DE19501616A1 - Grinding esp. of pre-ground cement clinker - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Mahlverfahren sowie die dazugehörige Anlage zur Zerkleinerung von Mahlgut, vorzugsweise zur Fein- bis Feinstmahlung von vorzerkleinertem Mahlgut.The invention relates to a grinding process and the associated process Plant for crushing regrind, preferably for fine to very fine grinding of pre-shredded regrind.
Insbesondere bei der Vermahlung von Zementklinker aber auch von Erzen und Rohmaterialien zur Zementherstellung wird in der heutigen Zeit immer mehr eine zweistufige Mahlung, teilweise auch eine Fertigmahlung mit der Rollenpresse bzw. Hochdruckwalzenmühle angewandt, um den spezifischen Energieverbrauch drastisch zu senken (ZKG 43 [1990] 7, S. 347-351).But especially when grinding cement clinker also of ores and raw materials for cement production is becoming more and more a two-stage grinding, partly also a final grinding with the roller press or high pressure roller mill applied to the specific To drastically reduce energy consumption (ZKG 43 [1990] 7, pp. 347-351).
Die theoretisch mögliche Einsparung durch die Anwendung der Hochdruckzerkleinerung in einer Rollenpresse wird praktisch bei der Zementmahlung leider nicht erreicht, da die Körnungskennlinie des Produktes zu steil ist, d. h. es liegt eine sehr enge Verteilung der Korngrößenklassen mit relativ wenig Feinstkorn unter 10 µm vor, andererseits ist die Kornform platt und scharfkantig. Die Folge ist eine Verschlechterung der Verarbeitungseigenschaften wie die Erhöhung des notwendigen Wasserzusatzes zur Erzielung der Normsteife, ein vorzeitiger Erstarrungsbeginn und schließlich durch die Verschlechterung des Wasser-Zementverhältnisses im Beton auch eine Abnahme der Normdruckfestigkeiten. Diese negative Beeinflussung der Zementeigenschaften tritt auch dann auf, wenn die Körnung eines Rollenpressenzementes (Fertigmahlung) mit der eines konventionellen, in der Rohrmühle ermahlenen Zementes übereinstimmt. Die Ursache liegt in der Scharfkantigkeit der Partikel. Diese müssen verrundet werden. Bisher wurde dazu stets eine Rohrmühle eingesetzt, welche aber die bekannten Nachteile hat:The theoretically possible savings through the application high pressure shredding in a roller press practically not achieved in cement grinding because the grain characteristic of the product is too steep, d. H. there is a very narrow distribution of the grain size classes with relatively little fines below 10 µm, on the other hand the grain shape is flat and sharp-edged. The consequence is a deterioration in processing properties how to increase the amount of water needed to Achievement of the standard stiffness, an early start of solidification and finally through the deterioration of the Water-cement ratio in the concrete also decreased Standard compressive strengths. This negative influence on the Cement properties also occurs when the grain a roller press cement (pre-ground) with one conventional cement ground in a tube mill matches. The reason is the sharp edges the particle. These need to be rounded. So far always used a tube mill, but which the known disadvantages:
- - hoher Energieverbrauch- high energy consumption
- - großer Flächenbedarf und große Ausrüstungsmasse- large space requirement and large equipment mass
- - hohe Mahlwärme und Geräuschentwicklung.- high grinding heat and noise.
Bekannt ist, daß durch die Reibzerkleinerung in Rührwerkskugelmühlen die Teilchen in abrasiver Art und Weise verrundet werden, Agglomerate zerstört und insbesondere das Oberkorn beseitigt wird. Eine echte Nachmahlung, d. h. die weitere Zerkleinerung der Primärteilchen im Feinstbereich ist auch in der Rührwerkskugelmühle nur mit einem hohen Energieeintrag möglich. Das bedeutet hohe Rührerdrehzahlen und eine hohe Energiedissipation. Dies würde auftreten, wenn die Rührwerkskugelmühle zur Fertigmahlung ohne eine weite Vorzerkleinerung eingesetzt werden würde.It is known that by grinding in agitator ball mills the particles are rounded in an abrasive manner agglomerates and especially that Oberkorn is eliminated. A real refill, i. H. the further crushing of the primary particles in the finest area is also only high in the agitator ball mill Energy input possible. That means high stirrer speeds and high energy dissipation. This would occur if the agitator ball mill for final grinding without a wide pre-shredding would be used.
