DE2631204A1

DE2631204A1 - Verfahren und vorrichtung zur feinzerkleinerung von mineralien

Info

Publication number: DE2631204A1
Application number: DE19762631204
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl Ing Feige
Original assignee: DESSAU ZEMENTANLAGENBAU VEB
Current assignee: DESSAU ZEMENTANLAGENBAU VEB
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1976-07-10
Publication date: 1977-02-24
Also published as: DK316876A; FR2320138B3; AT345077B; CS192097B1; SU706113A1; FR2320138A1; GB1541080A; ATA518776A; DD120803A1

Description

Verfahren und Voriiciroung zur Feinzerkleinerung von Mineralien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feinzerkleinerung von Lineralien, vorzugsweise von Massengütern wie Zementrohst offen in einer walzenmühle, die mit einem Sichter im Kreislauf geschaltet ist.

Bekannte Verfahren dieser Art verwenden als Feinzerkleinerungsmaschine meistens eine Rohrkugelmühle, die in verschiedenster Ausführung und Kopplung nit einem oder mehreren Sichtern im Kreislauf geschaltet ist. Diese'Kühlen besitzen auf G-rund ihres stochastischen Pr-ozsßcharakters eine niedrige Raum-Zeit-Ausbeute, ein ungünstiges Zeitverhalten und einen hohen Energieverbrauch· Zudem haben Rohrkugelmühlen die iSigenschaft, daß ihr Energieaufwand durchsatζunabhängig ist. Da sich die daraus ergebende Forderung nach optimaler Einstellung des Durchsatzes in der Praxis kaum erfüllen läßt, kann der projektierte auf das Zerkleinerungsergebnis bezogene Energieaufwand auf die Dauer gesehen erheblich überschritten werden.

Andere Verfahren bevorzugen bei entsprechenden Rohstoffbedingungen den Einsatz von wälzmühlen. Der leistungsbedarf dieser Mühlen liegt in der Größenordnung von Anlagen mit Rohrkugelmühlen. Im Gegensatz zu diesen Uühlen ist jedoch ihre Leistungsaufnahme durchsatzabhängig· Ihr Zeitverhalten ist günstiger. Die Mühlen arbeiten im unteren fcinutenbereich. Bei den Viälzmühlen wird bekanntlich der zu zerkleinernde Stoff einem rotierenden Teller aufgegeben. Durch die Zentrifugalwirkung fließt das Material dem Tellerrand zu und wird auf diesem wege von den auf dem Teller angeordneten Yiälzkörpern erfaßt und zerkleinert. Durch einen scharfen Luftstrom zwischen Teller und Biaschinengehäuse wird das über den Tellerrand tretende Blaterial kontinuierlich einem Strom- und Korbsichter zugeführt, der - über dem Zerkleinerungsraum angeordnet - mit diesem eine Baueinheit bildet.

Infolge der engen, räumlichen Kopplung und Rückkopplung von Zerkleinerungs- und Sichtzone müssen schwerwiegende Nachteile

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in Kauf genommen werden. Der pneumatische Materialtransport zum Sichter ist stark verlustbehaftet und bindet etwa 50 °jo des G-esamtenergieaufwandes einer "Äälzmühle. Unvermeidbare lotwassergebiete über dem Zerkleinerungsraum führen zur vorzeitigen Abscheidung des pneumatisch transportierten Materials und verursachen hohe üaterialkreislaufe zwischen Zerkleinerungs- und Sichtzone. Dadurch wird die Zerkleiner tmgswirkung herabgesetzt. Die Anreicherung von Peingut im Zerkleinerungsraum bzw. Walzenspalt führt zu hohen Verdichtungsverlusten und zu einem Ansteigen des Energiebedarfs. Diesen Verlusten überlagern sich weitere Verluste, da die. Laterialzuführung in den Walzenspalt nicht definiert erfolgt und bereits beanspruchte Teilchen sich der weiteren Zerkleinerung durch Prall- und Quetschwirkung entziehen können. Die Ausnutzung höherer Beanspruchungsgeschwindigkeiten scheitert an der Tatsache, daß zwischen Tellerdrehzahl end lellergeometrie ein fester Zusammenhang besteht. Der Reibverschleiß der Zerkleinerungswerkzeuge kann bei härteren Rohstoffen ungewöhnlich hoch und zum Kriterium des Einsatzes einer ΐ/älzmühle überhaupt werden. Durch den Verschleiß wird der Werkstoff unkontrolliert und ungleichmäßig abgebaut, was bei bestimmten Zerkleinerungsaufgaben einen engen Turnus des Verschleißteilwechsels nach sich ziehen kann.

