CN105102132A - 用于制备和分离包括复合多物质系统的物料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备和分离包括复合多物质系统的物料的方法。由此，所述物料作为原料喂入辊磨机中。通过磨床上的磨辊，在所述辊磨机中产生床上式磨削，其中所述物料通过剪切应力和磨损相互磨削。所述辊磨机以所述磨床具有的最小高度大于所述两种组分中的一种的颗粒直径的方式运行，所述挤压力选择成能够实现针对平均辊轮直径的垂直投影区域而言的处于从50kN/m²到140kN/m²的范围内的接触压力。此外，本发明还涉及一种可实现根据本发明的方法的立式辊磨机。

Description

用于制备和分离包括复合多物质系统的物料的方法和装置

本发明涉及一种用于制备和分离包括复合多物质系统的方法，并且涉及一种用于实施这种方法的立式辊磨机。

德国每年会产生大约8000万吨的建筑废料。它们中的大部分是压碎的混凝土。混凝土和那些压碎的混凝土基本上由砂砾、沙子和水泥石构成。其中，水泥石起到将另外两种组分连结在一起的作用。

期望以这样的方式来制备压碎的混凝土，即可将其分解成单个的组成部分，特别是在没有天然的砂砾和沙子沉积的地区。尤其是，回收使用过的砂砾和/或沙子是有价值的。然而重要的是，沙子砾和沙子应当尽可能彻底地净化掉水泥石，不然的话，当使用所述回收的砂砾或沙子来生产混凝土时，以这种方式生产出来的混凝土可能会有较低的强度。

例如，WO2011/142663A1公开了一种用于粉碎压碎的混凝土的分离装置，并且可能的话也能够对混凝土中的单个组分进行回收。然而，这种装置不能实现各个所回收的组分、如砂砾和沙子的所期望的纯度水平，或者仅能在特别有利的条件下才能实现。

尤其是，混凝土再生的基本特征是在压碎的混凝土的制备过程中不会将砂砾粉碎，因为不然的话，它将只能进一步用于生产质量低劣的混凝土。

最近，实际上只是单纯的粉碎单元的辊磨机也已被用于制备和分离物料。

例如，这样的方法可从WO2011/107124A1中得知。在其中描述的方法中，由硅酸盐部分和金属部分构成的不锈钢渣以定向的方式进行粉碎，并且这些部分由此彼此分离。为了实现分离，在粉碎过程中利用了各个部分之间显著的硬度差异以及密度差异。该方法的基本特征在于继续将磨机主要作为粉碎单元使用，继续对所供应的原材料进行单纯地粉碎，并且继续仅将实现分离作为次要的、下游的属性。通过所需的基于压力的粉碎，该方法仅允许在如果待分离的组分中有一种具有韧性的情况下实现分离，以使其不会在研磨过程中被粉碎。换言之，所述分离是这样发生的：一种组分被辊轮压力所研磨，而另一种组分则没有被粉碎。这是可能的，因为没有被粉碎的组分具有韧性。假使在研磨过程中压力稍微地过高，则该组分实际上会变形(这是不期望的)，但是其不会被继续粉碎。

然而，这样的方法不能用于压碎的混凝土的制备和分离，因为压碎的混凝土不具有任何具有韧性的组成部分，并且因此压碎的混凝土所有的组成部分或组分都可以被磨机粉碎。因此，所期望的结果、尤其是砂砾的净化和回收将难以实现。

本发明的目标是提出一种方法和装置，通过其可对包括复合多物质系统的物料进行制备和分离，其中所述多物质系统的组分不具有任何的韧性。

根据本发明，通过具有权利要求1的特征的用于制备和分离包括复合多物质系统的物料的方法，以及具有权利要求13的特征的立式辊磨机，该目标得以实现。

本发明有益的实施方式在从属权利要求和说明书中进行了描述。

根据本发明的用于对复合多物质系统进行制备和分离的方法，将物料作为原料喂入具有磨盘和磨辊的辊磨机中以进行床上式磨削，所述复合多物质系统至少包括第一组分以及连接到所述第一组分的第二组分，并且其中这两种组分均不具有韧性。

在运行过程中，在磨盘上形成了已处理过的物料和待处理的物料的磨床，磨辊在磨床上滚动。在床上式磨削的过程中，物料在磨床上借助于磨辊通过两种组分的颗粒之间的剪切应力和磨损而分离成第一组分和第二组分，其中第一组分的颗粒、第二组分的颗粒以及相同组分的颗粒相互研磨。

为促进辊磨机中的床上式磨削，辊磨机在极低的辊轮挤压力下运行，使得相对于平均辊轮直径的垂直投影面积而言的接触压力可达到仅处于从15kN/m²到最大为140kN/m²的范围内。由此，所述挤压力选择成使得可以直接通过该接触压力来实现第一组分和/或第二组分的基本上没有基于压力的粉碎。换言之，对物料的制备基本上仅通过物料及第一组分和/或第二组分的颗粒的相互磨削而产生。不会产生基于压力的粉碎。只要能够进行粉碎，它就可以主要是通过物料的相互磨损来实现。

此外，辊磨机的运行方式为磨床具有的最小高度大于两种组分之一的颗粒直径。在床上式磨削和在磨床上的处理之后，至少第一组分和第二组分会从辊磨机的处理回路中移除并分选。

根据本发明的方法的核心思想在于，辊磨机、特别是立式管磨机不再作为其中待粉碎的物料通过辊轮的压力而“受挤压”的粉碎单元使用，取而代之的是，辊磨机、尤其是形成在辊磨机上的磨床用于将原料分离和制备成它的组成部分，尤其是分离和制备成第一组分和第二组分。这种对原料的分离和制备在磨床上通过相互间的摩擦应力、即物料的磨削而产生。

对应于本发明，可以知道，通过在磨盘上经由辊轮仅以极低的挤压力来形成根据本发明的磨床，在构成复合多物质系统的物料的各个组分之间产生了磨削过程，或者使得这一磨削过程成为可能。

