Bereits während der Konstruktion der
Lab Compact Plus wurden die typischen Gegebenheiten im Labor berücksichtigt, auch die Erfahrungen aus dem eigenen, jahrzehntelangen Laborbetrieb bei Netzsch flossen mit ein. Am Ende der Entwicklung steht eine Anlage mit stabiler, reproduzierbarer Leistung und hoher Produktausbeute, deren Produktionsparameter vom Anwender flexibel gewählt werden können. Das modulare Prinzip ermöglicht den Einbau fünf verschiedener Systeme in den Schwenkarm der Anlage, die mithilfe individueller Steckersätze für Strom und Druckluft einfach und schnell getauscht werden können. Diese Maschinenmodule bestimmen unter anderem die Endkorngröße und können optimal an die Erfordernisse des jeweiligen Produkts angepasst werden. Zur Auswahl stehen eine Fließbettstrahlmühle, eine Dichtbettstrahlmühle, eine Sichtermühle, ein Feinsichter sowie ein Hochleistungsfeinstsichter, die Netzsch ebenfalls aus einer Hand anbietet. Jede dieser Komponenten wurde im Zusammenspiel mit der Lab Compact Plus getestet und optimiert.
Für jede Anforderung
Die Art der Zerkleinerung und somit Auswahl der geeigneten Maschine richtet sich in erster Linie nach der erforderlichen Korngröße, Kornform und Kornverteilung. Ein weiterer Faktor ist die spätere Weiterverarbeitung des Produktes oder auch die Menge des zu zerkleinernden Gutes. Das Verformungsverhalten des Zerkleinerungsgutes, das von spröd-elastisch über inelastisch und elastisch-plastisch bis zu elastisch-viskos variieren kann, ist ein weiteres Kriterium für die Einsetzbarkeit einer Maschinentechnik.
Strahlmahlen im Labormaßstab
Die definierte Feinstvermahlung selbst härtester Stoffe (bis Härte 10 nach Mohs) mit exakter Oberkornbegrenzung ist mit der Fließbettgegenstrahlmühle CGS 10, die eine Luftstrahlmühle mit einem integrierten dynamischen Windsichter kombiniert, möglich. In dem durch die Gasstrahlen fluidisierten Fließbett werden Partikel im Freistrahl beschleunigt und auf dem Weg zum Zentrum sowie im Zentrum selbst gegen andere, langsamere Partikeln geprallt und somit zerkleinert. Die Vermahlung erfolgt vollkommen autogen und ist damit kontaminationsfrei. Mit dem im Zentrum aufsteigenden Gas werden die Partikel zum Sichterrad transportiert, das dann die zu groben Partikel abweist und nur die passieren lässt, die den eingestellten Bedingungen entsprechen. Die Anpassung der gewünschten Endfeinheiten erfolgt durch die stufenlose Drehzahleinstellung des Sichterrades und die Variation der Mahlgasmenge. Im Feinheitsbereich d97 von 2,5 bis 120 µm kann die bewährte Mahltechnologie für Kleinstmengen im Labormaßstab eingesetzt werden.
Die Conjet 10 ist die einzige Labor-Spiralstrahlmühle mit integriertem Sichter, die die Vorteile einer klassischen Spiralstrahlmühle mit einem dynamischen Sichterrad kombiniert. Durch diese Kombination erzielt die Conjet 10 höchste Feinheiten mit steilster Kornverteilung unabhängig von der Produktbeladung und somit auch höhere Durchsatzleistungen. Die bei konventionellen Spiralstrahlmühlen notwendige Einstellung der Mahlfeinheit über die Produktbeladung entfällt und erfolgt nur noch über die Drehzahleinstellung des Sichtrades. Rückstandsfreie Vermahlung und nur geringe Ansatzbildung von Produkt innerhalb der Maschine machen die Conjet zur idealen Mühle auch für hochwertige Produkte.
Prallmahlen im Labormaßstab
Auch eine Feinprallmühle ist für die Darstellung feiner Endkörnungen bei definierter Oberkornbegrenzung einsetzbar, wenn im Mahlraumgehäuse zusätzlich ein dynamischer Windsichter integriert ist. Dies wird mit der Sichtermühle CSM 50 verwirklicht. Die Vermahlung erfolgt zwischen einer peripheren Mahlbahn und der mit Schlägern bestückten Mahlscheibe. Über die ebenfalls zugeführte Sichtluft werden die prallbeanspruchten Produktpartikel in den oberen Teil der Maschine gefördert und dem drehzahlregelbaren Sichtrad angeboten. Dieses lässt entsprechend der eingestellten Bedingungen (Sichterdrehzahl, Luftmenge) nur die feinen Partikel passieren. Mit der Sichtermühle lassen sich Feinheiten im Bereich von 30 bis 800 µm (d97) darstellen.
Feinsichten im Labormaßstab
Verschiedene Produkte sind aufgrund ihrer Kornverteilung nach einem Herstellungs- oder Mahlprozess für die weitere Verwendung noch nicht einsetzbar. Die nachträgliche Behandlung zur Herstellung einer exakten Korngrößenfraktion ist notwendig, um die gewünschten Eigenschaften des Produktes zu optimieren oder überhaupt erst zu erhalten. Eine Klassierung in Korngrößenbereiche 100 µm wird üblicherweise mit Siebmaschinen erzielt. Bei gewünschten Partikeltrennungen im Bereich 100 µm ist der Einsatz von Windsichtern für eine kontrollierte Trennung häufig unumgänglich. Sowohl die Abtrennung von unerwünschtem Grobkorn als auch die deutliche Reduzierung von Feingut (Entstaubung) sind gleichermaßen typische Aufgabenstellungen für Windsichter.
