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Verfahren zum Defibrieren von Asbest und ähnlichen Materialien Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Defibrieren faserartiger Materialien, die für
die Herstellung von faserbewehrten Zementprodukten geeignet sind. Die Erfindung
betrifft weiterhin eine Stabmühle zum Durchführen dieses Verfahrens. Es können verschiedene
faserartige Materialien für die Bewehrung von bewehrten Zementprodukten angewendet
werden. Zu derartigen Materialien gehören Abfallpapier, jedoch ist bei weitem das
wichtigste derselben Asbest. Die Erfindung wird somit aus Gründen der Zweckmäßigkeit
unter Bezugnahme auf Asbest erläutert.
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Asbest wird für eine Vielzahl von Zwecken in immer größerem Ausmaß
angewendet, und zwar in nicht unerheblichem Ausmaß in der Baustoffindustrie, und
zwar insbesondere als eine Komponente in Asbest-Zement-Produkten, wie Rohren und
flachen oder gewellten Platten.
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Es sind erhebliche Anstrengungen unternommen worden, um derartige
Produkte besser und billiger als bisher herstellen zu können. Diese Produkte werden
mittels Zubereiten einer Paste oder Aufschlämmung' bestehend aus Asbest, Zement
und Wasser, hergestellt, aus denen die Gegenstände verformt werden. Dieselben werden
sodann für das Abbinden und Erhärten des Zements gelagert. Der Asbest wird in Form
von Fasern angewendet, um so Platten und Rohre erhöhter Festigkeit zu erhalten,
die recht erheblich und in der Praxis absolut notwendig ist, da derartige Platten
und Rohre, die ohne Anwenden von Asbest oder eines Ersatzinittels für denselben
nicht ausreichende Festigkeit besitzen, wenn dieselben die verhältnismäßig geringe
Dicke besitzen, die für derartige Produkte notwendig ist. Asbest stellt das für
diesen Zweck am besten geeignete Material dar, da derselbe den Asbest-Zement-Produkten
nicht nur eine große Festigkeit vermittelt, sondern dieselben auch sehr feuerfest
macht.
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Erfindungsgemäß gelingt es, die Kosten der Herstellung derartiger
Asbest-Zement-Produkte zu verringern und eine Arbeitsstufe des Herstellungsvorganges
zu vereinfachen, d. h. die sogenannte Defibrierung des Asbestes, die durchgeführt
wird, bevor der Asbest mit Wasser in einem sogenannten Holländer oder einer ähnlichen
Mischvorrichtung vermischt wird.
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Asbest ist ein Mineral, und zwar MagnesiumsiEkat, das nur eine Spaltrichtung
besitzt, d. h., es weist eine fadenartige Struktur auf, und die einzelne
Asbestfaser, deren Länge in der Größenordnung von bis zu 2 cm liegt, ist monomolekular,
d. h. mikroskopisch.
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Wenn Asbest aus dem Felsgestein gewonnen wird, weist derselbe etwas
Gangart auf, die mittels Behandlung in verschiedenen Zerkleinerungs- und Siebvorrichtungen
entfernt werden muß. Somit stellt das aus den Asbest-Steinbrüchen erhaltene Produkt
bezüglich der meisten Asbestsorten ein Produkt dar, das überraschenderweise frei
von Gangart und bereits in diesem Zustand in einem gewissen Ausmaß defibriert ist,
d. h., die einzelnen Fasern haften in Bündeln ähnlich aneinander wie Bindegamstücke,
und dieselben besitzen eine Länge bis zu 2 cm.
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Das erfindungsgemäß in Betracht gezogene Deflbrieren stellt ein weiteres
Defibrieren der Faserbündel des Asbestes dar, wie er von den Asbest-Steinbrüchen
angeliefert wird, wobei es sich nicht um ein vollständiges Defibrieren in monomolekulare
Fasern handelt, da gefunden wurde, daß bevor das Defibrieren so weit getrieben wird,
der Asbest wiederum dazu neigt, für die vorgesehenen Zwecke weniger geeignet zu
werden. Mit anderen Worten, es gibt einen bestimmten optimalen Defibrierungsgrad,
der angestrebt werden muß. Der Defibrierungsgrad des Asbestes wird durch den Auftrieb
(Buoyancy) angezeigt, den man so bestimmt, daß eine bestimmte Asbestmenge in Wasser
gegossen wird, das in einem großen breiten Glas bestimmter Abmessungen enthalten
ist. Anschließend wird die Höhe der Asbestsäule gemessen und mit einem bekannten
Standard
verglichen. Bis zu einem bestimmten Wert gilt es somit,
daß je höher diese Säule, um so größer der Auftrieb (Buoyancy) des Asbestes
und dessen gute Anwendbarkeit für den vorgesehenen Zweck.
