DE102020131638B4

DE102020131638B4 - Verfahren zur Zerkleinerung von Düngemittelschülpen in einer Zweiwalzenmühle

Info

Publication number: DE102020131638B4
Application number: DE102020131638.0A
Authority: DE
Inventors: Agnes Winter-Pietruck; Eggert de Weldige; Felix Heinicke; Marcel Pfeifer
Original assignee: Maschinenfabrik Koeppern GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Koeppern & Co Kg De GmbH
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2040-12-01
Also published as: BR112023010458A2; WO2022111990A1; US20230347356A1; DE102020131638A1; CA3199451A1; EP4196279A1; IL302684A

Abstract

Verfahren zur Zerkleinerung von Düngemittelschülpen (S) oder Schülpenstücken (P) in einer Zweiwalzenmühle (3) im Zuge der Herstellung von Düngem ittelgranulat,wobei die Zweiwalzenmühle (3) zwei rotierend angetriebene Mahlwalzen (7) aufweist, deren Walzenoberflächen mit einer Profilierung (8) versehen sind, wobei die Schülpe (S) oder Schülpenstücke (P) auf die Zweiwalzenmühle (3) aufgegeben und in dem zwischen den Mahlwalzen (7) gebildeten Walzenspalt zu Granulat (G) zerkleinert wird/werden,wobei die Schülpe (S) oder die Schulpenstücke (P) als loser Materialschleier in den Walzenspalt gestreut werden,wobei die Mahlwalzen (7) mit einer Umfangsgeschwindigkeit oder mit Umfangsgeschwindigkeiten von mehr als 5 m/s rotieren,und wobei die Oberflächen der Mahlwalzen (7) während des Betriebes gekühlt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerkleinerung von Düngemittelschülpen oder Schülpenstücken in einer Zweiwalzenmühle im Zuge der Herstellung von Düngemittelgranulat, wobei die Zweiwalzenmühle zwei rotierend angetriebene Mahlwalzen aufweist, deren Walzenoberflächen mit einer Profilierung versehen sind, wobei die Schülpe oder die Schülpenstücke auf die Zweiwalzenmühle aufgegeben und in dem zwischen den Mahlwalzen gebildeten Walzenspalt zu Granulat zerkleinert wird/werden und wobei die Mahlwalzen mit einer Umfangsgeschwindigkeit (an der Walzenoberfläche) von mehr als 5 m/s rotieren. Die Walze kann als Vollwalze ausgebildet sein oder einen Walzenkern und einen auf dem Walzenkern befestigten Walzenmantel oder eine Bandage aufweisen, der bzw. die mit der Profilierung versehen ist.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Düngemittelgranulat aus anorganischen Substanzen, wobei als Ausgangsmaterial anorganische Substanzen z. B. als Düngemittelsalz in einer Walzenpresse zu einer Schülpe kompaktiert werden und wobei die Schülpe oder die aus der Schülpe erzeugten Schülpenstücke in einer Zweiwalzenmühle in der eingangs beschriebenen Art zu Düngemittelgranulat zerkleinert wird bzw. zerkleinert werden.
Diese Art der Herstellung von Düngemittelgranulat wird auch als Pressgranulierung oder Kompaktiergranulierung bezeichnet. Das Ausgangsmaterial (anorganische Substanzen) wird in der (Hochdruck-)Walzenpresse unter hohem Druck verpresst und dabei kompaktiert, sodass die sogenannte „Schülpe“ entsteht. Dieser Prozessschritt wird als Pressagglomeration bezeichnet. Darauf folgt in einem weiteren Schritt die Granulierung durch Zerkleinerung der Schülpe und vorzugsweise Klassierung, z. B. Siebklassierung. Dabei wird die aus der Walzenpresse austretende Schülpe in der Regel nicht unmittelbar auf die Zweiwalzenmühle aufgegeben, sondern es erfolgt eine Vorzerkleinerung, indem die Schülpe zunächst in einem Brecher und/oder in einer Hammermühle zu Schülpenstücken zerkleinert wird. Diese wird anschließend auf die Zweiwalzenmühle aufgegeben, und zwar gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Klassierung.
Da die anorganischen Substanzen zunächst als relativ feinkörnige Güter zur Verfügung stehen, die in dieser Form nicht für das mechanische Ausstreuen auf die zu düngenden Flächen geeignet sind, werden durch die Pressgranulierung Düngemittelgranulate mit definierten Korngrößen hergestellt, die sich einwandfrei handhaben lassen. Ziel ist in der Regel eine Herstellung von Düngemittelgranulat mit einer Korngröße zwischen 1 mm und 5 mm.
