DE2750328C2

DE2750328C2 - Verfahren zum Zerkleinern von Material und Einrichtung zu dessen Verwirklichung

Info

Publication number: DE2750328C2
Application number: DE19772750328
Authority: DE
Inventors: Aleksandr V. Ord&scaron;onikidse Jagupov
Original assignee: SEVERO-KAVKAZSKIJ GORNO-METALLURGICESKIJ INSTITUT ORDZONIKIDZE SU
Current assignee: SEVERO-KAVKAZSKIJ GORNO-METALLURGICESKIJ INSTITUT ORDZONIKIDZE SU
Priority date: 1977-11-10
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1983-09-01
Also published as: DE2750328A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Verarbeiten von brüchigen Materialien, genauer gesagt ein Verfahren und eine Einrichtung zum Zerkleinern von Materialien, insbesondere von Eisen- und Nichteisenerzen.

Die Erfindung kann in verschiedenen Industriezweigen, wo derartiger Rohstoff verarbeitet wird, zum Beispiel in der Bergbau-, Eisenhütten- und Buntmetallindustrie, in der chemischen Industrie usw. Verwendung finden.

Die Brech- und Mahlvorgänge von brüchigen Materialien sind in vielen Industriebranchen, die den Mineralrohstoff verwerten und ihn nach verschiedenen Verfahren und mit Hilfe verschiedener Ausrüstung verarbeiten, äußerst weitverbreitet.

Als meistbekannte Mahltechnologie bei der Zerkleinerung des Materials gilt zur Zeit ein Verfahren zum Selbstmahlen in einem geschlossenen Volumen z. B. in einer Drehtrommel. Bei diesem Verfahren werden Materialstücke im Behälter in eine gewisse Höhe angehoben und fallen dann unter dem Einfluß der Schwerkraft herab, indem sie einer Zerkleinerung unterworfen werden.

Auf Grund dieses Prinzips wurde eine ganze Reihe von Anlagen entwickelt. Im einzelnen kann man Einrichtungen erwähnen, die in der US-PS 30 70 059, und

ίο der DE-PS 9 66 765, beschrieben sind.

Ein Nachteil des Verfahrens zum Selbstmahlen des Materials besteht darin, daß ihm eine geringe spezifische Leistung und ein geringer Wirkungsgrad eigen ist. Das ist darauf zurückzuführen, daß das Material in eine bestimmte Höhe angehoben werden muß, um die für die Zerkleinerung ausreichende Energie mitgeteilt zu erhalten.

Bekannt ist auch ein Verfahren zum Zerkleinern des Materials, das in einer schüsselartigen Fliehkxaftschlagwalze beschleunigt und Prallplatten zugeführt wird, die es zerstören. Dieses Verfahren wird mit der in der DE-PS 16 07 562 beschriebenen Einrichtung durchgeführt.

Auch dieses Verfahren ist mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Das sind im einzelnen eine hohe Energieintensität des Verfahrens sowie ein erheblicher Verschleiß von Baugruppen und Teilen der Konstruktion, die die Schlagbelastungen aufnehmen.

Es ist Zweck der Erfindung, die erwähnten Nachteile zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontinuierlichen Zerkleinern von Material durch intensive dynamische Beanspruchungen sowie eine Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens zu schaffen, in der das Material ohne Mahlkörper und Prallplatten zerstört zu werden vermag.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren zum Zerkleinern des Materials durch Aufeinanderprallen seiner Bestandteile in einem geschlossenen Volumen erfindungsgemäß aus dem kontinuierlich zuzuführenden Material eine zylinijrförmige senkrechte Säule ausgebildet wird, deren Unterteil mittels einer kegelstumpfförmigen Schlagwalze gedreht wird, deren Winkelgeschwindigkeit so bemessen ist, daß der Druck der Senkrechtkomponente der Fliehkraft den durch die Masse der ausgebildeten Säule verursachten Druck überschreitet, wodurch sich eine aktive waagerechte Mahlzone ausbildet, in der eine dynamische Einwirkung auf das Mahlgut und ein veränderlicher Gradient der Umfangsgeschwindigkeit seiner Bestandteile bestehen.

Es ist vorteilhaft, wenn die Umfangsgeschwindigkeit auf der Umfangslinie der Schlagwalze zur Gewährleistung der dynamischen Wirkung auf das Material in der aktiven Mahizone innerhalb 10 bis 70 m/s vorgegeben wird.

Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn der Druck der Materialsäule auf gleicher Höhe mit der Oberseite der Schlagwalze in einem Bereich von 0,05 bis 0,15 Mpascal aufrechterhalten wird.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens vor, die ein senkrecht angeordnetes zylinderförmiges Gehäuse mit einer gleichachsig darin angeordneten Welle, auf der eine schüsselartige Schlagwalze montiert ist, und einen Antrieb aufweist, wobei erfindungsgemäß ein Hohlzylinder, der mit dem Gehäuse durch senkrechte Trennwände in Verbindung steht, die dan Arbeitsvolumen des Gehäuses in eine Reihe von benachbarten Kammern einteilen, oberhalb der Schlagwalze konzentrisch zur

Welle aufgestellt ist, und die eigentliche Schlagwalze relativ zu den Trennwänden des Gehäuses derart angeordnet ist, daß zwischen diesen eine waagerechte Zone zum aktiven Zerkleinern des Materials besteht, wobei der Innenhohlraum der Schlagwalze aus Einheiten besteht, und im Unterteil jeder Einheit eine Bohrung zur Zufuhr eines Fördermittels in die Zone der aktiven Zerkleinerung des Materials angeordnet ist

Es ist vorteilhaft, wenn die Einheiten der Schlagwalze durch senkrechte Trennwände gebildet sind, die eine Beschleunigung des Materials in der Schlagwalze gewährleisten.

Es ist vorteilhaft, wenn ein kegelförmiger Ringvorsprung auf dem Umfang der Zone der aktiven Zerkleinerung des Materials am Gehäuse befestigt wird

Diese Ausführung der Einrichtung bietet die Möglichkeit, das Material intensiv zi.i zerstören, wobei dazu eine minimale Energiemenge verbraucht wird.

Das Wesen der Erfindung besteht in folgendem. Ein Material (Fig.l) wird ununterbrochen einer Einrichtung zugeführt, deren Schlagwalze mittels einer Antriebsverrichtung in Drehung versetzt wird und den Unterteil einer in der Einrichtung ausgebildeter zylinderförmigen senkrechten Säule (a)xur Drehung bringt.

An dem in der kegelförmigen Schlagwalze befindlichen Material greifen Fliehkräfte an, deren Größe durch Winkelgeschwindigkeit, Masse des Einzelstücks und dessen Abstand von der Drehachse gegeben ist:

c= mw²r,

wobei c eine Fliehkraft, die auf das Einzelstück des Materials mit einer Masse m, das sich in einem Abstand r von der Drehachse befindet, einwirkt und ω die Winkelgeschwindigkeit ist.

Mit gleichbleibenden Werten von m und r ist die Größe der am Einzelstück angreifenden Riehkraft proportional zum Winkelgeschwindigkeitsquadrat der Schlagwalze, und ihre senkrechte Komponente beträgt:

c ■ tg a,

wobei oc der Winkel zwischen der Wandung der Schlagwalze und der Horizontalebene ist Mit et = 45° ist die senkrechte Komponente der Fliehkraft zahlenmäßig ihrer absoluten Größe gleich.

Durch eine Vorgabe der Winkeldrehgeschwindigkeit der Schlagwalze, bei der der Druck der senkrechten Komponente der Fliehkraft an der Außenwand der Schlagwalze den Druck der ausgebildeten Säule (a) überschreitet, wird eine ununterbrochene Erneuerung des Materials in der aktiven Zone ^gewährleistet.

Die dynamische Wirkung auf das in der aktiven Zone (b) befindliche Material wird durch die rotierende Schlagwalze verursacht, die Kraftimpulse auf Materialstücke, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, überträgt. Die von dem Unterteil der Säule zu den Einheiten der Schlagwalze gelangenden Materialstücke werden durch die senkrechten Trennwände der Schlagwalze beschleunigt und in Besitz einer Bewegungsenergie von ——, wobei m Masse des Stücks und

ω dessen Umfangsgeschwindigkeit ist, die einem Produkt der Winkelgeschwindigkeit der Schlagwalze mit dem Drehradius des Stücks gleich ist, in die aktive Zone ausgestoßen.

Da das durch die Fliehkraft in die aktive Zone augestoßene Stück in die M?sse des Materials gelangt, verbraucht es seine Bewegungsenergie zur Zerstörung des

Materials und zur Übertragung eines Kraftimpulses, der eine Materialbewegung in der aktiven Zone herbeiführt Die am Material in der Schlagwalze angreifende Fliehkraft ist zum Halbmesser direkt proportional Ihr Höchstwert liegt auf dem Umfang der Schlagwalze und der Mindestwert unweit der Drehachse. Die Erzteilchen und -stücke werden daher von der Drehachse zur Peripherie der Schiagwalze zurückgedrängt und angehoben, wodurch eine ununterbrochene Erneuerung des Materials in der aktiven Mahlzone gewährleistet wird

Die Mahlbedingungen des Materials in der aktiven Zone werden durch das Gefälle der Geschwindigkeit des Materials in der aktiven Zone und durch den Druck der Materialsäule bestimmt