Auch Hahlverfahren, welche die Feinzerkleinerung zwischen zwei horizontal gelagerten Walzen ähnlich einem Walzwerk durchführen, haben nicht den gewünschten Erfolg gebracht, wenn sie etwa ohne Zwischensichtung den Stoff in 2 Stufen zerkleinern, auf ein Aufgabegut mit engem Kornband verzichten und zum Zwecke der Herabsetzung von Agglomerationserscheinungen nicht die erforderlichen Beanspruchungsgeschwindigkeiten realisieren. Verfahren dieser Art sind im Kreislauf nicht anwendbar. Durch die Anwendung unterschiedlicher üalzenumfangsgeschwindigkeiten könnte zwar die Agglomeratbildung unterbunden bzw. verringert werden, aber dafür steigen der Energieverbrauch und der Verschleiß der Mahlwerkzeuge erheblich an. Bei anderen mit Walzenmühlen ausgerüsteten Verfahren wird das Aufgabegut über einen Palischacht dem Walzenspalt zugeführt. Dadurch soll das Aufgabegut eine hohe Sintrittsgeschwindigkeit in den Walzenspalt erhalten und eine Verbesserung des Zerkleinerungsergebnisses erreicht werden. Tatsächlich läßt sich jedoch duroh eine der-

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artige Maßnahme -weder der Zerkleinerungseffekt verbessern noch der erforderliche Energieaufwand reduzieren. Im G-egensatz zum klassischen Stahlwalzen entspricht die Zerkleinerung eines spröden Stoffes im vialzenspalt einem Hompressionsvorgang. Each dem-Eontinuitätsgesetz der Mechanik wird das Ilaterial "bei seinem Durchgang durch den Y/alzenspalt von einer durch Geometrie, Ikassendurchsatz und Walzengeschwindigkeit vorgegebenen Eintrittsg?- schwindigkeit gesetzmäßig auf die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen "beschleunigt. Höhere Aufgabegeschwindigkeiten des Materials können demzufolge für die Zerkleinerung nicht ausgenutzt werden.

Bei dem geschilderten Verfahren wird deshalb das Zerkleinerungsergebnis nicht verbessert.

Bei der Rohrkugelmühle kann das Zerkleinerungsergebnis durch Zugabe von Kahlhilfsmitteln verbessert werden. Die Anwendung von Mahlhilfsmitteln bei Vfalzenmiihlen ist nicht bekannt, während bei der Rohrkugelmühle nur der Fertiggutdurchsaxz erhöht wird, werden bei Walzenmühlen zusätzlich noch der Energiebedarf sowie die Agglomeratbildung herabgesetzt.

Zweck der Erfindung ist es, aufbauend auf den Erkenntnissen der Sinzelkornzerkleinerung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, welches optimale Beanspruchungszustände realisiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Ausnutzung von die Zerkleinerung günstig beeinflussenden Zusätzen und Effekten bei konsequenter Trennung von Zerkleinerungs- und Siehtzone ein Verfahren mit Vorrichtung zu entwickeln, das eine hohe Raum-Zeit-Ausbeute bei niedrigem Energieaufwand realisiert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem das zu zerkleinernde Llaterial in dünner Schicht und mit engem Kornspektrum einer Walzenmühle mit vorzugsweise unterschiedlichen Walzendurchmessern bei gleichen Umfangsgeschwindigkeiten der \/alzen von > 10 m/s aufgegeben wird, tinter diesen Bedingungen kann bei einstufiger Zerkleinerung bereits ein i'ertiggutanteil von > 50 $ erreicht werden. Durcii den Zusatz von Llahlhilfsmitteln, bei-

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spielsweise chemischen Abfallprodukten wie Triäthanolamin oder Cktantriol, kann das Wahlergebnis noch verbessert werden. Auch "die Aufgabe von grubenfeucht em LIaterial mit 2 bis 4 ^ H_?Ü kann vorteilhaft sein, da durch den Wassergehalt die Festigkeit der Agglomerate sowie die Reibung zwischen den Llaterialteilchen und besonders an den Kontaktflächen Walze-Lahlgut herabgesetzt werden.

