DE3844178A1 - Verfahren und einrichtung zum zerkleinern von schuettfoermigen materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerkleinern von schüttför­ migen Materialien, indem das Material vertikal von oben einer Zer­ kleinerungseinrichtung zugeführt und im Anschluß an den Zerkleine­ rungsvorgang ausgetragen wird.

Durch die DE-PS 32 30 824 ist eine Mahltrocknungsanlage mit Vorzer­ kleinerung bekannt. Bei dieser Mahltrocknungsanlage ist ein boden­ freies Vorzerkleinerungsaggregat mit einer nachgeschalteten von Heißgas durchströmten Rohrmühle als Feinmühle kombiniert, deren Austragsleitung zu einem Sichter führt. Das bodenfreie Vorzerklei­ nerungsaggregat ist mit einem Rost zur Korngrößenbegrenzung ausge­ rüstet. Die Nachteile einer solchen Anlage sind im wesentlichen darin zu sehen, daß bei unzureichender Vorzerkleinerung das Mate­ rial, welches oberhalb einer bestimmten Korngröße liegt, in umständ­ licher Weise wieder dem Aufgabeschacht der Vorzerkleinerungsan­ lage zugeführt werden muß, ehe es einer weiteren Absiebung unter­ worfen werden kann. Weiterhin nachteilig ist, daß durch die Vorzer­ kleinerung lediglich eine verhältnismäßig grobe Fraktion erzeugt werden kann, so daß die nachfolgende Rohrmühle mit mindestens zwei Stufen ausgebildet werden muß, d. h., daß die aufzubringende Energieleistung zur Feinmahlung verhältnismäßig groß ist.

Der DE-PS 35 45 691 ist eine Vorrichtung zum Klassieren von staubförmigen Schüttgütern, insbesondere von gemahlenem Klinker, Kalkstein oder Zementrohmaterial durch Luftsichtung zu entnehmen. Das zu klassierende Material wird der Deckplatte eines zylinder­ förmigen Rotors zugeführt und einem ringzylindrischen Sichtraum aufgegeben, der sich zwischen dem Rotor und einem diesen mit Abstand umgebenden feststehenden Schaufelkranz erstreckt. Wäh­ rend das Grobgut im Sichtraum nach unten sinkt, wird das Fein­ gut in das Innere des Rotors gefördert und einer nachgeschal­ teten Abscheidevorrichtung zur Trennung von Feingut und Sicht­ luft zugeführt. Um den Energieverbrauch zu vermindern und die Konstruktion zu vereinfachen, wird die feingutbeladene Sicht­ luft durch ein unterhalb des Rotors angeordnetes Rohr senkrecht nach unten abgeführt. Sowohl der Rotor als auch der Schaufel­ kranz sind aus mehreren gleichartigen Abschnitten baukasten­ artig zusammengesetzt. Eine derartige Einrichtung ist nicht zum Zerkleinern sondern lediglich zum Trennen von groben und feinen schüttförmigen Bestandteilen einsetzbar. Auch hier muß noch ein weiteres externes Zerkleinerungsaggregat vorgesehen werden, damit auch die als Grobgut abgeschiedenen Bestandteile nochmals zerkleinert und so dem Sichter zugeführt werden können.

