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Die vorliegende Erfindung betrifft eine bahnbrechende Vorrichtung zum
Zerkleinern vom Schlacke deren Länge vermindert werden kann, wenn man
Schlacke, welche beim Schmelzen von Aluminium oder von Aluminiumlegierungen
gebildet worden ist, einer Behandlung unterwirft, wobei man vorwiegend die
Schlacke zerkleinert und zusätzlich die Schlacke einer wirkungsvollen
Abkühlung unterwirft.
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Wenn ein Barren oder ein Block aus Aluminium oder aus eine
Aluminiumlegierung geschmolzen wird, zum Beispiel in einem Schmelz- und
Halteofen, so wird ein neben Aluminium darin enthaltenes Metall oder ein
Oxyd in der Form einer Schlacke oben auf dem geschmolzenen Aluminium
schwimmen. Da diese Schlacke aber noch abtrennbares metallisches Aluminium
in großen Mengen enthält, wird die Schlacke zuerst mit Hilfe eines
Abquetschprozesses welcher als Krätzeauspressung bekannt ist, ausgedrückt
und das so erhaltene metalloide Aluminium wird unmittelbar in den Schmelz
und Halteofen aufgegeben, um das Aluminium zurückzugewinnen.
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Es tritt jedoch eine alumino-thermische Reaktion in einem Teil der
mit Hilfe der obenbeschriebenen Krätzeauspressung abgequetschten Schlacke
ein. Je größer die Masse der Schlacke ist, desto höher steigt die
Temperatur im Inneren der Masse (2000ºC bis 3000ºC). Wenn man die Masse so
läßt wie sie ist, so wachsen die Masse und die kleinen sie umgebenden
Anhäufungen der Schlacke infolge der Koaleszenz mehr und mehr zu einer
großen Masse an Schlacken zusammen. Folglich wird die obenbeschriebene
thermische Reaktion gefördert, so daß die große Masse an Schlacken wärmer
wird, was beispielsweise zu einem Feuerausbruch beitragen kann, was sehr
gefährlich ist.
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Um die Gefahr der alumino-thermischen Reaktion herabzusetzen, kann
die obenbeschriebene Schlacke abgekühlt werden. Aber selbst wenn die
Oberfläche der großen Masse an Schlacke lediglich abgekühlt wird, so ist
es dennoch schwierig die Temperatur im Inneren der Masse der Schlacke
herabzusetzen.
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Desweiteren, sogar wenn die Schlacke durch die Krätzeauspressung
abgequetscht wird, bleibt in Wirklichkeit noch Aluminium in der Schlacke
enthalten. Folglich hat auch eine Nachfrage nach einer wirkungsvolleren
Wiedergewinnung dieses Aluminiums bestanden.
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Hinzu kommt, daß neben der Abtrennung des Aluminiums von der Schlacke
es ebenfalls notwendig ist die Schlacke zu brechen, um ein darin
enthaltenes wiederbenutzbares Metall oder ein wiederbenutzbares Oxyd von
der Schlacke abzutrennen und letztere dann als Abfall zu beseitigen.
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Die Patentschrift GB-A-1.596.515 beschreibt eine Vorrichtung zum
Zerkleinern von Schlacke mit einem im wesentlichen zylindrischen Körper,
welcher eine Einlaßöffnung für die Schlacke sowie eine Austragsöffnung an
seinem anderen Ende aufweist. Der im wesentlichen zylindrische Körper kann
um eine Achse herum in Rotation versetzt werden, wobei die Achse so geneigt
ist, daß sich die Position der Austragsöffnung unterhalb der Position der
Einlaßöffnung für die Schlacke befindet. Ein schlackenbrechender Abteil ist
im Inneren des zylindrischen Körpers vorgesehen.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Vorrichtung zum Zerkleinern von Schlacke zu schaffen welche in der Lage ist
die warme Schlacke, welche im Verlaufe des Schmelzens eines Metalles
gebildet wird, zu entnehmen und dieselbe über eine Krätzeauspressung
abzuquetschen und die besagte Schlacke dann einer leistungsfähigen
Zerkleinerung zu unterwerfen.