Bei den anorganischen Substanzen, die im Rahmen der Erfindung für die Herstellung von Düngemittelgranulat zum Einsatz kommen, handelt es sich z. B. um mineralische Stoffe oder aus der Verdunstung von Salzwasser gewonnene Substanzen, z. B. Chloride oder Sulfate. So kann es sich bevorzugt um Kaliumsulfat oder Kaliumchlorid handeln.
In den beschriebenen Prozessen bzw. Anlagen ist folglich zwischen einer Walzenpresse einerseits und einer Zweiwalzenmühle andererseits zu unterscheiden. In der Walzenpresse wird das Ausgangsmaterial unter hohem Druck und mit verhältnismäßig niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen zu der Schülpe kompaktiert. Die Zweiwalzenmühle dient in einem weiteren Verfahrensschritt der Zerkleinerung der Schülpe oder der Zerkleinerung von Schülpenstücken, die nach der Kompaktierung z. B. mithilfe eines Walzenbrechers oder einer Hammermühle aus der Schülpe erzeugt werden. Im Gegensatz zu Walzenpressen arbeiten Zweiwalzenmühlen mit verhältnismäßig hoher Umfangsgeschwindigkeit und das Material wird lose als Materialschleier in den Walzenspalt gestreut. Die Walzenoberflächen der Zweiwalzenmühle sind mit einer Profilierung versehen, d. h. die Walzenoberflächen sind in der Regel strukturiert. Im Unterschied zu einem Brecher mit einer Vielzahl von Brechelementen (z. B. Zähnen), die einzeln oder in geringer Zahl auf das Aufgabegut wirken und es zerkleinern, erfolgt die Zerkleinerung bei einer Zweiwalzenmühle zwischen den Mahlflächen, die zwar durchaus strukturiert sein können, ohne dass es jedoch zu einer spezifischen Einwirkung von einzelnen Zerkleinerungselementen auf die zu zerkleinernden Partikel kommt. Im Vordergrund der Erfindung steht die Ausgestaltung der Zweiwalzenmühle, die folglich nicht mit einer Walzenpresse und auch nicht mit einem Walzenbrecher zu verwechseln ist.
Die Kompaktierung von anorganischen Stoffen in einer Walzenpresse ist z. B. aus der DE 28 24 827 B2 , DE 38 02 173 C1 und DE 1 758 978 bekannt.
Gemäß DE 28 24 827 B2 wird das Material unter Druck mit einem Schneckenförderer in den Walzenspalt gedrückt. Das Pressgut wird mit einer Temperatur größer 120 °C aufgegeben und die Verpressung erfolgt mit einer hohen spezifischen Presskraft. Die Walzen rotieren mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,55 bis 0,75 m/s. Die Walzenoberfläche soll auf einer Temperatur kleiner als 80 °C gehalten werden, und zwar um Aufschmelzungen des Materials auf der Pressenoberfläche zu vermeiden und so eine Schülpe mit einer blankharten Oberfläche zu erzeugen. Dieser Stand der Technik betrifft ausdrücklich eine Hochdruckwalzenpresse.
Ferner sind die eingangs erwähnten Zweiwalzenmühlen aus der Praxis bekannt, die im Zuge der Herstellung von Düngemittelgranulat mit hoher Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden und bei denen die zuvor erzeugten Schülpenstücke ohne Druck lose in den Spalt eingestreut werden.
In der DE 652 349 A wird eine Vorrichtung zur Körnung schollenartiger Produkte, insbesondere Düngemittel, beschrieben, welche aus zwei gegeneinander laufenden Walzen besteht, deren Oberflächen durch versetzte, scharfkantige Rillen gebildet werden.
Aus der DE 212 93 A ist im Übrigen die Vermahlung von Getreide auf geriffelten oder glatten Walzen bekannt. Um eine Schädigung des Getreides durch eine schädliche Erhitzung zu vermeiden, werden die Walzen gekühlt.