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Das Defibrieren des aus den Steinbrüchen angelieferten Asbestes ist
bisher hauptsächlich mittels des sogenannten Kollergangs durchgeführt worden, der
eine diskontinuierlich einwirkende Vorrichtung mit verhältnismäßig geringer Leistung
pro Einheit darstellt, und somit werden mehrere Einheiten zum Erzielen einer befriedigenden
Leistung benötigt. Dies bedeutet wiederum eine zusätzliche Anzahl von Bedienungspersonen
für die überwachung. Ursprünglich wurde der Asbest hauptsächlich in seinem trockenen
Zustand defibriert, jedoch hat man dann bald auf Grund der hierdurch bedingten Staubentwicklung
zwecks Binden des Staubs Wasser zugegeben. Die Zugabe von Wasser hat ebenfalls das
Defibrieren erleichtert, und da große Wasserinengen dem Material späterhin in dem
Holländer zugesetzt werden müssen, stellt es zur Zeit das allgemein geübte Verfahren
dar, dem Material in dem Kollergang Wasser zuzusetzen. Die zugesetzte Wassermenge
stellt gewöhnlich etwa 35% des Gemisches dar, da größere Wassermengen zu einem überfließen
des Wassers über den Mahlstein führen, auf dem der Asbest bei der Behandlung durch
die Läufer angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufschließen der von den Asbestbrüchen
kommenden Asbestfaserbündel zwecks Herstellung von Asbestzementprodukten ist dadurch
gekennzeichnet, daß dem Material Wasser in einer derartigen Menge zugesetzt wird,
daß der Wassergehalt des Gemisches sich auf 10 bis 5001o beläuft, und sodann
dieses Gemisch einer kontinuierlich arbeitenden Stabmühle zugeführt wird, in der
auf Grund der Einwirkung, der die Fasern durch die Stäbe unterworfen werden, das
Defibrieren ausgeführt wird.
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Es ist weiterhin vorteilhaft und überraschend, daß das Defibrieren
in einer Stabmühle, in der hier angegebenen Weise, und zwar insbesondere in dem
Fall des Asbestes durchgeführt werden kann, da zu erwarten ist, daß die brüchigen
Asbestfasern vollständig zerstört würden, d. h. durch die grobe Behandlung
pulverisiert würden, die sie durch das Aufschlagen der schweren Stäbe während des
Drehens der Mühle und deren bestimmt eintretender Zusammenschläge erfahren. Es wurde
jedoch gefunden, daß derartige Erscheinungen nicht eintreten, vielmehr und im Gegensatz
hierzu sind unter praktischen Arbeitsbedingungen die folgenden vorteilhaften und
überraschenden Ergebnisse im Vergleich zu denjenigen Ergebnissen erzielt worden,
wie man sie bei Anwendung des älteren Kollergangsystems erhält.
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Bei diesem System, das aus acht Kollergängen besteht, betrug der Energieverbrauch
bei einem gegebenen Defibrierungsgrad des Asbestes 55 kWh pro Tonne des trockenen
Asbestes, während bei Durchführen des Defibrierens in einer Stabmühle der Energieverbrauch
auf etwa ein Drittel dieses Wertes verringert wurde. Es zeigte sich, daß eine einzelne
Stabmühle mit einem Durchmesser von etwa 2 m und einer Länge von 3,5 m in
der Lage war, etwa die gleiche Asbestmenge wie die acht Kollergänge zu verarbeiten.
Weiterhin war die anfänglich mittels der Stabmühle erhaltene Defibrierung besser
als die mit den Kollergängen erzielte Defibrierung, und zu einem späteren Zeitpunkt
während des Arbeitsgangs der Stabmühle erwies es sich als möglich, den Asbestverbrauch
bei der Herstellung von Platten und Rohren um 1011/o zu verringern, wobei gleichzeitig
die Qualität der Produkte verbessert wurde. Die Verringerung der Asbestmenge um
1011/o spielt eine wichtige Rolle bezüglich der Wirtschaftlichkeit, da Asbest, obwohl
es für den vorgesehenen Zweck ein außerordentlich gut geeignetes Produkt ist, doch
sehr kostspielig ist.