Die bekannten Konstruktionen für Rührwerkskugelmühlen zur Trockenmahlung, z. B. mit Schnecke als zentrales Rührorgan (EP 0 217 977 A2, DD 29 67 936), sind für die Zementnachmahlung nur bedingt geeignet, da Fluidisierungsgas vom Mühlenboden, z. B. über eine Hohlwelle oder auch von der Gefäßaußenwand, bei einem geschlossenen Gefäßboden zugegeben und das Fertigprodukt nach oben ausgetragen wird. Dadurch gelangen nicht beanspruchte, also noch scharfkantige Partikel in das Produkt.The known constructions for agitator ball mills Dry grinding, e.g. B. with snail as a central stirring element (EP 0 217 977 A2, DD 29 67 936) are for cement refilling only suitable to a limited extent, since fluidizing gas from the mill floor, e.g. B. via a hollow shaft or from the outer wall of the vessel, added with a closed vessel bottom and the finished product is discharged upwards. Thereby get unused, so still sharp edged Particles in the product.
Andere Lösungen, bei denen das Fertigprodukt nach unten über eine Loch- oder Schlitzplatte im freien Fall ausgetragen wird (DD 275 188, DD 291 707, DE-OS 42 02 101) haben den Nachteil, daß sich die Mahlkörper zwischen den Öffnungen der Austragsplatte und dem Schneckenrührer bzw. einem darunter montierten Abstreifer verkeilen können. Die Rührerwelle verschleißt dadurch zusätzlich bzw. kann blockieren, der Austragsquerschnitt wird außerdem verringert.Other solutions where the finished product is down discharged in free fall via a perforated or slotted plate (DD 275 188, DD 291 707, DE-OS 42 02 101) have the disadvantage that the grinding media between the Openings of the discharge plate and the screw stirrer or can wedge a wiper mounted underneath. The As a result, the stirrer shaft wears out or can block, the discharge cross-section is also reduced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Mahlverfahren sowie die zugehörige Mahlanlage der eingangs genannten Art aus Vorzerkleinerer und Nachzerkleinerer so zu verbessern, daß die eben genannten Nachteile bekannter Anlagenschaltungen beseitigt oder vermindert werden.The invention has for its object the grinding process as well as the associated grinding plant of the aforementioned Kind of pre-shredder and post-shredder to improve so that the disadvantages just mentioned of known system circuits be eliminated or reduced.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung verfahrensmäßig mit den Maßnahmen nach Anspruch 1 und vorrichtungsmäßig mit den Maßnahmen nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention with the measures according to claim 1 and device-wise the measures according to claim 5 solved. Advantageous configurations the invention are specified in the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Mahlverfahren wird das an sich bekannte Prinzip der Reibzerkleinerung in einer Rührwerkskugelmühle zur Nachmahlung scharfkantigen und bereits weit vorgemahlenen Zementklinkers oder eines anderen Produktes angewandt.In the grinding process according to the invention, this becomes per se known principle of grinding in a stirred ball mill Sharp-edged for refilling and already wide pre-ground cement clinker or other product applied.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, Mahlgut, vorzugsweise Zementklinker, nach seiner Vorzerkleinerung auf ein Primärkorn mit einem Siebrückstand (R) von höchstens 3% auf 500 µm Maschenweite oder bereits vorzerkleinertes und auf mindestens 1600 cm²/g vorrangig auf 2500 bis 4000 cm²/g spezifische Oberfläche (nach Blaine gemessen) vorklassiertes Aufgabegut einer Rührwerkskugelmühle zur Reibzerkleinerung zuzuführen und das auf Fertiggutfeinheit gemahlene Gut im Bodenbereich der Mühle auszutragen, so daß die eigentlichen Vorteile des Rührprinzips wie die schnelle Dispergierung, die schnelle Abrasion, die hohe Energiedichte infolge der hohen Füllung des Mahlgefäßes (ca. 80% Mahlgutfüllungsgrad) zum Tragen kommen.The process according to the invention provides for regrind, preferably Cement clinker, after its pre-crushing a primary grain with a sieve residue (R) of at most 3% to 500 µm mesh size or already pre-shredded and to at least 1600 cm² / g, primarily to 2500 to 4000 cm² / g specific surface (measured according to Blaine) pre-classified Feed material of an agitator ball mill for Feed friction grinding and that to finished goods fineness To discharge ground material in the bottom area of the mill, see above that the real advantages of the stirring principle like that rapid dispersion, rapid abrasion, high Energy density due to the high filling of the grinding vessel (approx. 80% regrind filling level) come into play.
