Zement (getrocknet)

Die gewünschte Planetenmühle PULVERISETTE 5 premium line wird in erster Line dazu verwendet, um größere Probenmengen von vorzerkleinertem Material (in der Regel < 3 mm) in den Submikrometer-Bereich zu zerkleinern. Für die vorliegende Aufgabenstellung wäre eine Planeten-Monomühle PULVERISETTE 6 besser geeignet, da dort auch schwerere 30 mm Ø Mahlkugeln zum Vormahlen verwendet werden können.

Wir hatten in unserem ersten Test einen 250 ml Mahlbecher aus Hartmetall Wolframkarbid mit 15x 20 mm Ø Mahlkugeln bestückt. 100 Gramm Probe wurden zugegeben und die Mühle bei 450 U/min für eine Minute programmiert.

Nach einer Minute waren keine groben Probenstücke mehr vorhanden. Die Probe wurde sogar schon etwas stärker im Radius und an den Mahlkugeln verpresst. Dies passiert üblicherweise, ab einer vorliegenden Feinheit von d50 < 20-30 µm. Die Oberflächen-Kräfte bei solch feinen Partikeln werden größer, als die eigene Gewichtskraft des Partikels. Die Partikel fallen nicht mehr zu Boden sondern werden nur noch zu Clustern verpresst, in welchen auch gröbere Partikel eingebettet sein können.

Wir überprüften die vorliegende Partikelgrößenverteilung mittels statischer Lichtstreuung. Mit unserer Laser-Partikelmessgerät ANALYSETTE 22 NanoTec wurde ein d50 < 60 µm erzielt. Solch frühes Kleben von Probematerial kann auch durch Feuchte etc. begünstigt werden.

Zur Demonstration hatten wir die Mahlung noch weitere zwei Minuten fortgeführt. Wie erwartet klebte die Probe nur etwas stärker als nach einer Minute. Die Feinheit hatte sich beim Trockenmahlen nicht signifikant verbessert. Eine Nassmahlung ist zum Erreichen der gewünschten Endfeinheit erforderlich.

40 ml Alkohol (Isopropanol) wurden von uns zugegeben und die Probe weitere sieben Minuten in Suspension zerkleinert.

Die Feinheit wurde nach insgesamt 7 Minuten Nassmahlung (10 Min. Gesamtmahldauer) überprüft. Der d90 war bereits bei < 30 µm. Die gewünschte Feinheit war erreicht und der Versuch wurde abgebrochen. Noch feinere Ergebnisse lassen sich beim Wechsel der Mahlkugeln (z.B. auf 5 mm Ø Hartmetall Wolframkarbid) erzielen.

Für unseren zweiten Versuch wurde Mahlequipment aus gehärtetem, rostfreiem Stahl verwendet. Mit einer Dichte von ca. 7,7 g/ml wird im Vergleich zu Hartmetall wesentlich weniger Schlagenergie erzielt.

Wir verwendeten einen 500 ml Mahlbecher mit 25x 20 mm Ø Mahlkugeln und gaben 200 g Probe hinzu. Da nach einer Minute noch viel, gröbere Fragmente vorlagen, wurde die Trockenmahldauer auch hier auf drei Minuten gestreckt. Nach drei Minuten waren keine großen Fragmente mehr zu sehen.

Ein vergleichbares Kleben der Probe analog Ergebnis 1 wurde festgestellt. Die Probe wurde von uns ebenfalls mit Isopropanol verdünnt um die gewünschte Endfeinheit zu erreichen.

Für ein optimales Mahlergebnis empfehlen wir die Zugabe von Flüssigkeit, bis eine Motoröl-artige Viskosität vorliegt.

Nach einer Gesamtmahldauer von 10 Minuten wurde mit den verwendeten 20 mm Ø Mahlkugeln mittels statischer Lichtstreuung ein d90 < 30 µm gemessen.