因此，采用根据本发明的床上式磨削也可用辊磨机来分离多物质系统，所述多物质系统的组分不具有任何的韧性。甚至可完成对其中组分是脆性的多物质系统的分离。换言之，基本上研磨不再在磨机中发生，因为辊轮的挤压力的大小设定为使得基本上不能再通过辊轮或它们对磨床的直接影响而产生粉碎。对于多物质系统的组分的分离和相关的部分粉碎主要通过发生在磨床上的磨削过程实现。

在本发明的范围内，可将磨削或磨蚀理解为通过多种组分彼此之间的相互摩擦而实现的对它们之间的附着物的净化。由此，组分的分离尤其通过由组分彼此之间的摩擦所产生的剪切应力而在表面上产生，这导致了对各个组分的净化。

形成本发明的基础的另一核心思想是，以使磨床所具有的最小高度大于两种组分之一的颗粒直径的方式来形成磨床。尤其是，选择复合多物质系统中的两种组分中的较硬或较坚韧一种。通过磨床的这种设计确保了较硬的组分不会通过辊轮压力而粉碎。就此而言，并一定要选最硬的那种组分。例如有益的是，磨床的高度至少与组分中的一种的平均尺寸一样高。这样一来，足以确保在制备过程中不会产生基于压力的粉碎，而是基本上产生基于磨床上的磨削过程的制备和粉碎，即基于磨损的粉碎。

根据本发明的含义，所述复合多物质系统也可由比这里以例子的方式给出的两种组分更多的组分构成。根据本发明的含义，更紧密结合的组分也可以理解为更硬的组分。

辊轮(或者也可称为磨辊)的优选的挤压力可以选择成使得接触压力出现在从15kN/m²到最大为140kN/m²的范围内。该挤压力尤其取决于所述辊轮的尺寸、立式磨机的尺寸和/或辊轮的重量。接触压力在此作为参考值，从而得到了与辊轮或磨机的外形尺寸不相关的基准。接触压力的优选范围取决于待处理的物料，其中接触压力可选择成使得磨料基本上没有基于压力的粉碎。由于当处理天然的多物质系统时在多物质系统的整个范围内会出现很多不同硬度，因此不能完全排除有小部分会经受不期望的压力粉碎或出现不成功的处理。

本发明进一步基于这样惊人的发现，即，尽管接触压力对于辊磨机的运行而言实际上是过低的，但其也可对原料进行处理。这基本上是因为与现有的磨机的运行模式相反，在本发明中不会产生真正的研磨，而是基本上物料会彼此之间相互处理并且不会被辊轮处理。这甚至导致了采用根据本发明的方法也可对其组分基本上不具有任何的密度差异的物料进行制备和分离。

对挤压力以这样有益的方式进行选择，使得在床上式磨削过程中产生的颗粒间的剪切应力处于从5kN/m²到70kN/m²的范围内，优选地在7kN/m²和20kN/m²之间。存在于复合多物质系统的不同组分的颗粒之间的剪切应力的所述范围有助于在磨床上实现很好的磨削，因此在磨机中可完成对复合多物质系统的制备和分离。这里，所存在的剪切应力还允许在各个组分之间实现足够高的纯度，避免了过多粉碎的风险。

在对剪切应力的调节中的一个关键因素是辊轮的挤压力。应当对其进行理想地设定，使得通过转动磨板与辊轮的组合以及辊轮的转动，在磨床上会出现期望的剪切应力。换言之，不同的剪切应力或摩擦力会作用在待处理的物料上。一方面，存在于各个物料颗粒彼此之间的剪切应力和摩擦力会施加到物料上，另一方面，剪切应力会通过辊轮施加到物料上。

通常，当使用辊磨机作为粉碎单元时，通过磨床来使磨轮进行旋转。因此，在标准状态下，可以假设辊轮的圆周速度与位于旋转的磨板上的磨床的相对速度大小接近。然而，如果辊轮相比磨板或磨床转动地太慢，那么在接触点上的不同速度会导致产生可用于根据本发明的床上式磨削的剪切应力。

更具体地说，剪切应力基本上是基于相对于辊轮圆周速度的颗粒速度而产生的，其中所述颗粒沿着磨机的下方引导，而所述辊轮在所述颗粒上掠过，或所述颗粒从所述辊轮上掠过。

当使用辊磨机进行研磨时，与标准的运行模式相反，采用根据本发明的方法需要显著地增加磨床的高度。对于根据本发明的方法而言，磨床优选地具有最大高度为磨盘直径的8％，更为优选地为大致4％。在传统辊磨机的运行模式中，磨料会被辊轮有效地粉碎或压碎。由此，为了使由磨辊引入到磨床中的力可有效地用于粉碎磨料，期望研磨间隙(即，磨辊和磨板或磨盘之间的距离)不能过大。如果研磨间隙过大的话，一方面会出现磨料仅被部分地挤压并因此没有足够的压力施加到磨料上的现象，另一方面会出现磨料流到研磨间隙之外，从而磨料移动但没有被粉碎的现象。

与此相反，对应于根据本发明的运行模式，期望待磨削的复合多物质系统的颗粒或组分的在磨床上运动。因此优选的是，磨床的高度显著地高于辊磨机专用于研磨的情况下的磨床高度。磨床高度越高，导致在磨床上会有更多的颗粒或组分彼此之间的相对运动，从而由此实现床上式磨削。

原则上，磨床的高度可通过辊轮的挤压力、进料质量流量、磨盘速度、磨盘的挡边的高度和/或内部循环流量来进行调节。

通过相伴生的接触压力的增加，辊轮挤压力的增加会减小磨床的高度。进料质量流量增加，即如果在每单位时间内有更多的磨料作为原料喂入到辊磨机中，则磨床的高度会增加。相反地，较高的磨盘速度反过来会减小磨床的高度，因为磨盘上存在的磨料也会更快地从磨盘上移除。磨盘的挡边位于磨盘的边缘，并且用于减少或阻止磨料溢出盘的边缘。如果挡边的高度增大了，那么磨盘的高度也会增大。

