grobgutaustrag im unteren Bereich der Strahlmühle aufweist. Denn es hat sich gezeigt, dass bei längeren oder konti nuierlichen Mahlvorgängen auf einer Strahlmühle das im Steigbereich absinkende Gut, also genau die auszufilternden Hartstoffe bzw. Verunreinigungen, zunächst auf den Boden des Mahlbereichs absinken und sich dort ansammeln, nach einer bestimmten Zeit jedoch wieder aufgewirbelt werden und somit letztlich doch zermahlen werden, so dass bei längeren oder kontinuierlichen Mahlvorgängen keine selektive Mahlung möglich ist. Mit der erfindungsgemäßen Strahlmühle kann dagegen vorteilhaft die sich am Boden der Strahlmühle ansammelnde Grobgutfraktion ausgetragen werden, ohne dass sie erneut dem Mahlprozess unterzogen wird. Insgesamt gelingt es damit auch in großtechnischen Prozessen mit kontinuierlichen Abläufen, Schüttgut aus natürlichem Bentonit in eine Feingutfraktion mit hohem Reinheitsgrad an Montmorillonit und eine Grobgutfraktion bestehend aus Quarz, Feldspat, Pyrit und dergleichen aufzuschließen. Herkömmliche Flotationsverfahren, die schon an sich sehr teuer, aufwendig und umweltbedenklich sind und zudem einen weiteren Mahlvorgang erfordern, können somit ersetzt werden.When However, a jet mill has proven particularly advantageous the next to the fines discharge in the upper part of the jet mill on connecting the riser area Wind sifter still has a Grobgutaustrag in the lower part of the jet mill. Because it has been shown that with longer or continu- ous Grinding operations on a jet mill the sinking property in the riser area, ie exactly the one to be filtered out Hard materials or impurities, first on the floor of the grinding area fall and accumulate there, after a certain time, however be whirled up again and thus ultimately crushed, so that at longer or continuous grinding operations no selective grinding possible is. With the jet mill according to the invention can on the other hand advantageous that accumulating at the bottom of the jet mill Grobgutfraktion be discharged without them again the grinding process is subjected. Overall, it also succeeds in large-scale Processes with continuous processes, bulk material from natural Bentonite in a high purity fines fraction of montmorillonite and a coarse material fraction consisting of quartz, feldspar, pyrite and the like catch up. conventional Flotation process, which in itself is very expensive, expensive and are environmentally harmful and also require a further grinding, so can be replaced.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der restlichen Unteransprüche.Further advantageous developments are the subject of the remaining dependent claims.

So kann das Grobgutaustragen kontinuierlich oder taktweise erfolgen, wozu vorteilhaft ein Grobgutaustragsorgan an den Grobgutaustrag angeschlossen ist, beispielsweise eine Zellenradschleuse. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Drehzahl der Zellenradschleuse und damit die Durchsatzmenge am Grobgutaustrag gesteuert werden kann. Denn der Grobgutdurchsatz bestimmt zusammen mit weiteren Mühlenparametern, wie beispielsweise Luftdruck an den Druckluftdüsen, Steighöhe des Steigbereichs und Drehzahl des Windsichters das Ergebnis der Mahlung und insbesondere die Selektionswirkung des vorgeschlagenen selektiven Mahlverfahrens. Vorteilhaft ist daher eine Steuereinheit zum Steuern oder Regeln des Durchsatzes des Grobgutaustragsorgans und/oder der weiteren Mühlenparameter vorgesehen, mit der beispielsweise die Drehzahl der Zellenradschleuse gemäß dem gewünschten Endprodukt gesteuert oder geregelt wird.So the coarse material discharge can take place continuously or intermittently, what advantageous a Grobgutaustragsorgan to the coarse material discharge is connected, for example, a rotary valve. Especially It is advantageous if the speed of the rotary valve and thus the flow rate at the coarse material discharge are controlled can. Because the coarse material throughput, together with other mill parameters, such as air pressure at the compressed air nozzles, riser height and speed the wind sifter, the result of grinding and in particular the selection effect of the proposed selective milling process. It is therefore advantageous a control unit for controlling or regulating the flow rate of the coarse material discharge member and / or the further mill parameters provided, for example, with the speed of the rotary valve according to the desired Final product is controlled or regulated.

