DE4332782A1 - Walzenmühle zum Mahlen von Feststoffen - Google Patents

Description

Die Vermahlung von mineralogischen Feststoffen ist in der Grundstoffindu­ strie eine Grundvoraussetzung, um den wärmetechnischen, chemischen Prozeß, z. B. in der Zementindustrie bzw. den physikalischen Aufschwimm- Trennprozeß, z. B. in der Erzaufbereitung, durchführen zu können. Dieser Mahlprozeß gehört zu den energieaufwendigsten und verschleißintensivsten Produktionsschritten in den vorgenannten Bereichen. Daher ist es notwen­ dig, alle Möglichkeiten zur Verringerung des Energiebedarfs und des Ver­ schleißes zu nutzen, um die Kosten zu reduzieren.

Eine deutliche Senkung des Energiebedarfs konnte z. B. bei dem Einsatz der Gutbett-Walzenmühle POLYCOM der Firma Krupp Polysius (Prospekt der Firma Krupp Polysius: Mahltechnik, Gutbett-Walzenmühle POLYCOM, Nr. 1431 D (1,50590 Stu)) bei den Mahlprozeßen erzielt werden. Bei diesem Mühlentyp erfolgt die Zerkleinerung des mineralogischen Mahlgutes zwischen zwei gegenläufig rotierenden runden Walzen. Eine der Walzen ist als Fest-, die andere als Loswalze ausgeführt. Der zum Vermahlen des Mahlgutes notwendige Druck wird mittels eines Hydrauliksystems mit der Loswalzeneinheit aufgebracht. Um den Materialeinzug für das grobe Mahl­ gut zwischen den Walzen zu ermöglichen, werden die rotierenden Walzen der Gutbett-Walzenmühle POLYCOM auch bei minimalster Aufgabenmenge berührungsfrei auf Distanz betrieben. Die Korngröße des Aufgabe-Mahl­ gutes kann je nach Mühlengröße (Walzendurchmesser) und Leistung bis ca. 100 mm betragen. Es können bei dem Mahlvorgang grobe Produkte mit Körnungen bis 20 mm, bedingt durch die Distanz zwischen den Walzen, und sehr feine Produkte unter 40 µm Korngröße erzeugt werden. In der Zement­ industrie wird z. B. für das Rohmaterial zur Weiterverarbeitung eine Korn­ größenfraktion von 0 bis 20 µm = 70 bis 80% und von 20 bis 100 µm = 20 bis 30% benötigt.

Bezogen auf die Korngrößenfraktion des Aufgabe-Mahlgutes der zu vermah­ lenden Feststoffe bei den bekannten Walzenmühlen ergibt sich durch die runden Walzen ein stumpfer Einzugswinkel, verbunden mit einem ungünsti­ gen Einzugsverhalten der Feststoffe, das um so ungünstiger wird, je kleiner die Radien der Walzen sind. Das Einziehen der Feststoffe zwischen die Walzen kann sich dadurch verzögern oder ganz verhindert werden.

Für die chemische und mineralogische Untersuchung von Probenmaterial mittels Röntgenstrukturanalyse, z. B. im Zementwerk, ist es jedoch erforder­ lich, daß das aus dem Hauptprozeßstrom entnommene Probenmaterial, noch feiner vermahlt werden muß. Benötigt wird für eine eindeutige Analyse eine Korngrößenfraktion von z. B. 0 bis 3 µm = 30 bis 35%; 3 bis 32 µm = 35 bis 40% und 32 bis 192 µm = 25 bis 30%, wobei der Anteil der Korn­ größen 93 bis 192 µm 2 bis 3% nicht übersteigen soll. Zu diesem Zweck wird aus dem Hauptprozeßstrom eine Teilmenge entnommen und entspre­ chend aufbereitet. Die Feinstvermahlung erfolgt vorzugsweise mittels einer Schwingmühle in chargenweisem Betrieb. Eine derartige Schwingmühle ist in der DE-PS 22 18 318 und in der DE-OS 19 02 031 offenbart.

