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Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zum Mahlen von mindestens einem Mahlgut, aufweisend mindestens zwei Vorrichtungen zum Mahlen des mindestens einen Mahlguts, wobei die mindestens zwei Vorrichtungen zum Mahlen des mindestens einen Mahlguts aus dem mindestens einen Mahlgut verschiedenes gemahlenes Mahlgut mit voneinander verschiedenen Korngrößenverteilungen erzeugen, mindestens eine Vorrichtung zum Aussichten von Feingut aus dem gemahlenen Mahlgut, wobei die mindestens eine Vorrichtung zum Aussichten von Feingut mindestens zwei Sichtaggregate aufweist.
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Zur Herstellung von körnigem Feingut aus einem als Grobgut vorliegendem Frischgut wird das Frischgut in eine Anlage zum Mahlen von Mahlgut aufgegeben, wobei zur Erzielung einer hohen Mahlfeinheit das Mahlgut im Umlauf geführt und das Feingut durch Sichten aus dem Kreislauf entfernt wird. Das im Kreislauf befindliche Mahlgut besteht aus noch vorhandenem Grobgut und dem bei der Zerkleinerung entstandenen Feingut. Um das Feingut zu gewinnen, wird es, wie eingangs erwähnt, im nächsten Schritt in einer Vorrichtung zum Aussichten vom Grobgut getrennt und abgeschieden. Ein vorrangiges Beispiel ist das Zermahlen von Zementklinker und das anschließende Sichten des körnigen Mahlguts im Prozess der Zementherstellung. Zur Zerkleinerung ist es bekannt, Rollenpressen, die auch „Gutbettwalzenmühle”, „Hochdruck-Walzenpresse” oder abgekürzt HPGR für englisch „High Pressure Grinding Roller Press” genannt werden, Kugelmühlen (Rohrmühlen), Prallhammermühlen und Vertikalmühlen für das Zermahlen des Frischguts einzusetzen. Bekannt ist ferner der Einsatz von Sichtern zur Trennung von körnigen Feststoffen in unterschiedliche Fraktionen mit verschiedenen Korngrößen. Häufig werden bei der Zementherstellung dynamische Stabkorbsichter verwendet. In ihnen wird Zementrohmehl und/oder Zement als Feingut abgeschieden.
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Ein wesentlicher Parameter für die Qualität des Sichtguts ist dessen Korngrößenverteilung. Im Falle der Zementproduktion ist die Korngrößenverteilung mitbestimmend für die Festigkeit des Baustoffes Zement. Aufgrund einer dann sehr kompakten Anordnung der Feingutpartikel kann eine besonders hohe Festigkeit von Zement erreicht werden, wenn das Zementfeingut als Gemisch gegeben wird aus einer Feingutfraktion von möglichst kleinen Körnern und einer Feingutfraktion aus größeren Körnern. Wie aus der Praxis jedoch bekannt ist, führt die Vermahlung von Zementklinker mit Rollenpressen zu einem geringen Feingutanteil mit besonders feiner Partikelgröße, mithin zu einer steilen Korngrößenverteilungskurve.
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Ausgehend vom Stand der Technik würde es naheliegen, die gewünschte Korngrößenverteilung durch das zusätzliche Betreiben einer zweiten Anlage zum Mahlen von Mahlgut mit eigenem nachgeschaltetem Sichter und anschließendem Verschnitt des einen Feinguts mit dem anderen, in der Korngrößenverteilung hiervon verschiedenem Feingut zu erreichen. Eine Kombination zweier Anlagen hat jedoch eine Reihe von Nachteilen: Neben den hohen Investitionskosten für zwei Anlagen und die stark vergrößerten Transportwege im Gesamtprozess der Zementherstellung sind auch die Kosten für den Betrieb, insbesondere für die Energieversorgung, erheblich. Ferner erfordert die auf zwei Sichter erfolgende Aufteilung des zugeführten Druckluftstroms zusätzliche Regelungsmaßnahmen zum Ausgleich der unterschiedlichen Strömungswiderstände der zum pneumatischen Transport des Mahlguts eingesetzten Druckluft.
