DE3538991A1 - Verfahren zur feinstzerkleinerung von mineralischen stoffen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur feinstzerkleinerung von mineralischen stoffen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feinstzerkleinerung
von mineralischen Stoffen, insbesondere mineralischen
Rohstoffen im trockenen Zustand unter
Verwendung einer Planetenmühle nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, und eine zugehörige Vorrichtung.
Die Planetenmühle oder Planetenkugelmühle ist eine mit
mehreren Mahlrohren versehene Fliehkraftkugelmühle, bei
der die parallelachsig angeordneten Mahlrohre unter
Eigendrehung um eine ebenfalls parallele Hauptdrehachse
umlaufen.
Bekannt ist ein Verfahren zur Feinstzerkleinerung dieser
Art unter Anwendung einer Planetenmühle zur Aufbereitung
feinstverwachsener Erze, wie z. B. Blei-Zink-Erzen, die
anschließend einer Flotation unterzogen werden. Die
Achsen der Mahlrohre der Planetenkugelmühle sind dabei
in üblicher Weise horizontal angeordnet.
Es sind ferner Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut
mit einer Planetenmühle vorbekannt, bei denen die Achsen
der Mahlrohre senkrecht oder nahezu senkrecht angeordnet
sind. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß durch eine
zu geringe Verweilzeit in der Planetenmühle eine Feinstzerkleinerung
nicht erzielbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zu schaffen, mit dem die Feinstzerkleinerung von Gestein
im trockenen Zustand unter Verwendung einer
Planetenmühle auf wirtschaftliche Weise durchgeführt
werden kann.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art liegt
die Lösung dieser Aufgabe in den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1.
Das Verfahren nach der Erfindung ist für alle nicht
zu harten mineralischen Stoffe, insbesondere Rohstoffe,
wie z. B. Braun- und Steinkohlen, Bauxite, aber auch
Uranerze und Kupferkiese, Zementklinker und Quarze,
besonders vorteilhaft jedoch für kalziumkarbonathaltige
Gesteine, wie Kalkstein, Marmor, Kreide, Dolomit und
ähnliche Gesteine einsetzbar.
Überraschend hat sich gezeigt, daß mit dem neuen Verfahren
bei den genannten Stoffen gute Zerkleinerungswerte unter
wirtschaftlichen Bedingungen erzielt werden können.
Dabei ist das Verfahren sehr variabel zu führen und insbesondere
an die verschiedenen Mahlgüter anpaßbar.
Durch die Maßnahme, die Achsen der Mahlrohre zur
Horizontalen unter einer gewissen Neigung unterhalb von
30° anzuordnen, wird erreicht, daß die Verweilzeit des
Mahlgutes in den Mahlrohren auf den Einzelfall nahezu
optimal einstellbar ist. Dadurch wird eine ausreichende
Feinstzerkleinerung erzielt, ohne daß ein unwirtschaftliches
"Übermahlen" eintritt. Der einzustellende Winkel
richtet sich dabei nach der jeweiligen Beschaffenheit
des Mahlgutes, insbesondere nach dessen Mahlbarkeit. Mit
schlechter werdender Mahlbareit wird die Neigung verringert
und umgekehrt. Beim Einfahren der Anlage mit
einem bestimmten Mahlgut oder beim Mahlgutwechsel kann die
günstigste Neigungseinstellung ausprobiert werden.
Allgemein gute Ergebnisse sind zu erzielen, wenn die
Achsen der Mahlrohre 5 bis 20° zur Horizontalen geneigt
angeordnet sind.
Bevorzugt wird das Verhältnis der Umlauffrequenz Mahlrohrbahn/
Mahlrohr so eingestellt, daß es 0,45 bis 0,65
beträgt. Es ist überraschend gefunden worden, daß in
diesem Bereich die günstigsten Mahlergebnisse erzielt
worden sind.
Weiter verbesserte Ergebnisse sind erzielbar, wenn
die Mahlrohre mit einem Luftstrom von 0,2 bis 1 m/s,
vorzugsweise 0,4 bis 0,6 m/s beaufschlagt werden.
Dadurch werden die bereits in ausreichendem Umfang
zerkleinerten Partikel beschleunigt ausgetragen.
Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn der Werkstoff
der Mahlrohrwand so auf das eingesetzte Mahlgut
abgestimmt wird, daß der Haftreibungsbeiwert verringert
wird. Der zumindest teilweise Einsatz geeigneter Mahlkörper
der gleichen Art wie das Mahlgut ergibt eine
größere Wirtschaftlichkeit dadurch, daß diese Mahlkörper
billiger als die Mahlkörper aus Stahl, die
üblicherweise verwendet werden, gefertigt werden können.
Eine besonders genaue Einstellung des Zerkleinerungsgrades
und weitere Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit
läßt sich dadurch erzielen, daß der Planetenmühle ein
Sichter im Kreislauf zugeschaltet wird und das in diesem
Sichter abgeschiedene Grobgut im Kreislauf zurückgeführt
wird. Der einer ausreichenden Feinstzerkleinerung
in der Trennschärfe angepaßte Sichter weist vorzugsweise
Trenngrenzen im Bereich von≦ωτ40 µm auf. Besonders geeignet
ist ein sogenannter Kanalradsichter.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung kann eine Feinstzerkleinerung
durch Trockenmahlung auch bei stark
backendem Mahlgut erzielt werden. Gegenüber einer in
solchen Fällen sonst erforderlichen Naßmahlung, bei
welcher wesentlich mehr Material bewegt wird und entsprechend
höherer Verschleiß auftritt, bringt der Einsatz
der Trockenmahlung erhebliche Vorteile. Die erforderliche
Mahlanlage weist ein entsprechend geringeres
Gewicht und niedrigere Herstellungskosten auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der
Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Flußbild eines Ausführungsbeispiels
des neuen Verfahrens und
Fig. 2 schematisch den Aufbau einer dabei
eingesetzten Planetenmühle im senkrechten
Schnitt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das Mahlgut dem Sichter,
einem Kanalradsichter aufgegeben, der bereits feinstzerkleinertes
Mahlgut als fertiges Mahlprodukt ausscheidet.
Das vom Sichter ausgeschiedene gröbere Mahlgut,
die sogenannte Griesse, wird einer geneigt angeordneten
Planetenmühle, wie es Fig. 2 zeigt, zum Zerkleinern
aufgegeben. Nach dem Durchlauf durch die Planetenmühle
wird das zerkleinerte Mahlgut, der sogenannte
Mühlenaustrag, im Kreislauf zurückgeführt und zusammen
mit frischem Mahlgut dem Sichter wieder aufgegeben.
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß bei Verwendung
nur eines einzigen Sichters das Mahlprodukt stets die
gewünschte Feinheit aufweist.
In der Darstellung nach Fig. 2 ist erkennbar, daß die
Hauptdrehachse 1, um welche sich die Mahlrohre 2 und 3
einer Planetenmühle drehen, gegenüber der Horizontalen
des Maschinenflurs 4 um etwa 20° geneigt angeordnet
ist. Einlaufseitig ist die Planetenmühle auf ein Lager 5
drehbar abgestützt, während austragsseitig ein zylindrischer
Getriebeblock 6 in einem Lagergehäuse 7 umläuft.
Der Getriebeblock 6 bewirkt durch eingebaute
entsprechende Antriebsmittel die Drehung der Mahlrohre 2
und 3 um die Hauptdrehachse 1 und die gleichzeitige,
jedoch entgegengerichtete Drehung um deren eigene Drehachsen
8 und 9. Die Mahlrohre 2 und 3 weisen in der Nähe
ihres Eintragsendes jeweils eine sich über ihren Querschnitt
erstreckende Einlaufschlitzwand 10 auf. Die
stirnseitig am Austragsende der Mahlrohre 2 und 3 jeweils
befindliche Austragswand 11 ist mit einem ringförmigen,
koaxialen Schlitz 12 für den Mahlgutdurchtritt versehen.
Zwischen der Einlaufschlitzwand 10 und der Austragswand
11 erstrecken sich jeweils an der Innenwand des
Mahlrohrs angeordnete Hubleisten 13 in axialer Richtung.