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Ein zweiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, die
totale Länge der Vorrichtung zum Zerkleinern von Schlacken dadurch zu
vermindern, daß die Schlacke, deren Abmessung durch Brechen verkleinert
worden ist, einer wirkungsvollen Kühlung unterzogen wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum
Zerkleinern von Schlacke geschaffen welche einen im wesentlichen
zylindrischen Körper umfaßt, welch letzerer eine Einlaßöffnung für die
Schlacke an einem Ende und eine Auslaßöffnung an seinem anderen Ende
aufweist und welcher um eine Achse in Rotation versetzt werden kann, wobei
die Achse so geneigt ist, daß die Position der besagten Auslaßöffnung
tiefer als die Position der besagten Einlaßöffnung für die Schlacke gelegen
ist, sowie im Inneren des besagten zylindrischen Körpers ein
schlackenbrechendes Abteil einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der
schlackenbrechende Abteil wenigstens einen ringförmigen Mahlkörper umfaßt,
welcher einen Radius aufweist der geringer ist als derjenige des
zylindrischen Körpers und welcher parallel zu der Achse des zylindrischen
Körpers angeordnet ist, sowie ein Führungsgerüst einschließt, das durch
zwei scheibenförmige Körper gebildet wird, welche so angeordnet sind, daß
der ringförmige Mahlkörper sandwichförmig auf solche Art und Weise
dazwischen liegt, daß der ringförmige Mahlkörper unangetrieben mitläuft,
wobei die scheibenförmigen Körper mit Öffnungen versehen sind, durch welche
die Schlacke hindurchtritt wenn die Schlacke durch den schlackenbrechenden
Abteil hindurch geführt wird.
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Dadurch daß man die Vorrichtung zum Zerkleinern von Schlacke gemäß
der vorliegenden Erfindung zum Einsatz bringt, kann man Schlacke, welche
anschließend an das Schmelzen aus einem Ofen entnommen worden ist und durch
die Krätzeauspressung abgequetscht worden ist, mittels des ringförmigen
Mahlkörpers auf kleinere Abmessungen herabbrechen. Demzufolge können
nebeneinanderliegende Anhäufungen von warmer Schlacke daran gehindert
werden infolge der Koaleszenz zu einer wärmeren Masse von Schlacke
zusammenzuwachsen, wodurch es ermöglicht wird die Sicherheit der
Vorrichtung zum Zerkleinern von Schlacke zu vergrößern. Hieraus ergibt
sich, daß die Komponenten der Schlacke in eine solche für ein Metall und
in eine solche für ein Oxyd getrennt werden können, wodurch eine
leistungsfähige Rückgewinnung eines brauchbaren Metalles oder eines
brauchbaren Oxydes ermöglicht wird.
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Vorzugsweise wird ein Kühlwasserbehälter vorgesehen in welchen der
untere Teil des zylindrischen Körpers hineintaucht. Dieser
Kühlwasserbehälter ermöglicht es die gesamte Oberfläche über den Umfang des
zylindrischen Körpers automatisch zu kühlen während er sich im Laufe des
Zerkleinerns in Rotation befindet, so daß die gesamte Länge der Vorrichtung
zum Zerkleinern von Schlacke vermindert wird.
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Am besten ist es, wenn man Schaufeln vorsieht, welche eine
vorherbestimmte Länge in der Richtung der zentralen Achse des zylindrischen
Körpers aufweisen und an der äußeren Fläche des Umfanges des zylindrischen
Körpers angeordnet sind sowie einen vorherbestimmten Abstand in Richtung
des Umfanges aufweisen; hierbei sind die Schaufeln so ausgebildet, daß
infolge der Rotation des vorbesagten zylindrischen Körpers Kühlwasser aus
dem besagten Kühlwasserbehälter herausgeschöpft wird, daß das Wasser zu
einem oberen toten Punkt in der Richtung der Rotation gebracht wird, daß
es von dem oberen toten Punkt in der Richtung der Rotation zu dem unteren
toten Punkt in der Richtung der Rotation gebracht wird, während
Versorgungsmittel für das Kühlwasser, wie etwa eine Rohrleitung für die
Wasserzufuhr, zum Beliefern der obenbesagten Schaufeln mit Kühlwasser,
oberhalb des zylindrischen Körpers vorgesehen sind.