另一个可用来调节磨床的高度的参数是内部循环流量。由此，在分类过程中被拒收并再循环回到磨盘上以进行进一步处理的颗粒的量是一个问题，尤其是在辊磨机带有一体式的分级器的情况下。如果内部循环流量增大了，那么磨床的高度也会增大。例如，可通过对分级器的设置并且也可通过过程空气气流的流量来影响内部循环流量。

例如，已证实为有利的是，可增大复合多物质系统的物料粘结程度以增加挤压力，从而实现用于床上式磨削所需要的力(尽管物料的粘结程度增大)。然而，由于磨床的高度理想地应当保持恒定，所以其他参数必须进行调整，因为通过增大挤压力，磨床的高度最初是会减小的。由此，增加进料质量流量和/或内部循环流量是优选的。作为替代或附加，也可降低磨盘的速度。对这些参数的设定也可在不间断的运行过程中进行，因此，如果例如在测试中可确定复合多物质系统的物料粘结程度比现有的大时，可通过这里所指出的参数对这一情况作出反应。

另外一种可能是增加挡边的高度。然而，在不间断的运行过程中这是不可能的，或者仅在很困难的情况下才是可能的。因此，这种变化主要是在所使用的辊磨机将要转换到不同的多物质系统或将要针对这种转换进行设计的时候使用。

如果复合多物质系统的物料粘结程度减小了，那么挤压力会相应地减小，因此原则上磨床的高度会增加。为将其抵消掉，现在可将前面提到的参数向各自相反的方向调节。

在辊磨机的运行过程中，原则上期望具有尽可能高的生产量，即，每单位时间内有尽可能多的原料。如果为增加生产量而增大物质流量，那么为维持磨床的高度而尤其是增大磨盘速度是有益的。辊轮挤压力的增大实际上也可减小磨床的高度，但这会导致床上式磨削的变量的改变。尤其是，通过较高的辊轮挤压力，研磨压力(即，通过辊轮引入到磨床上的力)会增大，从而接触压力也会增大。这会导致对多物质系统的较差的制备和分离。因此，如果进料质量流量增大了，那么优选地应当仅通过增加磨盘速度来对其进行抵消。如果内部再循环被迫地增大了，那么也可实施同样的措施。例如，如果需要对物料进行较高程度的分解并且因此较少的物料会作为细骨料通过分级器而移除就是这种情况。正如前面已经指出的那样，这导致了更多的物料喂回到磨板上，并且以与增大进料质量流量的情况类似的方式导致了磨床高度的增大。这里同样优选的是，基本上仅通过磨盘速度的改变(尤其是增大)来对其进行控制，从而磨床的高度保持恒定。

不同的辊磨机类型已为人们所熟知。在一些辊磨机中，辊轮是被直接驱动的。在其他辊磨机中，尤其是在LOESCHE型辊磨机中，辊轮本身是不被驱动的，而是通过辊轮和磨床之间产生的摩擦力来使其进行旋转。在其中辊磨机用于研磨的辊磨机的正常运行模式下，这相对来说没有问题。然而，当使用辊磨机来进行床上式磨削时，由于这些磨辊具有极小的挤压力，已查明有越来越多的人开始关注磨辊的旋转。

就此而言，优选的是，辊磨机在启动时以辊轮具有比在运行过程中所选择的挤压力更高的挤压力的方式运行。这是必要的，以便在开始的时候克服辊轮的启动转矩而使其旋转。随后，在床上式磨削的过程中，多数情况下存在于磨床和磨辊之间的摩擦力足够维持辊轮的旋转。

就此而言，优选地在运行过程中对辊轮的旋转进行监控，并且如果发现辊轮旋转地过慢，那么至少辊轮的挤压力会随时间而增大。辊轮旋转不足会导致辊轮引入到磨床上的剪切应力的变化，并因此导致床上式磨削的质量也会变化。通过短期增加辊轮的挤压力，可确保它们具有足够的旋转或具有足够的角动量。根据本发明的含义，辊轮旋转不足可理解为意味着辊轮的圆周速度低于辊轮下方的物料流的速度的50％。可近似地推定辊轮下方的物料流的速度相当于辊轮下方的磨盘或磨板的旋转速度。取决于物料的情况，可调整几个百分点以利于更好地估算出速度。

为了有助于辊磨机的启动，尤其是使磨辊进行旋转(此时仅允许极低的挤压力以用于床上式磨削)，有益地将辊轮轴承设计为相比传统的轴承具有更大的游隙。这样一方面减小了启动转矩，此外，另一方面还减小了磨辊停止或磨辊具有过低的旋转速度的风险。

根据一个优选的实施方式，辊磨机在过度运转模式和/或空气气流模式下运行。在单纯作为过度运转磨机的运行模式下，制备好的磨料尤其通过磨盘的旋转来传送，越过可能存在的挡边并落入到磨盘下方的区域中。可从这里将其运走。在空气气流运行模式下，从磨板上掉落下的磨料会被过程空气气流带起并吹走，尤其是向上吹走。在磨盘的上方多数情况下会有分级器，制备好的磨料会被过程空气气流输送到这里。在分级器中进行分类处理，以使制备好的足够精细的磨料可从制备过程中排出，而有待进一步处理的磨料会喂回(所谓的拒收)到制备过程中。

就本发明而言，尤其是也可将床上式磨削描述为研磨过程，因为可将其可视为与标准的研磨过程有点关系的研磨过程，但仍可通过不同的粉碎技术将其与标准的研磨过程区分开。然而，床上式磨削是由辊磨机完成的，因此这里使用了磨机的术语以便更容易地理解，尽管实际上并没有进一步的研磨产生。在过度运转模式和空气气流的组合模式下，不是全部的过度运转的磨料都会被围绕磨盘吹过的过程空气气流带起，而是仅有其中的一部分会被带起。其他部分会向下落，并由传送工具从磨盘的下方运走。

