Buch

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Übersicht

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Verlag	:	Sierke Verlag
Buchreihe	:	iPat-Schriftenreihe (Bd. 44)
Sprache	:	Deutsch
Erschienen	:	13. 07. 2021
Seiten	:	232
Einband	:	Kartoniert
Höhe	:	210 mm
Breite	:	148 mm
Gewicht	:	433 g
ISBN	:	9783965481060

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Produktinformation

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Die Nachfrage nach feinsten Pulvern im unteren Mikrometerbereich steigt in unterschiedlichen
Industriezweigen stetig an. Dabei werden insbesondere Produkte mit hohen Produktionsvolumina
häufig anhand von trocken betriebenen Mühlen hergestellt. Aufgrund der geringen Energieausnutzung
in diesen Maschinen ist die Steigerung der Energieeffizienz im Bereich der trockenen
Feinstzerkleinerung sowohl von hohem wirtschaftlichem als auch ökologischem Interesse.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher systematisch untersucht, wie sogenannte Mahlhilfsmittel
insbesondere bei Partikeln im unteren Mikrometerbereich wirken und somit die Energieeffizienz
bei der trockenen Feinstzerkleinerung durch einen Einsatz dieser Additive gezielt gesteigert
werden kann. Zudem erfolgten Studien zur trocken betriebenen Rührwerkskugelmühle, welche
eine energieeffiziente und somit vielversprechende, bisher aber wenig untersuchte Alternative
zu herkömmlichen Feinstmühlen darstellt. Dabei wurde ebenso betrachtet, wie sich der Betrieb
dieses Mühlentyps durch Mahlhilfsmittel weiter optimieren lässt.
Zunächst wurden in dieser Arbeit die Wirkmechanismen der Mahlhilfsmittel auf der Mikro- bzw.
Partikelebene näher betrachtet. Mittels inverser Gaschromatographie konnte erstmalig gezeigt
werden, dass die Adsorption der Mahlhilfsmittelmoleküle auf den Produktpartikeln eine Verringerung
der Oberflächenenergie bewirkt. Anhand der Betrachtung der Einflüsse der Mahlhilfsmittel
auf das Partikelkollektiv wird zudem verdeutlicht, dass damit eine Reduzierung der Haftkräfte
zwischen den Partikeln einhergeht, sodass ebenso die Fließ- und Agglomerationseigenschaften
der Produktpartikeln direkt von den Mahlhilfsmitteln beeinflusst werden. Insgesamt kann die Verringerung
des Agglomerationsverhaltens der Partikeln als primärer Wirkmechanismus der
Mahlhilfsmittel im Rahmen dieser Arbeit bestätigt werden. Darüber hinaus wird aufgezeigt, dass
für die Wirksamkeit der Mahlhilfsmittel in erster Linie ausschlaggebend ist, wie sich die Produktpartikeln
entsprechend der resultierenden Pulvereigenschaften in der Zerkleinerungsanlage verhalten
und auf die von der Mühle zur Verfügung gestellten Beanspruchungsbedingungen zwischen
den Zerkleinerungswerkzeugen reagieren. Damit kann erstmalig verdeutlicht werden,
dass die Prozessparameter der Mühle und der Mahlhilfsmitteleinsatz für eine effiziente Zerkleinerung
aufeinander abgestimmt werden müssen. Bei absatzweise betriebenen Mahlkörpermühlen
ist dies vor allem auf das Einfangverhalten der Partikeln zwischen den Mahlkörpern zurückzuführen,
was durch eine Kombination aus Fallgewichtstests und DEM-Simulationen nachgewiesen
werden konnte.
Letztlich wurde das Betriebsverhalten von verschiedenen trocken betriebenen Rührwerkskugelmühlen
in Abhängigkeit der Mühlenparameter, der Mahlhilfsmittel aber auch der Prozessfahrweise
untersucht. Durch diese Versuchsreihen kann das große Potential dieses Mühlentyps bekräftigt
werden. Anhand von Zerkleinerungsergebnissen sowie Verweilzeitverteilungen von
Rührwerkskugelmühlen im kontinuierlichen Betrieb wird zudem gezeigt, dass Mahlhilfsmittel
nicht nur das Partikelverhalten zwischen den Mahlkörpern, sondern ebenso die Transportprozesse
entlang der Mühle sowie das Austragsverhalten der Produktpartikeln am Mühlenausgang
bestimmen. Von diesen Erkenntnissen wird anschließend abgeleitet, wie das additivinduzierte
Partikel- und Pulververhalten auf die von der Zerkleinerungsanlage zur Verfügung gestellten
Beanspruchungs- und Transportbedingungen abzustimmen ist, um die Energieeffizienz in trocken
betriebenen Rührwerkskugelmühlen durch einen Mahlhilfsmitteleinsatz weiter steigern zu
können.The demand for fine powders in the lower micrometer range is constantly increasing in various
branches of industry. In particular, products with high production volumes are often manufactured
using dry-operated mills. Due to the low energy utilization in these machines, increasing
energy efficiency in the field of dry ultra-fine comminution is of high economic as well as ecological
interest. In the context of this work, it was therefore systematically investigated how so-called
grinding aids work particularly for fine particles in the lower micron range and how the energy
efficiency in the field of dry fine grinding can be specifically increased by these additives. In addition,
investigations were carried out on the dry-operated stirred media mill, which represents a
promising and currently emerging, energy-efficient alternative to conventional mill types for dry
fine grinding applications. Thereby, it was also considered how fine dry grinding with this more
modern type of mill can be further optimized using grinding aids.
In a first instance, a closer look is taken at the mechanisms of action of the grinding aids on the
micro or particle level. By means of inverse gas chromatography it could be shown for the first
time that the adsorption of the grinding aid molecules on the product particles causes a reduction
of the surface energy. By further considering the influence of the grinding aids also on the
particle collective, it is made clear that this is accompanied by a reduction in the adhesive forces
between the particles, so that the flow and agglomeration properties of the product particles are
also directly influenced by the grinding aids. Overall, the reduction of the agglomeration behavior
of the particles can be confirmed as the primary mechanism of action of the grinding aids within
the scope of this work. In addition, however, it is shown that the effectiveness of the grinding
aids is primarily determined by the way the product particles behave inside the comminution
plant as a consequence of the additive-induced changes of the powder behavior, and how they
therefore react to the stress conditions between the grinding tools provided by the mill. This
makes it clear for the first time that the process parameters of the mill and the grinding aids used
must be matched to each other for achieving an energy-efficient fine grinding process. In the
case of batch-wise operated media mills, this can primarily be attributed to the capturing of the
particles between the grinding media, which was demonstrated by a combination of drop-weight
tests and DEM simulations.
Finally, the operating behavior of various dry-operated stirred media mills was investigated as a
function of the mill parameters, the grinding aids but also the operation mode. These test series
confirm the great potential of this mill type. By using continuously operated stirred mills, it was
also shown that grinding aids not only determine the particle behavior between the grinding media,
but also the transport processes along the mill and the discharge behavior of the product
particles at the mill outlet. The findings are used to determine how the additive-induced particle
and powder behavior can be matched to the stress and transport conditions provided by the
grinding plant in order to achieve high efficiency increases in the context of the use of grinding
aids in dry-operated stirred media mills.

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