DE3544798A1 - Einrichtung zur zerkleinerung und mahlung sproeden mahlgutes, insbesondere von feuchtem ausgangsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zerkleinerung und Mahlung spröden Mahlgutes wie zum Beispiel Ausgangsmaterial für Zementrohmehl, Zementklinker, Erz, Kohle oder dergleichen, insbesondere von feuchtem Ausgangsmaterial.

Zur Mahlung und gleichzeitigen Trocknung von feuchtem Ausgangsmaterial zur Herstellung von Zementrohmehl ist eine von der Anmelderin entwickelte sogenannte "Tandem-Mahltrocknungsanlage" ("Cement-Data-Book" von Duda, 2. Auflage 1977, Seite 101) bekannt geworden, bei der einer Rohrmühle bzw. Kugelmühle eine Prallhammermühle vorgeschaltet ist und beide Mühlen von einem Heißgasstrom durchströmt sind. Mit dieser bekannten Anlage läßt sich Rohmaterial bis zu 100 mm Stückgröße und bis ca. 12% Feuchte sehr gut unter Verwendung von heißem Zementrohmehlvorwärmer-Abgas zu Zementrohmehl mahlen und trocknen. Allerdings ist die Energieausnutzung in der dabei eingesetzten Rohrmühle bzw. Kugelmühle nicht sehr hoch.

Man hat in letzter Zeit erhebliche Anstrengungen unternommen, die geringe Energieausnutzung in den Zerkleinerungsmaschinen, insbesondere in den Rohrmühlen zu steigern. So ist eine zweistufige Einrichtung zur Zerkleinerung und Mahlung spröden Mahlgutes bekannt (EP-Patentanmeldung 00 84 383), bei der das nicht vorzerkleinerte Mahlgut, zum Beispiel Zementklinkerbrocken, zunächst in einer ersten Stufe im Spalt einer Hochdruck-Walzenpresse unter hohem Druck gepreßt wird, was teils zur Partikelzerstörung, teils zur Erzeugung von Anrissen im Partikelinneren führt und sich sichtbar in der Bildung von Agglomeraten äußert, die dann in der zweiten Stufe in einer Rohrmühle beziehungsweise Kugelmühle mit vergleichsweise geringem Energieaufwand desagglomeriert beziehungsweise zerstört und auf Fertiggutfeinheit gemahlen werden können. Die mit einer hohen Preßkraft von insbesondere mehr als 2 t/cm Walzenlänge betriebene Walzenpresse erzeugt bei der Materialpressung Agglomerate (Schülpen), deren Mahlbarkeit verglichen mit ungepreßtem Material erheblich verbessert ist, so daß die bekannte zweistufige Zerkleinerung insgesamt zu einer deutlichen Verminderung des spezifischen Energiebedarfs führt. In der Walzenpresse werden die einzelnen Materialpartikel in einem Gutbett, das heißt in einer zwischen zwei Flächen zusammengedrückten Materialschüttung gegenseitig zerquetscht, so daß man bei der ersten Stufe von der sogenannten Gutbettzerkleinerung spricht.