Die Umfangsgeschwindigkeit auf der Umfangslinie der Schlagwalze wird innerhalb 10 bis 70 m/s vorgegeben, wodurch eine dynamische Einwirkung auf das Material in der aktiven Mahlzone gesichert wird Der Optimalwert der Umfangsgeschwindigkeit für das Material mit bestimmten physikalisch-mechanischen Eigenschaften wird auf Grund von Versuchsdaten bei der Bestimmung der Betriebsparameter vorgegebe:.
Der Druck der Materialsäule auf der gleichen Höhe mit der Oberseite der Schiagwalze wird in einem Bereich von 0,05 bis 0,15 MPascal aufrechterhalten, was einer Spulenhöhe von 24 bis 7,5 m des Materials mit 2 · 10³ kg/m³ Mitteldichte entspricht.
Bei der Verwendung eines Materials von kleiner Festigkeit kann die untere Grenze des Säulendrucks bis auf einen Wert von 0,02 MPascal vermindert werden.

Durch die beschriebene Erfindung wird der Wirkungsgrad des technologischen Materialmahlvorgangs unter gleichzeitiger erheblicher Verminderung der spezifischen Energieintensität der Zerkleinerung infolge der Einwirkung von intensiven dynamischen Beanspruchungen, die durch die Materialteilchen und -stücke aufeinander übertragen werden, auf das Mahlgut erhöht
Außerdem nimmt der spezifische Stahlverbrauch wesentlich ab, weil die Einrichtung keine Mahlkörper und Panzerplatten aufweist. Es werden ebenfalls die Arbeitsbedingungen für die Konstruktionselemente erleicntert, die mit den Mahlgütern in Berührung kommen.

Der Stahlbedarf der Einrichtung zum Zerkleinern der Materialien wird geringer und ihr Getriebepian einfacher, was eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Einrichtung vorausbestimmt.
Es muß auch auf einen niedrigen Lärmpegel der vorliegenden Einrichtung während des Betriebes hingewiesen werden.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand folgender ausführlicher Beschreibung eines Durchführungsbeispiels des Verfahrens auf e>ne; konkreten Einrichtung zum Zerkleinern des Materials und der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. i das Prinzip der Materialzerkleinerung nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung zum Zerkleinern von Material,

F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie 1II-III in F i g. 2, mit Durchsicht.

Die Einrichtung (F i g. 2, 3) zum Zerkleinern von Material enthält ein senkrechtes zylinderförmiges Stahlgehäuse 1, in dem in F'ucht damit eine Welle 2 und Lagereinheiten 3 und 4 angeordnet sind. Auf der Welle 2 ist eine schüsseiförmige Schlagwalze 5, die die Form eines

Kegelstumpfes hat. montiert. Der Innenhohlraum der Schlagwalze 5 ist mittels senkrechter Trennwände 6 in Einheiten eingeteilt. Im Unterteil jeder Einheit ist eine Bohrung 7 ausgeführt, die zur Druckförderung eines Fördermittels (Flüssigkeit. Gas) von einem Sammelgefaß 8 in die Einheit der Schiagwalze 5 bestimmt ist. Im Oberteil ist die Welle 2 über eine Kupplung 9 mit einem Antrieb 10 verbunden, der eine Drehung der Schlagwalze 5 gewährleistet. Oberhalb der Schlagwulze ist konzentrisch zur Welle 2 ein Hohlzylinder Il angeordnet, der mit dem Gehäuse 1 durch senkrechte Trennwände 12 in Verbindung steht, die das Arbeitsvolumen des Gehäuses in eine Reihe von benachbarten Kammern einteilen. Die Schlagwalze 5 ist relativ zu den Trennwänden 12 des Gehäuses 1 derart angeordnet, daß zwischen ihnen eine Zone »6« zum aktiven Zerkleinern des Materials besteht. Auf dem Umfang der Zone der aktiven Materialzerkleinerung ist ein kegelförmiger Ringvorsprung 13, der die obere Außenfläche der Schlagwalze gegen Berührung mit oeti fvuiniguiiiuckcii sonüui. am :-ö Gehäuse 1 befestigt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt. Die Schlagwalze 5 wird durch einen Elektromotor angetrieben, und das Brech- und Mahlgut, das Großstücke und Feingut enthält, wird kontinuierlich über einen Stutzen 14 dem Arbeitsraum des Gehäuses 1 zugeführt. Der größere Teil des Arbeitsraumes des Gehäuses 1 ist fortwährend mit dem in Form einer zylinderförmigen senkrechten Säule ausgebildeten Material gefüllt, das durch einen (nicht dargestellten) Aufgabebehälter kontinuierlieh aufgefüllt sowie durch einen Auslaßkanal 15 als Trübe oder Fördergut-Tragluft-Gemisch ununterbrochen aus dem Arbeitsraum abgeleitet wird.