Insbesondere die Hochdruckzerkleinerung liefert Partikel mit Mikrorissen, die in der Rührwerkskugelmühle bis zur Erzeugung der Primärkörner (ohne Risse) energetisch günstig zerstört werden.High-pressure shredding in particular produces particles with micro cracks, which in the agitator ball mill up to Generation of primary grains (without cracks) energetically favorable be destroyed.
Die erfindungsgemäße Mahlanlage besteht aus einer Vorzerkleinerungseinrichtung, wie Rollenpresse oder Wälzmühle, der eine Rührwerkskugelmühle nachgeschaltet ist. Die Rührwerkskugelmühle ist mit einem ein- oder mehrgängigen Schneckenrührer und bodenseitig mit einer Verschleiß- bzw. Austragsplatte versehen. Die Austragsplatte besitzt im Bereich der Peripherie der Schneckengänge des Schneckenrührers und der Gefäßinnenwand Austragsöffnungen in Form von Schlitzen.The grinding plant according to the invention consists of a pre-shredding device, like roller press or roller mill, which is followed by an agitator ball mill. The agitator ball mill is with a single or multi-course Screw stirrer and bottom with a wear or Provide discharge plate. The discharge plate has in the area the periphery of the screw flights of the screw stirrer and the inner wall of the discharge openings in the form of Slits.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei der energiesparenden zweistufigen Mahlung unter Einsatz einer Rollenpresse bzw. Hochdruckwalzenmühle als erste Mahlstufe und einer Rührwerkskugelmühle als zweite Mahlstufe problemlos und kostengünstig ein Fertiggut erzeugt werden kann, das die gewünschte Fertiggutfeinheit und die gewünschte Kornform aufweist.The advantage of the invention is that in the energy-saving two-stage grinding using a Roller press or high-pressure roller mill as the first grinding stage and an agitator ball mill as a second grinding stage without any problems and a finished product can be produced inexpensively can that the desired finished goods fineness and the desired Has grain shape.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigtThe invention is illustrated by means of exemplary embodiments explained. In the accompanying drawings shows
Fig. 1 ein Schema der erfindungsgemäßen Mahlanlagenschaltung, FIG. 1 is a diagram of Mahlanlagenschaltung invention,
Fig. 2 eine Variante der erfindungsgemäßen Mahlanlagenschaltung, FIG. 2 a variant of the invention Mahlanlagenschaltung,
Fig. 3 die erfindungsgemäße Ausbildung der zweiten Mahlstufe im Querschnitt. Fig. 3 shows the inventive design of the second grinding stage in cross section.
Gemäß Fig. 1 wird das Aufgabegut, vorzugsweise Zementklinker mit oder ohne Sulfatträger sowie mit oder ohne Zumahlstoffe, dem Vorzerkleinerer 14 aufgegeben, welcher in der Lage ist, bereits sehr hohe Feinheiten zu erzeugen. Die Entscheidung zur gemeinsamen Aufgabe mit dem Sulfatträger bzw. mit Zumahlstoffen hängt von der Körnung und der Mahlbarkeit dieser Stoffe ab. REA-Gips mit einer definierten Körnung unter 30 µm könnte z. B. auch in die zweite Mahlstufe, d. h. in die Rührwerkskugelmühle 16 dosiert werden.According to FIG. 1, the feed material, preferably cement clinker with or without sulfate carrier and with or without additives, is fed to the pre-shredder 14 , which is able to produce very high finenesses. The decision to work together with the sulfate carrier or with additives depends on the grain size and grindability of these substances. REA gypsum with a defined grain size below 30 µm could e.g. B. also be metered into the second grinding stage, ie into the agitator ball mill 16 .