Bei der bekannten Mahleinrichtung mit vorgeschalteter Hochdruck-Walzenpresse kann diese ungleichmäßig belastet werden, wenn die Korngrößenverteilung des Aufgabegutes sehr ungleichmäßig ist, was zum Beispiel beim Ausgangsmaterial für Zementrohmehl der Fall ist. Die Korngröße dieses Ausgangsmateriales kann in einem Bereich von 0 bis über 50 mm und höher schwanken. Dann ist die Gefahr nicht ausgeschlossen, daß die Hochdruck-Walzenpresse unruhig läuft. Da außerdem das Ausgangsmaterial für Zementrohmehl in aller Regel feucht ist, bei einer Ausgangsfeuchtigkeit bis etwa 15% und da dieses Material daher nicht nur gemahlen sondern auch getrocknet werden muß, besteht ferner der Wunsch, eine Hochdruck-Walzenpresse mit Gutbettzerkleinerung auch bei der Mahltrocknung auszunutzen, was bisher nicht vorgeschlagen oder realisiert worden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Zerkleinerungs- beziehungsweise Mahleinrichtung der eingangs genannten Art dafür zu sorgen, daß die eingesetzte Hochdruck-Walzenpresse ein Aufgabegut mit einigermaßen gleichmäßiger Korngrößenverteilung erhält und daß bei der Mahltrocknung von feuchtem Material die Hochdruck-Walzenpresse mit Gutbettzerkleinerung überhaupt sinnvoll integriert werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Einrichtung gelöst, die mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 9 gekennzeichnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen zweistufigen Zerkleinerung und Mahlung mit Hochdruck-Walzenpresse beziehungsweise Walzenmühle und mit einer weiteren Zerkleinerungsmaschine, insbesondere Prallhammermühle, wobei beide Zerkleinerungsmaschinen über einen Klassierer, insbesondere Sichter zu einer Umlaufmahlanlage zusammengeschaltet sind, wird das frische zu zerkleinernde Ausgangsmaterial nicht der Hochdruck-Walzenpresse aufgegeben, sondern der anderen Zerkleinerungsmaschine, insbesondere Prallhammermühle, welche Aufgabegut mit einer Korngrößenverteilung von 0 bis ca. 80 mm ohne weiteres zerkleinern kann und welcher im Mahlgutstrom gesehen die Hochdruck-Walzenpresse nachgeschaltet ist. Da zwischen der Prallhammermühle und der Walzenpresse ein Sichter eingeschaltet ist, der aus dem Gutaustrag der Prallhammermühle die darin enthaltene bereits genügend feine Fraktion (ca. 20 bis 30%) als Fertiggut abtrennt, gelangt zur Gutaufgabe der Hochdruck-Walzenpresse nur Sichtergrobgut (Grieße), dessen Korngrößenverteilung gleichmäßig und dessen absolute Korngröße klein ist im Vergleich zum frischen Ausgangsmaterial, das der Prallhammermühle aufgegeben wird. Daher kann bei der erfindungsgemäßen Zerkleinerungs- und Mahleinrichtung die eingesetzte Hochdruck-Walzenpresse frei von Stoßbelastungen immer gleichmäßig mit der jeweils optimal eingestellten Walzenpresskraft von zum Beispiel 6 bis 9 t/cm Walzenlänge betrieben werden. Der Gutaustrag der Walzenpresse steht mit dem Guteinlauf und/oder mit dem Gutaustrag der Prallhammermühle in Verbindung. Wird der Walzenpressenaustrag, der aus Agglomeraten bestehen kann, zusammen mit dem frischen Ausgangsmaterial dem Guteinlauf der Prallhammermühle zugeführt, so werden die leicht zerbröckelnden Agglomerate der Presse von der Prallhammermühle ohne zusätzlichen Kostenaufwand desagglomeriert. Umgeht der Walzenpressenaustrag die Prallhammermühle und wird er in deren Gutaustrag eingeführt, so werden die Gutagglomerate in der zwischen Prallhammermühle und Sichter angeordneten Steigleitung und/oder in einer entsprechenden Guteintragsschleuse wie zum Beispiel Rohrschnecke desagglomeriert.

