Verfahrenstechnik 4/2023

PULVERMISCHER OHNE

PULVERMISCHER OHNE VERSCHLEISS Überall wo es in einem Partikelkollektiv Relativbewegungen gibt, reiben Pulverpartikel sowohl gegeneinander als auch miteinander an den Kontaktflächen des Mischers. Mischer sind dem Verschleiß umso mehr ausgesetzt, je abrasiver die Schüttgüter sind. Wie lässt sich Verschleiß vermeiden? Werden Schüttgüter gemischt, kommt es aufgrund von Abrasion oftmals zu Verschleiß am Mischer. Wenn ein Mischwerkzeug besonders schnell rotiert, dann vergrößert sich der Verschleiß nahezu mit dem Quadrat der Relativgeschwindigkeit. Verschleiß ist immer unerwünscht und manchmal werden Mischgüter sogar entwertet, wenn sie mit metallischem Abrieb kontaminiert wurden. Langsam drehende Präzisionsmischer sind besonders vorteilhaft, wenn hochreine Pulver oder abrasive Pulver zu vermischen sind. Wenn im Mischer beispielsweise Backmittel, Babynahrung, Instantgetränke, Instantnährmittelprodukte oder auch Gewürze gemischt werden, kann ein Amixon-Mischer Jahrzehnte im Einsatz sein, ohne dass Verschleiß sichtbar wird. ORGANISCH ODER ANORGANISCH? Sind die Mischgüter überwiegend organischen Ursprungs und enthalten nennenswerte Anteile abrasiver Komponenten wie Mineralstoffe, Ballaststoffe und Melasse, empfiehlt sich der Einsatz verschleißfester Werkstoffe. Das ist z. B. der Fall, wenn große Mengen Futtermittel aufbereitet werden. Dann sollten bestimmte Teile der Mischwerkzeuge zusätzlich gepanzert werden. Das sind nur die Stellen, die dem Verschleiß am meisten ausgesetzt sind. Völlig anders ist die Verschleißsituation, wenn die Mischgüter anorganischen Ursprungs sind, beispielsweise Mineralien, Metallpulver, Metalloxide, Keramikmassen, Sinterwerkstoffe, Isolationswerk- stoffe, gebrannte Metallpulver, die nach einem Kalzinierprozess aufzubereiten sind, keramische Farben, Baustoffe, nanokeramische Werkstoffe, 3D-Metalldruckmassen, Elektrodenmassen, Batteriewerkstoffe, Formsande oder Gießereiabdeckmassen. Dann können die Mischgutpartikel besonders hart und extrem abrasiv sein. Der Verschleiß nimmt zu, wenn n das Mischgut hohe Schüttdichten aufweist n die Mischgüter schlecht fließen n die Mischwerkzeuge schnell rotieren n der Mischvorgang lange andauert n im Mischer große Chargen vorliegen n im Konti-Mischer große Massenströme vermischt werden n die Verteilung von Flüssigstoffbeigaben im Pulver erschwert ist n Agglomerate desagglomeriert werden n eine atmosphärische Mischtrocknung oder eine Vakuum- Mischtrocknung einen längeren Zeitraum beansprucht n eine Aufbaugranulation stattfindet Viele Mischer von Amixon arbeiten in der rauen Betriebspraxis der Hartmetallindustrie und sind genau dann besonders geschätzt, wenn n höchste Mischgüten gefordert werden n der Mischprozess bei niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten stattfinden soll n die Mischzeit kurz sein soll 10 VERFAHRENSTECHNIK 2023/04 www.verfahrenstechnik.de