Der Feinsichter CFS 5 ist ein Windsichter für die Klassierung feiner Pulver im mittleren Feinheitsbereich von 20 bis 150 µm (d97). Die Produkttrennung in zwei Fraktionen (Fein- und Grobgut) geschieht mithilfe eines Trägergases und eines rotierenden Sichterrades, wobei aus einem Aufgabemassenstrom ein Feingut- und ein Grobgutmassenstrom erzeugt werden. Die Anpassungen der gewünschten Trenngrenzen erfolgt durch stufenlose Drehzahleinstellung des Sichters. Eine gute Zugänglichkeit für Reinigungszwecke ist gewährleistet.
Die Forderungen verschiedenster Produktanwendungen nach immer besseren Trennschärfen und noch feineren Trennschnitten führten zur Entwicklung von noch effektiveren Feinstsichtern unter Einbezug einer bestmöglichen Vordispergierung des Produktes. Mit dem Hochleistungsfeinstsichter CFS 5 HD-S werden durch einen peripheren Schaufelkranz um das Sichterrad herum und eine verbesserte Sichterradgeometrie die erzielbaren Feinheiten (d97 = 2,5 bis 100 µm), die Trennschärfe und mögliche Ausbeuten deutlich erhöht.
Einfacher Maschinenwechsel
Mit der Lab Compact Plus ist es möglich, Maschinen an einer kompakten Laboranlage auf einfache Weise innerhalb kurzer Wechselzeiten auszutauschen. Die Strahl-, Sichtermühlen oder Feinstsichter werden nicht fest am Maschinenständer angeflanscht, sondern am Grundmodul im Schwenkarm aufgenommen und durch den jeweils individuellen Steckersatz sehr einfach angeschlossen.
Neben Mühle bzw. Sichter besteht die Anlage aus einem äußerst kompakten Betriebsmodul, in dem Dosierung, Zyklon, Filter, Gebläse und elektrische Steuerung zusammengefasst sind. Hier wird das Material über eine Dosierschnecke direkt in die Maschine aufgegeben und dort verarbeitet. Im nachgeschalteten Hochleistungszyklon wird das Feingut abgeschieden und in ein Produktfass abgefüllt, wobei ein nachgeschalteter vollautomatischer Staubfilter die kontinuierliche Reinigung der Prozessluft übernimmt. Die durchdachte Bauweise gewährleistet nicht nur eine besonders nutzerfreundliche Bedienung sowie einfache Reinigung und Wartung, sie stellt außerdem sicher, dass die Lab Compact Plus auch bei schwierigen Platzverhältnissen aufgestellt werden kann. Bemerkenswert ist darüber hinaus, dass die komplette Anlage auf einem gemeinsamen Grundrahmen montiert und fertig installiert ausgeliefert wird.
Applikationsbeispiel
Bei der Herstellung von Neodym-Eisen-Bor-Magneten (Nd-Fe-B) ist eine enge Partikelgrößenverteilung mit möglichst geringem Anteil an feinsten ( 2 µm) und an groben Partikeln ( 8 µm) entscheidend für Qualität und Eigenschaften.
Mit einer optimierten (weiterentwickelten) Variante der Lab compact Plus werden auch empfindliche Nd-Fe-B-Verbindungen oder andere Seltenerdlegierungen zuverlässig und reproduzierbar zu einem Feinpulver mit enger Partikelgrößenverteilung und definierter Oberkornbegrenzung verarbeitet. Dies erfolgt mit dem kompakten Skid in gasdichter Ausführung unter inerten Bedingungen (N2 oder Argon-Atmosphäre) und unter Überwachung des Sauerstoffgehalts mit Lambdasonden. PU-ausgekleidete Anlagenteile vermeiden das Anhaften von Produkt und spezielle Produktaufgabe- und Entnahmebehälter mit Spülluftschlüssen für Argon/N2 sorgen für das sichere Handling der pyrophoren Verbindungen.
Für die Zerkleinerung hat Netzsch die M-Jet (Weiterentwicklung der Conjet), eine für Seltenerdanwendungen optimierte Dichtbettstrahlmühle mit der Möglichkeit des automatischen Ausschleusens schwer mahlbarer Bestandteile ohne Kontamination produktführender Leitungen, entwickelt. Der in der M-Jet integrierte dynamische Windsichter sorgt für eine definierte Oberkornbegrenzung des gemahlenen Produkts. Feinstanteile lassen sich in einem nachfolgenden Schritt gezielt durch Sichtung des Mahlguts mit einem Netzsch-Hochleistungsfeinstsichter abtrennen und man erhält ein Pulver mit definierter, enger Partikelgrößenverteilung. Für diese Sichtung wird der für Seltenerdlegierungen mit einem speziellen Leitschaufelkorb optimierte M-Class (Weiterentwicklung von CFS/HD-S) eingesetzt.
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Feinheitsbereiche d97 der Labormühlen und -sichterBild: Netzsch
Autor: Dr. Stefan Jung
Marketingleiter,
Netzsch Trockenmahltechnik
Autor: Frank Winter
Leiter Entwicklungskonstruktion,
Netzsch Trockenmahltechnik