Auf einem Rahmen der bekannten Schwingmühle ist ein aus einem An­ triebsmotor mit Unwuchtmasse und Gehäuse bestehendes Schwingaggregat mittels Druckfedern schwingend aufgehängt. Oben auf dem Gehäuse be­ findet sich das Mahlgefäß, in dem sich je nach Volumengröße ein Mahlstein und/oder ein bis zwei Mahlringe befinden. Die von dem Antriebsmotor ange­ triebene Unwuchtmasse ruft eine kreisende Schwingbewegung des mit dem Gehäuse verbundenen Mahlgefäßes hervor. Zwangsläufig führen die Mahl­ körper (Mahlstein und/oder Mahlringe) planetenförmig-kreisende Bewegun­ gen innerhalb des Mahlgefäßes aus. Das zwischen den Mahlkörpern und der Mahlgefäßwandung befindliche Probenmaterial wird bei diesem Vorgang entsprechend zerkleinert. Der erforderliche Feinheitsgrad des Probenmate­ rials wird bei dem chargenweisen Betrieb der Schwingmühle über die Mahl­ zeit empirisch ermittelt. Mahlzeiten von 3-6 Minuten und länger sind keine Seltenheit. Schwierigkeiten ergeben sich bei dieser Betriebsweise, wenn sich die mineralogische Zusammensetzung oder die kristaline Härte des mineralogischen Materials verändert.

Ein weiterer Nachteil der Schwingmühle ist der hohe Energieaufwand, der zum Antrieb der Schwungmasse benötigt wird. Die Schwungmasse ist aber am Mahlprozeß direkt nicht beteiligt.

Beim Beenden des Mahlvorganges und dem anschließenden Auslaufen der Schwungmasse können Schwingungen auftreten, die sich störend auf ande­ re Aggregate oder auf das Fundament der Schwingmühle auswirken.

An einigen Einbauorten wirkt sich die durch den Aufbau bedingte Bauhöhe der Schwingmühle nachteilig aus und führt zu hohen Kosten für die Erstel­ lung des Montageortes und der anschließenden Nebenaggregate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenmühle mit verbesser­ tem Einzugsverhalten für die zu vermahlenden Feststoffe anzugeben, so daß ein wesentlich größerer Anteil an Fertigprodukt in einem Arbeitsgang erzeugt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Walzenmühle gelöst. Weitere vorteilhaftere Ausbildungen die­ ser Walzenmühle sind in den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die erfindungsgemäße Abänderung der runden Walzen der bekann­ ten Gutbett-Walzenmühle mit entsprechend abwechselnd konkaver und kon­ vexer Manteloberfläche ergibt sich ein spitzer Einzugswinkel für das Auf­ gabe-Mahlgut. Die Einzugsbedingungen für das Aufgabegut werden da­ durch wesentlich verbessert. Die Walzen können mit geringerer Distanz, beispielsweise von einigen Millimetern, betrieben und dabei einen größeren Anteil an Fertigprodukt des Hauptprozeßstromes ermahlen. Die konkave/ konvexe Manteloberfläche kann, wie bei der bekannten Gutbett-Walzen­ mühle, in segmentierter Panzerung aus Hartguß als austauschbare Seg­ mente erstellt und auf Trägerwalzen aufgebracht werden. Die austausch­ baren Segmente können bei Verschleiß entsprechend ausgetauscht werden. Eine Demontage der Walzen ist nicht erforderlich.

Die Feinstvermahlung, der aus dem Hauptprozeßstrom entnommenen Pro­ benteilmenge, kann erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, daß die Wal­ zen, ähnlich der bekannten Gutbett-Walzenmühle mit abwechselnd konka­ ver und konvexer Manteloberfläche aufeinander abwälzen - in einem Ab­ stand von ca. 1 bis 3 µm - und so das Probenmaterial entsprechend zerklei­ nern. Durch den spitzen Einzugswinkel wird das Mahlgut direkt zwischen die Walzen gezogen und vermahlen. So kann im kontinuierlichem Betrieb das Probenmaterial mit der Korngrößenfeinheit erzeugt werden, wie es für die Röntgenstrukturanalyse erforderlich ist. Bei einem Walzendurchmesser von ca. 100 bis 150 mm und einer Walzenbreite von ca. 80 bis 110 mm sind nicht die Massen zu bewegen wie bei der Schwingmühle. Somit ergibt sich auch ein wesentlich geringerer Energieaufwand. Schwingungen, die beim Auslaufen der Schwingmühle auftreten, entfallen, da keine Schwungmasse benötigt wird. Die Umdrehungsgeschwindigkeit von 15 bis 20 min^-1 der Walzen dürfte für die zu vermahlende Probenmenge ausreichend sein. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von zwei gegenläufigen Walzen mit konkaver und konvexer Manteloberfläche ergibt sich außerdem eine ge­ ringere Bauhöhe des Gesamtaggregates. Dadurch ist ein vielfältiger Einsatz der Mühle auch an problematischen Stellen gewährleistet.