Die Zugabe des luahlhilfsmittels erfolgt bekannterweise auf die Dosiervorrichtung und/oder im Sichtraum. Die üindüsung des liahlhilfsmittels in den Sichtraum kann insofern vorteilhaft sein, als im Sichter eine günstige G-as-Pe st stoff -Dispersion vorliegt und durch den Ilaterialkreislauf die Vermischung mit dem Aufgabegut gewährleistet wird·

Zur Erzielung der gewünschten Fertiggutfeinheit wird die Verformungsgröße, d. h. die Spaltweite der V/alzen, konstant oder elastisch und während des laufenden Betriebes veränderbar mittels hydro-pneumatischer Verstelleinrichtungen eingestellt. Die Trocknung eines Rohstoffes mit Feuchten über 3 $> HpO kann in einem vorgeschalteten Schlagpralltrockner erfolgen. Bei Rohstoffeuchten < 3 f> HpO erfolgt die Trocknung des Rohstoffes nach seiner Zerkleinerung im Sichter. Dabei kann der Sichter mit dem vollen Abgasangebot beheizt werden, welches vom Vorwärmer einer nach dem Trockenverfahren arbeitenden Drehofenanlage aur Verfugung gestellt wird. Auch eine Kombination beider Schaltungen kann von Vorteil sein, da durch eine Schlagprallmühle in hervorragender weise das geforderte enge Ilornband erzeugt werden kann.

Die Sichtung des aus dem Walzenspalt mit hoher G-eschwindigkeit austretenden I.iahlgutes erfolgt in einem Sichter mit hoher Trennschärfe, vorzugsweise einem Querstromsichter. Bei Anwendung der Querstromsichtung übernimmt die Walzenmühle zugleich die Funktion einer Aufgabe- bzw. Abwurfvorrichtung, um das aus dem walzenspalt austretende Mahlgut in dünner Schicht und mit hoher G-eschwindigkeit in die ebene Gasströmung des Sichters zu schleudern. Der Strömungskanal des Querstromsichter ist vorzugsweise unter einem beliebigen Winkel zur Horizontalen unterhalb der

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beiden Walzen angeordnet.

Beim Mahlverfahren können die "beiden tfalzen mit unterschiedlichen Durchmessern ausgeführt sein. Dabei sind mehrere .ialzen mit kleinem Durchmesser in einer auf den gewünschten Walzenspalt einstellbaren sternförmigen Aufnahme so gelagert, daß jeweils nur eine Walze mit der feststehenden, angetriebenen tfalze größeren Durchmessers in Arbeitsstellung steht. Die sternförmige Aufnahme ist hydro-pneumatisch auch während des Betriebes auf jede beliebige Verformungsgröße und Elastizität einstellbar. Bei fortgeschrittenem Verschleiß wird durch Schwenken der sternförmigen Aufnahme eine neue ^^ralze zum Einsatz gebracht.

Sine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Mantelfläche der feststehenden, vorzugsweise großen,, angetriebenen ftalze in mehrere Liahlbahnen unterteilt ist, denen jeweils eine für sich gelagerte und hydro-pneumatisch einstellbare sternförmige Aufnahme mit mehreren liahlkörpern kleinen Durchmessers zugeordnet ist. Die Festlegung des Durchmessers der kleinen Mahlkörper erfolgt nach den Bedingungen des Korneinzuges in den Walzenspalt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch eine zweckmäßige Kombination der den Llahlprozeß positiv beeinflussenden Paktoren eine erhebliche Verbesserung des Zerkleinerungsergebnisses, der Raum-Zeit-Ausbeute und der Energiebilanz erreicht wird.

Durch Anwendung hoher Beanspruchungsgeschwindigkeiten und eine beanspruchungsgerechte Geometrie des Walzenspaltes wird ein günstiges Zerkleinerungsergebnis erzielt. Weitere Verbesserungen werden erreicht durch die Herabsetzung der Agglomeration, indem Mahlhilfsmittel wie beispielsweise chemische Abfallprodukte wie Triethanolamin oder Oktantriol zugesetzt werden. Schon die Ausnutzung der natürlichen Feuchte des Rohstoffes kann zu Snergieeinsparungen von 20 i» durch Verminderung der Reibverluste im Haufwerk und besonders an den Kontaktflächen Walze Walzgut führen.

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Bei Kombination der "Walzenmühle mit einem Querstromsichter werden iSnergiekosten für den Materialtransport und für die Erzeugung der erforderlichen Aufgabegeschwindigkeit dea Sichtgutes in den Sichter eingespart.

