DE102012024316A1

DE102012024316A1 - Behandlung von Mahlgut für die Zerkleinerung in einer Pressmühle

Info

Publication number: DE102012024316A1
Application number: DE102012024316.2A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Strasser; Stefan Seemann
Original assignee: KHD Humboldt Wedag AG
Current assignee: KHD Humboldt Wedag AG
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: DE102012024316B4; WO2014090711A1; EP2931431A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur Zerkleinerung von Mahlgut in einer Pressmühle, wodurch Vibrationen, die durch Lufteinschlüsse im Mahlgut entstehen können, verringert werden. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Mahlgut, insbesondere die Grieße in eine Aufgabevorrichtung gegeben, durch Zugabe von Flüssigkeit angefeuchtet und anschließend mit einer Pressmühle zerkleinert wird. Durch die Anfeuchtung agglomeriert das Mahlgut. Dadurch ist weniger Luft im Mahlgut vorhanden. Dadurch wird das Entwichen von Luft aus dem Mahlgut vermieden, wodurch die Pressmühle gleichmäßig und ohne Vibration läuft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur Zerkleinerung von Mahlgut in einer Pressmühle, wodurch Vibrationen, die durch Lufteinschlüsse im Mahlgut und in den zirkulierten Grießen entstehen können, verringert werden.
Es ist bekannt, zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut dieses durch eine Hochdruckbehandlung zu zerkleinern. Die Hochdruckbehandlung wird dabei in Pressmühlen durchgeführt. Im Rahmen der Offenbarung der Erfindung werden unter „Pressmühlen” insbesondere Hochdruckrollenpressen wie auch Walzenschüsselmühlen, Rollenmühlen oder Kollergänge verstanden und allgemein solche Mühlen, in denen das Mahlgut vorherrschend durch Druckbeanspruchung zerkleinert wird. Diese Art der Zerkleinerung eignet sich für spröde Materialien, wie z. B. Erze oder Zement, also für Materialien, die nur begrenzt plastisch verformbar sind.
Hochdruckwalzenpressen bestehen aus mindestens zwei gegenläufig rotierenden, zwischen sich einen schmalen Walzenspalt bildenden Walzen, durch die das Mahlgut hindurch gezogen und im Walzenspalt einem hohen Pressdruck unterzogen wird. In Walzenschüsselmühlen bewegt sich ein scheibenförmiger Walzenteller unter einer rotierenden Mahlwalze. Dabei führt die Mahlwalze entweder eine Karusselbewegung auf dem Walzenteller durch oder der Walzenteller bewegt sich rotierend unter der stationären Mahlwalze. In beiden Fällen berühren sich Mahlwalze und Walzenteller auf einer auf dem Walzenteller vorhandenen Kreisbahn.
In einer Kreislaufmahlanlage durchläuft das Mahlgut mehr als eine Passage der Pressmühle, wobei aus dem im Kreislauf befindlichen Mahlgut stets das feinkörnige bis staubförmige Mahlgut durch entsprechende Trennstufen ausgesichtet wird und die noch nicht ausreichend zerkleinerten Grieße im Kreislauf geführt werden, bis diese soweit zerkleinert sind, dass auch diese als feinkörniges bis staubförmiges Mahlgut die Kreislaufmahlanlage verlassen.
