Verfahren und Einrichtung zum Vermahlen einer Feststoff-Flüssigkeits-Suspension mittels Schwingmühle
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermahlen einer Feststoff-Flüssigkeits-Suspension, bestehend z. B. aus einer Flüssigkeit und einem Feststoff oder aus einer Flüssigkeit und einem Feststoffgemisch, mittels Schwingmühle. Bisher ist eine Nassmahlung mittels Schwingmühlen nur mit stabilen Suspensionen, die aus sehr feinem Feststoff und einer Flüssigkeit bestehen, z. B. Farben oder Kreide, möglich gewesen.
Die Nassvermahlung gröberer Feststoffe und Mehrstoffgemische mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten scheitert an der Sedimentation der groben und oder der spezifisch schweren Feststoffteile, da die Viskosität der Mahlflüssigkeit mit Rücksicht auf den Zerkleine rimgsvorgang nicht beDlicbig hoch angesetzt werden kann.
Bei einem bekannten Verfahren wird der mit Mahlhilfskörpern gefüllte, trogförmige Mahlbehälter von unten mit Mahltrübe beschickt. Der Austrag erfolgt über einen freien Überlauf.
Bereits bei vertikalen Schwing-Beschleunigungen von über 1 g wird die in den Mahlräumen der Mühle vorhandene Mahltrübe in Strahlen und Tropfen zerrissen; dabei wird die Suspension durch Sedimentation der groben und oder spezifisch schweren Feststoffteilchen weitgehend gestört. Es bilden sich Luftpolster, Feststoffablagerungen und Schaum, die die Bewegung der Mahlkörper stören und den gleichmässigen Ablauf des Zerkleinerungsvorganges in den einzelnen Brechzonen verhindern. Es ist ferner vorgeschlagen worden, zur Vergrösserung der an die Mahlkörperfüllung übertragbaren Leistung die Füllung allseitig derart zu begrenzen, dass z.
B. bei einer Mühle mit zylindrischem Mahlbehälter die ganze Mantelfläche als Energie-Uber- tragungsfläche arbeitet (DRP 715781, W Gründer 25 Jahre Schwingmühle , Staub 1957 Heft 49, Seite 227). Jedoch vermag diese Massnahme allein eine Sedimentation des Feststoffes und damit Störungen bei einer kontinuierlichen Nassmahlung nicht zu verhindern.
Die Energie der Rollkörper wird um die von der Viskosität der Trübe abhängigen Reibverluste, die durch die Flüssigkeitsreibung zwischen Rollkörpern und Trübe einerseits und Trübe und Behälterwand anderseits entstehen, reduziert, um so mehr, wenn unkontrollierbare Turbulenzen, Wasserschlag und Feststoffablagerungen in den Mahlräumen eintreten. Die für die Druckzerkleinerung in den Brechzonen zur Verfügung stehende Energie wird durch die Verluste, die nur zu einem unwesentlichen Teil als positive Zerkleinerungsarbeit zu werten sind, reduziert.
Die Erfindung besteht bei einem Verfahren der eingangs genannten Art darin, dass dem druckfest ausgebildeten Mahlbehälter, dessen Mahlkörperfüllung periodisch auf seiner Mantelfläche abrollt, die Mahltrübe unter Druck zugeführt wird.
Es ist dabei zweckmässig, wenn dem Mahlbehälter die Mahltrübe mit dem für den Mahlvorgang optimalen Druck durch eine in der oberen Stirnwand des Mahlbehälters zentral angeordnete Öffnung über einen Druckschlauch zufliesst, während sie nach Durchfluss durch den Mahlbehälter durch am Umfang der unteren Stirnwand angeordnete Öffnungen frei austritt.
Die Geschwindigkeit der Trübe und damit die Verweilzeit in den einzelnen Brechzonen kann durch entsprechende Wahl der Querschnitte bei einheitlichem Gesamtdruck den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden. Turbulenz, Wasserschlag und Feststoffablagerung können mit Sicherheit vermieden werden, so dass selbst Mehrstoff-Gemische mit unterschiedlichen, z. T.
hohen spezifischen Gewichten vermahlen werden können.
Die Trübedichte beim Mahlvorgang in der Schwingmühle und beim Klassiervorgang im Zyklon sind in den meisten Fällen unterschiedlich, wenn beide Vorgänge optimal verlaufen sollen. Zur Erzielung einer hohen spezifischen Leistung (Durchsatzmenge/m3 Mahlbehältervolumen) der Mühle wird eine möglichst hohe Dichte der Mahltrübe angestrebt, während für den Klassiervorgang im Zyklon besonders bei hohen Feinheiten eine verhältnismässig dünne Trübe vorteilhaft ist.
Eine besonders zweckmässige Anordnung der zur Ausführung des Verfahrens notwendigen Einrichtung kann dadurch erreicht sein, dass zur Bestimmung des Einlaufdruckes der Trübe ein Hochbehälter vorgesehen ist, dem die Feststoffaufgabe und der Zyklonrücklauf zufliessen. Die Grösse des Einlaufdruckes wird dabei von den Durchlaufwiderständen im Mahlbehälter bei gegebener Durchsatzmenge bestimmt, wobei auch das Ansaugen von Luft und die Bildung von nicht mit Mahltrübe gefüllten Räumen mit Sicherheit vermieden werden kann.