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In der Druckschrift
DE 10 2013 019 840 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Zement offenbart, bei dem in zwei Mahlvorrichtungen gemahlenes Mahlgut (mit voneinander verschiedenen Korngrößenverteilungen) zu zwei Stabkorbsichtern zum Aussichten von Feingut transportiert wird. Dabei können die Stabkorbsichter in einem Gehäuse untergebracht sein. In der hier vorgeschlagenen gemeinsamen Austragsvorrichtung kommt es vorteilhaft zu einer gleichmäßigen Durchmischung der ausgesichteten Feingutfraktionen und damit zu einer weniger steilen Korngrößenverteilung. Die beiden Ströme gemahlenen Mahlguts werden jedoch getrennt voneinander den beiden Stabkorbsichtern zugeführt, wobei je ein eigener Sichtluftstrom den jeweiligen Stabkorb anströmt. Dies führt zu dem oben bereits angesprochenen konstruktiven und verfahrenstechnischen Aufwand. Ferner ist die Einflussnahme auf die Korngrößenverteilung des Fertigproduktes dadurch begrenzt, dass zunächst zwei voneinander getrennte Mahl- und Sichtvorgänge stattfinden, deren je ausgesichtetes Gut erst in der gemeinsamen Austragsvorrichtung – wenn auch aufgrund des dort ausgeprägten Wirbelfeldes sehr gleichmäßig – miteinander durchmischt werden (Addition zweier unabhängiger Korngrößenverteilungsspektren).
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anlage und ein Verfahren zum Mahlen von Mahlgut zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Anlage und das Verfahren zum Mahlen von mindestens einem Mahlgut mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nach der Erfindung ist vorgesehen, das Mahlgut der mindestens zwei Vorrichtungen zum Mahlen gemeinsam den mindestens zwei gemeinsam in dem Gehäuse derselben Vorrichtung zum Aussichten von Feingut nebeneinander angeordneten dynamischen Stabkorbsichtern zuzuführen. Dabei wird das Mahlgut erfindungsgemäß von der Seite in das Gehäuse des Sichters und in diesem einem ersten, auf der Seite der Zuführung liegenden Stabkorbsichter zugeführt. In diesem Stabkorbsichter wird eine erste Trennung einer Grobkornfraktion (Grieße) von einer Feinkornfraktion erreicht. Die Grieße werden abgeführt. In Abhängigkeit von den physikalischen Bedingungen des ersten Stabkorbsichters (insbesondere Abmessungen und Drehzahl) wird aus dem Feingut ein Anteil mit schwereren Partikeln abgeschieden und ausgetragen. Der restliche Anteil des Feinguts gelangt aus dem ersten Stabkorbsichter über den Innenbereich des Sichtvorrichtungsgehäuses in den nächsten, neben ihm angeordneten Stabkorbsichter. Im zweiten Stabkorbsichter kommt es ebenfalls zu einer Feingutabscheidung. Entstehende Grieße werden abgeführt.
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Nach der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass den mindestens zwei Vorrichtungen zum Mahlen voneinander verschiedenes Mahlgut zugeführt wird. Beispielsweise kann Zementklinker auch mit Gips, Kalkstein oder Schlacke vermahlen werden. Werden den Vorrichtungen zum Mahlen zugleich unterschiedliche Ausgangsprodukte als jeweiliges Mahlgut zugeführt, kann damit Einfluss auf die Zusammensetzung des Zements bzw. Zementrohmehls genommen werden. Eine zusätzliche Variation der Korngrößenverteilung im gemeinsam abgeschiedenen Feingut wird dadurch ermöglicht, dass in den einzelnen Vorrichtungen zum Mahlen das jeweilige Mahlgut unterschiedlich fein vermahlen werden kann.
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Nach konkreter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stabkorbsichter über jeweils einen eigenen, drehzahlregelbaren Antrieb verfügen, mit dem sie entweder mitläufig oder gegenläufig zueinander angetrieben werden können. Die Anlage bietet damit den besonderen Vorteil für die Praxis, durch Drehzahl- und Laufrichtungsregelungen Variationen der Korngrößenverteilung des Produktes vornehmen zu können. Damit lassen sich auf einfache und reproduzierbare Weise Korngrößenverteilungen erreichen, welche die gewünschte Festigkeit des Zements gewährleisten. Dabei tragen erfindungsgemäß die mindestens zwei Stabkorbsichter das von ihnen abgeschiedene Feingut in eine gemeinsame Austragsvorrichtung aus, so dass etwaige zusätzliche Verschnittvorgänge entfallen.