Ist das im Kreislauf befindliche Mahlgut sehr feinkörnig oder hat es einen hohen Anteil von feinkörnigem bis staubfeinen Mahlgut, so kann dies zu Vibrationen in der Pressmühle führen. Eine Ursache für diese Vibrationen sind Lufteinschlüsse im feinen Mahlgut, wobei die Lufteinschlüsse durch die Sichterluft in der Trennstufe in das Mahlgut eingebracht werden. Sehr feines Mahlgut weist durch die disperse Verteilung in der Luft beim Niederschlag eine auffallend niedrigere Schüttdichte auf. Bei der Hochdruckbeanspruchung des Mahlgutes in der Pressmühle wird die in dem feinen, teilfluidisierten oder noch hochgradig luftdurchmischten Mahlgut eingeschlossene Luft durch den Druck aus dem Mahlgut herausgepresst. Die dabei schlagartig entweichende Luft führt zu einem plötzlichen Druckabfall im Walzenspalt, wodurch unter die Resonanz begünstigenden Umständen die Walze in eine Schwingungsbewegung gerät. Die Schwingungsbewegung unterstützt die Luftentleerung des Mahlguts, so dass eine mechanische Schwingungsanregung bei Resonanzfrequenz der Pressmühle auftreten und wodurch Schaden an der Walzenoberfläche und anderen Bauteilen der Pressmühle entstehen kann. Lufteinschlüsse in Mahlgut sind daher nach Möglichkeit zu vermeiden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem Vibrationen in Pressmühlen, die durch Lufteinschlüsse im Mahlgut verursacht werden, vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 1. Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 5 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, dass das Mahlgut, insbesondere die Grieße vor der Aufgabe in die Pressmühle mit einer Flüssigkeit angefeuchtet wird.
Durch die gezielte Befeuchtung des Mahlgutes wird die in den Hohlräumen des Mahlguts befindliche Luft verdrängt, da die Adhäsion der feuchten, noch in der Luft dispergierten Staubteilchen zu einer Verdichtung der Staubteilchenschüttung führt.
Zur Befeuchtung kann gewöhnliches Wasser verwendet werden, welches günstig und leicht verfügbar ist. Neben Wasser können jedoch auch andere mäßig flüchtige Flüssigkeiten wie z. B. höherwertige Alkohole oder Glykole verwendet werden. Möglich sind auch Gemische von Wasser mit diesen höherwertige Alkoholen und/oder Glykolen.
Die gewählte Flüssigkeit sollte einen Siedepunkt von 150°C nicht überschreiten, da ansonsten die Trocknung des Mahlgutes unnötig verlangsamt wird. Zu geringe Siedepunkte können zu einem zu raschen Verdampfen der Flüssigkeit führen und bewirken, dass das Mahlgut trocknet, bevor es in die Pressmühle gelangt.
Die Flüssigkeit wird daher erst unmittelbar vor der Aufgabe des Mahlgutes, insbesondere der Grieße in die Pressmühle dem Mahlgut, insbesondere den Grießen aufgegeben, um ein vorzeitiges Trocknen zu vermeiden. Dies ist vor allem bei solchen Kreislaufmahlanlagen von Vorteil, in denen das Mahlgut zirkuliert, weil hier das Material durch die Zerkleinerung erwärmt wird. Idealerweise hat die Flüssigkeit oder das Flüssigkeitsgemisch einen Siedepunkt zwischen 90°C und 130°C. Durch gezielte Auswahl kann die Flüssigkeit den Bedingungen der Mahlanlage anpasst werden.
Um den Mahlvorgang günstig zu beeinflussen, können der Flüssigkeit ein Mahlhilfsmittel zugesetzt werden. Mahlhilfsmittel vermindern die Agglomerationsneigung der Partikel des Mahlguts, insbesondere der Partikel der Grieße und können so den Durchsatz erhöhen. Typische Mahlhilfsmittel sind Glykole wie z. B. Mono- oder Diethylenglykol, Amine, Carbonsäuren und Sulfonate.
Vorteilhaft wird das Aufgabegut mit so viel Flüssigkeit versetzt, dass der Flüssigkeitsgehalt darin 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Masse der zirkulierten Grieße beträgt. Bei Flüssigkeitsgehalten von weniger als 0,5 Gew.-% ist die Auswirkung auf das Agglomerationsverhalten nur gering. Zu hohe Wassergehalte können sich dagegen ebenfalls als nachteilig ergeben, da ein zu hoher Flüssigkeitsgehalt die Festigkeit des Materials mindert, was sich negativ auf die Effizienz des Mahlvorganges auswirkt. Ein zu hoher Wassergehalt wirkt sich außerdem nachteilig aus, wenn das Mahlgut mit Wasser reagieren kann. Bei Zement kann beispielsweise ein Wassergehalt über 5 Gew.-% zu einem teilweise Abbinden des Zementes durch Bildung von unlöslichen Calciumsilikathydraten führen.