VERFAHREN UND ANLAGEN 01 02 03 01 Das Mischwerkzeug ist mit einer extrem harten Wolframcarbidbeschichtung geschützt 02 Auswechselbare Mischwerksegmente eines Amixon-Mischers 03 Panzerung durch Hartlegierungs-Auftragsschweißen: Im Schweißgut sind kleine, ultraharte Wolfram- oder Chromkarbide eingelagert n die Chargen groß sind; beispielsweise 20 m³ und mehr n die Schüttdichten besonders hoch sind (bis 6 kg/dm³) n die Mischgüter feucht oder nass sind n die Mischgüter schlecht mischbar sind n gute Restlosentleerung gewünscht wird GERINGE GESCHWINDIGKEIT Amixon Mischer liefern ideale Mischgüten, die in der Praxis nicht mehr verbessert werden können. Die Hauptmischwerkzeuge der Maschinen arbeiten mit geringen Umfangsgeschwindigkeiten. Manchmal liegt die Umfangsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge sogar unter 1 m/s. Dann sind auch die Relativgeschwindigkeiten zwischen Mischwerkzeug und Mischgut besonders gering. VERSCHLEISSSCHUTZ BEIM MISCHEN n Der Mischer/ Reaktor besteht aus einem besonders verschleißfesten Grundwerkstoff. n Die dem Verschleiß unterworfenen Bauteile werden durch Hartlegierungs-Auftragsschweißen gepanzert. Im Schweißgut sind ultraharte Wolfram- oder Chromkarbide eingelagert. n Auswechselbare Schleißschutzelemente werden im Mischer/Reaktor verschraubt. Es handelt sich um hochfeste Keramikwerkstoffe, die nicht schweißbar sind. n Die Mischwerkzeuge werden besonders hart gepanzert. Eine Aluminiumoxidkeramik wird in Form des Plasmaspritzverfahrens oder in Form des Hochtemperaturflammspritzens appliziert. n Das Mischwerkzeug und wahlweise auch der Mischraum werden mit „Widia“-Hartmetall-Plättchen bestückt (gelötet oder geklebt). n Das Mischwerkzeug und wahlweise auch der Mischraum werden mit Hochleistungskeramik-Plättchen bestückt (beklebt). Das vermeidet den Verschleiß und spart Energie. Die Mischer arbeiten besonders effizient und garantieren kurze Mischzeiten. Die Mischwerkzeuge sind glatt und haben eine einfache Formgebung. Insofern können verschiedene „Schleißschutz-Panzerungen“ einfach appliziert werden. Die Hauptmischwerkzeuge sind nur oben angetrieben und gelagert. Auch die Wellenabdichtung befindet sich nur oben – oberhalb des Mischgutes. Insofern ist die Dichtung wenig belastet und dauerhaft gasdicht. Die verschleißfesten „Schweißpanzerungen“ können von Anwendern selbst durchgeführt werden. Dies ist einfach zu organisieren und besonders preisgünstig. Große Inspektionstüren begünstigen die Instandsetzungsarbeiten, ohne dass Mischwerkzeuge demontiert werden müssen. OXIDKERAMIK ALS BESCHICHTUNG Wenn Mischgüter, beispielweise Batteriemassen, während des Mischens absolut nicht mit metallischem Abrieb kontaminiert werden dürfen, besteht die Möglichkeit, dass der Mischraum und die Mischwerkzeuge mit einer geeigneten Oxidkeramik beschichtet werden. Das funktioniert in der Praxis sehr gut. Im Amixon- Technikum stehen 400-Liter-Mischer für Tests bereit. Sämtliche produktberührten Teile sind mit einer Hochleistungsoxidkeramik beschichtet. Metallischer Abrieb ist während des Mischens, Reagierens und Trocknens ausgeschlossen. Ein keramisch beschichteter Mischtrockner-Synthesereaktor ist im Technikum aufgebaut und steht Kunden für Produktentwicklungen und Pilotierungen zur Verfügung. Der Testapparat hat ein nutzbares Volumen von 100 l. Der Apparat ist vollständig keramisch beschichtet. Insofern ist jeglicher metallischer Kontakt mit dem Mischgut unterbunden. Die Besonderheit liegt aber in den Konstruktionsdetails. Im Mischapparat kann der Druck von 6 bar (Druck) bis 10 mbar (Vakuum) variieren. Der Mischraum kann bis zu 350 °C beheizt werden. Interessant ist, dass dieser Testapparat trotz hoher Temperaturen gasdicht ist, sowohl bei Vakuum als auch bei Überdruck. Bilder: Amixon, Florian_Rothlehner – stock.adobe.com www.amixon.com AUTORIN Melanie Deschler-Reining, Leiterin Marketing, Amixon GmbH Mixing Technology, Paderborn www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2023/04 11