Die Erfindung ist besonders gut anwendbar bei der Mahltrocknung von frischem feuchten Ausgangsmaterial, zum Beispiel Ausgangsmaterial für Zementrohmehl. Bei der erfindungsgemäßen Mahltrocknungsanlage ist an den Guteinlauf der mit geschlossenem Boden ausgestatteten Prallhammermühle eine Heißgasleitung angeschlossen und die zwischen dem Gutaustrag der Prallhammermühle und dem Sichter angeordnete Steigleitung ist als Stromtrockner ausgebildet. Das vom Sichter zur Hochdruck-Walzenpresse zurückgeführte Sichtergrobgut (Grieße) ist so weitgehend getrocknet, daß die Gutbettzerkleinerung dieses Sichtergrobgutes im Spalt der Walzenpresse durch die etwa noch vorhandene geringe Restfeuchtigkeit nicht behindert wird. Charakteristisch für die erfindungsgemäße Mahltrocknungsanlage zur Zerkleinerung und Mahlung von feuchtem Gut ist vor allem, daß die bei Mahltrocknungsanlagen bisher immer eingesetzt gewesene Rohrmühle beziehungsweise Kugelmühle, die durch eine sehr geringe Energieausnutzung gekennzeichnet ist, nicht mehr vorhanden ist, sondern durch die nach dem Prinzip der Gutbettzerkleinerung betriebene Hochdruck-Walzenpresse ersetzt ist, was eine erhebliche Verringerung der Investitionskosten sowie vor allem des spezifischen Energiebedarfs der ganzen Mahltrocknungsanlage zur Folge hat. Es ist auch ohne Schwierigkeiten möglich, vorhandene Mahltrocknungsanlagen nach Entfernung der Rohrmühle beziehungsweise Kugelmühle in die erfindungsgemäße Mahltrocknungsanlage umzubauen, um sich die außerordentlich hohe Energieersparnis beim Betrieb der erfindungsgemäßen Mahltrocknungsanlage zunutze zu machen.

Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zeigt das Fließbild einer erfindungsgemäßen Mahltrocknungsanlage zur Mahlung und Trocknung von feuchtem Ausgangsmaterial zur Herstellung von Zementrohmehl. Das von einem Primärbrecher vorzerkleinerte Ausgangsmaterial wird mit einer Korngrößenverteilung von 0 bis etwa 80 mm und mit einer Feuchte bis zu etwa 20% über die Zuführung 10 auf das Aufgabeende eines Gurtförderers 11, Dosierbandwaage oder dergleichen gegeben und über das Abwurfende des Förderers sowie über eine Materialschleuse 12, zum Beispiel Doppelpendelschleuse in den Guteinlauf 13 einer Prallhammermühle 14 mit geschlossenem Boden eingebracht. An den Guteinlauf 13 der Mühle 14 ist eine gestrichelt gezeichnete Heißgasleitung 15 angeschlossen. Als Heißgas kann Abgas eines Vorwärmers für Zementrohmehl einer Zementklinkerbrennanlage, heiße Abluft eines Zementklinkerkühlers oder/und Heißgas eines sonstigen Heißgaserzeugers verwendet werden. Das über die Leitung 15 herangeführte Heißgas durchströmt die Prallhammermühle 14, in der das Ausgangsmaterial vorzerkleinert und vorgetrocknet wird. An den Gutaustrag 16 der Prallhammermühle 14 ist eine als Stromtrockner ausgebildete Steigleitung 17 angeschlossen, in der das Gut weiter getrocknet wird und die zu einem Luftstromsichter 18 führt, dessen Austragsleitung 19 für das Grobgut (Grieße) über einen Förderer 20 mit dem Aufgabeschacht 21 einer Hochdruck-Walzenpresse 22 in Verbindung steht. Das weitestgehend trockene und in seiner Korngrößenverteilung gleichmäßige Sichtergrobgut 19 wird im Spalt zwischen den Walzen der Hochdruck-Walzenpresse 22 durch eine Gutbettzerkleinerung zerkleinert. Dazu wird das Sichtergrobgut 19 über den oberhalb des Walzenspaltes angeordneten vertikalen Schacht 21 in so großer Menge dem Walzenspalt der Presse 22 zugeführt, daß das zu zerkleinernde und zwischen die Walzen eingezogene Gut die Walzen auseinanderdrückt und die Teilchen des Aufgabeguts sich im Walzenspalt in einer