Die gleichmässige Suspension Feststoff/Flüssigkeit in allen Räumen des Mahlbehälters kann in Abhängigkeit von Korngrösse, spezifischem Gewicht des Feststoffes und der Viskosität der Flüssigkeit unter Umständen bereits bei verhältnismässig niedrigem Druck der in den Mablbehälter einlaufenden Trübe aufrecht- erhalten werden.
Vorteilhaft fliesst dabei die Mahltrübe aus den am Umfang angeordneten Öffnungen der einen Stirnwand des Mahlbehälters frei aus und wird über einen Sammelbehälter und eine Pumpe den Zyklonen mit für den Klassiervorgang optimalem Druck zugeführt. Das Zusatzwasser wird zweckmässig ganz oder teilweise in die Austragkammer des Mahlbehälters eingespritzt, um eventuelle Ablagerungen an dieser Stelle zu verhindern.
In den Fällen, in denen die Mahltrübe mit einem höheren Druck den Mahlraum ohne wirtschaftliche Nachteile durchfliessen kann, ist die Anwendung einer Variante des Verfahrens zweckmässig. Dabei fliesst die Mahltrübe nach Durchgang durch den Mahlbehälter unmittelbar über Druckschläuche den Klassierzyklonen mit dem für den Klassiervorgang optimalen Druck zu.
Zur Vermeidung eines Rückstaues zum Mahlbehälter wird zweckmässig das Zusatzwasser am Mahlbehälterauslauf und am Zyklon-Einlauf durch Injektoren injiziert, wobei am Mahlbehälter vorteilhaft eine Rückschlagklappe vorgesehen ist.
Das Zusatzwasser kann auch in zwei Teilmengen zugeführt werden. Während ein Teil gleichzeitig als Spülung der Austragkammer der Mühle dient, wird dabei die andere Teilmenge am Zykloneinlauf injiziert, zweckmässig so, dass Druck und Trübedichte regelbar sind. Bei einer Variante der zur Ausführung des Verfahrens notwendigen Apparate wird eine besonders zweckmässige Anordnung dadurch erreicht, dass bei vertikaler Längsachse des Mahlbehälters die Längsachsen der Klassierzyklone horizontal oder leicht geneigt sind und die Grobkornspitzen in einen zentral angeordneten Behälter münden, von dem über eine Pumpe und Druckleitung die Mahltrübe dem Einlauf der Mühle zugeführt wird, während die Zyklonausläufe in eine Fangrinne münden.
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele nach der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Schwingmahleinrichtung für die Nassmahlung von Erzen in Seitenansicht bzw. in Längsschnitt,
Fig. 2 das Mahlgefäss mit den Mahlhilfskörpern im Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 die Anordnung und Schaltung eines mit seiner Längsachse vertikal stehenden Mahlbehälters und der darunter befindlichen Klassierzyklone der Pumpe, den Trübekreislauf und den Aufgabebehälter in Seitenansicht beziehungsweise Längsschnitt.
Der Mahlbehälter 1 mit den Stirnwänden 3 und 4 und den Mahlhilfskörpern 2a, 2b, 2c wird von einem Hochbehälter 25 über den druckfesten Schlauch 26 beschickt, der in die zentrale Öffnung 5 des druckfesten Mahlbehälters 1 mündet. Aus den am Umfang angeordneten Öffnungen 6 fliesst die Trübe frei über den Mahlbehälterauslauf 30 in den Pumpensumpf 31 aus.
Die Kreiselpumpe 12 bringt die Mahltrübe auf den für die Klassierzyklone 7 erforderlichen Druck. Das Zusatzwasser 15 wird ganz oder teilweise unterhalb des Mahlbehälterauslaufes 30 dem Pumpensumpfe 31 zugeführt und damit die für den Klassiervorgang in den Zyklonen 7 optimale Trübe dichte eingestellt. Der Trübespiegel im Pumpensumpf 31 wird durch automatische Regelung auf der Höhe Ha gehalten. Die K!assierzyklone 7 werden zweckmässig so angeordnet, dass ihre Grobkornauslaufspitzen 8 in den Hochbehälter 25 münden, während der Fertiggutaustrag 36 in eine umlaufende Fangrinne 34 mündet; Feststoff und Flüssigkeit werden über eine regelbare Aufgabe-Vorrichtung 32 dem Hochbehälter 25 zugeführt, wobei die Trübe Dichte auf den für den Mahlvorgang in der Schwingmühle optimalen Wert eingestellt wird.
Die Suspension Feststoff/Flüssigkeit wird durch das Rührwerk 27 si eliergestellt.
Die Niveauhöhe H1 des Hochbehälters 25 über dem Mühlenauslauf 30 bestimmt den Druck der Trübe am Mühleneinlauf 5. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Trübe in der Mühle ergibt sich aus der Niveauhöhe H1 und den Querschnitten des Mühlenauslaufes 30.