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Der von der Erfindung so vorgesehene Vorgang führt zu einer Reihe von Vorteilen. Wird in den verschiedenen Vorrichtungen zum Mahlen des mindestens einen Mahlguts gemahlenes Mahlgut mit unterschiedlicher Korngrößenverteilung erzeugt, so kann nach Zusammenführung des Mahlguts aus den verschiedenen Stabkorbsichtern mit dem beschriebenen mehrphasigen Sichtvorgang des gemeinsamen Mahlgutstroms letztlich ein Feingut gewonnen werden, dessen Korngrößenverteilung eine Überlagerung von steilen Korngrößenverteilungen darstellt. Insbesondere ist damit eine Zusammensetzung aus einem gröberen und einem feineren Feingutanteil erzeugbar, die zu einer hohen Festigkeit von Zement führt. Grundsätzlich bietet die Anlage durch Variationen bei Anzahl, Abmessungen und Drehgeschwindigkeit der dynamischen Stabkorbsichter sowie durch Veränderungen beim zugeführten gemahlenen Mahlgut eine Vielzahl an Möglichkeiten, die Korngrößenverteilung von Zement zu beeinflussen.
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Ferner kann die erfindungsgemäße Anlage die vor allem wirtschaftlichen Nachteile überwinden, die das Betreiben mehrerer getrennter Mahlvorrichtungen mit jeweiligen nachgeschalteten Sichtern hat. Der bauliche Vorteil ist insbesondere im besonders praxisrelevanten Ausführungsfall von zwei Stabkorbsichtern im Gehäuse von ein und derselben Vorrichtung zum Aussichten von Feingut gegeben.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Vorrichtung auf alle Stabkorbsichter einen gemeinsamen Sichtluftvolumenstrom leitet. Dies ermöglicht hinsichtlich der Anordnung der Stabkorbsichter die beschriebene einfache Bauweise der Anlage. Darüber hinaus ist eine Aufteilung der zugeführten Druckluft unnötig. Eine solche Aufteilung würde in unwirtschaftlicher Weise längere Rohrleitungen und zusätzliche Regelungsmaßnahmen notwendig machen.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste Vorrichtung zum Mahlen des Mahlgutes eine Rollenpresse ist. Betriebseigenschaften von Rollenpressen und die Beschaffenheit des von ihnen zerkleinerten Frischguts bei der Zementherstellung sind gut bekannt. Insbesondere führen sie zu einer steilen Korngrößenverteilungskurve. Bei den weiteren Vorrichtungen zum Mahlen ist der Einsatz von Rollenpressen oder Kugelmühlen vorgesehen. Deren Zerkleinerungseigenschaften können je nach Art des jeweils zugeführten Mahlguts so eingestellt werden, dass eine für das in den Stabkorbsichtern abgeschiedene Produkt günstige Korngrößenverteilung des gemahlenen Mahlguts erreicht wird. Dabei ist bekanntlich auch eine Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Frischgutes gegeben; beispielsweise kann dies bereits vorgemahlen und/oder vorgesichtet sein.