Die Kühlung von Walzen wird auch in der DE 496 543 A beschrieben, die sich mit dem Walzen von plastischen und weichen Massen, insbesondere von Kakao- und Schokoladenmassen befasst und alternativ das Walzen von Gummi, Ölfarben und anderen öl- und fetthaltigen Massen erwähnt. Die Kühlung dient ebenfalls dazu, eine Schädigung der bearbeiteten Massen zu vermeiden. Außerdem soll eine Beeinträchtigung des Walzvorgangs, unter anderem durch ein Festbrennen der Masse auf den Walzen, vermieden werden. Die Verarbeitung von plastischen Materialien erfolgt ebenfalls mit verhältnismäßig niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten und vergleichsweise hohem Druck.
In der DE 635 879 A wird eine Walze für Mühlen und Walzwerke beschrieben, die mit einer Kühleinrichtung versehen ist. Dazu ist im Innern ein Hohlraum vorgesehen, der zum Zweck der Wärmeverteilung in der Walze mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die einmalig eingefüllt wird, worauf die Zulauföffnung fest verschlossen wird.
Schließlich kennt man gekühlte Walzen auch bei Walzenpressen für die Heißbrikettierung oder Heißkompaktierung von Material, das mit hohen Temperaturen verarbeitet wird, z. B. bei der Verarbeitung von reduzierten Eisenerzen oder Eisenschwammen mit Temperaturen von über 900 °C (siehe dazu z. B. DE 10 2012 106 527 A1 ). Bei solchen Temperaturen unterliegen die Bandagen der Walzen und insbesondere die daran befestigten Presswerkzeuge (z. B. Formmulden) einem hohen Verschleiß. Um diesen zu begrenzen, sind in der Regel Kühlungen, z. B. Wasserkühlungen, vorgesehen.
Auf die konstruktive Ausgestaltung von Zweiwalzenmühlen für die Zerkleinerung von Düngemittelschülpen oder Schülpenstücken hatten diese Entwicklungen keinen Einfluss.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Zerkleinerung von Düngemittelschülpen oder Schülpenstücken in einer Zweiwalzenmühle der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das sich durch verbesserte Funktionalität und Wirtschaftlichkeit auszeichnet.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Zerkleinerung von Düngemittelschülpen oder Schülpenstücken in einer Zweiwalzenmühle im Zuge der Herstellung von Düngemittelgranulat mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Oberflächen der Mahlwalzen während des Betriebes und folglich während der Zerkleinerung der Schülpen oder der Schülpenstücke gekühlt werden.
Erfindungsgemäß wird folglich im Zuge der Zerkleinerung von körnigem Material, nämlich von Düngemittelschülpen oder Schülpenstücken, die zuvor mit einer Hochdruckwalzenpresse erzeugt werden, eine Kühlung der Walzenoberflächen der Zweiwalzenmühle vorgesehen, d. h. die (bevorzugt heißen) Düngemittelschülpen oder Schülpenstücke werden in einer Zweiwalzenmühle mit gekühlten Walzenoberflächen zerkleinert. Dabei geht die Erfindung von der überraschenden Erkenntnis aus, dass in einer solchen Zweiwalzenmühle bei der Verarbeitung von Düngemitteln trotz der niedrigen Drücke im Walzenspalt und trotz der hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Walzenoberflächen und der damit verbundenen sehr kurzen Kontaktzeiten des Materials mit der Walzenoberfläche durch eine Kühlung ein Zusetzen der profilierten Walzenoberflächen zuverlässig vermieden werden kann. Die Kühlung verhindert trotz der sehr kurzen Kontaktzeiten ein Anbacken bzw. Ankleben der Salze bzw. Schülpenstücke an den Walzenoberflächen und folglich in den Profilierungen der Walzen. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Tatsache, dass das körnige und bevorzugt heiße Material, d. h. die Schülpe oder die vorzerkleinerten Schülpenstücke (z. B. mit Größe/Fraktion von 4 bis 10 mm) als Materialschleier ohne Verdichtung lose in den Walzenspalt gestreut wird, z. B. über eine oberhalb des Walzenspaltes angeordnete vibrierende Materialrinne und einen folgenden bzw. unter der Rinne angeordneten Fallschacht, die sich über die gesamte Breite der Walze erstrecken. Die Walzenbreite kann z. B. 1000 mm bis 3000 mm, z. B. 1500 mm bis 2500 mm betragen. Eine typische Walzenbreite ist z. B. 1800 mm bis 2000 mm. Über die vibrierende Rinne o. ä. Mittel wird das Material als Materialschleier in den oberhalb des Walzenspaltes angeordneten Schacht eingestreut.