Schüttung beziehungsweise im Kollektiv beziehungsweise in einem Gutbett gegenseitig zerquetschen. Die auf das Gut drückende Preßkraft der Walzen der Walzenpresse 22 beträgt mehr als 2 t/cm Walzenlänge, beispielsweise 6 bis 9 t/cm. Um zu gewährleisten, daß der Aufgabeschacht 21 der Walzenpresse 22 immer mit Sichtergrobgut 19 voll gefüllt ist, kann der Aufgabeschacht auf einer Wägeeinrichtung wie zum Beispiel auf Druckmeßdosen 23 oder dergleichen angeordnet sein. Der Gutaustrag 24 der Walzenpresse 22 tritt aus dem Walzenspalt weiter zerkleinert und teilweise agglomeriert, das heißt zu Schülpen verpreßt aus, die mit den Händen zerbröckelbar sind und die bereits einen erheblichen Anteil an bereits bis zur gewünschten Fertiggutfeinheit (fertiges Zementrohmehl) reduzierter Partikel beinhalten. Das Pressenaustragsgut 24 ist in der Zeichnung als gepunktete Linien dargestellt. Das Pressenaustragsgut 24 steht über die Linie 24 a mit dem Guteinlauf 13 der Prallhammermühle 14 und/oder über die Linie 24 b (Förderorgan) mit der Steigleitung 17 in Verbindung. Gelangt das Pressenaustragsgut 24 über Linie 24 a in die Prallhammermühle 14, dann hat diese gleichzeitig wenigstens drei Funktionen: Sie dient der Vorzerkleinerung des frischen Ausgangsmaterials 10, der Trocknung des feuchten Materials und der Desagglomerierung und Nachzerkleinerung der Agglomerate des Pressenaustragsgutes 24, bevor dieses in die als Stromtrockner dienende Steigleitung 17 gelangt. Es besteht auch die Möglichkeit, den Walzenpressenaustrag 24 über die Linie 24 b über eine Schleuse wie zum Beispiel Rohrschnecke 25 in die Steigleitung 17 einmünden zu lassen. Die Materialschleuse 25 dient zum einen zur Desagglomerierung des Walzenpressenaustragsgutes 24 b und zum anderen zur Verhinderung des Eintritts von Falschluft in die Steigleitung 17, in der verursacht durch das Saugzuggebläse 26 ein Unterdruck von etwa 350 bis 400 mm Wassersäule herrscht. Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Gutaustrag 24 der Walzenpresse 22 durch ein nicht dargestelltes Klassiersieb in zwei Fraktionen aufgeteilt wird, von denen die feine Fraktion 24 b zur Steigleitung 17 und die grobe Fraktion 24 a zum Guteinlauf 13 der Prallhammermühle 14 führen. Sollte das über die Linie 24 b direkt in die als Stromtrockner ausgebildete Steigleitung 17 eingeführte Walzenpressen-Austragsgut beim Eintritt in die Steigleitung 17 nicht ausreichend desagglomeriert sein, so wäre das unschädlich, weil die größeren Körner oder Agglomerate, die in der Steigleitung 17 zunächst nicht nach oben pneumatisch nach oben transportiert werden würden, nach unten durchfallen und in die Prallhammermühle 14 gelangen, wo sie endgültig so weit zerkleinert werden, daß sie in der Steigleitung 17 vom Trocknungsgas in Schwebe nach oben zum Sichter 18 getragen werden.

Die Feingutaustragsleitung 27 des Sichters 18 führt zu einem Abscheider wie Filter 28, Abscheidezyklon oder dergleichen, der über einen Förderer 29, zum Beispiel Schneckenförderer das Feingut als Fertiggut 30, das ist fertig getrocknetes und gemahlenes Zementrohmehl, aus dem Sichtgasstrom beziehungsweise Trocknungsgasstrom 31 abscheidet. Die Abgasleitung 31 steht nach Abscheidung des Fertiggutes 30 über eine Zweigleitung 32 mit der an den Guteinlauf 13 der Prallhammermühle angeschlossenen Heißgasleitung 15 und/oder über eine Zweigleitung 33 mit der an den Gutaustrag 16 der Prallhammermühle 14 angeschlossenen Steigleitung 17 in Verbindung. In den gasführenden Leitungen der Zeichnung noch dargestellte Gasmengen-Drosselorgane sind nicht mit Bezugsziffern versehen.