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Die erfindungsgemäße Anlage zum Mahlen von Mahlgut ist nicht auf die Zerkleinerung des jeweiligen Frischguts durch Rollenpressen und Kugelmühlen begrenzt. Gemäß weiteren Ausführungsformen der Anlage können, insbesondere bei Zerkleinerung von Zementklinker, an ihrer Stelle auch Vertikalmühlen oder Prallhammermühlen eingesetzt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Erfindung sind ferner Zuführungen vorgesehen, welche die aus der Sichtzone abgezogenen, durch Aussichtung der Grobgutfraktionen in den Stabkorbsichtern anfallenden Grieße erneut den Mahlanlagen zuführen. Dort werden die Grieße zusammen mit Frischgut neuerlich gemahlen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass pro Stabkorbsichter ein solcher Mahlkreislauf eingerichtet ist und die Grieße die einzelnen Mahlkreisläufe getrennt voneinander durchlaufen. Die Anlage zum Mahlen und Sichten von mindestens einem Mahlgut wird also in diesem Falle mit einem Verfahren der Rezirkulation betrieben, wodurch insbesondere ein wirtschaftlicher Vorteil bei der Zementproduktion gegeben ist.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1: eine erfindungsgemäße Anlage zum Mahlen von mindestens einem Mahlgut im Ausführungsbeispiel mit zwei Mahlaggregaten, von denen eines eine Rollenpresse und das zweite eine Kugelmühle ist, und mit zwei nebeneinander angeordneten, im Vertikalschnitt dargestellten Stabkorbsichtern mit gemeinsamer Zuführung;
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2: eine erfindungsgemäße Anlage zum Mahlen von mindestens einem Mahlgut im Ausführungsbeispiel mit zwei als Rollenpressen ausgeführten Mahlaggregaten und mit zwei nebeneinander angeordneten, im Vertikalschnitt dargestellten Stabkorbsichtern mit gemeinsamer Zuführung;
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3: eine erfindungsgemäße Anlage zum Mahlen von mindestens einem Mahlgut im Ausführungsbeispiel mit zwei Mahlaggregaten, von denen eines eine Vertikalmühle und das zweite eine Prallhammermühle ist, und mit zwei nebeneinander angeordneten, im Vertikalschnitt dargestellten Stabkorbsichtern mit gemeinsamer Zuführung;
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4: eine erfindungsgemäße Anlage zum Mahlen von mindestens einem Mahlgut in einer Ausführungsform als Kreislaufmahlanlage, im Ausführungsbeispiel mit zwei Mahlaggregaten, von denen eines eine Rollenpresse und das zweite eine Kugelmühle ist, und mit zwei nebeneinander angeordneten, im Vertikalschnitt dargestellten Stabkorbsichtern mit gemeinsamer Zuführung.
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In 1 weist die Mahlanlage zwei Mahlaggregate zur Zerkleinerung von Frischgut wie z. B. Zementklinker auf, von denen im Ausführungsbeispiel das erste eine Rollenpresse 1 und das zweite eine Kugelmühle 2 ist. Das Austragsgut aus der Kugelmühle 2 wird mit dem Austragsgut aus der Rollenpresse 1 zusammengeführt. Der gemeinsame Strom des gemahlenen Mahlguts wird über eine pneumatische Mahlgutzuführung 3 in das Gehäuse 4 einer Vorrichtung 16 zum Aussichten von Feingut eingeführt. Die Vorrichtung 16 zum Aussichten von Feingut weist im Ausführungsbeispiel zwei dynamische Stabkorbsichter 5, 6 auf, die nebeneinander angeordnet sind. Der (im Bild linke) Stabkorbsichter 5 wird durch den Antrieb 15a um seine Längsachse in eine Rotationsbewegung versetzt. Der zweite (im Bild rechte) Stabkorbsichter 6 wird mittels des Antriebs 15b in eine Rotationsbewegung versetzt, wobei Drehzahl und Drehrichtung unabhängig von der Bewegung des ersten Stabkorbsichters 5 geregelt werden können.