Um solche unerwünschten Reaktionen zu vermeiden können bei wasserempfindlichen Materialien anstatt Wasser auch leichter siedende Alkohole wie z. B. Propanol oder Butanol oder Gemische davon verwendet werden
Die Mahlanlage zur Umsetzung des Verfahrens umfasst erfindungsgemäß eine Aufgabevorrichtung zum Zerkleinern des Mahlgutes, mindestens eine Pressmühle zur Zerkleinerung des Mahlgutes sowie eine Befeuchtungsvorrichtung, mit der das Mahlgut, insbesondere die Grieße vor dem Zerkleinern mit der Flüssigkeit befeuchtet wird. Erfindungsgemäß befindet sich die Befeuchtungsvorrichtung zwischen der Pressmühle und der Aufgabevorrichtung, so dass das aus dem Aufgabegut herausfallende Mahlgut unmittelbar vor der Zerkleinerung mit der Flüssigkeit benetzt wird.
Vorteilhafter Weise ist die Befeuchtungsvorrichtung mit einem Sprühkopf ausgestattet, der für eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf das Aufgabegut sorgt.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für Kreislaufmahlanlagen, in der das Mahlgut nach dem Zerkleinern gesichtet und ein Teil des zerkleinerten Mahlgutes wieder in die Mühle zurückgeführt wird. Gerade in Kreislaufmahlanlagen führt die im Sichter zugeführte Luft erhöht zu Lufteinschlüssen im Mahlgut, so dass hier eine größere Gefahr von Vibrationen ausgeht.
Wird die Mahlanlage im Kreislauf betrieben, so umfasst sie erfindungsgemäß zusätzlich eine Vorrichtung zum Abtrennen des zerkleinerten Materials, z. B. einen Stabkorbsichter. Die Pressmühle und die Vorrichtung zur Abtrennung stehen dabei miteinander in Verbindung und halten mindestens einen Teil des Mahlgutes im Mahlkreislauf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Kreislaufmahlanlage eine Regelvorrichtung, mit der die Flüssigkeitszufuhr aus der Befeuchtungsvorrichtung geregelt wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Vibrationssensors geschehen, der an der Pressmühle angebracht ist und die Vibrationen der Pressmühle oder ihrer Einzelteile misst. Bei Überschreiten eines kritischen Wertes kann dann über die Regelung die Flüssigkeitszufuhr automatisch erhöht werden.
Denkbar ist auch, die Flüssigkeitszufuhr über den Feuchtigkeitsgehalt des gesichteten Mahlgutes zu regeln. Dies kann beispielsweise über einen handelsüblichen Feuchtigkeitsmesser für Materialien erfolgen. Der optimale Feuchtigkeitsgehalt des Mahlgutes kann dann so eingestellt werden, dass dieser in einem vorgegeben Bereich konstant gehalten wird. Der Feuchtigkeitsgehalt lässt sich auf diese Weise lässt sich sehr einfach und präzise regeln.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figur näher erläutert.
In 1 ist eine schematische Darstellung einer Kreislaufmahlanlage mit einer Walzenpresse und der erfindungsgemäßen Befeuchtungsvorrichtung 1 abgebildet.
