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Misch-Anwendungen

High speed Dispersion von Bentonit

Bentonit ist ein natürlich vorkommendes Aluminiumsilikat, das ein Mehrfaches seines Eigengewichts an Wasser aufnehmen kann, um eine hoch thixotrope kolloidale Suspension oder ein Gel zu bilden. Die Gelstruktur leitet sich von Wasserstoffbrücken ab, die sich zwischen den Tonpartikeln bilden. Diese Bindungen lösen sich leicht unter Scherung auf und bilden sich ohne Scherung erneut.

Der Prozess

Eine der Hauptanwendungen für Bentonit sind Bohrschlämme; sie werden jedoch in vielen Branchen häufig als Suspendier- und Stabilisierungsmittel sowie als Adsorbens- oder Klärmittel verwendet. Einige Beispiele hierfür sind in der Tabelle aufgeführt:

 

Trotz der Vielfalt der Endanwendungen und der verschiedenen Verarbeitungsmethoden und -geräte gibt es eine Reihe gemeinsamer Verarbeitungsanforderungen, die erfüllt sein müssen, um eine maximale „Funktionalität“ zu erhalten:

  • Mischgeräte müssen in der Lage sein, das Pulver schnell in die Basisflüssigkeit einzumischen und zu dispergieren.
  • Die Bentonitpartikel müssen auf ihre feinsten Bestandteile reduziert werden, damit die maximale Oberfläche der Flüssigkeit erreicht und der Geliereffekt aktiviert wird.
  • Ein gewisses Maß an Scherung ist erforderlich, um die Funktionalität zu erhalten.
  • Bei steigender Viskosität muss eine starke Bewegung im Tank aufrechterhalten werden.

Das Problem

Bei Verwendung herkömmlicher Rührwerke können eine Reihe von Problemen auftreten:

  • Herkömmliche Rührwerke erzeugen keine ausreichende Scherung, die die Partikelgröße verkleinert und den Geliereffekt aktiviert.
  • Bei Zugabe zum Wasser neigen die Partikel zu Agglomeraten. Das Mischverhalten herkömmlicher Mischer kann diese nicht effektiv abbauen.
  • Oft sind lange Prozesszeiten erforderlich, um eine gleichmäßige Dispersion zu gewährleisten und vollständige Hydratation zu gewährleisten.
  • Zusätzliche Ausrüstung wie Kolloidmühlen kann erforderlich sein, um die gewünschte Partikelgröße zu erhalten.
  • Sobald die Viskositätserhöhung begonnen hat, wird das Rühren der Lösung und damit die Pulverdispersion zunehmend schwieriger.

Die Lösung

Die oben genannten Probleme treten mit dem Einsatz eines Silverson High Shear-Mischers nicht auf. Der Betrieb ist wie folgt:

Phase 1

Der Behälter wird mit Wasser gefüllt und der Silverson-Mischer wird gestartet, wodurch eine heftige Bewegung im Tank erzeugt wird. Bentonit wird zugegeben und schnell im Wasser dispergiert. Die Hochgeschwindigkeitsrotation des Rotors erzeugt einen starken Sog, der das Wasser und den Ton vom Boden des Behälters in den Arbeitskopf zieht.

Phase 2

Die Zentrifugalkraft treibt die Wasser- und Bentonitpartikel zum Arbeitskopf. Die Partikel werden im Spalt zwischen Rotor und Stator deagglomeriert, bevor sie durch den Stator herausgedrückt und mit großer Geschwindigkeit zurück in die Mischung gepumpt werden. Gleichzeitig wird frisches Material in den Arbeitskopf gezogen.

Phase 3

Dies erzeugt eine zirkulierende Mischung, die sicherstellt, dass der gesamte Inhalt des Behälters viele Male durch den Arbeitskopf gepumpt, das Pulver schrittweise abgebaut und eine größere Oberfläche der umgebenden Flüssigkeit erzeugt wird, wodurch der Hydratationsprozess beschleunigt wird.

  • Phase 1

    Phase 1

    Der Behälter wird mit Wasser gefüllt und der Silverson-Mischer wird gestartet, wodurch eine heftige Bewegung im Tank erzeugt wird. Bentonit wird zugegeben und schnell im Wasser dispergiert. Die Hochgeschwindigkeitsrotation des Rotors erzeugt einen starken Sog, der das Wasser und den Ton vom Boden des Behälters in den Arbeitskopf zieht.

  • Phase 2

    Die Zentrifugalkraft treibt die Wasser- und Bentonitpartikel zum Arbeitskopf. Die Partikel werden im Spalt zwischen Rotor und Stator deagglomeriert, bevor sie durch den Stator herausgedrückt und mit großer Geschwindigkeit zurück in die Mischung gepumpt werden. Gleichzeitig wird frisches Material in den Arbeitskopf gezogen.

  • Phase 3

    Dies erzeugt eine zirkulierende Mischung, die sicherstellt, dass der gesamte Inhalt des Behälters viele Male durch den Arbeitskopf gepumpt, das Pulver schrittweise abgebaut und eine größere Oberfläche der umgebenden Flüssigkeit erzeugt wird, wodurch der Hydratationsprozess beschleunigt wird.


Die Vorteile

Die Verwendung eines Silverson-Mischers für diese Anwendung hat eine Reihe von Vorteilen:

  • Schnelle Verteilung des Pulvers.
  • Durch die intensive Scherwirkung des Rotor-/Statorarbeitskopfs werden auch harte Agglomerate aufgelöst.
  • Ein Silverson-Mischer ist energieeffizienter und wirtschaftlicher.
  • Die kürzeren Verarbeitungszeiten, die erforderlich sind, um eine gleichmäßige Verteilung zu erzielen, reduzieren den Verschleiß und damit Ausfallzeiten und Wartungskosten. 

 

Die Chargengröße, Formulierung, Art der Inhaltsstoffe und die Viskosität des Endprodukts bestimmen, welche Maschine aus der Silverson-Produktpalette für die individuellen Verarbeitungsanforderungen am besten geeignet ist:

High Shear Batch-Mischer

  • Geeignet für Chargen bis 1000 Liter
  • Kann auf mobilen Bodenständern verwendet werden
  • Kann leicht von Behälter zu Behälter bewegt werden
  • Labor- und Pilotgeräte verfügbar
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High Shear In-Line-Mischer

  • Ideal für größere Chargen
  • Luftfrei
  • Einfache Nachrüstung bestehender Anlagen
  • Selbstpumpend
  • Kann zum Entleeren des Behälters verwendet werden
  • Ultrahygienische Modelle erhältlich
  • Mehrstufige Einheiten verfügbar
  • Maschinen für hochviskose Produkte verfügbar
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Silverson Flashmix

  • Ideal für größere Chargen
  • Kann schnell große Pulvermengen einsaugen
  • Minimaler Lufteintrag
  • Minimaler Reinigungsaufwand
  • Geeignet für höherviskose Mischungen
  • Geeignet für den Betrieb bei höheren Temperaturen
  • Geringer Bedienungsaufwand
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