Bei einer konventionellen Mahltrocknungsanlage mit vorgeschalteter Prallhammermühle und nachgeschalteter Kugelmühle beträgt der auf das Fertiggut bezogene spezifische Energiebedarf jeweils im Schnitt bei der Prallhammermühle etwa 1,5 kWh/t und bei der Kugelmühle etwa 12 kWh/t. Im Vergleich dazu beträgt bei der erfindungsgemäßen Mahltrocknungsanlage mit vorgeschalteter Prallhammermühle und nachgeschalteter Hochdruck-Walzenpresse der spezifische Energiebedarf bei der Prallhammermühle etwa 1,5 bis 5 kWh/t und bei der Wal­ zenpresse etwa 6 kWh/t. Generell kann man sagen, daß bei der erfindungsgemäßen Mahlanlage die Energieersparnis in kWh/t um so höher wird, je schlechter die Mahlbarkeit des jeweils zu mahlenden Ausgangsmateriales ist.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2, bei der im Vergleich zu Fig. 1 gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, zeigt das Fließbild einer erfindungsgemäßen Mahltrocknungsanlage zur Mahlung und Trocknung von feuchtem Ausgangsmaterial 10, nämlich Kohle mit einer Zusammensetzung 30 Gew.% Anthrazit, 70% Steinkohle und mit einer Feuchte von etwa 10% zur Herstellung von trockenem Kohlenstaub, der als Fertiggut 30 mit einer Kornfeinheit 92% kleiner 90 µm, also mit einer höheren Feinheit als Zementrohmehl die Anlage verläßt. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Möglichkeit gegeben, einen Teilstrom des vom Sichter 18 kommenden Grobgutes (Grieße) zum Beispiel über einen Überlauf am Aufgabeschacht an der Hochdruck-Walzenpresse 22 vorbei über Leitung 34 zusammen mit einem Heißgasstrom 35, der von der Heißgasleitung 15 abgezweigt sein kann, zum Beispiel aus heißem Rauchgas oder heißem Abgas einer Zementklinker-Brennanlage besteht und insofern Inertgaseigenschaft aufweist, in eine Rohrmühle beziehungsweise Kugelmühle 36 einzuführen und nach der Behandlung in dieser Rohrmühle über Leitung 37 in die zum Sichter 18 führende Steigleitung 17 zu fördern. Durch die beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 gegenüber Fig. 1 zusätzlich eingeschaltete Rohrmühle 36, die vergleichsweise kleinvolumig ist, wird auch die durch die Hochdruck-Walzenpresse 22 hindurchgeführte Materialkreislaufrate reduziert und insofern die Walzenpresse entlastet. Als Durchsatzmengenbeispiel wird zur Fig. 2 angegeben:

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Mahlanlage statt mit Trocknungsgas auch mit Kühlgas betrieben werden kann, sofern das Ausgangsmaterial 10 nicht feucht, sondern heiß ist und während des Mahlens gekühlt werden soll, etwa zum Beispiel heißer Zementklinker, heiße Hochofenschlacke oder dergleichen. Wenn das zu mahlende Ausgangsmaterial weder getrocknet noch gekühlt werden muß, kann die erfindungsgemäße Mahlanlage auch ohne Luftstrom betrieben werden. Dann muß die Prallhammermühle 14 unten einen Siebrost aufweisen und das Mahlgut nach unten austreten lassen, welches dann statt pneumatisch mechanisch, zum Beispiel über ein Becherwerk, nach oben zum Sichter 18 transportiert werden muß. Statt der nach unten offenen Prallhammermühle wäre auch eine andere Zerkleinerungsmaschine denkbar, zum Beispiel ein Kegelbrecher oder dergleichen.