Um die Verstellung der Neigung der Hauptdrehachse 1
gegenüber der Horizontalen bei der Planetenmühle auf
einfache Weise durchführen zu können, ist das Lager 5
über eine beidendig angelenkte Verstellspindel 20 und
das Lagergehäuse 7 über zwei achsgleich angeordnete
Schwenklager 21 auf dem Maschinenflur 4 abgestützt.
Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine statisch bestimmte
Dreipunktlagerung der Anlage. Die Achsen der Schwenklager
21 und der Gelenke der Verstellspindel 20 verlaufen jeweils
senkrecht zur Hauptdrehachse 1.
Das Mahlgut gelangt durch einen feststehend angeordneten
Einlauftrichter 14 über eine Förderschnecke 19 und
anschließend über einen im Lager 5 gehaltenen Verteiler
15, dessen zwei rohrförmige Arme jeweils in einen
flanschförmigen Einlauf 16 münden, welcher gleichzeitig
der Lagerung des Einlaufenden des jeweiligen Mahlrohrs
dient. Durch die Einlaufschlitzwand 10 gelangt das Mahlgut
anschließend in den Arbeitsraum des jeweiligen Mahlrohrs,
wo es durch die darin befindlichen Mahlkörper
zerkleinert wird und durch den ringförmigen Schlitz 12
in ein nachgeschaltetes Austragsrohr 17 weitergeleitet
und danach über ein Auffanggehäuse 18 aus der Einrichtung
ausgetragen wird. Die Austragsrohre 17 durchdringen koaxial
zu den Drehachsen 8 und 9 der Mahlrohre 2 und 3 den Getriebeblock
6. Gegeneinander drehende Teile der Planetenmühle
sind jeweils mit geeigneten Abdichtungselementen
versehen.
Eine der Fig. 2 entsprechende Planetenmühlen-Anlage wird
bevorzugt so ausgeführt, daß deren Mahltrommeln einen
lichten Durchmesser von 450 mm und eine wirksame Länge
von 900 mm aufweisen, und die Drehfrequenz der Mahlrohre
auf der Mahlrohrbahn mit 135 min-1 eingestellt wird.
Die Eigenfrequenz der Mahlrohre liegt bei 270 min-1,
woraus sich bei einem Durchmesser der Mahlrohrbahn
von 900 mm im Betrieb eine Fliehkraft von 9 g ergibt.
Die Höhe der Hubleisten wird den eingesetzten Mahlkörpern
so angepaßt, daß sie zwischen dem 0,5- und dem 1,5-fachen
der maximalen Mahlkörperdurchmesser liegt und bevorzugt
auf das etwa 0,9-fache des maximalen Mahlkörperdurchmessers
eingestellt wird. Die Anzahl der Hubleisten
richtet sich nach dem lichten Durchmesser der Mahltrommel,
beträgt jedoch mindestens 4. Der Abstand der
auf den Mahltrommelumfang gleichmäßig verteilten Hubleisten
soll 0,3 m nicht über- und 0,1 m nicht unterschreiten.
Vorteilhaft ist ein Abstand, der zwischen
0,15 und 0,2 m liegt.
Der dem Aufgabetrichter 14 nachgeschaltete Verteiler 15
ist so gelagert, daß seine Drehzahl von der Drehfrequenz
der Mahlrohre unabhängig einstellbar ist und mit einer
2,5- bis 4-fachen Drehfrequenz, bezogen auf die Mahlrohrbahn,
betrieben wird. Auf diese Weise werden Stauungen
des Mahlgutes mit Sicherheit vermieden.
Im halbtechnischen Maßstab wurde eine Planetenmühle
eingesetzt, die wie das Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 aufgebaut war. Der lichte Durchmesser der Mahlrohre
betrug 120 mm, die wirksame Mahlrohrlänge 210 mm.
Die Neigung der Hauptdrehachse war auf 18° eingestellt.