Weiterhin sind dem allgemeinen St. d. T. sogenannte Vertikal­ prallmühlen zu entnehmen, die im wesentlichen aus einer Zuführ­ einrichtung in Verbindung mit einem konzentrisch um die Antriebs­ welle angeordneten Schleuderrad ausgebildet sind. Das Material wird üblicherweise von oben aufgegeben und durch das Schleuder­ rad in eine konzentrische Schüttung gebracht, wobei die Bewe­ gungsenergie der beschleunigten Aufgabegutpartikel in Zerklei­ nerungsarbeit umgesetzt wird. Im Austragsgut der herkömmlichen Vertikalprallmühlen befinden sich auch Körnungen, die nicht oder nur unzureichend zerkleinert werden. Insbesondere beim Einsatz der Vertikalprallmühlen als Vorzerkleinerungsaggregate für Kugel­ mühlen ergibt sich dadurch der Nachteil, daß auf einen Einsatz von groben Mahlkörpern zur Zerkleinerung dieser unzureichend innerhalb der Vertikalprallmühle vorzerkleinerten Körnungen nicht verzichtet werden kann. Zur Behebung dieses Mangels ist eine Absiebung des Vertikalprallmühlenaustragsgutes und Rück­ führung der Überkörnung zur weiteren Zerkleinerung notwendig. Die Verfahrensweise weist den Nachteil auf, daß ein einfaches und wenig störanfälliges Zerkleinerungsaggregat durch Hinzu­ fügen von Transportwegen und Klassiereinrichtungen aufwendig und dementsprechend störanfällig wird. Als weiterer Nachteil ist der erheblich größere Raumbedarf anzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Zerkleinern von schüttförmigen Materialien zu konzipieren, bei welchem mit minimalstem apparativem Aufbau ein optimaler Zerkleinerungsvorgang realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß das Mate­ rial einer ersten Beschleunigereinrichtung zugeführt und durch diese in eine erste Materialschüttung gebracht wird, wobei fein­ körnige Zerkleinerungsprodukte aus diesem ersten Zerkleinerungs­ vorgang durch eine Luft- oder Gasströmung ausgetragen werden, daß grobe Körnungen nach unten herabrieseln und durch eine Luft- oder Gasströmung mindestens einer weiteren Beschleunigereinrich­ tung zugeführt werden, die das Material in entsprechende weitere Materialschüttungen einbringt, wobei die infolge der Zerkleine­ rungsarbeit erzielten feinkörnigen Zerkleinerungsprodukte durch die Luft- oder Gasströmung ausgetragen werden, während die groben Körnungen herabrieseln und erneut in den Kreislauf eingebracht werden. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß die Mate­ rialien, die oberhalb einer gewissen Korngröße liegen, auf unmit­ telbarem Weg einer Nachzerkleinerung zugeführt werden. Im Gegen­ satz zum St. d. T. kann somit ein wesentlich höherer Wirkungs­ grad bei optimalem Feingutanteil erzielt werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Luft- oder Gasströmung vertikal von unten nach oben gerichtet ist und daß die feinkörnigen Zerkleine­ rungsprodukte mit einer Korngröße < 5 mm im oberen Bereich der Zer­ kleinerungseinrichtung ausgetragen werden, während die groberen Körnungen so lange im Kreislauf bewegt werden, bis der gewünschte Zerkleinerungsgrad erreicht ist. Vorzugsweise wird das Material in eine kreisringförmige Schüttung eingebracht, so daß die Zerkleine­ rungsarbeit am gesamten Umfang der Vor- und Nachzerkleinerungsein­ richtung durchgeführt werden kann.

Die Luftströmung wird einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß durch einen hinter der Abscheidevorrichtung vorgesehenen Ventilator erzeugt wobei die Luft im Kreis umgewälzt wird. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, daß die Luftströmung durch ein Frischluft oder Heißgas aus einem vor- und/oder nachgeschalteten Prozeß in den Bereich der Zerkleinerungseinrichtung drückendes Gebläse erzeugt wird.

Ferner denkbar ist, daß das entsprechend der Strömungsgeschwin­ digkeit in seinen Materialkörnungen begrenzte Feingut unmittel­ bar ohne vorherige Abscheidung im Luftstrom einem weiteren nach­ geschalteten Zerkleinerungsaggregat, insbesondere einer Kugel­ mühle, aufgegeben wird. Da durch die Vor- und Nachzerkleinerung bereits eine sehr gut Körnung < 5 mm erzeugt worden ist, kann beispielsweise in der Kugelmühle auf die erste mit groben Mahl­ körpern versehene Stufe in der Kugelmühle verzichtet werden. Die Kugelmühle baut insgesamt kürzer und benötigt nur noch einen geringeren Energiebedarf. Vorzugsweise kann die Förderluft gleich­ zeitig als Mühlenspülluft eingesetzt werden.