Zum Steuern des Mahlverfahrens auf einen gewünschten Fein- und Reinheitsgrad des Endprodukts können beispielsweise Proben aus dem Endprodukt entnommen werden und hinsichtlich ihres Feinheitsgrads überprüft werden, woraufhin der Durchsatz des Grobgutaustrags bzw. die Drehzahl der Zellenradschleuse entsprechend gesteuert wird. Dabei kann die Probenentnahme und Bestimmung des Reinheitsgrads auch kontinuierlich vorgesehen sein, so dass sie zur Grundlage einer Regelung des Grobgutdurchsatzes gemacht werden kann. Vorteilhaft kann der Proben-Reinheitsgrad beispielsweise durch ein Salzsäurebad der jeweiligen Probe bestimmt werden.To the Controlling the grinding process to a desired degree of purity and purity of the final product For example, samples are taken from the final product and terms their degree of fineness, whereupon the throughput of the coarse material discharge or the speed of the Rotary valve is controlled accordingly. In this case, the sampling and determination of the degree of purity can also be provided continuously, so that they are the basis of a regulation of coarse material throughput can be made. Advantageously, the sample purity, for example, by a hydrochloric acid bath the respective sample can be determined.

Besonders vorteilhaft ist die Strahlmühle dabei unterseitig vertieft, beispielsweise trichter- oder kalottenförmig ausgebildet, so dass sich das aus dem Steigbereich absinkende Material dort absetzen kann, ohne sofort einer erneuten Verwirbelung im Mahlbereich der Strahlmühle ausgesetzt zu sein.Especially advantageous is the jet mill deepened on the underside, for example funnel-shaped or dome-shaped, so that the material sinking from the riser area can settle there, without immediately exposed to a new turbulence in the grinding area of the jet mill to be.

Gegenstand der Ansprüche 14 bis 17 ist dagegen das Umrüsten einer herkömmlichen Strahlmühle auf eine selektiv arbeitende Strahlmühle gemäß der Erfindung, sowie die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer derart umgerüsteten Strahlmühle.object the claims 14 to 17, however, is the conversion a conventional one jet mill on a selectively working jet mill according to the invention, and the execution the method according to the invention on such a converted Jet mill.

Die einzelnen Merkmale der Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen lassen sich, soweit es sinnvoll erscheint, beliebig kombinieren. Dabei versteht es sich von selbst, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The individual features of the embodiments according to the claims to combine as much as it pleases. there It goes without saying that the above and the to be explained below Features not only in the specified combination, but also can be used in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.following will be explained with reference to the drawing, a preferred embodiment of the invention.

Die einzige Figur zeigt dabei einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Fließbett-Gegenstrahlmühle mit Grobgutaustrag.The only figure shows a vertical section through a fluidized bed counter-jet mill according to the invention Coarse material.

Fließbett-Gegenstrahlmühlen werden herkömmlich zum Zerkleinern verschiedenartiger weicher und/oder spröder und/oder harter Schüttgüter verwendet, wie bei spielsweise verschiedener Mineralien und Mineraliengemische, Glas, Gestein, Wachs, Harz, Metall und dergleichen. Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Anordnungen sind an sich bekannt.Fluid bed counter-jet mills conventional for crushing various softer and / or brittle and / or hard bulk materials used, as for example different minerals and mineral mixtures, Glass, stone, wax, resin, metal and the like. The fundamental Structure and the operation of such arrangements are per se known.

Die der Figur zugrundeliegende Fließbett-Gegenstrahlmühle besteht in an sich bekannter Weise aus einem mit vertikaler Achse angeordneten, topfartigen Gehäuse 1, das einen unteren Mahlbereich 2, einen oberen Separationsbereich 3 und dazwischen einen die Distanz zwischen Mahlbereich 2 und Separationsberich 3 überbrückenden Steigbereich 4 enthält. Die genannten Bereiche sind koaxial übereinander angeordnet.The figure of the underlying fluidized bed counter-jet mill consists in a conventional manner of a arranged with a vertical axis, pot-like housing 1 that has a lower grinding area 2 , an upper separation area 3 and in between, the distance between grinding area 2 and separation report 3 bridging climbing area 4 contains. The said areas are arranged coaxially one above the other.