根据一个优选的实施方式，待制备和待分离的包括复合多物质系统的物料是压碎的混凝土。压碎的混凝土本身大部分由砂砾、沙子和水泥石组成。根据本发明的方法，通过床上式磨削允许砂砾和沙子彼此分离并与水泥石分离以及得到净化。通过床上式磨削，尤其是水泥石会从砂砾和沙子上磨掉，使得使用根据本发明的方法之后，砂砾和沙子再次表现出基本上纯净的形式，因此可再次用于混凝土的生产。

在本方法的一个更加有益的实施方式中，使用了具有分级器的立式辊磨机，所述分级器也可以是一体式的。此外，以这样的方式对过程空气气流进行设置：通过过程空气气流将组分(例如水泥石)以及由第一组分和第二组分形成的化合物(如水泥石和沙子)的至少一部分从过度运转的磨料输送到分级器，而将净化了的第一组分(如砂砾和沙子)作为粗料从研磨过程中移除。

此外，粉碎的第二组分(例如，粉碎的水泥石)的至少一部分在分级器处作为细骨料从研磨过程中移除，并且没有充分粉碎的第二组分的颗粒以及第一组分和第二组分的附着物(例如，水泥石以及水泥石和沙子的化合物)会被分级器拒收并喂回到磨盘上。另外，在多物质系统包括多于两种组分的情况下，为有助于进一步的分离，可通过筛子将沙子从粗料中分离出来。

根据一个有益的实施方式，立式辊磨机在过度运转模式和空气气流模式的组合模式下运行。从下面围绕磨盘扫过的过程空气气流设置成使其仅将轻的或小的物料(尤其是粉碎的水泥石以及水泥石和沙子的附着物)沿朝着分级器的方向向上输送。净化了的重的组分、如沙子和砂砾可相反于过程气流向下落，并作为粗料从研磨过程中排出。另外，组分的附着物，如砂砾、沙子和水泥石可作为粗料从研磨过程中排出。这些仍没有充分制备好的物料可通过分选过程检测出来，并且会喂回到根据本发明的床上式磨削过程中。

为了将砂砾和沙子分离，适宜通过筛选进行后续的分离。由过程空气气流带到分级器中的物料会在那里进行分类。这种分类取决于分离器的设置，例如，只有粉碎的水泥石可作为细骨料排出，而剩余的物料会喂回到磨盘上。在对应于根据本发明的方法中，对水泥石的粉碎不是通过压应力产生的，而是通过床上式磨削产生的。换言之，水泥石是被其他颗粒和其他水泥石磨碎的。通过这种磨碎，也可将水泥石从沙子和砂砾上移除，而不将沙子和砂砾本身粉碎。

根据本发明的方法可优选地由具有可旋转的磨盘和至少两个固定的、可旋转的磨辊的辊磨机完成，在运行过程中会在磨盘上形成磨料的磨床，并且磨辊会在磨料上滚动。在这种情况下，优选地在磨辊的上方布置分级器，此外，还设置了用于界定和维持磨盘和磨辊之间的最小研磨间隙的工具。

根据本发明的立式辊磨机是基于这样的共识：相比传统的磨床，例如用于煤炭研磨而提出的磨床，在床上式磨削中在磨床上会需要或会出现明显较低的磨料的挤压。然而，通过这种低挤压或由磨辊带来的力效应，会出现与局部硬度不同以及磨床的其他性质相关的问题，这些性质可能出现明显不同的水平。例如，作为低挤压并且磨床高度相对较大的结果，某一位置会出现比其他位置更多的空气包含物。如果磨辊以恒定的挤压力运行，就会产生在出现更多的空气包含物的位置处磨辊会对磨床进行比其他位置明显更大的挤压的风险。甚至会出现磨辊穿过磨床直至撞击到磨盘上的现象。所有这些变化和出现的现象都会导致磨辊不顺畅的运行。这又会导致在立式磨机的整个运行过程中的振动，这是不期望出现的并且甚至部分是有害的。例如，如果出现过大的振动，立式辊磨机的制备过程就必须停止。

就此而言，在本发明中已认识到，第一次需要在立式磨机中设置用于界定和维持磨盘和磨辊之间的最小研磨间隙的工具。该工具确保了通过不同的磨床性质来防止磨辊穿过磨床撞击到磨盘上。

为实施这种工具，可想到不同的可行的方式。例如，在一个有益的实施方式中，可为磨辊设置相应的止动器或止挡缓冲器。另一种可行的方式是设计对应于磨辊的液压系统。

根据一个优选的实施方式，设置液压系统来调节辊轮在运行过程中的挤压力。该液压系统抵消了磨辊的重力，以利于使相对于平均辊轮直径的垂直投影面积而言接触压力处于从15kN/m²到140kN/m²的范围内。特别是LOESCHE型的立式辊磨机中的液压系统是以传统方式设计的，从而磨辊的挤压力的作用方向与重力的方向相同。通常，通过液压系统可实现从600kN/m²到1000kN/m²或更大的接触压力。然而，在床上式磨削中这是不期望的。

由于不同的磨机系统中磨辊的尺寸都很大以及其重量多达45t，需要设置反式液压系统以减小压在磨床上的磨辊的重力。已知的部分用于使磨辊枢轴旋转的液压系统不能在这里使用，因为其确实减小了磨辊作用在磨床上的压力，但它不适合用来将这种压力维持在恒定的水平，进而不适合用来将挤压力维持在恒定的水平。相反，其仅设计用于快速地枢轴转运磨辊，例如出于维护的目的。

根据一个有益的实施方式，在每个磨辊上均设置有监控系统，并在运行过程中监控磨辊的旋转。当使用立式辊磨机来进行床上式磨削时这是需要的，正如前面已阐述过的那样，因为以非常低的挤压力进行工作意味着会出现磨辊的不再充分的旋转。通过设置监控系统，这种状态可被检测到并可采取适宜的防范措施，例如暂时地增加挤压力。