Durch die lagerung der Mahlwalzen kleinen Durchmessers bzw. Mahlkörper in einer sternförmigen Aufnahme können die verschlissenen Mahlwalzen bzw. Mahlkörper schnell und ohne großen Aufwand ausgetauscht werden.

In den zugehörigen Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Es zeigen:

Fig. 1 Eine Walzenmühle in Kombination mit einem Sichter mit äußerer Umluft und Heißgaszuführung für die Trocknung

Pig. 2 iäine Walzenmühle in Kombination mit einem Querstromsichter

Fig. 3 Sine Vorrichtung zum schnellen Wechsel der verschlissenen !Mahlkörper

Fig. 4 Die Unterteilung der Walze großen Durchmessers in mehrere Mahlbahnen, der je eine einzeln gelagerte sternförmige Aufnahme zugeordnet ist, von der nur jevieils der in Arbeitsstellung befindliche Mahlkörper dargestellt ist.

In Fig. 1 und 2 werden die Materialströme durch ausgezogene und die Grasströme durch unterbrochene Linien dargestellt.

Hach Fig. 1 wird das zu zerkleinernde Material über eine Dosiervorrichtung 1 in danner Schicht in den Walzenspalt 5 aufgegeben, den die angetriebene Mahlwalze großen Durchmessers 2 mit den vorzugsweise geschleppten !Salzen kleinen Durchmessers 4 bildet. Die mit hoher Umfangsgeschwindigkeit ^ 1o m/s angetriebene Mahlwalze 2 stellt die Mahlbahn dar, der die Mahlwalzen 4, vorzugsweise zylindrische Hollen mit Abmessungen, die dem maxima-

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len Korndurchmesser des zu zerkleinernden Stoffes angepaßt sind, zugeordnet sind. Entsprechend der gestellten Zerkleinerungsauf gäbe wird eine "bestimmte Spaltweite 5, d. h. Verformung, vorgegeben, so daß die von außen einzuleitende Energie durch die Heaktionskräfte der Teilchenschicht im Walzenspalt bestimmt wird. Die Einstellung des Walzenspaltes 5 erfolgt durch hydro-pneumatisehe Verstellung 6 der Mahlwalzen 4, die auch während des Betriebes veränderbar ist. Zur wirkungsvollen Zerstörung der sich während des Beanspruchungsvorganges im 'Walzenspalt 5 bildenden Agglomerate werden dem Hohmaterial Mahlhilfsmittel 7, z. B. chemische Abfallprodukte wie Triäthanolamin oder Oktantriol zugeführt. Die Zuführung dieser Medien erfolgt vorteilhafterweise im Bereich der Dosiereinrichtung 1. Die Eindüsung dieser Stoffe in den Sichtraum des Sichter3 9 ist ebenfalls möglich. Bereits durch Ausnutzung der natürlichen Feuchte des Rohstoffes von 2 bis 3 # H₂O ist es möglich, die Festigkeit der Agglomerate herabzusetzen und durch die Verminderung der Reibung zwischen Material und Pestkörperoberflächen den Leistungsverbrauch zu senken.

Das zerkleinerte G-ut tritt aus dem walzenspalt 5 aus und wird durch einen nicht näher dargestellten mechanischen oder pneumatischen Förderer 3 in den Sichtraum eines Sichters 9 mit hoher Trennschärfe, beispielsweise in einen Sichter mit äußerer Umluft, aufgegeben, der in bekannter Weise mit der Walzenmühle im Kreislauf geschaltet ist.

Als Sichtluft kann hierbei das Abgas 10 einer nach dem Trockenverfahren arbeitenden Ofenanlage verwendet werden, wodurch Rohstoff euchten bis zu etwa 3 '"/° im Sichter abgetrocknet werden können. Dabei ist es besonders günstig, wenn das Aufgabematerial bereits schon auf ein möglichst enges Kornband vorzerkleinert dem Walzenspalt aufgegeben wird. Die Aufgabe kann vorteilhaft von einer nicht näher dargestellten Schlagprallmühle übernommen werden.