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Die Stabmühle arbeitet weiterhin kontinuierlich, so daß es im Gegensatz
zu dem Arbeiten mit den Kollergängen möglich war, das Bedienungspersonal um etwa
20 Personen pro Tag der 24stündigen Arbeitszeit in dem betreffenden Werk zu verringern.
Die in Anwendung kommende Stabmühle bietet weiterhin den Vorteil gegenüber dem Kollergang,
daß hierbei keine Staubbelästigungen auftreten, da die Vorrichtung eine geschlossene
Einheit ist.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt der Wassergehalt
des angefeuchteten Asbestes, wie weiter oben ausgeführt, einen Anteil von vorzugsweise
15 bis 2011/o dar, wobei anscheinend bessere Ergebnisse erzielt werden, als
wenn der Wassergehalt größer oder kleiner als in diesem Bereich ist.
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Die Wasserzugabe sollte vorzugsweise dergestalt bemessen werden, daß
ein bestimmter Prozentsatz des Wassergehaltes innerhalb der angegebenen Grenzwerte
mit großer Genauigkeit aufrechterhalten werden kann, da hierdurch die Herstellung
des fertigen Asbest-Zement-Breis oder Schlammes in dem Holländer erleichtert wird,
und in diesem Fall ist es leichter, die zusätzliche Wassermenge zu bestimmen, die
zusammen mit dem Zement zugegeben werden soll.
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Da der Asbest normalerweise in Säcken eines bestimmten Gewichtsgehaltes
geliefert wird und da meistens Asbest verschiedener Ursprünge im vermischten Zustand
angeliefert wird, kann das Wasser in der weiter unten angegebenen Weise entsprechend
zugesetzt werden, so daß man hierdurch die gewünschte und genaue Dosierung erzielen
kann.
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Es wird eine bestimmte Anzahl an Säcken, wie z. B. zehn Säcke, deren
Gesamtinhalt die richtige Zusammensetzung ausgedrückt in Gewichtsprozent aufweist,
wie z. B. vier Säcke der Sorte A, drei Säcke der Sorte B, zwei Säcke der
Sorte C und ein Sack der Sorte D, nacheinander in eine Mischvorrichtung
gegeben, die aus einem Behälter besteht, in dem umlaufende Arme oder ähnliche Anordnungen
die verschiedenen Sorten vermischen. In den Behälter wird Wasser eingeführt, indem
in denselben das Wasser aus einem in größerer Höhe angeordneten Vorratsbehälter
abgegeben wird. Der Vorratsbehälter ist mit Wasser bis zu einer bestimmten Höhe
gefüllt, die auf die Asbestmenge angepaßt ist.
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Der angefeuchtete Asbest wird sodann dem Zuführungstank der Stabmühle
zugeführt. Dieser Zuführungstank weist derartig ausreichende Abmessungen auf, daß
die Zuführungsvorrichtung der Stabmühle in der Lage ist, kontinuierlich die geeignete
Beschickung aus dem Tank trotz der Tatsache abzuziehen, daß dem Tank naturgemäß
der feuchte Asbest schubweise zugeführt wird, wie z. B. in dem vorliegenden Fall
zehn Säcke des angefeuchteten Asbestes pro Schub.
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In der Stabmühle nehmen die Stäbe vorzugsweise 25 bis 45 %
des Volumens des Mühlenhohlraums ein.
Es wurde gefunden, daß unter
diesen Bedingungen die besten Ergebnisse erzielt werden.
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Vorzugsweise wird die Charge für die Stabmühle dergestalt gesteuert,
daß zu jedem Zeitpunkt das Material in der Nähe des Auslasses die Hohlräume zwischen
den Stäben einnimmt, jedoch nicht merklieh über den Stäben steht. Die physikalischen
Eigenschaften des Asbestes unterscheiden sich ausgeprägt von denjenigen der Materialien,
die gewöhnlich in einer Stabmühle verarbeitet werden, und hierdurch erscheint es
noch überraschender, daß die Stabmühle für die hier angegebenen Zwecke geeignet
ist, und durch diese physikalischen Eigenschaften erscheinen spezielle Vorsorgen
zweckmäßig, nicht nur bezüglich des Defibrierungsverfahrens, sondern ebenfalls im
Hinblick auf die Ausführungsform der Stabmühle. Wenn die Mühle dergestalt betrieben
wird, daß an deren Auslaßende der Asbest nur in den Hohlräumen zwischen den Stäben
in der oben angegebenen Weise vorliegt, zeigt dies, daß der Asbest trotz dessen
geringer Dichte die Mühle ausreichend schnell verläßt, wobei kein Blockieren und
Verhindern einer weiteren Abgabe des behandelten Asbestes eintritt.