下面将使用示例性的实施方式并参考附图来对本发明进行详细地描述，在图中：

图1显示了用于根据本发明制备混凝土的流程图；

图2显示了立式辊磨机的截面图；以及

图3显示了图2中的立式辊磨机的一部分。

通过对用于包括复合多物质系统的物料的制备和分离的创造性方法进行举例的方式，图1显示了用于制备压碎的混凝土的流程图10。在下面更为详细地描述的用于压碎的混凝土制备的方法也可以相同或类似的方式用于其他的物料系统，在这些物料系统中各个组分都不具有韧性。下面的设计仅可视为通过举例的方式来描述根据本发明的方法的具体执行及其优势的例子。在这个例子中所描述的各个相互关联的方法步骤也可以单独地实施，因此，每一步均视为本发明单独的一部分。

照惯例，通过破坏和分离出加强钢筋，可从压碎的混凝中生产出0mm到63mm部分的混凝土碎渣。随后，通常会进行对砂砾和沙子部分的分类。然而，这些部分具有难以忽略的水泥石附着物。因此，在混凝土的生产中最多仅有占15％的再生砂砾和沙子可作为骨料来代替初次使用的砂砾和沙子使用，这在技术上认为是合理的。

通过根据本发明的方法，最多为15％的再生物料可作为砂砾和沙子的替代物的这一阈值可明显地向上提高。

为此，可将例如具有高达80mm粒度尺寸的混凝土碎渣作为初始物料或喂料产品11使用。根据本发明，将这种混凝土碎渣(也称为压碎的混凝土)作为原料喂入辊磨机12中。辊磨机12在过度运转模式和空气气流模式的组合模式下采用根据图1的方法运行，辊磨机12也称为立式辊磨机。下面将通过参考图2对辊磨机12中进行的处理以及辊磨机12的运转模式进行详细的描述。

根据本发明，辊磨机12作为床上式磨削单元而不作为粉碎单元运行。因此，制备好的和粉碎了的水泥石16可在设置于辊磨机12中的分级器处从制备回路中移除，所述分级器原则上也可布置在辊磨机12的下游。

通过过度运转的方式，粗料13在辊磨机12中从制备回路中移除，所述粗料13基本上由制备好的砂砾、沙子和仍然具备附着性的物料组成，但是后者在粗料13中的比例明显地小于在原料11中的比例。具备附着性的物料特别地可为带有水泥石附着物的砂砾和/或沙子。之后，粗料13会经过筛子14，通过筛子14可将0mm到2mm部分的沙子17移除。这种沙子17通过根据本发明的方法10良好地净化，使得可将其类似于初次使用的沙子那样用于混凝土生产。

具有超过2mm尺寸的粗料13随后会经过密度分选工具15的处理。这样可起到允许净化过的具有较高密度的砂砾18从处理回路中排出的作用。不具有足够高的密度的物料(特别是仍带有水泥石附着物的砂砾和/或沙子)又喂回到辊磨机12中的床上式磨削机构中。

另外，尽管这里没有进行描述，但是在这种方法中可以想到的是，其中还可以将沙子也喂入到密度分选工具中，以将仍可能存在于沙子上的水泥石附着物或其他杂质分离，并且将它们再次喂入到研磨机中。

因此，采用根据本发明的方法10能够以如此高的纯度将砂砾18和沙子17从压碎的混凝土(尤其是混凝土碎渣11)中提取出来，使得这些组分可类似于初次使用的砂砾和沙子那样用于混凝土的生产。因此，实现了比目前可能达到的15％的再利用率远远更高的再利用率。

所述密度分选可以由干法密度分选实现，例如通过风力分级器、风力跳汰机和/或空气流化床分选。或者，也可以采用湿法密度分选。然而，喂回到辊磨机12中的物料必须再次进行干燥。湿法分选方法的可能的例子有：浮沉式分离(静态和动态均可)、沉降分选、螺旋分选机或号炉分选，以及流化床分选方法。

下面通过参考详细的图2来将对辊磨机12及其关于床上式磨削的操作进行更为详细的描述。

图2显示了LOESCHE型立式辊磨机30的截面示意图。辊磨机30的一个基本部件由在磨床41上滚动的圆台形磨辊31构成。在这里所显示的局部截面视图中，仅显示了两个磨辊31。然而，也可以使用具有三个、四个或更多个磨辊的立式辊磨机30。

磨床41形成于磨盘32上。磨辊31(或者也可以将其称为辊轮)本身设置在固定的位置，但可绕图中所示的轴线旋转。磨盘32(如图所示)又可关于它的轴线旋转。如果磨盘32旋转了，那么存在于磨床上的磨料42也会旋转。由此，通过磨料42和磨辊31的外轮廓之间的摩擦力带动磨辊31旋转。

在磨盘32上方设置有分级器34，采用动态和静态设计均可。下面将对根据本发明的床上式磨削过程进行更为详细的描述。

原料42或磨料42、例如压碎的混凝土通过加料装置35喂入到制备过程中。由此，加料装置35形成为将原料42喂入到磨盘32的中心区域中。

通过磨盘32的旋转，磨料会一边加速一边螺旋式地向外输送，使得磨辊31在其上滚动。然而，对应于根据本发明的床上式磨削方法，磨辊31在辊磨机30中以不同于通常所知的方式运行。由此，它们基本上不会用于磨料的压力粉碎。

对应于根据本发明的方法，磨辊31仅会对磨床41施加极低的接触压力。其处于从15kN/m²到最大为140kN/m²的范围内。优选地位于在30kN/m²和80kN/m²之间的范围内。该接触压力基本上起到将足够大的剪切应力引入到磨床41中以使得磨床41上的颗粒彼此之间相互磨削的作用。