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Die Schaufeln, die an der äußeren Oberfläche um den Umfang des
besagten zylindrischen Körpers herum angeordnet sind, sowie die oberhalb
des zylindrischen Körpers vorgesehenen Versorgungsmittel für das Kühlwasser
kommen auf diese Weise zu den obenbeschriebenen und lediglich Wasser aus
dem Kühltank benutzenden Kühlmitteln hinzu, wodurch es dem Kühlwasser
ermöglicht wird ebenfalls mit der Kühlung der gesamten Vorrichtung zum
Zerkleinern der Schlacke fortzufahren nachdem es aus dem Kühlwasserbehälter
entnommen worden ist. Demzufolge kann der Kühleffekt wesentlich merklicher
vergrößert werden als zuvor.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter
Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den
Zeichnungen ist:
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Fig. 1, eine vertikale Schnittansicht, welche die Gesamtheit einer
Vorrichtung zum Zerkleinern von Schlacke gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt
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Fig. 2, eine Ansicht im Schnitt und in Perspektive entlang der Linie
A-A gemäß der Figur 1;
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Fig. 3, eine Ansicht von hinten, welche die Vorrichtung zum
Zerkleinern von Schlacke zeigt;
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Fig. 4, eine vertikale Schnittansicht, welche die Gesamtheit der
Vorrichtung zum Zerkleinern von Schlacke gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt
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Fig. 5, eine Ansicht im Querschnitt und in Perspektive entlang der
Linie B-B gemäß Figur 4; und
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Fig. 6, eine vertikale Schnittansicht, welche die Gesamtheit der
Vorrichtung zum Zerkleinern von Schlacke gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Schlacke gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun im Zusammenhang mit
dem Kühlen und Zerkleinern von Aluminiumschlacke bis ins Einzelne und unter
Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben.
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So wie dies in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, wird ein in etwa
zylindrischer Körper 3 mit einer Einlaßöffnung für die Schlacke 1 an einem
seiner Enden und mit einer Auslaßöffnung 2 an seinem anderen Ende, mittels
Rollen um eine Achse X gedreht, wobei letztere so geneigt ist, daß die
Position der vorbesagten Auslaßöffnung 2 sich unterhalb der Position der
vorbesagten Einlaßöffnung für die Schlacke 1 befindet, so daß besagter
Körper die von einer Vorrichtung für die Krätzeauspressung kommende
Aluminiumschlacke aufnehmen kann (nicht gezeigt). Im Inneren des
zylindrischen Körpers 3 ist ein schlackenbrechender Abteil 4 in einer
zentralen Position in der Richtung der X-Achse angeordnet.
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Der schlackenbrechende Abteil 4 besitzt einen Radius der kleiner ist
als derjenige des zylindrischen Körpers 3 und er enthält einen ringförmigen
Mahlkörper 4A, welcher parallel zu der Achse X des vorbesagten
zylindrischen Körpers so angeordnet ist, daß er unangetrieben mitgenommen
werden kann, sowie ein Führungsgerüst 4C, welches zur Führung des
ringförmigen Mahlkörpers 4A dient und mit Öffnungen 4B und 4D zum
Hineinführen von Schlacke in den ringförmigen Mahlkörper 4A ausgestattet
ist.
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Der obengenannte ringförmige Mahlkörper 4A ist aus Gußeisen
hergestellt und besitzt eine ringförmige Gestalt. Der Durchmesser des
ringförmigen Mahlkörpers 4A ist kleiner ausgelegt als der Radius des
obengenannten zylindrischen Körpers 3. Das Gewicht des ringförmigen
Mahlkörpers 4A ist auf ungefähr 500kg festgelegt, so daß die zerkleinernde
Wirkung in erheblichem Umfang geleistet wird.