Bei der Zerkleinern wurde Kalkstein mit einer Korngröße
von 1 bis 3,15 mm als Mahlgut in einer Produktrate
von 25 kg/h aufgegeben. Die Umlaufzahl, das ist das
Verhältnis des Massenstroms des Mühlenaustrags zu dem
des Mahlprodukts betrug 2,5. Daraus ergab sich eine
Fliehkrafthöhe von 13 g. Die gattierten kugelförmigen
Mahlkörper hatten einen mittleren Durchmesser von 7,2 mm
und bestanden aus Stahl. Der Füllungsgrad der Mahlkörper
in den Mahlrohren betrug 0,4. Der Planetenmühle
war ein Kanalradsichter entsprechend dem Fließbild nach
Fig. 1 vorgeschaltet. Das aus dem Kanalsichter ausgeschiedene
Mahlprodukt wies bei 100 % des Austrags
eine Feinheit ≦ωτ24 µm auf. Der spezifische Energiebedarf
für die Mahlung lag unter 50 kWh/t des erzeugten
Mahlprodukts.
In derselben Anlage wurde Zementklinker zu Feinstzement
verarbeitet. Dabei wurde die Neigung der Mahlrohrachsen
auf 15° eingestellt. Die Produktrate betrug 4 kg/h
bei einer Aufgabekorngröße ≦ωτ3 mm. Die Umlaufzahl betrug 4
und der Mahlkörperfüllungsgrad wieder 0,4.
Die sich ergebende Fliehkrafthöhe lag bei 3 g. Bei
einem spezifischen Energiebedarf von 42 kWh/t ergab
sich eine Feinheit des Mahlprodukts von 5000 cm2/g
nach Blaine.
In der Anlage wurde ferner Bauxit mit einer Korngröße
≦ωτ3,15 mm bei einer Mahlrohrachsen-Neigung von 15°
mit einer Produktrate von 14 kg/h und bei einem Mahlkörperfüllunggrad
von 0,4 mit Stahlkugeln von 10 mm
Durchmesser aufgegeben. Die Umlaufzahl betrug 2,5, die
Fliehkrafthöhe 13 g. Die erzielte Feinheit des Mahlproduktes
lag bei einem spezifischen Energiebedarf
von 90 kWh/t bei 81% des Mahlproduktes ≦ωτ12 µm.
Claims (12)
1. Verfahren zur Feinstzerkleinerung von mineralischen
Stoffen, insbesondere mineralischen Rohstoffen, im
trockenen Zustand, unter Verwendung einer Planetenmühle,
deren mindestens zwei jeweils mit sich in
axialer Richtung erstreckenden Hubleisten versehene
Mahlrohre gegenüber ihrer Umlaufbahn jeweils einen
1,5 bis 4-fach kleineren Durchmesser aufweisen und
mit einer solchen Umlauffrequenz betrieben werden,
daß die auftretenden Fliehkräfte zwischen 2,5 und
15 g betragen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achsen der Mahlrohre der Planetenmühle
bis zu 30° zur Horizontalen geneigt angeordnet werden
und das Verhältnis der Umlauffrequenz zur Mahlrohrbahn/
Mahlrohr 0,4 bis 0,8 eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achsen der Mahlrohre zwischen 5 und 20° zur
Horizontalen geneigt angeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Umlauffrequenz Mahlrohrbhan
Mahlrohr 0,45 bis 0,65 eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mahlrohre mit einem Luftstrom in
Austragsrichtung von 0,2 bis 1 m/s, vorzugsweise
0,4 bis 0,6 m/s beaufschlagt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Mahlrohrwand
so auf das eingesetzte Mahlgut abgestimmt
wird, daß der Haftreibungswert verringert
wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest teilweise
geeignete Mahlkörper der gleichen Art wie das Mahlgut
eingesetzt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das in einem nachgeschalteten
Sichter abgeschiedene Grobgut im Kreislauf
in die Planetenmühle zurückgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß ein trennscharfer Sichter, der Trenngrenzen im
Bereich≦ωτ40 µm aufweist, eingesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet
daß als Sichter ein Kanalradsichter eingesetzt wird.
10. Verfahren zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mahlrohre 1,5 bis 2 mal so lang wie
ihre Durchmesser sind.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenmühle
mit Bezug auf ihre Drehachse neigungsverstellbar
angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die im Austrags- und Eintragsbereich jeweils
gelagerte Planetenmühle im Eintragsbereich mindestens
eine zwischen dem Lager und der Bodenabstützung beidendig
angelenkte Längenverstelleinrichtung aufweist.
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