Durch die Anordnung von zwei Walzenpaaren übereinander im gleichen Ge­ häuse kann groberes Aufgaben-Mahlgut in zwei Stufen direkt feinst ver­ mahlen werden, wobei das nachgeschaltete Walzenpaar eine höhere Dreh­ zahl aufweisen muß gegenüber dem ersten Walzenpaar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Über eine Eingabevorrichtung 1 gelangt das Probenmaterial in Form von Feststoffen 10 in einen Linearzuförderer 2, der die Feststoffe 10 zwi­ schen zwei Walzen 3 und 4 fördert. Während die Walze 3 als Festwalzen­ einheit betrieben wird, ist die Walze 4 als Loswalzeneinheit vorgesehen, die mit entsprechender Druckfeder 5 gegen die Walze 3 gepreßt wird. Beide Walzen 3 und 4 weisen an ihren Walzenoberflächen in Umfangsrichtung ab­ wechselnd konkave und konvexe Ausformungen auf. Deutlich erkennbar ist der spitze Einzugswinkel zwischen den beiden Walzen 3 und 4 für die zu vermahlenden Feststoffe 10. Um an den Walzen 3 und 4 anhaftendes Ma­ terial nach der Vermahlung abstreifen zu können, sind zwei federnd gela­ gerte Materialabstreifer 6 vorgesehen. Darüber hinaus ist eine weitere Ab­ reinigung mit zwei rotierenden Bürsten 7, falls erforderlich, eingeplant. Nach der Vermahlung fällt das Mahlgut 11 in eine Auffangeinrichtung 9, die sich auf einem Linearabförderer 8 befindet, und das Mahlgut aus der Mühle her­ aus fördert.

Claims (7)

1. Walzenmühle zum Mahlen von Feststoffen verschiedenster Art mit zwei gegenläufigen Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelober­ flächen der Walzen (3, 4) in Umfangsrichtung abwechselnd konkave und konvexe Ausformungen aufweisen, von denen jeweils eine konkave Ausformung der einen Walze (z. B. 3) unter Bildung eines spitzen Ein­ zugswinkels für die zu vermahlenden Feststoffe in die konvexe Ausfor­ mung der anderen Walze (z. B. 4) eingreift, wobei beide Walzen (3, 4) formschlüssig gegeneinander abwälzen und dabei die zwischen die Walzen (3, 4) eingezogen Feststoffe mittels Druck der Loswalzeneinheit zerkleinern.

2. Walzenmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Walzenumfang verteilten konkaven und konvexen Ausfor­ mungen einen zumindest annähernd sinusförmigen Verlauf aufweisen.

3. Walzenmühle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Walzen (3, 4) ein Luftspalt von 1 bis 3 µm für die Vermah­ lung von Feststoffen (10) mit einer Korngrößenfraktion von max. 2 mm besteht.

4. Walzenmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststoffen mit einer Korngrößenfraktion von mehr als 2 mm ein zweites Walzenpaar vorgesehen ist, das eine Vorzerkleinerung der Feststoffe für das Walzenpaar übernimmt.

5. Walzenmühle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zufuhr der Feststoffe (10) zu den Walzen do­ siert, insbesondere mittels Linearförderern (2), erfolgt.

6. Walzenmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch an den Unterseiten der Walzen (3, 4) stetig durch Federkraft an­ liegenden Abstreifern (6) zum Abstreifen der an den Walzen (3, 4) an­ haftenden zerkleinerten Feststoffe.

7. Walzenmühle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ streifer in Form von Bürsten (7) ausgebildet sind.