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Vorzugsweise wird die Stabmühle mit einer Geschwindigkeit von
50 bis 80 1/o der sogenannten kritischen Geschwindigkeit der Mühle
betrieben, da unter diesen Bedingungen die besten Ergebnisse festgestellt wurden.
Diese kritische Geschwindigkeit n, einer Mühle, d. h., die Anzahl Umdrehungen
pro Minute wird durch den Ausdruck
definiert, wobei D der Durchmesser der Mühle ausgedrückt in Zentimeter ist.
Die kritische Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, bei der die Stäbe, oder einige
derselben, die am nächsten zu dem Mühlenumfang liegen, durch die Zentrifugalkraft,
die durch das Umlaufen der Mühle bedingt wird, gegen die Mühlenwandung gedrückt
bleiben. Wenn die Geschwindigkeit kleiner als die kritische Geschwindigkeit ist,
werden die Stäbe natürlich auf Grund des Umlaufs der Mühle eine gewisse Entfernung
nach oben längs der Mühlwand geführt, bevor dieselben jedoch den höchsten Punkt
der Mühle erreichen, rollen oder gleiten dieselben durch die Schwerkrafteinwirkung
nach unten über die restlichen Stäbe und den zwischen denselben liegenden Asbest,
wodurch die Defibrierung bewirkt wird.
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Wie weiter oben ausgeführt, betrifft die vorliegende Erfindung nicht
nur ein Defibrierungsverfahren, sondern ebenfalls eine für diesen Zweck angewendete
Stabmühle. Obwohl Stabmühlen, wie bereits weiter oben ausgeführt, für die Anwendung
als Mahlmühlen bekannt sind, sollte eine derartige Mühle in der weiter unten beschriebenen
Weise bestimmte Modifizierungen zeigen, wodurch dieselbe für die erfindungsgemäßen
speziellen Zwecke geeigneter wird.
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Die bekannten Stabmühlen besitzen praktisch immer einen zentralen
Einlaß, wobei der Auslaß entweder zentral oder an dem Umfang derselben angeordnet
sein kann. Weiterhin kann eine Stabmühle eine Mehrzahl an Kammern aufweisen, die
durch Siebböden voneinander getrennt sind, durch die nur ein Material hindurchtreten
kann, das auf eine ausreichend kleine Größe gebracht worden ist. Selbst
Im
Stabmühlen mit nur einer Kammer besitzen gewöhnlich einen Siebboden, der
vor dem Auslaß unabhän-gig davon angeordnet ist, ob der Auslaß zentral oder
um den Umfang der Mühle herum angeordnet ist. Wenn der Auslaß um den Umfang herum
angeordnet ist, kann auf einen Siebboden verzichtet werden, je-
doch besitzt
dieser Umfangsauslaß entweder die Form enger Schlitze, die lediglich den Durchtritt
eines Materials mit ausreichend verringerter Größe ermöglichen, oder die Auslaßöffnungen
sind wesentlich größer, in diesem Fall jedoch durch Roste oder Gitter abgedeckt,
so daß auch hier ein Austreten eines Materials aus diesen öffnungen verhindert wird,
dessen Größe nicht ausreichend verringert worden ist.
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Im Gegensatz hierzu weist nach einem zweiten erfindungsgemäßen Merkmal
eine Stabmühle einen im allgemeinen zylinderförmigen Mantel auf, dessen Beschickungsende
einen zentralen Einlaß aufweist und dessen Auslaßende verschiedene große, nicht
unterteilte Auslaßöffnungen für das defibrierte Material besitzt, die einheitlich
um den Umfang der Mühle herum verteilt sind. Die Mühle besitzt keine Siebe. Unter
nicht unterteilten Auslaßöffnungen sind öffnungen zu verstehen, die nicht in verschiedene
kleine Öffnungen durch einen Rost, Gitter oder anderes Sieb unterteilt sind.
