Wet classification in the centrifugal fluidized bed

Pulver mit Korngrößen im Mikrometerbereich werden in den unterschiedlichsten Industriezweigen eingesetzt, wie z. B. in der Pulvermetallurgie, in der Keramikindustrie oder für Toner und Pigmente. Bei der Verarbeitung solcher Pulver sind häufig bestimmte Korngrößen gewünscht, die sich oft nur durch eine scharfe Klassierung erreichen lassen. Bei der Nassklassierung liegt das zu trennende Pulver in einer Flüssigkeit suspendiert vor, in der die Aufgabesuspension in eine Grobgut- und eine Feingutsuspension getrennt wird. Bei Klassieraufgaben mit Trennschnitten > 80 11m werden bevorzugt Aufstromklassierer eingesetzt, da diese sich durch scharfe Trennungen auszeichnen. Aufgrund der geringen Sedimentationsgeschwindigkeiten von Partikeln im Mikrometerbereich sind technische Klassieraufgaben mit Aufstromklassierern für Mikropartikel im Erdschwerefeld nicht sinnvoll. Für solche Aufgaben werden daher andere Apparate, wie z. B. Hydrozyklone oder Tellerseparatoren eingesetzt. Der Nachteil an solchen Klassierern ist eine unbefriedigende Trennschärfe und ein zu hoher Anteil an fehlklassiertem Feingut. Eine Ideallösung wäre eine Realisierung der Aufstromklassierung im Mikrometerbereich, was sich durch eine Übertragung vom Erdschwerefeld in das Zentrifugalfeld erreichen ließe. Zu diesem Zweck wurde an der TU Hamburg-Harburg im Rahmen einer vorangegangenen Promotion ein zentrifugaler Wirbelschicht Aufstromklassier entwickelt. Der Klassierer besteht aus einem Rotor mit umlaufender Klassierkammer mit einem Durchmesser von 89 cm. Über Hohlwellen in der Achse wird der Klassierer mit der Aufgabesuspension und dem Klassierwasser gespeist. Das Klassierwasser fluidisiert über einen porösen Verteilerboden das Wirbelbett. Über einen Grobgutabzug und ein Überlaufwehr gelangt die Grobgut- sowie die Feingutsuspension in feststehende Auffangschalen. Bei Drehzahlen zwischen 300 und 800 U/min lassen sich Zentrifugalbeschleunigungen bis 300g bei einem Feststoffdurchsatz bis 50 kg/h erreichen. Allerdings zeigten Vorversuche einen inakzeptablen Anteil an fehlklassiertem Feingut und die Regelung der Wirbelschichthöhe erwies sich als nicht zufrieden stellend. Das Ziel dieser Arbeit liegt nun darin, die Strömungsmechanik des Fluides und der Wirbelschicht in dem zentrifugalen Klassierapparat zu studieren, die Eigenschaften einer zentrifugalen Wirbelschicht zu charakterisieren und aus den Erkenntnissen den vorliegenden Klassierapparat zu optimieren. Zur Untersuchung der Strömungsmechanik wurden CFD- Simulation, sowie Messungen mit Tracern durchgeführt. Für die Charakterisierung der Wirbelschicht wurden Druckverlustmessungen und Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera herangezogen.