Die Erfindung ist einrichtungsgemäß gekennzeichnet durch die Kom­ bination einer Vertikalprallmühle mit einem Sichter in Verbindung mit einer die Einrichtung vertikal von unten nach oben durchströ­ menden Luft- oder Gasmenge zur Abführung der feinkörnigen Zerklei­ nerungsprodukte. Die Vertikalprallmühle und der Sichter sind vor­ zugsweise innerhalb des gleichen Gehäuses angeordnet, wobei das Gebläse der Vertikalprallmühle baukastenartig auf dem Gehäuse des Sichters aufgesetzt werden kann.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß weist die Einrichtung jeweils mindestens ein in der Vertikalprallmühle sowie dem Sichter angeordnetes Beschleunigerrad auf, die axial übereinander ange­ ordnet, jedoch getrennt drehantreibbar sind, wobei das Material zunächst dem Beschleunigerrad der Vertikalprallmühle und anschlie­ ßend im Gegenstrom dem Beschleunigerrad des Sichters zugeführt wird. Vorzugsweise wird das zu zerkleinernde Material der Vertikal­ prallmühle über eine Zuführeinrichtung, wie insbesondere eine Zellenradschleuse sowie ein sich daran anschließendes Fallrohr, zugeführt. Die Einrichtung weist ferner einen als Steigrohr aus­ bildeten Injektor für das Luft- bzw. Gas-Materialgemisch auf, der unterhalb des Sichterbeschleunigerrades angeordnet ist. Das Steig­ rohr umgibt die Antriebswelle des bzw. der Sichterbeschleuniger­ räder konzentrisch. Ferner wird vorgeschlagen, daß die Einrichtung mindestens einen im unteren Bereich des Sichters angeordneten Stutzen für die Luft- bzw. Gaszufuhr sowie mindestens einen im Bereich des Sichters bzw. der Vertikalprallmühle vorgesehen Stutzen für die Abführung der feinkörnigen Zerkleinerungsprodukte aufweist.

Das Aufgabegut wird von oben zentral in ein Schleuder- bzw. Be­ schleunigerrad aufgegeben und von dort durch Zentrifugalkräfte nach außen in eine kreisringförmige stationäre Materialschüt­ tung geschleudert. Beim Auftreffen in diese Schüttung wird die Bewegungsenergie der beschleunigten Aufgabegutpartikel in Zer­ kleinerungsarbeit umgesetzt. Feinkörnige Zerkleinerungsprodukte (< 5 mm) werden durch eine Luftströmung nach oben getragen und einer Abscheideeinrichtung, wie einem Zyklon oder dgl., zugeführt. Grobe Körnungen (< 5 mm) rieseln nach unten und werden durch die vorgenannte Luftströmung, die durch einen Düsenring und ein als Injektor ausgebildetes Steigrohr, in dessen Zentrum sich die Rotorwelle befindet, eingeleitet und nach oben in ein zweites Beschleunigerrad gefördert. Von dort aus wird das Material er­ neut beschleunigt, ebenfalls in eine kreisringförmige Material­ schüttung unmittelbar unterhalb der erstgenannten geschleudert. Die Umsetzung der Bewegungsenergie in Zerkleinerungsarbeit er­ folgt zunächt durch Kollision mit dem Rieselgut aus der oberen Zerkleinerungsebene, weiterhin durch Aufprall in der Material­ schüttung. Das in dieser Zerkleinerungsebene erzeugte Feingut (< 5 mm) wird im Luftstrom nach oben getragen, unzureichend zerkleinertes Material (< 5 mm) wird erneut dem Injektor und damit erneut der Zerkleinerung zugeführt.

Der Zerkleinerung nachgeschaltet ist eine Abscheideeinrichtung, in der Regel ein Zyklon. Zur Erzeugung der für den Transport des Feingutes im Luftstrom und der Abscheidung in dem Zyklon erforderlichen Luftströmung kann hinter dem Zyklon ein Venti­ lator angeordnet sein. Die Zyklonabluft wird über diesen Ven­ tilator durch den Düsenring und das als Injektor ausgeführte Steigrohr in die Vertikalprallmühle zurückgeführt. Unterstützt wird dieser Ventilator durch die Ventilatorwirkung des unteren Beschleunigerrades.