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Jede Auslaßöffnung der Stabmühle kann eine nicht unterteilte Fläche
von wenigstens 100 cm2 aufweisen, da eine derartig große Fläche für den Durchtritt
eines Materials mit den Eigenschaften des Asbests zweckmäßig ist.
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Das Ausmaß jeder nicht unterteilten Auslaßöffnung in der axialen Richtung
der Mühle weicht vorzugsweise nicht wesentlich von dessen Ausmaß in der Umfangsrichtung
ab, d. h., diese Öffnungen sollten nicht in Form von Schlitzen vorliegen,
da der Asbest in schlitzartigen öffnungen dazu neigt, verkeilt zu werden, so daß
die Mühle schnell zu voll werden würde.
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Bei einer Ausführungsform der Mühle, die zur Ausbildung des gleichen
Effektes beiträgt, sind die Enden der Stäbe benachbart zu dem Auslaßende der Mühle
mit einem kleineren Durchmesser als der Durchmesser über dem größeren Teil ihrer
Längen ausgeführt, z. B. etwa 0,5 bis 0,8 des Stabdurchmes# sers.
Somit liegt hier mehr Raum für den Asbest zwischen den Stäben an dem Auslaßende
der Mühle vor, so daß eine leichtere Abgabe des Asbestes durch die Auslaßöffnungen
ermöglicht wird, ohne daß ein Verkeilen desselben zwischen den Stäben eintritt.
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Die erfindungsgemäße Stabmühle wird im folgenden beispielsweise unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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F i g. 1 ist ein axialer Schnitt durch die Stabmühle; F i
g. 2 ist ein querseitiger Schnitt längs der Linie II-II der F i g.
1;
F i g. 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsformen der in der Mühle
anzuwendenden Stäbe.
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Die Mühle besteht aus einem zylinderförmigen Mantel 1, der
an seinen Enden durch stumpfkegelige Köpfe 2 und 3 verschlossen ist,
die in der Nähe der Mühlenachse in Zapfen 4 und 5 verlaufen. Die Mühle ist
drehbar in den Lagern 6 und 7 gelagert, die hier strichpunktiert gezeigt
sind. Die La-er ruhen auf den Fundamenten 8 und 9.
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Das zu behandelnde Material wird durch den hohlen linken Zapfen 4
eingeführt, und das behandelte
Material verläßt die Mühle durch
die Umfangsöffnungen 16, die an dem anderen Ende der Mühle vorgesehen sind.
Diese öffnungen sind groß im Vergleich zu den Öffnungen, die normalerweise an dieser
Stelle in den Stabmühlen vorgesehen sind, und deren Länge beträgt in der axialen
Richtung 1 und deren Breite beläuft sich in der Umfangsrichtung auf w. Wie
aus der Darstellung ersichtlich, differiert die Länge 1 nicht wesentlich
von der Länge w. Man sieht weiterhin, daß die Öffnungen nicht unterteilt und einheitlich
um den Umfang herum verteilt sind.
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Die öffnungen 16 werden durch ein stationäres Gehäuse
17 umgeben, das an seinem Boden eine öffnung 18 aufweist, durch die
das in der Mühle behandelte Material das Gehäuse verläßt.
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Wie weiterhin ersichtlich, ist die Mühle durch ein Zahnrad
19 umgeben, das mit einem nicht gezeigten Ritzel kämmt und dazu dient, die
Mühle in der durch den Pfeil 20 in der F i g. 2,angezeigten Richtung umlaufen
zu lassen.
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Die Mühle enthält eine Beschickung aus Stäben, durch die der Mahlvorgang
bedingt wird.
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Die zwei geeigneten Formen der Stäbe sind in den F i g. 3 und
4 gezeigt. In beiden Fällen beläuft sich deren Länge auf 40 bis 50 mm kürzer
als die Länge des zylindrischen Mühlenmantels, und deren Durchmesser liegt zwischen
50 und 80 mm. Mit den benachbart zu dem Auslaßende der Mühle angeordneten
Enden weisen diese Stäbe einen Durchmesser auf, der sich auf das 0,5- bis
0,8fache des allgemeinen Stabdurchmessers beläuft. Die Länge des Teils mit einem
kleineren Durchmesser als der restliche Anteil beläuft sich auf 100 bis
300 mm. Bei dem Stab, wie er in der F i g. 3 gezeigt ist, ist der
Teil mit kleinerem Durchmesser zylinderförmig ausgeführt, während nach der F i
g. 4 dieser Teil stumpfkegelig ausgeführt ist.