磨辊通常具有多达2.8m的平均直径，并且具有多达45t的重量。在这种巨大的重量下，可实现远高于床上式磨削可具有的最大的接触压力。出于这个原因，设置了反式液压系统(图2中未显示)用来抵消辊轮31的重力。该液压系统在磨辊31的摇臂33上起到负力的作用。换言之，该反式液压系统以这样的方式压在摇臂33上，使得辊轮31稍微地抬起并且一种与其重力相反的力会作用在辊轮上。

通过进一步喂入新的磨料42以及磨盘32的旋转，位于磨盘32上且已部分地制备好的物料会发生位移，并越过挡边36而运动到磨盘32和磨机机架之间的空隙中，所述磨盘32也称为磨板。

通过磨机同时处于过度运转模式和空气气流模式下的运行，此时会发生第一次分类。经过度运转处理过的物料中的一部分被从下方流入的过程空气37沿着朝向分级器34的方向输送，而另一部分则可作为过度运转的粗料从处理回路中移除。

第一次分类的基本特征在于所供应的过程空气37的量。此外，该第一次分类还可受到叶片环38的影响。由此，过程空气37可结合叶片环38以这样的方式进行调节，即，基本上砂砾和沙子可作为过度运转的粗料51从处理回路中移除。如图1所示的那样，随后会对它们进行筛选。

尚未进行充分磨削的带有水泥石的砂砾和/或沙子的粘着物料也可作为过度运转的粗料51从处理回路中移除。正如图1已表明的那样，粘着物料随后会随新的压碎的混凝土一起喂回到处理回路中。

通过过程空气和选择性设置的叶片环可实施第一次分类，可将该第一次分类视为密度分选。

吹入的过程空气37将尤其是粉碎的水泥石以及带有附着的水泥石的沙子颗粒运送到分级器34。在这里发生了第二次分类。这也是密度分选。

这里，通过使用分级器34，尤其是充分粉碎的水泥石会从处理回路中排出。这些粉碎的水泥石在过程空气出口处随着流出的过程空气从处理回路中移除。

未充分粉碎的水泥石或包括水泥石和沙子的粘着物料通过砂砾锥斗40喂回到磨盘32上，并且喂到那里以进行进一步的床式磨削。

此外，在辊轮31上设置有辊轮速度传感器46，其在运转过程中检测辊轮31的速度。这是必要的，因为通过低的挤压力(由此在床上式摩削中将辊轮31压在磨床上)会出现辊轮31旋转过慢。如果通过辊轮速度传感器46将其检测出来，则可暂时地增加压力以增加辊轮的旋转。

根据本发明的方法和成功的床上式磨削的基本特征是将磨床设计的足够高，使得在磨床上有足够多的原料的颗粒以允许相互磨削。下面将在图3中对磨床的可能影响值进行更加详细的解释。

图3显示了图2中的辊磨机30的一部分。图3中使用了与图2中相同的附图标记。

为影响磨床的高度s，基本上可以利用进料质量流量m_m,in、磨辊31的挤压力F_w、磨盘的速度n_s、挡边36的高度h以及内部循环流量。内部循环流量在图3中没有显示。它基本上是分级器所拒收的物料，其占了进料质量流量m_m,in的一部分。

下面将对各个设置参数的影响进行详细的解释，分别基于此时其他参数保持恒定的假定。这里的目的是改变磨床的高度s，尤其是在辊轮31下面，即在辊轮31和磨盘32之间。该区域也称为研磨间隙。

一种简单的方式是通过改变对接触压力有影响的辊轮31的压力F_w的方式来改变磨床的高度s。所述接触压力是在辊轮的下方直接作用在磨床上的力。如果辊轮的挤压力F_w增大，那么磨料会更大程度地被压缩或粉碎，使得磨床的高度s减小。反之，如果辊轮以较小的挤压力F_w压在磨床41上，那么磨床的高度s就会增加。

进料质量流量m_m,in增大，则磨床的高度s也会增大。如果每单位时间内有更多的物料喂入到磨盘32上，那么在假定的相同的磨盘上驻留时间内则会有更多的磨料位于磨盘32上。这样一来，一定会随之出现的是磨盘上的质量流量m_m,on也会增大。由于因此在磨盘32上会有更多的物料，所以磨床的高度s也会更高。

进料质量流量m_m,in的影响可以两种方式产生。一方面，每单位时间内可将更多的进料物料喂入到辊磨机30。另一方面，可以不同的方式对分级器进行设置，使得在分级器处出现较高的拒收率，这意味着会有更多的物料喂回到磨盘32上。通过增大过程空气气流也可以提高拒收率，因为这样一来磨料会更少地作为粗料从处理回路中向下移除，而是会作为潜在的细骨料输送到分级器中。基本上，进料质量流量m_m,in和内部循环流量会影响排出质量流量m_m,out。如果内部循环流量增加，则类似于循环负载增加。换言之，更多的物料会位于磨机中的制备回路中。另外一种表达方式是，这意味着至少排出质量流量m_m,out会随时间而减少。如果进料质量流量m_m,in增大，因此更多的加料物料会喂入到磨机中，那么排出质量流量m_m,out也必然会增加。

另一种可改变磨床高度的可能方式是增大磨盘速度n_s。如果它增大了，那么磨床的高度s就会减小。较高的磨盘速度n_s可减小待处理的物料在磨盘32上的驻留时间。因此，磨盘上的物质流量m_m,on也会变得更少。由此，磨床的高度s也必然会减小。

影响磨床高度s的其他一种可能方式是挡边36。如果挡边36的高度h增大了，那么会有更多的物料堆积在磨板上。这意味着原则上在磨盘32上一定会有更多的物料，以使其可以排出质量流量m_m,out在磨盘32上流动。

这里设定的所有参数的基本特征是它们彼此相互影响。一方面，较高的挡边36确实会导致较高的磨床，另一方面，也会导致原料在磨盘32上有较长的驻留时间。取决于辊轮31的挤压力F_w，这导致了它们之间更好的磨削，但是在某些情况下也会导致不期望的长的应力期，因此最重要的是在某些情况下会导致较低的生产量。