Ferner ist von Bedeutung, dass die Mahlwalzen mit hoher Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden, wobei die Geschwindigkeit der beiden Walzen - in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Material - gleich oder unterschiedlich sein kann. Die Geschwindigkeit der beiden Walzen beträgt mehr als 5 m/s, vorzugsweise mehr als 6 m/s. Bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten gilt für die langsamere Walze mehr als 5 m/s, vorzugsweise mehr als 6 m/s. So können die Umfangsgeschwindigkeiten 5 bis 25 m/s, z. B. 5 bis 20 m/s, vorzugsweise 7 bis 15 m/s betragen. Der Durchmesser der Mahlwalzen beträgt in bekannter Weise etwa 200 mm bis 1000 mm, vorzugsweise 400 mm bis 800 mm, z. B. 500 mm bis 700 mm. Die Drehzahl (für beide Walzen oder für die langsamere Walze) kann 80 bis 2400 U/min, z.B. 100 bis 1000 U/min, vorzugsweise 200 bis 600 U/min, z.B. 200 bis 500 U/min betragen. Aus dem Walzendurchmesser und der Drehzahl ergibt sich dann die jeweils realisierte Umfangsgeschwindigkeit.
Die Mahlwalzen werden gegenläufig angetrieben. Der Walzenspalt beträgt z. B. 0,5 bis 10 mm, z. B. 1 bis 5 mm. Der Walzenspalt kann konstruktiv fest vorgegeben sein. Bevorzugt lässt sich der Walzenspalt jedoch variabel in dem angegebenen Bereich auf einen bestimmten Wert einstellen. Während des Betriebes ist der Walzenspalt jedoch bevorzugt fest eingestellt, sodass - z. B. im Gegensatz zu Kompaktierpressen - nicht mit einem sich während des Betriebes verändernden Walzenspalt gearbeitet wird.
Die Oberfläche der Mahlwalzen ist bevorzugt mit einer Riffelung (als Profilierung) versehen, wobei diese Riffelung z. B. von einer Vielzahl von rinnenförmigen Vertiefungen und Vorsprüngen gebildet werden kann. Diese Vertiefungen und Vorsprünge können sich z. B. über die Walzenbreite erstrecken und z. B. gerade (parallel) oder schräg zur Walzenachse, spiralförmig oder bogenförmig orientiert sein. Es können auch zwei Walzen in einer Presse mit unterschiedlicher Profilierung verwendet werden, z. B. eine mit gerade und eine mit nicht gerade orientierter Riffelung miteinander kombiniert werden. Die Profilierung der Mahlwalzen der Zweiwalzenmühle ist von den bei Walzenbrechern realisierten, einzelnen Brecherelementen zu unterscheiden.
Bevorzugt wird die Schülpe (bzw. die Schülpenteile) trocken in die Zweiwalzenmühle eingeführt, wobei die Schülpe bzw. die Partikel bevorzugt einen Feuchtegehalt von max. 1,5 Gew.-% haben.
Das Material, d. h. die Schülpe oder die Schülpenstücke, werden in der Regel in einem warmen Zustand, z. B. mit einer Temperatur von zumindest 100 °C auf die Zweiwalzenmühle aufgegeben. Bevorzugt beträgt die Temperatur 100 °C bis 200 °C, z. B. 120 °C bis 150 °C. Durch die erfindungsgemäße Kühlung wird insgesamt vermieden, dass sich das (körnige und heiße) Material an den Walzenoberflächen festsetzt. Dazu kann die Kühlung mit der Maßgabe realisiert werden, dass die Temperatur der Walzenoberflächen 100 °C, z. B. 90 °C, vorzugsweise 80 °C nicht überschreitet.
Wesentlich ist die Kühlung der Walzenoberflächen und dazu können die Walzen mit einer Innenkühlung versehen sein, indem z. B. in die Walzen eine oder mehrere Kühleinrichtungen integriert sind. Diese Kühleinrichtungen können z. B. als Flüssigkeitskühlungen ausgebildet sein, die einen oder mehrere innerhalb der Walze angeordnete Kühlkanäle für ein Kühlmedium aufweisen. Als Kühlmedium kann z. B. Wasser zum Einsatz kommen.