Die Niveauhöhe H2 bestimmt den Druck am Pumpeneinlauf. Beide Grössen werden durch eine entsprechende Regelvorrichtung den sich ändernden Bedingungen angepasst.
Der Mahlbehälter 1 ist auf Stablenkern 16 in der herizontialen Ebene sohwingbar abgestützt. Der Schwingantrieb erfolgt durch Unwuchtantriebe 17, die über die Kardankupplung 18 von den Motoren 19 angetrieben werden. Die Synchronisierung der Antriebe erfolgt über den Zahnkeilriemen 20.
Die von der Pumpe 12 ausgehende Steigleitung 33 mündet in eine Ringleitung 37. Von dieser Ringleitung gehen die Einläufe 35 in die Zyklone 7 ab.
Eine in Fig. 3 dargestellte, andere Einrichtung wird, wie folgt, beschrieben:
Das Mahlgefäss 1 ist durch die Stirnwände 3 und 4 druckfest abgeschlossen. Die Mahlhilfskörper 2 (die Mahlkörperfüllung), sind im Beispiel als ineinandergeschachtelte Ringe 2a, 2b und eine Walze 2c dargestellt, die sich auf ihren Mantelflächen und an der inneren Mantelfläche des Mahlbehälters abwälzen.
Diese Mahlkörper 2 haben sich als besonders zweckmässig erwiesen, da sie aus verschleissfestem Material leicht herstellbar sind und sich für den Abrollvorgang besonders gut eignen. Die zentral in der oberen Stirnwand angeordnete Einlauföffnung 5 ist druckfest über einen Schlauch 26 an der Trübekreislaufleitung 14 angeschlossen. Die an der Peripherie der unteren Stirnwand angeordneten Austrittlöcher 6 für die Mahltrübe sind druckfest über Schläuche 24 mit den tangentialen Einläufen 35 der Klassierzyklone 7 verbunden.
Unmittelbar an jeder Auslauföffnung 6 ist eine Rückschlagklappe 21 angeordnet. Das Zusatzwasser 15 wird durch die Injektoren 22 und 23 am Mahlbehälterauslauf 6 bzw. am Zykloneinlauf 35 injiziert. Die Längsachse der Zyklone ist horizontal oder leicht geneigt angeordnet. Die Zyklonspitzen 8 münden in den zentral angeordneten Pumpensumpf 9, während die Zyklonausläufe 10 in der Fangrinne 11 für das Fertiggut münden. Die Pumpe 12 drückt die umlaufende Trübe einschliesslich der Aufgabe 13 in die Umlaufleitung 14. In den Pumpensumpf 9 führt die Leitung für die Produktenaufgabe 13 und eventuell noch ein Teil des Zusatzwassers 15. Der Mahlbehälter 1 ist auf Stablenker 16 in der horizontalen Ebene schwingbar abgestützt. Der Schwingantrieb erfolgt durch die Unwuchtantriebe 17, die über die Kardankupplung 18 von den Motoren 19 angetrieben werden.
Die Synchronisierung der Antriebe erfolgt über die Zahnkeilriemen 20.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Vermahlen einer Feststoff-Flüssigkeits-Suspension mittels Schwingmühle, dadurch gekennzeichnet, dass dem druckfest ausgebildeten Mahlbehälter (1), dessen Mahlkörperfüllung (2) periodisch auf seiner Mantelfläche abrollt, die Mahltrübe unter Druck zugeführt wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mahlbehälter (1) die Mahltrübe mit dem für den Mahlvorgang optimalen Druck durch eine in der oberen Stirnwand (3) des Mahlbehälters (1) zentral angeordnete Öffnung (5) über den Druckschlauch (26) zufliesst, während sie nach Durchfluss durch den Mahlbehälter (1) durch am Umfang der unteren Stirnwand (4) angeordnete Öffnungen (6) frei austritt.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahltrübe nach Durchgang durch den Mahlbehälter (1) unmittelbar über Druckschläuche (24) den Klassierzyklonen (7) mit dem für den Klassiervorgang optimalen Druck zufliesst.
3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzwasser (15) vor Eintritt in die Zyklone (7) mit entsprechendem Druck injiziert wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzwasser (15) zum Mahlbehälterauslauf (6) und am Zykloneinlauf (35) durch unter Druck stehendes Wasser injiziert wird, wobei am Mahlbehälterauslauf (6) eine Rückschlagklappe (21) vorgesehen ist.
PATENTANSPRUCH II
Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Einlaufdruckes der Trübe (H1) ein Hochbehälter (25) vorgesehen ist, dem die Feststoffaufgabe (32) und der Zyklonrücklauf (8) zufliessen, wobei der zentral am Hochbehälter (25) angeordnete, druckfeste Schlauch (26) in eine zentrale Einlauföffnung (5) des Mahlbehälters (1) mündet, und die aus dem Mahlbehälter (1) frei auslaufende Trübe einem Sammelbehälter (31) und über eine Pumpe (12) den Zyklonen (7) mit dem für den Klassiervorgang optimalen Druck zugeführt wird.
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