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In dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht das obengenannte Führungsgerüst 4C aus zwei scheibenförmigen
Körpern, so daß der vorgenannte ringförmige Mahlkörper 4A sandwichmäßig
zwischen den beiden eingeschlossen ist und sich in der Mitte der
vorbesagten zylindrischen Körpers 3 entlang dessen innerem Umfang bewegt,
so wie dies im vertikalen Schnitt dargestellt ist. Eine zentrale Öffnung
4D, welche die scheibenförmigen Körper in der Richtung der X-Achse des
zylindrischen Körpers 3 durchdringt, ist in dem mittleren Teil der
scheibenförmigen Körper vorgesehen, während fünf Eingangsöffnungen 4B und
sechs Ausgangsöffnungen 4E in vorherbestimmten Abständen in Teilen des
äußeren Umfanges der scheibenförmigen Körper angeordnet sind. Die
Ausdehnung der Eingangsöffnungen 4B ist groß, während die Ausdehnung der
Ausgangsöffnungen 4E klein ist, so daß es der Schlacke leicht gemacht ist
in das Führungsgerüst 4C einzutreten, genauso wie es der Schlacke schwer
gemacht ist aus dem Führungsgerüst 4C auszutreten. Infolgedessen unterliegt
die Schlacke einer Zerkleinerung großen Umfanges.
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In dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind
Kühlmittel 5 zum Kühlen des obigen zylindrischen Körpers 3 an der
Außenseite dieses zylindrischen Körpers 3 vorgesehen. (Da eine andere
Schlacke als die Aluminiumschlacke lediglich zerkleinert wird, ist es
möglich, daß die Kühlungsmittel nur in einigen Fällen erfordert sind).
Dieses Kühlmittel 5 umfaßt einen Kühlwasserbehälter 5A in welchen der
untere Teil des zylindrischen Körpers 3 hineintaucht, Schaufeln 5B welche
an der Oberfläche des äußeren Umfanges des zylindrischen Körpers 3 mit
einem vorherbestimmten Abstand in der peripherischen Richtung angeordnet
sind und welche eine vorherbestimmte Länge in der Richtung der X-Achse
aufweisen, sowie Versorgungsmittel für das Kühlwasser 5C.
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Die Schaufeln 5B sind so ausgelegt, daß das Kühlwasser aus dem
obenbenannten Kühlwasserbehälter 5A durch den zylindrischen Körper 3
herausgeschaufelt wird und zu dem oberen toten Punkt P1 in der Richtung der
Umdrehung gebracht wird, daß das Kühlwasser von dem oberen toten Punkt P1
in der Richtung der Umdrehung zu dem unteren toten Punkt P2 in der Richtung
der Umdrehung gebracht wird. In einer spezifischeren Weise, wie augenfällig
aus Figur 2 hervorgeht, umfaßt eine jede der Schaufeln 5B eine
längsverlaufende Rippe 5a, welche sich parallel zu der X-Achse und radial
dazu erstreckt, eine horizontale Rippe 5b, welche waagerecht an der
Seitenfläche der längsverlaufenden Rippe 5a befestigt ist, sowie
Abschlußrippen 5c und 5c zum Verschließen der Öffnungen an den beiden
Seiten der längsverlaufenden Rippe 5a und der horizontalen Rippe 5b, und
sie besitzt eine Struktur ähnlich einem Wasserrad bei welchem eine Rinne
an dem äußeren Umfang des zylindrischen Körpers 3 angebracht ist.
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Die Versorgungsmittel für das Kühlwasser 5C, welche oberhalb des
zylindrischen Körpers 3 angeordnet sind, werden so ausgelegt, daß sich eine
oberhalb des zylindrischen Körpers 3 verlaufende Rohrleitung 6 in Richtung
der X-Achse erstreckt und von einer Vielzahl von Löchern durchsetzt ist,
so daß Kühlwasser zu den besagten Schaufeln 5B gebracht werden kann und es
möglich gemacht wird diese Schaufeln 5B mit Wasser zu besprengen.