Der Vorklassierer 15, in der Regel ein Stabkorbsichter mit Desagglomerator oder ein Stromsichter (V-Sichter), sichert ab, daß kein Überkorn über 2 mm, vorzugsweise aber über ca. 400 µm, in die Rührwerkskugelmühle 16 gelangt. Die im Vorklassierer 15 abgeschiedenen Grieße 18 werden wieder der ersten Mahlstufe zugeführt.The pre-classifier 15 , usually a rod basket classifier with a deagglomerator or a flow classifier (V classifier), ensures that no oversize particles of more than 2 mm, but preferably more than approximately 400 μm, get into the agitator ball mill 16 . The grains 18 separated in the pre-classifier 15 are fed back to the first grinding stage.
Moderne Rollenpressen oder Wälzmühlen in einer Teilfertigmahlschaltung zur Zementmahlung mit o. g. Sichter gestatten es, ein Zwischenprodukt bis ca. 4000 cm²/g zu erzeugen. Damit wird gewährleistet, daß auf mindestens 1600 cm²/g, vorzugsweise 2500 bis 4000 cm²/g, spezifische Oberfläche vorzerkleinertes Mahlgut der Rührwerkskugelmühle 16 zur Aufmahlung auf Fertiggutfeinheit zugeführt wird.Modern roller presses or roller mills in a partially finished grinding circuit for cement grinding with the above-mentioned classifier allow an intermediate product of up to approx. 4000 cm² / g to be produced. This ensures that ground material pre-comminuted to a size of at least 1600 cm² / g, preferably 2500 to 4000 cm² / g, is fed to the agitator ball mill 16 for grinding to finished product fineness.
Die Einzelpartikel dieses Fertigproduktes der ersten Zerkleinerungsstufe enthalten durch die mehrmalige Hochdruckbeanspruchung eine Vielzahl von Mikrorissen. Dieses Produkt ist deshalb besonders gut geeignet zur weiteren Zerkleinerung durch Reibung in der Rührwerkskugelmühle 16. Eine wesentliche Temperaturerhöhung in der Rührwerkskugelmühle 16 ist im Gegensatz zur konventionellen Rohrmühle zusätzlich nicht zu erwarten. Somit gibt es keine negativen Auswirkungen auf die Sulfatträgereigenschaften. Ein zusätzlicher Kühler kann entfallen.The individual particles of this finished product of the first crushing stage contain a large number of microcracks due to the repeated high pressure stress. This product is therefore particularly well suited for further comminution by friction in the agitator ball mill 16 . In contrast to the conventional tube mill, a significant increase in temperature in the agitator ball mill 16 is also not to be expected. Thus there are no negative effects on the sulfate carrier properties. An additional cooler can be omitted.
Bei der eben geschilderten extrem hohen Vormahlung kann die Rührwerkskugelmühle 16 im Durchlauf betrieben werden. Durch die Rückführung eines Teilstromes (Kreislaufmahlung ohne Sichter) ist die Korngrößenverteilung bei Bedarf beeinflußbar.In the just described extremely high pre-grinding the stirred ball 16 can be operated in continuous. The particle size distribution can be influenced if necessary by recycling a partial flow (circuit grinding without classifier).