In der waagerechten Zone »έ>« zwischen der Oberseite der Schlagwalze 5 und den senkrechten Trennwänden 12 des Gehäuses 1 wird das Material unter relativ schneller Bewegung von Schichten und Stücken, die gegeneinander prallen und sich in bezug aufeinander verschieben, intensiv gebrochen und gemahlen.

Die aktive Mahlschicht wird ständig erneuert, weil deren äußere Abschnitte unter dem Ein^fluß der Fliehkraft die Masse der ausgebildeten Säule überwinden und hinaufsteigen, während die inneren Abschnitte der aktiven Schicht herabsinken, wobei sie den frei werdenden Platz in den Einheiten der rotierenden Schlagwalze füllen.

Die zerkleinerten Materialteilchen werden durch den hinaufsteigenden Fördermittelstrom erfaßt und als Trübe oder als Fördergut-Tragluft-Gemisch aus dem Arbeitsraum abgeleitet.

Die Menge des zu entfernenden Materials steht mit dem Neueingang im Einklang, und die Höhe der Materialsäule im Arbeitsraum der Einrichtung befindet sich praküisch auf ein und demselben Niveau, das durch technologische Prozeßbedingungen vorgegeben wird.

Zum kontinuierlichen Materialumlauf und zur ständigen Erneuerung acr aktiven Schicht muß der durch die Fliehkraft auf dem Schüsselumfang der Schlagwalze erzeugte Druck den Druck der senkrechten Materialsäule überschreiten, was durch die entsprechende Winkelgeschwindigkeit der Schlagwalze 5 gewährleistet wird.

In der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der Hauptteil der zugeführten Energie zur Zerstörung des Materials in der aktiven Zone zwischen der rotierenden Schiagwalze und den senkrechten Trennwänden des Gehs,vs..'s verbraucht. Der spezifische Energieverbrauch zum Zerkleinern des Materials ist daher wesentlich geringer als bei den bestehenden Erzmühlen, bei denen ein hoher Energieaufwand bei Hub, Verschiebung und Verformung von Mahlkörpern, Auskleidung oder IPrallplatten vorliegt.

Die vorliegende Erfindung kann in Aufbereitungsund Sinterbeirieben bei der Eisen- und Nichteisenerzverarbeitung am wirksamsten verwertet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zerkleinern von Material durch Aufeinanderprallen seiner Bestandteile in einem geschlossenen Volumen, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem kontinuierlich zuzuführenden Material eine zylinderförmige senkrechte Säule (a) ausgebildet wird, deren Unterteil mit einer derart bemessenen Winkelgeschwindigkeit mittels einer kegelstumpfförmigen Schlagwalze (5) gedreht wird, daß der Druck der Senkrechtkomponente der Fliehkraft den durch die Masse der ausgebildeten Säule (a) verursachten Druck derart überschreitet, daß sich eine aktive waagerechte Mahlzone (b) ausbildet, in der auf das Mahlgut dynamisch eingewirkt wird und ein veränderliches Gefälle der Umfangsgeschwindigkeit seiner Bestandteile besteht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit a*if der Umfangsiiäie der Schlagwalze (5) innerhalb 10 bis 7Q m/s vorgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Materialsäule (a) auf der gleichen Höhe mit der Oberseite der Schlagwalze (5) in einem Bereich von 0,05 bis 0,15 MPascal aufrechterhalten wird.

4. Einrichtung zum Zerkleinern des Materials nach Anspruch 1, die ein senkrecht angeordnetes zylinderförmiges Gehäuse mit einer gleichachsig darin angeordneten Welle, auf der eine schüsselartige Schlagwalze montiert ist, und einen Antrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlzylinder (11), der mi! dem Gehäuse (1) durch senkrechte Trennwände (12) in Verbindung steht, die das Arbeitsvolumen des Gehäuses (l; in eine Reihe von benachbarten Kammern einteilen, oberhalb der Schlagwalze (5) konzentrisch zur Welle (2) angeordnet ist, und die eigentliche Schlagwalze (5) relativ zu den Trennwänden (12) des Gehäuses (1) derart angeordnet ist, daß zwischen diesen eine waagerechte Zone (b) zum aktiven Zerkleinern des Materials besteht, wobei der Innenhohlraum der Schlagwalze (S) aus Einheiten besteht, und im Unterteil jeder Einheit eine Bohrung (7) zur Zufuhr eines Fördermittels in die Zone (b)der aktiven Maferialzerkleinerung ausgeführt ist.