Von besonderer Bedeutung ist erfindungsgemäß das Verfahren zur Zerkleinerung von Düngemittelschülpen oder Schülpenstücken in einer solchen Zweiwalzenmühle, und zwar im Zuge der Herstellung von Düngemittelgranulat auf Basis von anorganischen Stoffen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Zweiwalzenmühle der beschriebenen Art zur Zerkleinerung von derartigen Düngemittelschülpen, wobei diese Zweiwalzenmühle zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist und folglich mit einer Kühlung versehen ist. Die Walze einer solchen Zweiwalzenmühle kann als Vollwalze ausgebildet sein oder in grundsätzlich bekannter Weise einerseits einen Walzenkern und andererseits einen auf dem Walzenkern angeordneten Walzenmantel oder eine Ringbandage aufweisen, wobei dieser Walzenmantel bzw. die Ringbandage mit der beschriebenen Profilierung versehen ist. Der Walzenmantel, der auch mehrteilig aus mehreren Segmenten ausgebildet sein kann, oder die Ringbandage lassen sich folglich als Verschleißelemente austauschen und lösbar auf dem Walzenkern befestigen. Die Kühlung wird bevorzugt durch einen oder mehrere Kühlkanäle realisiert, die dazu eingerichtet sind, die Walzenoberfläche zu kühlen. Dazu können z. B. Kühlkanäle in dem Walzenkern, in der Bandage (oder dem Walzenmantel) und/oder zwischen Walzenkern und Bandage/Mantel angeordnet sein. Solche Kanäle können z. B. als Bohrungen in den Walzenkern und/oder in die Bandage eingebracht sein. Eine mögliche Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühlkanäle bzw. ein ringförmig umlaufender oder spiralförmig umlaufender Kühlkanal zwischen Walzenkern und Bandage gebildet ist. Dieses lässt sich konstruktiv z. B. dadurch realisieren, dass außenumfangsseitig in den Walzenkern eine spiralförmig umlaufende Ringnut eingebracht ist, die durch die aufgesetzte Bandage verschlossen wird und damit einen umlaufenden, spiralförmigen Ringkanal als Kühlkanal auf der Innenseite der Bandage bildet. Alternativ kann eine solche Ringnut auch innenumfangsseitig in die Bandage eingebracht sein. Stets ist es zweckmäßig, das Kühlmedium über einen zentralen oder achsparallelen Zuführkanal in den Walzenkörper zuzuführen. Von dort kann das Kühlmedium z. B. über radiale Zuführkanäle in den Bereich der Oberfläche, z. B. in den spiralförmigen Kühlkanal, geführt werden.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Düngemittelgranulat aus anorganischen Stoffen, wobei als Ausgangsmaterial zunächst das Aufgabegut in einer (Hochdruck-)Walzenpresse zu einer Schülpe kompaktiert wird und wobei die Schülpe oder die aus der Schülpe erzeugten Schülpenstücke anschließend in einer Zweiwalzenmühle in der beschriebenen Art zerkleinert wird bzw. zerkleinert werden, wobei die Walzen der Zweiwalzenmühle während der Zerkleinerung gekühlt werden. Dabei steht die Verarbeitung von körnigem, heißen Material im Vordergrund. Das Ausgangsmaterial wird als Aufgabegut der Walzenpresse bevorzugt mit einer Temperatur von zumindest 100 °C zugeführt. Es wird folglich heißes Material verarbeitet, sodass auch die Schülpe bzw. die Schülpenstücke als bevorzugt körniges Material in heißem Zustand der Zweiwalzenmühle zugeführt werden, und zwar bevorzugt mit einer Temperatur von zumindest 100 °C.
In bevorzugter Ausführungsform wird die Schülpe, die aus der Hochdruckwalzenpresse austritt, nicht unmittelbar auf die Zweiwalzenmühle aufgegeben, sondern zunächst in einer Vorzerkleinerungsvorrichtung vorzerkleinert. Bei der Zerkleinerungsvorrichtung kann es sich z. B. um einen Walzenbrecher und/oder eine Hammermühle handeln. Aus der Schülpe werden folglich zunächst Schülpenstücke bzw. Schülpenpartikel erzeugt und diese werden der Walzenmühle zur Granulierung zugeführt.