Dem Mahlbereich 2 sind mit radialer Achse und koplanar angeordnete, an der umlaufenden Begrenzung des Mahlbereichs 2 angebrachte Mahldüsen 5 zugeordnet. Diese sind mit Druckluft beaufschlagbar. Hierzu ist eine das Gehäuse 1 zweckmäßig im Bereich des Steigbereichs 4 umfassende, an eine Druckluftquelle anschließbare Ringleitung 6 vorgesehen, von der zu den Düsen 5 führende Stichleitungen 7 abgehen. Die Druckluft ist zweckmäßig auf einen Druck von 3–6 bar komprimiert. Der Mahlbereich besitzt zweckmäßig einen kreisförmigen Querschnitt. Aber auch andere Querschnittsformen, wie ellipsoid oder polygonal sind denkbar.The grinding area 2 are arranged with radial axis and coplanar, at the circumferential boundary of the grinding area 2 attached grinding nozzles 5 assigned. These can be acted upon with compressed air. For this purpose, one is the housing 1 expedient in the area of the riser 4 comprehensive, connectable to a compressed air source ring line 6 provided from the to the nozzles 5 leading stubs 7 depart. The compressed air is suitably compressed to a pressure of 3-6 bar. The grinding area expediently has a circular cross section. But other cross-sectional shapes, such as ellipsoidal or polygonal are conceivable.

Der Separationsbereich 3 enthält eine mit einem zweckmäßig oberhalb des Gehäuses 1 angeordneten, hier nicht näher dargestellten Antriebsaggregat gekoppelte Separiereinrichtung 8. Diese ist vorzugsweise als Windsichter ausgebildet. Die Separiereinrichtung 8 enthält einen nach außen führenden Austrittsstutzen 9 für das fertig gemahlene und von den Verunreinigungen in dem Ausgangsschüttgut separierte Feingut.The separation area 3 includes one with a convenient above the housing 1 arranged, not shown here drive unit coupled separating device 8th , This is preferably designed as an air classifier. The separating device 8th contains an outward leading outlet 9 for the finely ground and separated from the impurities in the starting bulk material.

Der Steigbereich 4 ist als einfacher Schacht ausgebildet. Die Produktaufgabe erfolgt oberhalb des Mahlbereichs 2. Hierzu ist ein in den Steigbereich 4 einmündender Aufgabestutzen 10 vorgesehen. Diesem kann eine hier nicht näher dargestellte Absperreinrichtung zugeordnet sein, die so steuerbar ist, dass die im Gehäuse 1 vorhandene Materialfüllung weitestgehend konstant bleibt. Hierzu kann das Gehäuse 1 einfach auf Wägezellen 11 aufgenommen sein, durch die die genannte Absperreinrichtung steuerbar ist. Es wäre aber auch denkbar, andere Füllstandmelder vorzusehen, wie kapazitive oder induktive Sonden.The climbing area 4 is designed as a simple shaft. The product feed takes place above the grinding area 2 , This is one in the climbing area 4 opening task neck 10 intended. This may be assigned to a shut-off device not shown here, which is controllable so that in the housing 1 existing material filling remains largely constant. For this purpose, the housing 1 easy on load cells 11 be received, by which the said shut-off is controllable. It would also be conceivable to provide other level detectors, such as capacitive or inductive probes.