Die Kreislaufschaltung der Rührwerkskugelmühle 16 gemäß Fig. 2 mit einem Fertiggutklassierer 20 (Hochleistungssichter) gestattet eine schnelle problemlose Einstellung der gewünschten Fertiggutfeinheit. Um die beiden Regelkreise zur Durchsatzregelung des Vorzerkleinerers und der Rührwerkskugelmühle 16 zu entkoppeln, empfiehlt sich für die Kreislaufschaltung mit Hochleistungssichter eine Zwischenlagerung des Fertigproduktes 1 der ersten Zerkleinerungsstufe. In diesem Fall können bereits vorgemahlene Zumahlstoffe 22 bzw. feiner REA-Gips 23 in die Rührwerkskugelmühle 16 zudosiert werden, so daß der Rollenpressenkreislauf entlastet wird.The circuit of the agitator ball mill 16 according to FIG. 2 with a finished goods classifier 20 (high-performance classifier) allows the desired finished goods fineness to be set quickly and without problems. In order to decouple the two control loops for throughput control of the pre-shredder and the agitator ball mill 16 , intermediate storage of the finished product 1 of the first shredding stage is recommended for the circuit with high-performance classifier. In this case, pre-ground additives 22 or fine FGD gypsum 23 can be metered into the agitator ball mill 16 , so that the roller press circuit is relieved.
Die Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäß ausgebildete Rührwerkskugelmühle als zweite Zerkleinerungsstufe. Erfindungsgemäß werden die o. g. Nachteile bekannter Vorrichtungen beseitigt, indem das Mahlgut von oben aufgegeben und bodenseitig über eine Verschleiß- bzw. Austragsplatte 1 mit Schlitzen, welche sich nur zwischen der Peripherie der Schneckengänge des Schneckenrührers 2 und der Gefäßinnenwand 3 befinden, und zusätzlich über seitliche Austragsschlitze 4 in der Gefäßwand ausgetragen wird. So werden Verkeilungen zwischen dem Rührer bzw. einem bodenseitigen Abstreifer 5 verhindert, solange ein Minimalabstand zwischen der glatten Austragsplatte 1 und dem Abstreifer 5 eingehalten wird. Fig. 3 shows the invention embodied stirred ball mill as a second comminution stage. According to the invention, the above-mentioned disadvantages of known devices are eliminated by feeding the regrind from above and on the bottom side via a wear plate or discharge plate 1 with slots which are located only between the periphery of the screw flights of the screw stirrer 2 and the inner wall 3 of the vessel, and additionally via lateral discharge slots 4 is carried out in the vessel wall. Wedges between the stirrer or a scraper 5 on the bottom are prevented as long as a minimum distance between the smooth discharge plate 1 and the scraper 5 is maintained.
Die Austragsgeschwindigkeit kann über Fluidisierungsluft, welche vorzugsweise über ein Verteilerrohr 6 an der Gefäßinnenwand zugeführt wird, geregelt werden. Werden große Mahlkugeln 7 über ca. 15 mm eingesetzt, so können die Austragsschlitze auch über den gesamten Querschnitt der Austragsplatte 1 verteilt sein, so daß es bei einem möglichst geringen Abstand des Abstreifers 5 zur Austragsplatte 1 nicht zu Verkeilungen kommt.The discharge rate can be regulated via fluidization air, which is preferably supplied via a distributor pipe 6 on the inner wall of the vessel. If large grinding balls 7 of about 15 mm are used, the discharge slots can also be distributed over the entire cross-section of the discharge plate 1 , so that wedges 5 do not wedge when the scraper 5 is as close as possible to the discharge plate 1 .
Ein zusätzliches Rührelement 8, welches einen Mindestabstand zur Austragsplatte vom doppelten maximalen Mahlkugeldurchmesser hat und fast bis zur Gefäßinnenwand 3 reicht, sichert den freien Austrag durch die Seitenschlitze 4 in der Gefäßwand und die äußeren Schlitze der Austragsplatte 1.An additional stirring element 8 , which has a minimum distance to the discharge plate of twice the maximum grinding ball diameter and extends almost to the inner wall 3 of the vessel, ensures free discharge through the side slots 4 in the wall of the vessel and the outer slots of the discharge plate 1 .
