Dieser Artikel beschreibt das Funktionsprinzip einer Strahlmühle. Eine Strahlmühle, auch Fluidenergiemühle genannt, wird zur Mikronisierung fester Materialien eingesetzt.
Mikronisierung ist ein Begriff, der zur Beschreibung der Größenreduzierung verwendet wird, wenn die resultierende Partikelgrößenverteilung weniger als 10 Mikrometer beträgt. Strahlmühlen werden zum Mikronisieren von Feststoffen aus Chemikalien, Arzneimitteln, Pigmenten, Mineralien und anderen wie hitzeempfindlichen, korrosiven und abrasiven Materialien verwendet.
Der Mikronisierungsprozess wird oft als Blackbox betrachtet, bei der feines Pulver und grobe Partikel entstehen. Strahlmühlen arbeiten mit Druckluft, Gas oder überhitztem Dampf unter hohem Druck. Strahlmühlen haben keine beweglichen Teile, sodass Verunreinigungen durch Kontakt mit externen Mahlkörpern vermieden werden. Das Mahlen von hitzeempfindlichem und wachsartigem Material ist ebenfalls ideal, da keine Reibungswärme erzeugt wird.
Spiralstrahlmühle: Spiralförmiger Mahlgasstrom
Die Pulverisierung erfolgt in der zentralen Kammer der Strahlenergiemühle, während das Prozessmaterial durch mehrere Luft- oder Dampfstrahlen mit nahezu Schallgeschwindigkeit um den Umfang der toroidalen Kammer getrieben wird. Es werden keine Mahlkörper verwendet. Die Größenreduzierung erfolgt durch die Hochgeschwindigkeitskollisionen zwischen den Partikeln des Prozessmaterials selbst. Das Innere der Kammer ist so konzipiert, dass die Rückführung übergroßer Partikel möglich ist, wodurch die Häufigkeit und Wirkung dieser Kollisionen verstärkt wird. Wenn die Partikel kleiner werden und zunehmend an Masse verlieren, wandern sie natürlich in Richtung der zentralen Auslassöffnung, wodurch eine präzise Klassifizierung automatisch und kontrollierbar wird.
Spiralstrahlmühle Bilder
Betrachten wir beispielsweise eine Spiralstrahlmühle. Mikronisierung und Klassierung erfolgen in einer flachen, zylindrischen Kammer. Hochdruckluft oder -dampf wird durch speziell entwickelte, in regelmäßigen Abständen an der Außenwand angeordnete Düsen in diese Kammer eingespritzt. Die Achse jedes Strahls verläuft tangential zum Umfang eines kleineren, gedachten konzentrischen Kreises.
Produktportfolio für Spiralstrahlmühlen
Fließbett-Strahlmühle: Fließbett des Mahlguts
Der Fließbettstrahlmühle Das Verfahren kombiniert die Dichtephasenmikronisierung mittels turbulenter Freistrahlen mit einer hocheffizienten Zentrifugalluftklassierung in einem gemeinsamen Gehäuse. Diese Kombination ermöglicht eine verbesserte Zerkleinerung durch häufigen Partikelaufprall und damit einhergehenden Bruch sowie eine hohe Partikeldispersion für eine optimierte Trennung, was zu einem geringeren Gesamtenergieverbrauch führt. Die Strahlmahlung ist ein effizientes Verfahren zum Mahlen oder Mikronisieren verschiedener Chemikalien, Polymere, Keramiken und anderer spröder Materialien. Auch abrasive und temperaturempfindliche Produkte lassen sich mit minimaler Kontamination fein vermahlen. Die einfache, leicht zu reinigende und kostengünstige Konstruktion ermöglicht eine präzise Kontrolle der Korngröße mit engen Verteilungen im Bereich von < 5 µm bis < 70 µm. Wägezellen steuern die Mahlkraft präzise für optimale Mahlleistung und präzise Kontrolle der Produktkorngrößenverteilung.
Ein Doppelklappenventil oder Injektor leitet das Rohmaterial in das gemeinsame Gehäuse. Die Mahlgutbeladung wird durch Fluten der Mahlzone oberhalb der Mahldüsen erzeugt. Turbulente, freie Strahlen beschleunigen die Partikel zum Aufprall und Bruch. Nach dem Aufprall verlassen die Flüssigkeit und die zerkleinerten Partikel das Mahlbett und gelangen nach oben zum Zentrifugalklassierer. Dort bestimmt die Rotordrehzahl, welche Partikelgröße mit der Flüssigkeit durch den Rotor transportiert wird und welche zur weiteren Zerkleinerung zurück ins Mahlbett geleitet wird. Die hohe Partikeldispersion nach Verlassen der Mahlzone trägt zur effizienten Abscheidung feiner Partikel im Klassierer bei. Betriebsparameter wie Rotordrehzahl, Düsendruck und Füllstand des Mahlbetts ermöglichen die Optimierung von Produktivität, Produktgröße und Korngrößenverteilung.
Bilder von Fließbettstrahlmühlen
Produktportfolio Fließbettstrahlmühlen
Zu berücksichtigende Faktoren beim Einsatz von Strahlmühlen
- Welche Partikelgröße hat das Ausgangsmaterial?
- Was ist die Zielpartikelgröße?
- Handelt es sich bei dem Material um ein brennbares Pulver?
- Ist das Material abrasiv?
Gute Kandidaten
- Dicht, hart, abrasiv, spröde, brüchig
- Materialien, die auf Stöße mit Rissausbreitung reagieren
Schlechte Kandidaten
- Nass, klebrig, verknotet, elastisch, verformbar, leicht/flauschig
- Materialien, die Stöße absorbieren und/oder schwer zu beschleunigen sind
Typische Materialien, die von einer Strahlmühle verarbeitet werden
Agrochemikalien: Deltamethrin, Carbendazim, Carbaryl, Keimtötungsmittel, Herbizid, Fungizid usw.
Chemikalien: Adipinsäure, Bariumtitanat, Calciumchlorid, Chromoxid, Katalysator usw.
Keramik: Aluminiumhydrat, Siliziumkarbid, Ferrit, Glas, Zirkoniumoxid usw.
Mineralien: Bauxit, Gips, Graphit, Glimmer, Talk, Tantalerz usw.
Farben: Ruß, fluoreszierende Pigmente, Titandioxid usw.
Pharmazeutika: Aminosäure, Antibiotika, Aspirin, Guanylat, Furosemid, Penicillin, Vitaminverbindungen usw.
Batteriematerialien: Lithium-Eisenphosphat, Lithium-Eisen-Manganphosphat, Lithiumcarbonat, ternäre Einkristalle, ternäre Polykristalle, künstlicher Graphit, Silizium-Kohlenstoff-Negativelektrode, Graphit-Negativelektrode usw.