Der Mahlbereich 2 weist in seinem unteren Bereich eine trichterförmige Vertiefung 17 auf, die als „Sumpf" zur Aufnahme der aus dem Ausgangsschüttgut beim Mahlen nach unten absinkenden Verunreinigungen dient, so dass sich diese Absetzen können ohne im Zuge des weiteren Mahlprozesses erneut aufgewirbelt und weiter zermahlen zu werden. Weiterhin ist der Mahlbereich unterhalb der Vertiefung 17 mit einem Grobgutaustragflansch bzw. -stutzen 23 versehen, an den eine Zellenradschleuse 24 angeschlossen ist, über die das als Verunreinigung des Feinguts ausseparierte Grobgut ausgeschleust wird.The grinding area 2 has in its lower part a funnel-shaped depression 17 which serves as a "sump" for absorbing the impurities falling down from the starting bulk material during grinding, so that these settling can be reversed without being further stirred up in the course of the further grinding process and furthermore the grinding area is below the recess 17 with a coarse material discharge flange or nozzle 23 provided to the a rotary valve 24 is connected, via which the coarse material separated as a contamination of the fine material is discharged.

Durch die aus den Mahldüsen 5 austretenden, in der Figur durch Pfeile 12 angedeuteten Druckluftstrahlen werden die hiervon erfassten Teilchen des im Mahlbereich 2 vorhandenen Schüttguts beschleunigt und gegeneinander geschleudert, wodurch die Teilchen gemahlen, bzw. zerkleinert werden.Through the out of the grinding nozzles 5 emerging, in the figure by arrows 12 indicated compressed air jets are the part detected hereof in the grinding area 2 accelerated and thrown against each other, whereby the particles are ground, or crushed.

Wenn an der Strahlmühle beispielsweise stückig oder granulatförmig vorliegendes, natürliches Bentonit aufgegeben wird, werden die enthaltenen Montmorillonit-Teilchen beim Aufprall auf andere Montmorillonit-Teilchen, aber besonders beim Aufprall auf die härteren Quarz-, Pyrit- oder andere Teilchen stark zerstäubt, wohingegen die Hartstoffteilchen beim Aufprall auf andere Hartstoffteilchen und insbesondere weichen Montmorillonit-Teilchen nicht in ähnlich kleine Einheiten zersplittern wie die Montmorillonit-Teilchen.If at the jet mill for example, lumpy or granular present, natural bentonite is abandoned, the contained montmorillonite particles on impact to other montmorillonite particles, but especially on impact on the harder ones Quartz, pyrite or other particles strongly atomized, whereas the hard particles on impact with other hard particles and in particular soft Do not break montmorillonite particles into similar small units like the montmorillonite particles.

Von der Separiereinrichtung 8 wird Luft angesaugt, die zerkleinerte Teilchen mitführt. Die sehr schweren Teilchen, also die großvolumigen Hartstoffteilchen hoher Dichte kehren bereits im Steigbereich 4 um und fallen in den Mahlbereich 2 zurück. Im den Steigbereich 4 bildenden Schacht findet demnach eine der Separationseinrichtung 8 vorgeordnete Schwerkraftauslese statt, die je nach Höhe des Steigbereich 4 mehr oder minder stark ist. Die restlichen Teilchen, nämlich die feinzerstäubten Montmorillonit-Teilchen erreichen die Separiereinrichtung 8, wel che die eine gewünschte Korngröße aufweisenden Teilchen dem Austrittsstutzen 9 zuführt. Die gröberen Teilchen werden in den Mahlbereich 2 zurückgeführt.From the separating device 8th Air is sucked in, which carries crushed particles. The very heavy particles, ie the large-volume hard particles of high density, are already returning in the riser area 4 around and fall into the milling area 2 back. Im the climbing area 4 forming shaft thus finds one of the separation device 8th upstream gravity selection takes place, depending on the height of the riser 4 more or less strong. The remaining particles, namely the finely atomized montmorillonite particles reach the separating device 8th , wel che the particles having a desired particle size the outlet nozzle 9 supplies. The coarser particles are in the grinding area 2 recycled.