Das zu zerkleinernde Mahlgut gelangt über ein Transportband 2a in die Aufgabevorrichtung 3. Dabei wird es mit Hilfe der Befeuchtungsvorrichtung 1 mit Flüssigkeit benetzt. Ein Sprühkopf 4 am Ende der Befeuchtungsvorrichtung 1 sorgt dabei für eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit und die Benetzung des Mahlgutes, insbesondere der Grieße. Das befeuchtete Mahlgut wird anschließend mit der Walzenpresse 5, hier beispielhaft für alle eingangs erwähnten Pressmühlen, zerkleinert und das zerkleinerte Mahlgut in einen V-Sichter 6 eingelassen, wo es in eine mehrere Fraktionen aufgetrennt wird. Während die schwerere Grobfraktion über das Transportband 2b mechanisch weiter transportiert wird, wird die Feinfraktion mit der Sichterluft 7 im Steigeschacht 8 in einen Stabkorbsichter 9 befördert, und dort nochmals in eine feine und eine sehr feine Fraktion getrennt. Die sehr feine Fraktion verlässt den Stabkorbsichter 9 über den Auslass 10. Hingegen fällt die schwerere Fraktion, die vom Stabkorbsichter 9 zurückgehalten wurde, wieder in die Aufgabevorrichtung 3, wo es sich gegebenenfalls mit frischem Mahlgut von Transportband 2a vermischt und wieder mit der Befeuchtungsvorrichtung 1 angefeuchtet wird und so wieder in den Mahlkreislauf gelangt. Die Walzenpresse 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Vibrationssensor 11 versehen, der die Vibration der Walzenpresse 5 misst. Der Vibrationssensor 11 ist mit einer Regelvorrichtung 12 verbunden, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist und die die Flüssigkeitszufuhr in der Befeuchtungsvorrichtung 1 steuert. Überschreitet die Vibration einen vorgegebenen Höchstwert, so sorgt eine Regelschleife dafür, dass die Flüssigkeitszufuhr erhöht wird. Bei einer Abnahme der Vibrationen wird die Flüssigkeitszufuhr entsprechend wieder gesenkt. Der Feuchtigkeitsgehalt des Mahlgutes kann somit immer auf einem eingestellten optimalen Wert gehalten werden.
Bezugszeichenliste

1: Befeuchtungsvorrichtung
2a: Transportband
2b: Transportband
3: Aufgabevorrichtung
4: Sprühkopf
5: Walzenpresse
6: V-Sichter
7: Sichterluft
8: Steigeschacht
9: Stabkorbsichter
10: Auslass
11: Vibrationssensor
12: Regelvorrichtung

Claims

Verfahren zur Vermeidung von Vibrationen in Pressmühlen, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgut, insbesondere die Grieße in eine Aufgabevorrichtung gegeben, durch Zugabe von Flüssigkeit angefeuchtet und anschließend mit einer Pressmühle zerkleinert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 0,5 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Flüssigkeit, bezogen auf das Gewicht des Mahlgutes, zugegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit Wasser ein- oder mehrwertige Alkohole oder Gemische davon verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit einen Siedepunkt zwischen 90°C und 130°C aufweist.
Mahlanlage zur Zerkleinerung von Mahlgut, umfassend mindestens eine Pressmühle (5) zur Zerkleinerung des Mahlgutes, mindestens eine Aufgabevorrichtung (3) zur Aufgabe des Mahlgutes in die Pressmühle (5) und eine Befeuchtungsvorrichtung (1) zur Befeuchtung des Mahlgutes, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungsvorrichtung (1) zwischen der Pressmühle (5) und der Aufgabevorrichtung (3) angeordnet ist.
Mahlanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlanlage als Kreislaufmahlanlage ausgestaltet ist und eine Vorrichtung zum Abtrennen von zerkleinertem Material (9) umfasst, wobei die Pressmühle (5) und die Vorrichtung zum Abtrennen (9) miteinander in Verbindung stehen und mindestens einen Teil des Mahlgutes im Mahlkreislauf halten.
Kreislaufmahlanlage nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Vibrationssensor (11) zum Messen der Schwingungen in der Pressmühle sowie eine Regelvorrichtung (12) umfasst, die mit der Befeuchtungsvorrichtung (1) in Verbindung steht und aufgrund der gemessenen Vibration die Flüssigkeitszufuhr in der Befeuchtungsvorrichtung (1) regelt.
Kreislaufmahlanlage nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Feuchtigkeitsmesser zum Messen der Feuchtigkeit des von der Vorrichtung zum Abtrennen (9) abgetrennten Materials sowie eine Regelvorrichtung (12) umfasst, die mit der Befeuchtungsvorrichtung (1) in Verbindung steht und aufgrund des gemessenen Feuchtigkeitsgehaltes die Flüssigkeitszufuhr regelt.
Kreislaufmahlanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungsvorrichtung (1) einen Sprühkopf (4) aufweist, mit der die Flüssigkeit fein verteilt wird.