Dazu ist es außerdem vorteilhaft, wenn zwischen der Vorzerkleinerungsvorrichtung und der Zweiwalzenmühle eine Klassierung der Schülpenstücke erfolgt, z. B. mit einer oder mit mehreren Siebvorrichtungen. Dazu wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung auch eine Anlage zur Herstellung von Düngemittelgranulat mit einem solchen Verfahren, wobei die Anlage zumindest eine Walzenpresse (Hochdruckwalzenpresse) und eine Zweiwalzenmühle aufweist, wobei die Zweiwalzenmühle erfindungsgemäß mit einer Kühlung der Walzenoberflächen versehen ist. Bevorzugt sind außerdem zumindest eine Vorzerkleinerungsvorrichtung und/oder eine Klassiervorrichtung vorgesehen. Auch dazu wird beispielhaft auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert, die lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen. Es zeigen:

1 ein stark vereinfachtes Flussdiagram für eine Anlage bzw. ein Verfahren zur Herstellung von Düngemittelgranulat aus anorganischen Substanzen,
2 eine Zweiwalzenmühle für die Zerkleinerung von Düngemittelschülpen innerhalb eines solchen Verfahrens und
3 einen Ausschnitt aus der Zweiwalzenmühle nach 2.

In 1 ist schematisch stark vereinfacht eine Anlage zur Herstellung von Düngemittelgranulat aus anorganischen Substanzen, mit einer Temperatur von z.B. zumindest 100 °C dargestellt. Die Anlage weist eine Walzenpresse 1 auf, die als Hochdruckwalzenpresse ausgebildet ist. In dieser Walzenpresse 1 wird das Ausgangsmaterial A, nämlich anorganische Substanzen, verpresst und dadurch zu einer Schülpe S kompaktiert. Anschließend erfolgt eine Granulierung dieser Schülpe S, wobei zunächst optional eine Vorzerkleinerung in zumindest einer Vorzerkleinerungseinrichtung 2a, 2b vorgesehen ist. Diese Vorzerkleinerungseinrichtung kann z. B. als Walzenbrecher 2a ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann es sich auch um eine Hammermühle 2b handeln oder es können auch mehrere solche Vorrichtungen miteinander zur Vorzerkleinerung kombiniert werden. Jedenfalls werden auf diese Weise aus der Schülpe S Schülpenstücke bzw. Schülpenpartikel P erzeugt, die in einem nächsten Verfahrensschritt zerkleinert und folglich granuliert werden. Dazu werden die Schülpenstücke P, die z.B. eine Temperatur von zumindest 100 °C aufweisen, einer Zweiwalzenmühle 3 aufgegeben und in der Zweiwalzenmühle zu Granulat G zerkleinert.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt zwischen der Vorzerkleinerung und der Zerkleinerung eine Klassierung und dazu ist zwischen der Vorzerkleinerungseinrichtung 2 und der Zweiwalzenmühle 3 eine Siebvorrichtung 4 mit mehreren Siebstufen 4a, 4b, 4c angeordnet.
Die Schülpenstücke bzw. Partikel P werden der Siebvorrichtung zugeführt und in der ersten Siebstufe 4a werden sehr grobe Partikel mit einer Größe von mehr als 10 mm als Grobfraktion a abgesiebt. Diese Grobfraktion a kann z. B. einer weiteren Zerkleinerungsvorrichtung 2c, z. B. einer Hammermühle, zugeführt werden und von dort werden die zerkleinerten Partikel erneut der Siebvorrichtung 4 zugeführt. In der zweiten Siebstufe 4b wird eine mittlere Fraktion b mit einer Korngröße von z.B. größer 4 mm bis 10 mm abgesiebt und diese mittlere Fraktion b wird als Aufgabematerial der Zweiwalzenmühle 3 zugeführt und dort in der beschriebenen Weise zerkleinert. Das zerkleinerte Material wird im Kreislauf geführt und folglich erneut der Siebvorrichtung 4 zugeführt. In der dritten Siebstufe 4c wird ein Material mit einer Korngröße von 2 mm bis 4 mm und folglich das gewünschte Granulat G abgesiebt und als Produkt G abgeführt. Das durch alle Siebdurchgänge hindurch gelangende feinste Material F wird dem Kompaktier-Granulier-Prozess erneut zugeführt und folglich der Walzenpresse 1 erneut zur Kompaktierung aufgegeben.
Die Ausgestaltung und Betriebsweise der Zweiwalzenmühle 3 ist im Rahmen der Erfindung von besonderer Bedeutung. Um ein Festsetzen der Schülpenstücke an den Walzenoberflächen bzw. in der Profilierung zu verhindern, wird die Walzenoberfläche gekühlt. Dazu wird auf 2 verwiesen.