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Eine Schutzhaube 7 zum Überdecken eines großen Teiles des besagten
zylindrischen Körpers 3 erstreckt sich aus einer Dichtung 8 heraus, so daß
es dem zylindrischen Körper 3 möglich ist sich zu drehen. Diese Schutzhaube
7 ist achteckig, so wie dies aus der die X-Achse des zylindrischen Körpers
3 senkrecht schneidenden Frontfläche ersichtlich ist.
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Eine Dampfleitung 9 ist mit der Schutzhaube 7 verbunden und ein
Dampfgenerator (nicht gezeigt) steht in Verbindung mit dieser
Dampfleitung 9.
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Ein Staub abscheidender Kanal 10 ist an der Seite der Auslaßöffnung
2 des obigen zylindrischen Körpers 3 angeordnet. Ein Saugventilator und
seine Antriebsmittel (nicht gezeigt) stehen mit dem Staub abscheidenden
Kanal 10 in Verbindung.
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Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 11 zum Anheben der Schlacke entlang des
inneren Umfanges des obigen zylindrischen Körpers 3 während der Drehung des
besagten zylindrischen Körpers 3 sind an der inneren Seite dieses
zylindrischen Körpers 3 vorgesehen.
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Die Ziffer 12 bezeichnet einen Propellerventilator, welcher in der
Nähe der Auslaßöffnung 2 im Inneren des obenerwähnten zylindrischen Körpers
3 vorgesehen ist, und welcher dazu dient die Schlacke weiterzubefördern und
dieselbe durch die Auslaßöffnung 2 zu entleeren.
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Die Ziffer 13 steht für einen elektrischen Motor, welcher dazu dient
den besagten zylindrischen Körper 3 in eine Rotationsbewegung zu versetzen,
während die Ziffer 14 Hilfsmittel zur Übertragung von Antriebsvariabeln für
den elektrischen Motor 13 darstellt, Hilfsmittel welche einen
Drehzahlminderer und einen endlosen Riemen einschließen.
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Die Ziffer 15 bezieht sich auf eine Rolle mit deren Hilfe der obige
zylindrische Körper um das Achsenzentrum herum in Drehung versetzt wird.
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Die Figuren 4 und 5 sind Darstellungen einer Vorrichtung zum
Zerkleinern von Schlacke gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung bei welchem eine Mehrzahl von ringförmigen
Mahlkörpern 4A, 4Aa, 4Ab, ... im Inneren des Führungsgerüstes 4C enthalten
sind.
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In dem in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen
die durchgehenden Bohrungen 4F, 4Fa, 4Fb, ... welche jeweils in den
ringförmigen Mahlkörpern 4A, 4Aa, 4Ab, ... vorgesehen sind, eine
unterschiedliche Position auf, und die ringförmigen Mahlkörper 4A, 4Aa,
4ab, ... sind hinsichtlich der Rotationsbedingungen unterschiedlich, um auf
diese Weise eines wirkungsvolles Zerkleinern der Schlacke zu erzielen.
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Figur 6 veranschaulicht in Diagrammform eine Vorrichtung zum
Zerkleinern von Schlacke gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung in welchem eine Mehrzahl von Führungsgerüsten 4C
vorgesehen sind, um so die Wirksamkeit der Zerkleinerung zu vergrößern.
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Wenn auch in den obenbesagten Ausführungsbeispielen die Beschreibung
auf das Abkühlen und das Zerkleinern von Aluminiumschlacke abgestellt
worden ist, so muß auch darauf hingewiesen werden, daß die vorliegende
Erfindung sich nicht auf diesen Einzelfall beschränkt. Zum Beispiel kann
die vorliegende Erfindung auch bei dem Zerkleinern von herkömmlicher
Schlacke oder von ähnlichen Produkten zum Einsatz kommen.