Durch die bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehene Reduktion der lichten Weite des Eingangsquerschnitts 13 des Steigbereichs 4 gegenüber der lichten Weite des im Bereich der Mahldüsen 5 vorliegenden Querschnitts des Mahlbereichs 2 wird die Ausbildung einer in der Figur durch Strömungspfeile 21 angedeuteten, torusförmigen Wirbelströmung der im Mahlbereich 2 sich ausbildenden Materialwolke begünstigt. Diese steigt zunächst zentral hoch und wird in der oberen Zone des Mahlbereichs 2 nach außen umgelenkt, entlang des Mantels 18 nach unten geführt und dort wieder nach innen umgelenkt. Auf diese Weise ergibt sich eine vergleichsweise lange Verweilzeit des Mahlguts im Mahlbereich 2 sowie eine vergleichsweise lange Beschleunigungsstrecke.By provided in the embodiment reduction of the clear width of the input cross-section 13 of the climbing area 4 opposite the clear width in the area of the grinding nozzles 5 present cross section of the grinding area 2 is the formation of a in the figure by flow arrows 21 indicated, toroidal vortex flow in the grinding area 2 favoring forming material cloud. This initially rises centrally and is in the upper zone of the grinding area 2 deflected outwards, along the mantle 18 led down and redirected there inside. In this way, a comparatively long residence time of the ground material results in the grinding area 2 and a comparatively long acceleration distance.

Die einzelnen Teilchen des Mahlguts treffen daher im Wirkbereich der Druckluftstrahlen 12 mit vergleichsweise starkem Impuls aufeinander auf und werden dementsprechend intensiv zerkleinert, so dass die gewünschte Zerstäubung des das Endprodukt bildenden Stoffes und dessen Separierung von den weiteren Inhaltsstoffen des Ausgangs- bzw. Aufgabeschüttguts mit einer hohen Durchsatzleistung erreicht wird. Die in der Figur durch die Strömungspfeile 22 angedeutete, über den Eingangsquerschnitt 13 in den Steigbereich 4 eintretende Luft nimmt das feinkörnige Endprodukt mit und führt dieses der Separiereinrichtung 8 zu. Infolge der schnellen und intensiven Materialzerkleinerung ist der Feinkornanteil der in den Steigbereich 4 gelangenden Strömung sehr hoch, so dass in vorteilhafter Weise auch eine vergleichsweise kleine Bauhöhe des Steigbereichs 4 ausreicht.The individual particles of the millbase therefore meet in the effective range of compressed air jets 12 with a comparatively strong pulse on each other and are accordingly intensively crushed, so that the desired atomization of the end product forming substance and its separation is achieved by the other ingredients of the starting or Aufgabeschüttguts with a high throughput. The in the figure by the flow arrows 22 indicated, over the input cross section 13 in the climbing area 4 incoming air takes with the fine-grained end product and this leads to the separating device 8th to. Due to the fast and intensive material shredding, the fine grain content is in the riser 4 reaching flow very high, so that advantageously also a comparatively small height of the riser 4 sufficient.

Selbstverständlich sind Abweichungen von den gezeigten Varianten möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.Of course they are Deviations from the variants shown possible without the basic idea to leave the invention.

So wäre es beispielsweise auch denkbar, dass der Stoff, der in dem Endprodukt in hohem Reinheitsgrad vorliegen soll an dem Grobgutaustrag gewonnen wird, mit anderen Worten, dass ein mineralischer Stoff aus einem Aufgabeschüttgut (einer zumindest ein Mineral enthaltenden Materialmischung) separiert wird, der schlechter mahlbar ist als seine Begleitstoffe.So would it be For example, it is also conceivable that the substance in the final product should be present in a high degree of purity of the coarse material discharge in other words, that a mineral substance is made of one task bulk (a material mixture containing at least one mineral) separated which is more difficult to grind than its accompanying substances.

Claims

A process for obtaining a mineral substance, in particular clay mineral, for example montmorillonite in a fine-grained end product fraction of high purity from a contaminated, the lower purity substance containing bulk material, such as bentonite, characterized in that the bulk material is ground, taking advantage of the various grinding properties the substance and the impurities fractionation of the bulk material takes place.

Method according to claim 1, characterized in that that the bulk material on a jet mill, in particular Fluid bed counter-jet mill, ground becomes.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the following steps are provided: abandonment of the bulk material to a bulk material task ( 10 ) of a jet mill, operating the jet mill for grinding the charged bulk material and discharging a fine material fraction at a fines discharge ( 9 ) in the upper part of the jet mill and discharging a coarse material fraction.