Als Alternative ist denkbar, daß der Transport des Grobgutes über den Düsenring und das als Injektor ausgeführte Steigrohr in die untere Zerkleinerungsebene nicht durch Umluft sondern teilweise oder vollständig durch Frischluft oder aber in Ver­ bindung mit einer Trocknung des zu zerkleinernden Materiales durch Heißgase, die aus einem Heißgaserzeuger oder als Abfall­ wärme aus vor- und/oder nachgeschalteten Prozessen entstammen, erfolgt. Diese Transportluft kann durch ein vorgeschaltetes Gebläse in die Vertikalprallmühle hineingedrückt oder aber durch einen innerhalb der Vertikalprallmühle angeordneten Ventilator angesaugt werden. Bei der Betriebsweise mit vollständigem För­ derluftaustausch besteht die Möglichkeit, das entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit in seinen Maximalkörnungen begrenzte Feingut unmittelbar ohne vorherige Abscheidung im Luftstrom einem nachgeschalteten Zerkleinerungsaggregat, insbesondere einer Kugelmühle, aufzugeben. Bei entsprechender Dimensionierung und konstruktiver Ausführung der Aufgabe des Feingutes aus der Vertikalprallmühle im Luftstrom in einer Kugelmühle ergibt sich auch die Möglichkeit der Nutzung der Prinzipien der ballistischen Sichtung. Damit kann erreicht werden, daß die Feinanteile des Vertikalprallmühlenaustrages weiter in den Mahlraum hineinge­ tragen, die groberen Anteile hingegen zu Anfang der Mahlbahn auf­ gegeben werden. Durch eine derartige Maßnahme läßt sich die Wirtschaftlichkeit der Feinzerkleinerung in einer nachgeschal­ teten Kugelmühle verbessern.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung sind im wesentlichen darin begründet, daß über die Änderung der Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Zerkleinerungsaggregates in weiten Grenzen den Erfordernissen der verschiedenen Einsatzbereiche auch der Kornaufbau des Austrags­ gutes angepaßt werden kann. Als zusätzliches dynamisches Aggregat wird gegenüber den vorbekannten Lösungen bzw. Bauformen von Ver­ tikalprallmühlen hier lediglich ein Förderluftventilator instal­ liert. Die damit erreichbaren Ergebnisse entsprechen, insbesondere bei der Begrenzung der Maximalkörnungen im Austragsgut, denen anderer Systeme, bei denen das Austragsgut abgesiebt wird und der Siebüberlauf zur weiteren Zerkleinerung in die Vertikalprallmühle zurückgeführt werden muß.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeich­ nung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.

Die in der einzigen Figur dargestellte erfindungsgemäße Einrich­ tung 1 weist innerhalb ein und desselben Gehäuses 2 folgende Be­ standteile auf:
ein über eine Rotorwelle 3 fliegend gelagertes erstes Beschleuni­ gerrad 4, ein über ein weiteres Rotorrad 5 fliegend gelagertes zweites Beschleunigerrad 6, ein als Injektor ausgebildetes Steig­ rohr 7 unterhalb des zweiten Beschleunigerrades 6 sowie ein Fall­ rohr 8 oberhalb des ersten Beschleunigerrades 4. Am Gehäuse 2 der Einrichtung 1 ist im unteren Bereich ein Luft- bzw. Gaszufuhr­ stutzen 9 und im oberen Bereich ein Luft- bzw. Gasabfuhrstutzen 10 vorgesehen.

Der Zerkleinerungsvorgang gestaltet sich wie folgt:
das zu zerkleinernde Material wird von oben durch eine Zellenrad­ schleuse 11 in den Fallschacht 8 aufgegeben und dem ersten Be­ schleunigerrad 4 zugeleitet. Infolge der Zentrifugalkraft wird das Material in eine kreisringförmige erste Materialschüttung 12 eingebracht. Beim Auftreffen in diese Schüttung 12 wird die Bewe­ gungsenergie der beschleunigten Aufgabegutpartikel in Zerkleine­ rungsarbeit umgesetzt. Feinkörnige Zerkleinerungsprodukte mit einer Korngröße (< 5 mm) werden durch die von unten zugeführte Luft- bzw. Gasströmung über den Abführstutzen 10 ausgetragen und einer nachgeschalteten, nicht weiter dargestellten, Folgeeinrich­ tung (Zyklon, Kugelmühle oder dgl.) zugeführt. Das grobere Korn rieselt nach unten, wo es eine weitere Mateschüttung 13 aufbaut. Im Zufuhrstutzen 9 ist ein Düsenring 14 eingebracht. Zwischen dem unteren Gehäuseboden 15 und dem Steigrohr 7 ist ein Spalt 16 mit vorgegebener Höhe angeordnet. Das über die Materialschüttung herabrieselnde Material wird von der vertikal nach oben gerich­ teten Luftströmung erfaßt über das Steigrohr 7 vertikal nach oben dem zweiten Beschleunigerrad 6 zugeführt. Von dort aus wird das Material erneut beschleunigt und in eine weitere kreisringför­ mige Materialschüttung 17 unmittelbar unterhalb der zuerst ge­ nannten Materialschüttung 12 geschleudert. Die Umsetzung der Bewegungsenergie in Zerkleinerungsarbeit erfolgt zunächst durch Kollision mit dem Rieselgut aus der oberen Zerkleinerungsebene 12, weiterhin durch Aufprall in der Materialschüttung 17. Das in dieser Zerkleinerungsebene 17 erzeugte Feingut mit einer Korn­ größe < 5 mm wird im Luftstrom über den Abführstutzen 10 aus­ getragen. Unzureichend zerkleinertes Material wird erneut dem Steigrohr 7 und damit dem Beschleunigerrad 6 zum Zwecke der wei­ teren Nachzerkleinerung zugeführt.