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Zerkleinerung und Mahlung spröden Mahlgutes wie zum Beispiel Ausgangsmaterial für Zementrohmehl, Zementklinker, Erz, Kohle oder dergleichen, insbesondere von feuchtem Ausgangsmaterial, gekennzeichnet durch eine Umlaufmahlanlage mit einer Zerkleinerungsmaschine (14), der über einen Klassierer (18) eine Hochdruck-Walzenpresse (22) nachgeschaltet ist, wobei der Guteinlauf (13) der Zerkleinerungsmaschine (14) mit der Zuführung (10) von frischem Ausgangsmaterial verbunden ist und der Gutaustrag (24) der Walzenpresse (22) mit dem Guteinlauf (13) und/oder mit dem Gutaustrag (16, 17) der Zerkleinerungsmaschine (14) in Verbindung steht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zerkleinerung und Mahlung von feuchtem Ausgangsmaterial (10) die Zerkleinerungsmaschine eine mit geschlossenem Boden ausgestattete Prallhammermühle (14) ist, an deren Guteinlauf (13) eine Heißgasleitung (15) und an deren Gutaustrag (16) eine als Stromtrockner ausgebildete Steigleitung (17) angeschlossen ist, die zu einem Sichter (18) führt, dessen Austragsleitung (19) für das Grobgut (Grieße) mit dem Aufgabeschacht (21) der Hochdruck-Walzenpresse (22) in Verbindung steht.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (10) des frischen Ausgangsmaterials und gegebenenfalls der Gutaustrag (24 a) der Hochdruck-Walzenpresse (22) zum Aufgabeende eines Gurtförderers (11), Dosierbandwaage oder dergleichen führen, deren Abwurfende gegebenenfalls über eine Schleuse (12) mit dem Guteinlauf (13) der Zerkleinerungsmaschine, insbesondere Prallhammermühle (14) in Verbindung steht.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutaustrag (24 b) der Hochdruck-Walzenpresse (22) über eine Schleuse wie zum Beispiel Rohrschnecke (25) in die Steigleitung (17) zwischen Prallhammermühle (14) und Sichter (18) einmündet.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutaustrag (24) der Hochdruck-Walzenpresse (22) gegebenenfalls über ein Klassiersieb in zwei Fraktionen aufgeteilt ist, von denen die feine Fraktion (24 b) zur Steigleitung (17) und dle grobe Fraktion (24 a) zum Guteinlauf (13) der Prallhammermühle (14) führen.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grießeaustragsleitung (19) des Sichters (18) über einen Förderer (20) mit dem Aufgabeschacht (21) der Hochdruck-Walzenpresse (22) in Verbindung steht, wobei der Aufgabeschacht (21) auf einer Wägeeinrichtung wie Druckmeßdosen (23) oder dergleichen angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom Aufgabeschacht (21) der Hochdruck-Walzenpresse (22) oder von der Grießeaustragsleitung (19, 20) des Sichters (18) eine Teilstromleitung (34) abgezweigt ist, die unter Umgehung der Walzenpresse (22) in den Einlauf einer Rohrmühle (36) führt, deren Austrag in die Steigleitung (17) mündet.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feingutaustragsleitung (27) des Sichters (18) zu einem Abscheider (28) führt, der das Feingut als Fertiggut (30) aus dem Sichtgasstrom (31) abscheidet.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (31) nach Abscheidung des Fertiggutes (30) über eine Zweigleitung (32) mit der an den Guteinlauf (13) der Prallhammermühle (14) angeschlossenen Heißgasleitung (15) und/oder über eine Zweigleitung (33) mit der an den Gutaustrag (16) der Prallhammermühle (14) angeschlossenen Steigleitung (17) in Verbindung steht.