A method according to claim 3, characterized in that the discharge of the coarse material fraction at a coarse material discharge ( 23 ) takes place in the lower region of the jet mill.

Method according to claim 3 or 4, characterized that the discharge of the coarse material fraction continuously or intermittently he follows.

Method according to claim 3, 4 or 5, characterized that the fine-grained Final product fraction is the fines fraction.

Method according to one of claims 3 to 6, characterized in that the coarse material discharge via a motor-driven Grobgutaustragsorgan ( 24 ) takes place, in particular a rotary valve ( 24 ).

Method according to claim 7, characterized in that the throughput of the coarse material discharge member ( 24 ) is controlled or regulated, in particular the speed of the rotary valve ( 24 ).

A method according to claim 8, characterized in that the following additional method steps are provided: sampling of the fine material fraction and / or the coarse material fraction, determination of physical sample properties, wherein the control or regulation of Grobgutaustragsorgans ( 24 ) according to the particular physical sample properties.

Method according to claim 9, characterized in that that the physical sample property to be determined is the sample purity grade is.

A method according to claim 9 or 10, characterized in that the sampling and the determination of the physical sample properties is carried out continuously or intermittently and the control or regulation of Grobgutaustragsorgans ( 24 ) is adjusted accordingly.

Method according to claim 10 or 11, characterized that the sample purity is determined by a hydrochloric acid bath of each sample becomes.

Method according to one of the preceding claims characterized characterized in that to a desired final fineness of the fine-grained end product fraction is ground.

Method, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that a jet mill, in particular fluidized bed counter jet mill is provided, preferably a fluidized bed counter jet mill after patent application DE 101 16 483 , with a housing arranged with a vertical axis ( 1 ) a lower, with pressurized air grinding nozzles ( 5 ) provided grinding area ( 2 ) and an upper, preferably through a Schüttgutzuführeinrichtung ( 6 ) provided riser area ( 4 ) from the grinding area ( 2 ), with a separating device ( 8th ) provided separation area ( 3 ) to which a fines discharge ( 9 ), wherein in the lower part of the jet mill a coarse material discharge ( 23 ) is provided, in particular a Grobgutaustragsöffnung or Grobgutaustragsstutzen ( 23 ).

A method according to claim 14, characterized in that the coarse material discharge ( 23 ) is mounted in the lower part of the grinder mill.

Method according to claim 14 or 15, characterized in that at the coarse material discharge ( 23 ) a motor-operated Grobgutaustragsorgan ( 24 ), in particular a speed-controllable rotary valve ( 24 ).

A method according to claim 16, characterized in that Grobgutaustragsorgan ( 24 ) is connected after providing the jet mill.

Jet mill, in particular fluidized bed counter-jet mill, preferably after patent application DE 101 16 483 , with a housing arranged with a vertical axis ( 1 ) a lower, with pressurized air grinding nozzles ( 5 ) provided grinding area ( 2 ) and an upper, preferably through a Schüttgutzuführeinrichtung ( 6 ) provided riser area ( 4 ) from the grinding area ( 2 ), with a separating device ( 8th ) provided separation area ( 3 ) to which a fines discharge ( 9 ), characterized in that in the lower part of the jet mill a coarse material discharge ( 23 ) is provided, in particular a Grobgutaustragsöffnung or Grobgutaustragsstutzen ( 23 ).

Jet mill according to claim 18, characterized in that the coarse material discharge ( 23 ) a motor-operated Grobgutaustragsorgan ( 24 ), in particular a rotary valve ( 24 ), which is preferably speed controllable.

Jet mill according to claim 19, characterized in that a control unit for controlling or regulating the throughput of Grobgutaustragsorgans ( 24 ) is provided, in particular for controlling or regulating the rotational speed of the rotary valve ( 24 ).

Jet mill according to one of claims 18 to 20, characterized in that the grinding area ( 2 ) recessed lower side, preferably funnel-shaped or dome-shaped.