Claims (15)

1. Verfahren zum Zerkleinern von schüttförmigen Materialien, indem das Material vertikal von oben einer Zerkleinerungsein­ richtung zugeführt und im Anschluß an den Zerkleinerungsvor­ gang ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Mate­ rial einer ersten Beschleunigereinrichtung (4) zugeführt und durch diese in eine erste Materialschüttung (12) gebracht wird, wobei feinkörnige Zerkleinerungsprodukte aus diesem ersten Zerkleinerungsvorgang durch eine Luft- oder Gasströmung ausge­ tragen werden, daß grobere Körnungen nach unten herabrieseln und durch eine Luft- oder Gasströmung mindestens einer weiteren Beschleunigereinrichtung (6) zugeführt werden, die das Mate­ rial in entsprechende weitere Materialschüttungen (17) ein­ bringen, wobei die infolge der Zerkleinerungsarbeit erzielten feinkörnigen Zerkleinerungsprodukte durch die Luft- oder Gas­ strömung ausgetragen werden, während die groberen Körnungen herabrieseln und erneut in den Kreislauf eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft- oder Gasströmung im wesentlichen vertikal von unten nach oben gerichtet ist und daß die feinkörnigen Zerkleinerungspro­ dukte mit einer Korngröße 5 mm im oberen Bereich der Zerkleine­ rungseinrichtung ausgetragen werden, während die groberen Kör­ nungen solange im Kreislauf bewegt werden, bis der gewünschte Zerkleinerungsgrad erreicht ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Material jeweils in eine kreisringförmige Schüttung (12, 13, 17) eingebracht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Luftströmung durch einen hinter der Abschei­ devorrichtung vorgesehenen Ventilator erzeugt und die Luft im Kreis umgewälzt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Luftströmung durch ein, Frischluft oder Heißgas aus einem vor- und/oder nachgeschalteten Prozeß in den Bereich der Zerkleinerungseinrichtung drückendes Gebläse erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit in seinen Material­ körnungen begrenzte Feingut unmittelbar ohne vorherige Abschei­ dung im Luftstrom einem weiteren nachgeschalteten Zerkleine­ rungsaggregat, insbesondere einer Kugelmühle, aufgegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderluft gleichzeitig als Mühlenspülluft eingesetzt wird.

8. Einrichtung zum Zerkleinern von schüttförmigen Materialien, gekennzeichnet durch die Kombination einer Vertikalprallmühle mit einem Sichter in Verbindung mit einer die Einrichtung vertikal von unten nach oben durchströmenden Luft- oder Gasmenge zur Abführung der feinkörnigen Zerkleinerungs­ produkte.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalprallmühle und der Sichter innerhalb desselben Gehäuses (2) angeordnet sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Vertikalprallmühle baukastenartig auf dem Gehäuse des Sichters aufsetzbar ist.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, gekennzeichnet durch jeweils mindestens ein in der Vertikalprallmühle sowie dem Sichter angeordnetes Beschleunigerrad (4, 6), die axial übereinander angeordnet, jedoch getrennt drehantreibbar sind, wobei das Material zunächst dem Beschleunigerrad (4) der Ver­ tikalprallmühle und anschließend im Gegenstrom dem Beschleuni­ gerrad (6) des Sichters zuführbar ist.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zu zerkleinernde Material der Vertikalprall­ mühle über eine Zuführeinrichtung, insbesondere eine Zellen­ radschleuse (11), sowie ein sich daran anschließendes Fall­ rohr (3) aufgebbar ist.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 12, gekennzeichnet durch einen als Steigrohr (7) ausgebildeten Injektor für das Luft- bzw. Gas-Materialgemisch, der unterhalb des Sichterbe­ schleunigerrades (6) angeordnet ist.

14. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steigrohr (7) die Antriebswelle (5) des bzw. der Sichter-Beschleunigerräder (6) konzentrisch umgibt.

15. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 14, gekennzeichnet durch mindestens einen im unteren Bereich des Sichters ange­ ordneten Stutzen (9) für die Luft- bzw. Gaszufuhr sowie min­ destens einen im Bereich des Sichters bzw. der Vertikalprall­ mühle vorgesehenen Stutzen (10) für die Abführung der fein­ körnigen Zerkleinerungsprodukte.