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Desweiteren können die Schaufeln 5B, welche entlang des äußeren
Umfanges des obigen zylindrischen Körpers 3 angeordnet sind, eine Neigung
in Bezug auf die bereits geneigte zentrale Achse X des zylindrischen
Körpers 3 aufweisen, so daß sie parallel zu dem Absetzniveau verlaufen, das
heißt, sie schneiden die vertikale Richtung senkrecht, was dazu führt, daß
das von oben herangeführte Kühlwasser daran gehindert ist sofort entlang
der äußeren Oberfläche des geneigten zylindrischen Körpers 3 abzufließen,
und daß so die Wirksamkeit der Kühlung vergrößert wird (nicht gezeigt).
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Desweiteren können die Schaufeln 5B mit Stauvorrichtungen versehen
sein, welche die X-Achse des zylindrischen Körpers 3 in einer geeigneten
Entfernung senkrecht schneiden, was verhindert, daß das Kühlwasser leicht
entlang der äußeren Oberfläche des geneigten zylindrischen Körpers 3
abfließen kann (nicht gezeigt).
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In einer wie oben beschrieben konstruierten Vorrichtung zum
Zerkleinern von Schlacke wird die durch die Einlaßöffnung 1 aufgegebene
Schlacke zu dem schlackenbrechenden Abteil 4 geleitet, wobei sie der
Auswirkung der Rotation im Inneren des rotierenden zylindrischen Körpers
3 ausgesetzt ist. In diesem schlackenbrechenden Abteil 4 tritt die Schlacke
in das Führungsgerüst 4G ein, welches mit den Öffnungen 4B und 4D zur
Einführung der Schlacke in den ringförmigen Mahlkörper 4A ausgestattet ist.
In diesem Führungsgerüst 4G wird die Schlacke komprimiert um so zwischen
der inneren Wand des zylindrischen Körpers 3 und der unteren Oberfläche des
ringförmigen Mahlkörpers 4A, welcher verhältnismäßig frei rotiert wenn sich
der zylindrische Körper 3 in Rotation befindet, zerkleinert zu werden.
Folglich wird die Schlacke auf kleine Abmessungen heruntergebrochen. Im
Falle der obenbeschriebenen Aluminiumschlacke wird die Gefahr der
aluminothermischen Reaktion durch das Zerkleinern auf geringe Abmessungen
verringert. Zur gleichen Zeit wird die Temperatur der auf geringe
Abmessungen zerkleinerten Schlacke schneller vermindert, wenn der äußere
Umfang der Wand des obigen zylindrischen Körpers 3 durch das aus dem
unterhalb dem zylindrischen Körper 3 angeordneten Kühlwasserbehälter 5A
herausgeschöpfte Wassers gekühlt wird, und dies ermöglicht es die Gefahr
der alumino-thermischen Reaktion auf zuverlässige Art und Weise zu
vermindern.
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Der vorbesagte ringförmige Mahlkörper 4A wird durch das
Führungsgerüst 4G geführt und unterliegt lediglich einer relativen Rotation
infolge des Gewichtes des ringförmigen Mahlkörpers 4A während der
zylindrische Körper 3 der Rotation unterliegt, und der besagte ringförmige
Mahlkörper 4A ist nicht direkt an ein Hilfsmittel zum Antreiben desselben
angeschlossen. Folglich besteht nur eine geringe Möglichkeit einen
Betriebsausfall zu verursachen, welcher beispielsweise auf die Wirkung der
sich aus dem Zerkleinern von warmer Schlacke ergebenden Temperatur
zurückzuführen wäre.
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Unterdessen kann der schlackenbrechende Abteil 4, so wie er oben
beschrieben worden ist, bei der Ausübung der vorliegenden Erfindung, in
einer Mehrzahl von Positionen, mit einem vorherbestimmten Abstand in der
Richtung der zentralen Achse X des obigen zylindrischen Körpers 3,
angeordnet werden.