Der Verzicht der Austragsschlitze im Zentrum der Austragsplatte 1 ermöglicht eine Zentrierung der Rührerwelle durch einen Zentrierkonus 9, welcher durch ein bodenseitiges Axiallager 10 gelagert wird. Diese zusätzliche Lagerung sichert einen ruhigen Lauf der Rührerwelle mit einer hohen Rundlaufgenauigkeit. Da die Rührwerksantriebe stets zweifach gelagert sind und für eine fliegende Lagerung konzipiert sind, ist die Kupplung 11 bei einer zentrierten Rührerwelle elastisch ausgeführt.The omission of the discharge slots in the center of the discharge plate 1 enables the stirrer shaft to be centered by a centering cone 9 , which is supported by a thrust bearing 10 on the bottom. This additional bearing ensures that the agitator shaft runs smoothly with high concentricity. Since the agitator drives are always supported twice and are designed for flying storage, the coupling 11 is designed to be elastic when the agitator shaft is centered.
Der Austrag aus der Mühle kann im freien Fall über Schurren (nicht dargestellt) oder mit einem Räumrad 12 erfolgen. Das Räumrad 12 kann separat oder über die Rührerwelle, wie in Fig. 3 dargestellt, angetrieben werden.The discharge from the mill can take place in free fall via chutes (not shown) or with a clearing wheel 12 . The clearing wheel 12 can be driven separately or via the stirrer shaft, as shown in FIG. 3.
Es ist auch möglich, die Rührwerkskugelmühle bodenseitig anzutreiben. In diesem Fall wird die Rührerwelle durch die Austragsplatte 1 geführt und mit Sperrluft vor Staub geschützt (nicht dargestellt). Die Lagerung der Rührerwelle erfolgt unterhalb der Austragsplatte 1 oder wird durch das einzusetzende Getriebe übernommen. Diese Antriebsvariante ist bei geringen Bauhöhen und für große Antriebsleistungen über 400 kW von Vorteil.It is also possible to drive the agitator ball mill at the bottom. In this case, the stirrer shaft is guided through the discharge plate 1 and protected from dust with sealing air (not shown). The agitator shaft is stored below the discharge plate 1 or is taken over by the gear to be used. This drive variant is advantageous for low overall heights and for large drive powers over 400 kW.
Die Mahlgefäßinnenwand 3 wird mit Verschleißplatten 13 aus Stahl, verschleißfestem Stahlguß oder Keramik geschützt. Diese Verschleißplatten 13 erhalten eine Wulst, welche in Umfangsrichtung einen geschlossenen Ring bildet und so daß an der Mahlgefäßinnenwand 3 nach unten fließendes Mahlgut gemeinsam mit den Mahlkugeln 7 nach innen drückt. Auf diese Art und Weise werden Kurzschlußströmungen direkt an der Mahlgefäßinnenwand 3 vermieden.The grinding vessel inner wall 3 is protected with wear plates 13 made of steel, wear-resistant cast steel or ceramic. These wear plates 13 receive a bead which forms a closed ring in the circumferential direction and so that ground material flowing downward on the inside of the grinding vessel 3 presses inward together with the grinding balls 7 . In this way, short-circuit flows directly on the inside of the grinding vessel 3 are avoided.
BezugszeichenlisteReference list
1 Austragsplatte
2 Schneckenrührer
3 Gefäßinnenwand
4 Austragsschlitze
5 Abstreifer
6 Verteilerrohr
7 Mahlkugeln
8 Rührerelement
9 Zentrierkonus
10 Axiallager
11 Kupplung
12 Räumrad
13 Verschleißplatten
14 Vorzerkleinerer
15 Vorklassierer
16 Rührwerkskugelmühle
17 Aufgabegut
18 Grieße
19 Fertigprodukt
20 Fertiggutklassierer
21 Fertigprodukt der Stufe 1
22 Zumahlstoffe
23 REA-Gips 1 discharge plate
2 screw agitators
3 inner vessel wall
4 discharge slots
5 wipers
6 manifold
7 grinding balls
8 stirrer element
9 centering cone
10 thrust bearings
11 clutch
12 clearing wheel
13 wear plates
14 pre-shredders
15 pre-classifiers
16 agitator ball mill
17 feed material
18 Greetings
19 finished product
20 finished goods classifiers
21 Stage 1 finished product
22 additives
23 REA gypsum
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Legal Events
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Owner name: DEUTZ AKTIENGESELLSCHAFT, 51063 KOELN, DE |
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