2 zeigt schematisch vereinfacht eine Zweiwalzenmühle 3 mit zwei gegenläufig rotierenden Mahlwalzen 7, deren Walzenoberflächen mit einer Profilierung 8 versehen sind, die z. B. als Riffelung mit einer Vielzahl von rinnenförmigen Vertiefungen und Vorsprüngen ausgebildet ist. Diese rinnenförmigen Vertiefungen und Vorsprünge erstrecken sich über die gesamte Walzenbreite und sind z. B. schräg zur Walzenachse orientiert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jede der Walzen 7 jeweils aus einem rotierend angetriebenen Walzenkern 9 und einer auf dem Walzenkern montierten Ringbandage 10, die wiederum mit der Profilierung 8 versehen ist.
Die Walzen 7 sind jeweils mit einer Kühleinrichtung ausgerüstet, mit der die Walzenoberflächen gekühlt werden. Dazu sind Kühlkanäle 11 in die Walzen integriert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Kühlkanäle 11 jeweils als spiralförmig umlaufende Kühlkanäle 11 ausgebildet. Konstruktiv lassen sich diese dadurch realisieren, dass der Walzenkern 9 außenumfangsseitig mit einer ringförmig umlaufenden Spiralnut versehen ist, die durch die montierte Bandage 10 verschlossen ist, sodass sich ein spiralförmig umlaufender Kühlkanal 11 zwischen Walzenkern 9 und Bandage 10 bildet. Die Zuführung des Kühlmediums erfolgt im Ausführungsbeispiel über einen zentralen Zuführkanal 12, der axial im Walzenkern angeordnet ist. Über Radialkanäle 13 lässt sich das Kühlmedium dem Kühlkanal 11 zuführen und von diesem abführen.
Außerdem ist in den Figuren erkennbar, dass die Zweiwalzenmühle 3 mit einem Gehäuse 14 versehen ist, das eine Einhausung bildet. Ferner ist ein Zuführschacht 15 vorgesehen, über den das Material zugeführt wird, wobei dieser Schacht 15 Teil des Gehäuses bzw. der Einhausung 14 sein kann.
Das Material wird lose nach Art eines Materialschleiers ohne Druck in den Walzenspalt gestreut. Dazu kann eine nicht dargestellte Vibrationsrinne oder Vibrationsplattform vorgesehen sein, über die das Material in den Schacht 15 oberhalb des Walzenspaltes gelangt und von dort in den Walzenspalt geführt wird.
Erfindungsgemäß ist die Kühlung der beschriebenen Zweiwalzenmühle von besonderer Bedeutung, da sich durch die Kühlung bei diesem Verfahren überraschend ein Zusetzen der Profilierung bzw. Riffelung vermeiden lässt. Dieses ist von wesentlicher Bedeutung, denn ein Zusetzen der Profilierung führt dazu, dass die Scherwirkung im Spalt herabgesetzt wird und damit das Material in feinere Stücke bricht. Ferner verringert sich der offene, mittlere Walzenspalt und auch dieses führt dazu, dass mehr Feingut produziert wird. Beides wird nach dem nächsten Siebdurchgang als feines Rückgut der Walzenpresse wieder zugeführt und durchläuft den Prozess erneut. Durch dieses unerwünschte Feingut erhöht sich die Umlauflast in der Anlage und damit wird die Ausbringung an Produkt verringert. Insgesamt führt ein Zusetzen der Profilierung folglich zu einer Verringerung des Wirkungsgrades und somit einer Reduzierung der Wirtschaftlichkeit der Anlage. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß in überraschend einfacher Weise durch die beschriebene Kühlung der Walzen vermieden, und zwar explizit bei einer Zweiwalzenmühle innerhalb des beschriebenen Verfahrens.