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Der erste der beiden dynamischen Stabkorbsichter 5 wird wie dargestellt seitlich von dem im Sichtluftvolumenstrom suspendierten Mahlgut angeströmt. In der Sichtzone des Stabkorbsichters 5 wird das Sichtgut durch die Rotationsbewegung des Stabkorbsichters 5 beschleunigt. Durch das Zusammenwirken der auf die Gutteilchen wirkenden Zentrifugalkraft und der Reibungskraft der Luftströmung wird eine Auftrennung des Sichtgutes in eine Grobkornfraktion bzw. Grieße und einen Anteil von Feingutfraktionen herbeigeführt. Die Grieße gelangen durch die Zentrifugalkraft zur Peripherie des Gehäuses 4 und werden aufgrund der Schwerkraft als Grießeaustrag 7 nach unten aus der Sichtzone ausgetragen. Die abgetrennten Feingutfraktionen gelangen durch die Stäbe des Stabkorbsichters 5 entgegen der Zentrifugalkraft und mit der aufgrund des Druckunterschiedes strömenden Sichtluft in den Innenraum des Gehäuses 4 und teilen sich in zwei Ströme auf. Der eine Anteil wird mit dem Sichtluftstrom in den zweiten Stabkorbsichter 6 befördert. Je nach geometrischen Gegebenheiten und daraus resultierenden Strömungswegen der Sichtluft im Gehäuse 4 kommt es ferner zur Ausbildung eines weiteren Anteils an gröberem Feingut 9, welches den ersten Stabkorbsichter 5 verlässt und direkt in die Austragsvorrichtung 11 gelangt. Der in den zweiten Stabkorbsichter 6 beförderte feinere Gutanteil wird dort durch die Rotationsdynamik des Stabkorbsichters 6 analog aufgetrennt in einen gröberen und einen feineren Anteil. Der gröbere Anteil verlässt als Grießeaustrag 8 den Stabkorbsichter 6 nach unten. Der Feingutanteil 10 verlässt gemeinsam mit dem Sichtluftanteil den Stabkorbsichter 6 und gelangt ebenfalls in die Austragsvorrichtung 11.
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Das aus den beiden abgezogenen Feingutkomponenten 9 und 10 zusammengesetzte Fertiggut gelangt aus der Austragsvorrichtung 11 zur Abscheideeinrichtung, hier ein Zyklon, 14. In der Abscheideeinrichtung 14 wird das Feingut 12 vom Sichtluftstrom 13 getrennt.
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In den 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Mahlanlage mit zwei Rollenpressen 1, 1a (2) bzw. mit einer Vertikalmühle 17 und einer Prallhammermühle 18 (3) dargestellt. Darüber hinaus sind Aufbau und Verfahren so wie in 1.
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In 4 ist auf der Grundlage des Ausführungsbeispiels aus 1 eine zu einer Kreislaufmahlanlage erweiterte, erfindungsgemäße Anlage zum Mahlen und Sichten von mindestens einem Mahlgut, insbesondere Zementklinker, dargestellt. Die aus dem ersten Stabkorbsichter 5 ausgetragenen Grieße 7 werden zurück zur Rollenpresse 1 geleitet. Die Rollenpresse 1 vermahlt diese aus der Zuführung 19a herkommende Grobkornfraktion zusammen mit dem aus der entsprechenden Frischgutzuführung 20 stammenden Frischgut. Über die Mahlgutzuführung 3 wird das Austragsgut pneumatisch in das Gehäuse 4 der Vorrichtung 16 zum Aussichten von Feingut geleitet. Eine analoge, aber vom ersten Mahlkreislauf getrennte Rezirkulation findet für die aus dem zweiten Stabkorbsichter 6 ausgetragenen Grieße 8 statt. Durch die Zuführung 19b dieser Grobkornfraktion werden die Grieße 8 zur Kugelmühle 2 geleitet, wo sie zusammen mit dem zugehörigen Frischgut neuerlich vermahlen werden. Zusammen mit dem Austragsgut aus der Rollenpresse 1 wird das Austragsgut der Kugelmühle 2 in das Gehäuse 4 geleitet.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1a
- Rollenpresse
- 2
- Kugelmühle
- 3
- Mahlgutzuführung
- 4
- Gehäuse
- 5
- Stabkorbsichter
- 6
- Stabkorbsichter
- 7
- Grießeaustrag
- 8
- Grießeaustrag
- 9
- Feingut
- 10
- Feingut
- 11
- Austragsvorrichtung
- 12
- Feingut
- 13
- Sichtluftstrom
- 14
- Abscheideeinrichtung
- 15a
- Antrieb
- 15b
- Antrieb
- 16
- Vorrichtung zum Aussichten von Feingut
- 17
- Vertikalmühle
- 18
- Prallhammermühle
- 19a, 19b
- Zuführung der Grobkornfraktion
- 20
- Frischgutzuführung