Pig. 2 zeigt eine Walzenmühle in Kombination mit einem QuersliTomsichter 11, wobei die Walzenmühle zugleich die Funktion der Abwurfvorrichtung übernimmt. Das mit hoher Geschwindigkeit

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und in dünner Schicht aus dem Walzenspalt 5 austretende Material •wird in eine ebene Gasströmung 12 geschleudert und nach den sich einstellenden Teilchenbahnen 13 in unterschiedliche Kornfraktionen bzw. in Fertiggut 14 und G-rieße 15 aufgeteilt. Die Abscheidung der einzelnen Fraktionen erfolgt in Zyklonabscheidern 16. Auch bei dieser Schaltung kann der Sichter mit Heißgas beaufschlagt und somit zur Trocknung des Rohstoffes herangezogen werden.

In Fig. 3 wird eine Vorrichtung zum schnellen Wechsel der verschlissenen Kahlwalzen 4 gezeigt. In dieser Vorrichtung sind mehrere, z. B. vier Mahlwalzen 4» in. einer sternförmigen Aufnahme 17 angeordnet. Durch Drehen dieser Aufnahme 17, im vorliegenden Fall um 90 °, kann :
vorgenommen vier den.

Fall um 90 °, kann in wenigen Sekunden ein Mahlkörperwechsel

Fig· 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel die Gestaltung der angetriebenen Mahlwalze 2» Um die Mahlwalzen 4 in ihrem Durchmesser möglichst klein halten und leicht austauschen zu können, wird die Hahlwalze 2 in mehrere nebeneinanderliegende Ivlahlbahnen untergliedert.

Die Breite einer Mahlbahn richtet sich dabei nach dem Durchmesser der Mahlkörper 19. Jeder Mahlbahn können ein bzw. mehrere in einer sternförmigen Aufnahme 17 gelagerte Mahlkörper zugeordnet sein. Die sternförmigen Aufnahmen 17 sind hierbei je Llahlbahn einzeln gelagert und auch während des Betriebes hydro-pneumatiseh auf jede beliebige Yerformungsgröße und Elastizität einstellbar. Die auf der Mahlwalze 2 die einzelnen Mahlbahnen trennenden Borde 13 können spitz oder flach ausgeführt sein und verhindern, daß das Material ungemahlen durch die Zwischenräume der Mahlkörper 19 hindurchtritt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Feinzerkleinerung von Mineralien, vorzugsweise von Massengütern wie Zementrohstoffen, bei dem die Zerkleinerung in einer walzenmühle erfolgt, die mit einem Sichter im iCreislauf geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit engem Kornspektrum und in dünner Schicht unter Anwendung hoher Beanspruchungsgesehwindigkeiten in den Walzenspalt aufgegeben wird und die Walzen auf jede beliebige Verformungsgröße und Elastizität hydro-pneumatisch auch während des Betriebes einstellbar sind, zur Verbesserung des Zerkleinerungsergebnisses, Herabsetzung des Energieaufwandes und der Plättchenbildung Mahlhilfsmittel, beispielsweise chemische Abfallprodukte wie !Triethanolamin oder Oktantriol zugesetzt werden und bei Zerkleinerung von grubenfeuchtem Material bis zu Feuchten von ca. 5 $ HpO die üroeknung des Mahlgutes nach dem Austritt aus dem Walzenspalt im Sichter mittels Heißgasen erfolgt.

2. Verfahren zur Feinzerkleinerung von Mineralien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlhilfsmittel (7) auf die G-utschicht der Aufgabevorrichtung zur VJalzenmühle und/oder in den Sichtraum eines Sichters aufgegeben werden.

3· Vorrichtung zur Feinzerkleinerung von Mineralien, vorzugsweise von Massengütern wie Zementrohstoffen nach Anspruch 1 und 2, bestehend aus einer Walzenmühle, die über Transporteinrichtungen mit einem Sichter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer Walzenmühle ein Sichter hoher !Trennschärf e, vorzugsweise ein Querstromsichter (11), derart zugeordnet ist, daß der Strömungskanal des Querstromsichter (11) vorzugsweise unter einem beliebigen Winkel zur Horizontalen unterhalb der als Abwurf- bzw. Aufgabevorrichtung dienenden Walzenmühle angeordnet ist.

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4· Vorrichtung zur Peinzerkleinerung von Mineralien nach
Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß unter den Bedingungen des Schleppantriebes mehrere Mahlkörper (19) bzw. SJahlwalzen (4) in sternförmigen Aufnahmen (17) gelagert sind und mehrere sternförmige Aufnahmen (17)
nebeneinander und parallel auf der in Mahlbahnen unterteilten angetriebenen Mahlwalze (2) mit größerem Durchmesser einzeln gelagert und hydro-pneumatisch verstellbar angeordnet sind.

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