Claims

Verfahren zur Zerkleinerung von Düngemittelschülpen (S) oder Schülpenstücken (P) in einer Zweiwalzenmühle (3) im Zuge der Herstellung von Düngem ittelgranulat, wobei die Zweiwalzenmühle (3) zwei rotierend angetriebene Mahlwalzen (7) aufweist, deren Walzenoberflächen mit einer Profilierung (8) versehen sind, wobei die Schülpe (S) oder Schülpenstücke (P) auf die Zweiwalzenmühle (3) aufgegeben und in dem zwischen den Mahlwalzen (7) gebildeten Walzenspalt zu Granulat (G) zerkleinert wird/werden, wobei die Schülpe (S) oder die Schulpenstücke (P) als loser Materialschleier in den Walzenspalt gestreut werden, wobei die Mahlwalzen (7) mit einer Umfangsgeschwindigkeit oder mit Umfangsgeschwindigkeiten von mehr als 5 m/s rotieren, und wobei die Oberflächen der Mahlwalzen (7) während des Betriebes gekühlt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der Walzenoberflächen mit einer Innenkühlung der Walzen (7) erfolgt, indem in die Walzen (7) Kühleinrichtungen integriert sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Kühleinrichtungen als Flüssigkeitskühleinrichtungen ausgebildet sind, die einen oder mehrere Kühlkanäle für ein flüssiges Kühlmedium, z. B. Kühlwasser, aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlwalzen (7) mit einer Umfangsgeschwindigkeit oder mit Umfangsgeschwindigkeiten von 5 bis 25 m/s, z. B. 5 bis 20 m/s, vorzugsweise 6 bis 15 m/s rotieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlwalzen (7) einen Durchmesser von 200 mm bis 1000 mm, vorzugsweise 400 mm bis 800 mm, z. B. 500 mm bis 700 mm aufweisen und/oder mit einer Drehzahl bzw. mit Drehzahlen von 80 bis 2400 U/min, vorzugsweise 120 bis 1000 U/min, z. B. 200 bis 500 U/min rotieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schülpe (S) oder die Schülpenstücke (P) mit einer Temperatur von zumindest 100 °C, z. B. 100 °C bis 200 °C, vorzugsweise 120 °C bis 150 °C auf die Zweiwalzenmühle aufgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der Mahlwalzen (7) mit der Maßgabe durchgeführt wird, dass die Temperatur der Walzenoberflächen 100 °C, vorzugsweise 80 °C nicht übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenspalt eine Spaltweite von 0,5 bis 10 mm, z. B. 0,5 bis 5 mm aufweist oder bei einer variablen Spalteinstellung auf eine solche Spaltweite eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Mahlwalzen (7) eine Riffelung aufweist, die von einer Vielzahl von rinnenförmigen Vertiefungen und Vorsprüngen gebildet wird, die sich über die Walzenbreite erstrecken und z. B. parallel oder schräg zur Walzenachse oder spiralförmig oder bogenförmig orientiert sind.
Zweiwalzenmühle zur Zerkleinerung von Düngemittelschülpen oder Schülpenstücken, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Walzen (7) mit Kühleinrichtungen für die Kühlung der Walzenoberflächen ausgerüstet sind.
Verfahren zur Herstellung von Düngemittelgranulat aus anorganischen Substanzen, wobei zunächst als Ausgangsmaterial (A) anorganische Substanzen in einer Walzenpresse (1) zu einer Schülpe (S) kompaktiert werden und wobei anschließend die Schülpe (S) oder aus der Schülpe (S) erzeugte Schülpenstücke (P) in einer Zweiwalzenmühle (3) mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zerkleinert wird bzw. zerkleinert werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schülpe (S) mit zumindest einer Vorzerkleinerungsvorrichtung, z. B. einem Walzenbrecher (2a) und/oder einer Hammermühle (2b), zu Schülpenstücken (P) vorzerkleinert wird, die der Zweiwalzenmühle (3) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Vorzerkleinerungsvorrichtung (2a, 2b) und der Zweiwalzenmühle (3) und/oder hinter der Zweiwalzenmühle (3) eine Klassierung der Schulpenstücke, z. B. mit einer oder mehreren Siebvorrichtungen (4) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material im Kreislauf geführt wird, indem bevorzugt das aus der Zweiwalzenmühle (3) austretende Material erneut der Siebvorrichtung (4) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (A) mit einer Temperatur von zumindest 100 °C auf die Walzenpresse (1) aufgegeben wird und/oder dass die Schülpe (S) oder die Schülpenstücke (P) mit einer Temperatur von zumindest 100 °C auf die Zweiwalzenmühle (3) aufgegeben werden.
Anlage zur Herstellung von Düngemittelgranulat aus Düngemittelsalz mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, mit zumindest einer Walzenpresse (1) und zumindest einer Zweiwalzenmühle (3), wobei die Walzen (7) der Zweiwalzenmühle (3) mit Kühleinrichtungen zur Kühlung der Walzenoberflächen ausgerüstet sind.
Anlage nach Anspruch 16 in der Ausführungsform als Kreislaufkompaktier- und Granulieranlage.