这里通过举例的方式将根据本发明的方法和根据本发明的立式辊磨机的各个特征组合在一起进行说明。然而，显而易见的是，这些特征中的每个也可单独使用。

同样地，尤其是图1和图2中的例子涉及的是对压碎的混凝土的制备。然而，根据本发明的方法也可用于制备和分离很多不同的复合多物质系统。例如，辊磨机中的床上式磨削也可用于制备由泥质页岩和杂质(如石灰、矿石或其他有机组分)组成的天然板石，换言之，床上式磨削有助于使待处理的物料仅受到摩擦应力而不会构成任何实际的粉碎。由此，为产生研磨过的板石，保证天然板石的摩擦应力是非常重要的，其中，不管其多么细微，各个颗粒仍旧具有板状的形式。

类似地，所述方法适合处理由页硅酸盐和可能的杂质组成的云母。至今为止，主要利用了纯的沉积物。然而，这仅是因为至今为止尚没有适合用于干磨干选的制备方法为人们所熟知。

根据本发明的方法还可用于制备含有高岭土的工业砂，其由高岭土、长石和石英砂组成。采用根据本发明的方法，可实现对石墨矿石以及粘土或膨润土的利用和制备，其中所述石墨矿石由石墨和矿石母岩，而粘土或膨润土被沙子或非片状硅酸盐所污染，还可实现通过重矿砂的磨削来分离紧密结合的组分的分解，以及后续的从不含沙子的成分中对金红石、锆石和钛铁矿等等进行密度分选。甚至可制备由熟化的矿渣、相应的金属和在某种条件下稳定的矿渣组成的铬铁矿渣。然而，这里的基本特征是金属组分必须是非韧性的组分，因为不然的话根据本发明的方法的磨削是不可行的，因为不然的话，将不会实现根据本发明的含义的摩擦应力。

采用根据本发明的方法以及根据本发明的辊磨机，由此可简单且高效地制备和分选复合多物质系统。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于制备和分离包括复合多物质系统的物料的方法，

其中，所述复合多物质系统至少由第一组分以及连接到所述第一组分的第二组分构成，并且这两种组分均不具有韧性，

所述物料作为原料(42)喂入到具有磨盘(32)和磨辊(31)的辊磨机(30)中以进行床上式磨削，

在运行过程中，在所述磨盘(32)上形成包括待处理的物料和已处理过的物料的磨床(41)，

在运行过程中，所述磨辊(31)在所述磨床(41)上滚动，

在所述床上式磨削的过程中，所述物料在磨床(41)上借助于所述磨辊(31)通过所述两种组分的颗粒之间的剪切应力和磨损而分离成所述第一组分和所述第二组分，其中，所述第一组分的颗粒、所述第二组分的颗粒以及相同组分的颗粒相互研磨，

为了进行所述床上式磨削，所述辊磨机(30)仅在所述磨辊(31)的挤压力(Fw)的作用下运行，以实现针对平均辊轮直径的垂直投影区域而言的处于从15kN/m²到140kN/m²的范围内的接触压力，所述接触压力选择成使得能够直接通过所述接触压力完成来进行所述第一组分和/或所述第二组分的基本上没有基于压力的粉碎，

所述辊磨机(30)以所述磨床(41)具有的最小高度大于所述两种组分中的一种的颗粒直径的方式运行，并且

至少所述第一组分和所述第二组分从所述辊磨机(30)的处理回路中移除并被分选。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挤压力选择为使得在所述床上式磨削的过程中产生的颗粒之间的剪切应力处于从5kN/m²到70kN/m²的范围内，优选地为7kN/m²到20kN/m²的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，磨床的高度(s)控制成最大为磨盘直径的8％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，磨床的高度(s)控制为磨盘直径的大致4％。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，在所需的挤压力(Fw)下，磨床的高度(s)通过进料质量流量(m_m,in)、磨盘速度(n_s)、磨盘(31)的挡边的高度(h)和/或内部循环流量来进行调节。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，如果所述多物质系统的物料粘结程度增大，则增大所述挤压力(Fw)以实现所述床上式磨削，其中通过增大进料质量流量(m_m,in)、增加挡边的高度(h)、提高内部循环流量和/或减小磨盘的速度(n_s)来维持磨床的高度(s)。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，通过增大进料质量流量(m_m,in)来提高生产量，其中通过提高磨盘的速度(n_s)来维持磨床的高度(s)。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，在启动过程中，所述辊磨机(30)在所述磨辊(31)具有比在运行过程中所选择的挤压力(Fw)更高的挤压力(Fw)的情况下运行。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于，在运行过程中对所述磨辊(31)的旋转进行监控，并且如果确定所述磨辊(31)的旋转过慢，那么至少随时间增加所述磨辊(31)的挤压力(Fw)。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述辊磨机(30)在过度运转模式和/或空气气流模式下运行。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其特征在于，将包括砂砾、沙子和水泥石的压碎的混凝土作为原料喂入，并且通过所述床上式磨削来将砂砾和沙子彼此分离并且与水泥石分离。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使用具有分级器(34)的立式辊磨机，通过如下方式来调节过程空气：来自过度运转的磨料中的水泥石以及至少部分的水泥石和沙子的混合物通过所述过程空气输送到所述分离器(34)，砂砾和沙子作为粗料从研磨过程中移除，粉碎的水泥石作为细骨料在所述分级器(34)处从所述研磨过程中移除，并且水泥石以及水泥石与沙子的混合物被所述分级器(34)拒收而喂回到所述磨盘(32)上，以及通过筛子将沙子从所排出的粗料中分离。

13.一种立式辊磨机，

具有可旋转的磨盘(32)，在运行过程中，磨料(42)会在所述磨盘(32)上形成磨床(41)，

具有至少两个固定的、可旋转的磨辊(31)，在运行过程中，所述磨辊(31)在所述磨床(41)上滚动，

具有布置在所述磨辊(31)上方的分级器(34)，以及

具有用于界定和维持所述磨盘(32)和所述磨辊(31)之间的最小研磨间隙的工具，

其中，设置了用于在运行过程中调节所述磨辊(31)的挤压力(Fw)的液压系统，所述液压系统抵消了所述磨辊的重力，以实现针对平均辊轮直径的垂直投影区域而言的处于从15kN/m2到140kN/m2的范围内的接触压力。

14.根据权利要求13所述的立式辊磨机，其特征在于，其特征在于，在每个磨辊(31)上设置有监控系统(46)以监控所述磨辊(31)在运行过程中的旋转。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

原始权利要求1到13(对应于新权利要求到13)的新颖性、创造性以及工业实用性已经在国际检索单位发出的书面意见中得以肯定。

也已确认，所检索到的对比文件并未披露从属权利要求14和15所限定的特征，也未提供技术启示。这两项从属权利要求也被认为具备工业实用性。

新权利要求13包含了原权利要求14的特征，因此也被认为具备新颖性和创造性。

因此，所有的新权利要求均具备新颖性、创造性以及工业实用性。

Claims (15)

1.一种用于制备和分离包括复合多物质系统的物料的方法，

其中，所述复合多物质系统至少由第一组分以及连接到所述第一组分的第二组分构成，并且这两种组分均不具有韧性，

所述物料作为原料(42)喂入到具有磨盘(32)和磨辊(31)的辊磨机(30)中以进行床上式磨削，

在运行过程中，在所述磨盘(32)上形成包括待处理的物料和已处理过的物料的磨床(41)，

在运行过程中，所述磨辊(31)在所述磨床(41)上滚动，

在所述床上式磨削的过程中，所述物料在磨床(41)上借助于所述磨辊(31)通过所述两种组分的颗粒之间的剪切应力和磨损而分离成所述第一组分和所述第二组分，其中，所述第一组分的颗粒、所述第二组分的颗粒以及相同组分的颗粒相互研磨，

为了进行所述床上式磨削，所述辊磨机(30)仅在所述磨辊(31)的挤压力(Fw)的作用下运行，以实现针对平均辊轮直径的垂直投影区域而言的处于从15kN/m²到140kN/m²的范围内的接触压力，所述接触压力选择成使得能够直接通过所述接触压力完成来进行所述第一组分和/或所述第二组分的基本上没有基于压力的粉碎，

所述辊磨机(30)以所述磨床(41)具有的最小高度大于所述两种组分中的一种的颗粒直径的方式运行，并且

至少所述第一组分和所述第二组分从所述辊磨机(30)的处理回路中移除并被分选。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挤压力选择为使得在所述床上式磨削的过程中产生的颗粒之间的剪切应力处于从5kN/m²到70kN/m²的范围内，优选地为7kN/m²到20kN/m²的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，磨床的高度(s)控制成最大为磨盘直径的8％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，磨床的高度(s)控制为磨盘直径的大致4％。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，在所需的挤压力(Fw)下，磨床的高度(s)通过进料质量流量(m_m,in)、磨盘速度(n_s)、磨盘(31)的挡边的高度(h)和/或内部循环流量来进行调节。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，如果所述多物质系统的物料粘结程度增大，则增大所述挤压力(Fw)以实现所述床上式磨削，其中通过增大进料质量流量(m_m,in)、增加挡边的高度(h)、提高内部循环流量和/或减小磨盘的速度(n_s)来维持磨床的高度(s)。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，通过增大进料质量流量(m_m,in)来提高生产量，其中通过提高磨盘的速度(n_s)来维持磨床的高度(s)。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，在启动过程中，所述辊磨机(30)在所述磨辊(31)具有比在运行过程中所选择的挤压力(Fw)更高的挤压力(Fw)的情况下运行。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于，在运行过程中对所述磨辊(31)的旋转进行监控，并且如果确定所述磨辊(31)的旋转过慢，那么至少随时间增加所述磨辊(31)的挤压力(Fw)。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述辊磨机(30)在过度运转模式和/或空气气流模式下运行。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其特征在于，将包括砂砾、沙子和水泥石的压碎的混凝土作为原料喂入，并且通过所述床上式磨削来将砂砾和沙子彼此分离并且与水泥石分离。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使用具有分级器(34)的立式辊磨机，通过如下方式来调节过程空气：来自过度运转的磨料中的水泥石以及至少部分的水泥石和沙子的混合物通过过程空气输送到所述分离器(34)，砂砾和沙子作为粗料从研磨过程中移除，粉碎的水泥石作为细骨料在所述分级器(34)处从所述研磨过程中移除，并且水泥石以及水泥石与沙子的混合物被所述分级器(34)拒收而喂回到所述磨盘(32)上，以及通过筛子将沙子从所排出的粗料中分离。

13.一种立式辊磨机，

具有可旋转的磨盘(32)，在运行过程中，磨料(42)会在所述磨盘(32)上形成磨床(41)，

具有至少两个固定的、可旋转的磨辊(31)，在运行过程中，所述磨辊(31)在所述磨床(41)上滚动，

具有布置在所述磨辊(31)上方的分级器(34)，以及

具有用于界定和维持所述磨盘(32)和所述磨辊(31)之间的最小研磨间隙的工具。

14.根据权利要求13所述的立式辊磨机，其特征在于，设置了用于在运行过程中调节所述磨辊(31)的挤压力(Fw)的液压系统，所述液压系统抵消了所述磨辊的重力，以实现针对平均辊轮直径的垂直投影区域而言的处于从15kN/m²到140kN/m²的范围内的接触压力。

15.根据权利要求13或14所述的立式辊磨机，其特征在于，在每个磨辊(31)上设置有监控系统(46)以监控所述磨辊(31)在运行过程中的旋转。