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Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von körniger Schlacke oder
ähnlichem Gut
Es ist bekannt, die Hochofenschlacke nach einer vorausgehenden Trocknung
zu zerkleinern, um ein hynraulisches Bindemittel für den Handel oder Schlackenzement
in Form von Pulvern zu erhalten, dem der Katalysator, im allgemeinen Portlandzement,
als Klinker oder als Pulver zugesetzt wird, je nachdem das Zusetzen während oder
nach dem Zerkleinern der Schlacke erfolgt.
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Es ist ferner bekannt, daß das Zerkleinern von körniger Schlacke
auf nassem Wege erfolgen kann, derart, daß ein hydraulisches Bindemittel in Teigform
erhalten wird, das beträchtliche latente hydraulische Eigenschaften aufweist, die
erst in Erscheinung treten, wenn es mit einem Katalysator, beispielsweise Portlandzement,
zusammengebracht wird. Bekanntlich hat diese nasse Zerkleinerung sehr große Vorteile
gegenüber der trockenen Zerkleinerung, insbesondere viel größere Feinheit des Mahlgutes,
erhebliche Ersparnis an Antriebsenergie, Möglichkeit der Verwendung von Schlacken,
deren chemische Zusammensetzung und deren physikalische Struktur ihre Zerkleinerung
zu Pulver nicht zulassen, beispielsweise Schlacken mit ungenügendem basischem Charakter
oder Schlacken, deren zu hoher Gehalt an Wasser oder deren zu geringes spezifisches
Gewicht die Trocknung unmöglich oder zu kostspielig macht.
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Die Mahlfeinheit ist der entscheidende Faktor für die Geschwindigkeit
des Abbindens der Bestandteile eines hydraulischen Bindemittels, und es hat sich
gezeigt, daß sehr fein gemahlene Schlacke hochwertigere Eigenschaften als der Portlandzement
aufweist, und zwar sowohl hinsichtlich seiner mechanischen Festigkeit als auch seiner
Widerstandsfähigkeit gegenüber den angreifenden Stoffen. Um einen hydrau-
lischen
Binder auf der Grundlage körniger Schlacke zuzubereiten, muß also eine sehr hohe
Mahlfeinheit gewährleistet sein. Da aber die nutzbaren Schlacken sehr erhebliche
Schwankungen im spezifischen Gewicht, der spezifischen Zerkleinerungshärte und dem
Wassergehalt aufweisen, ist ersichtlich, daß es außerdem darauf ankommt, die Gleichmäßigkeit
der Zer-. kleinerungsfeinheit sicherzustellen, um Erzeugnisse von gleichförmiger
Güte zu erhalten.
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Tatsächlich kann das spezifische Gewicht von etwa 0,5 bis I,5 schwanken,
insbesondere von o,5bis I etwa für die braunen bis weißen Schlacken und von I bis
1,5 etwa für die braunen bis blauschwärzlichen Schlacken.
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Die Mahlguthärte schwankt ebenfalls in vergleichbaren Ausmaßen, denn
die blauschwärzlichen Schlakken sind viel härter als die weißen Schlacken.
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Ebenso schwankt der Wassergehalt in starkem Maße, ungefähr von 5
bis 2501b oder selbst mehr, je nachdem es sich um blauschwärzliche oder weiße Schlacken
handelt.
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Selbst bei Schlacken derselben Herkunft sind diese Eigenschaften
stark unterschiedlich, weil sie unter anderem abhängig sind von der Gießtemperatur
des Hochofens und den Arbeitsbedingungen bei der Körnung durch Einbringen in einen
Kaltwasserstrom.
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Es ist einzusehen, daß die bekannten Zerkleinerungsanlagen nicht
ermöglichen, eine gleichmäßige Zerkleinerung bei großer Feinheit unter Verwendung
von Schlacken mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erzielen, wenn man bedenkt,
daß bei diesen Anlagen das Mahlwerk laufend mit gleichen Raummengen des Zerkleinerungsgutes
gespeist wird, beispielsweise durch eine dosierende Vorlage oder durch eine Förderschnecke.
Diese Mahlwerke sind Geräte mit fortlaufender Arbeitsweise, so daß bei gleichem
Volumen die schwersten Schlacken am wenigsten fein gemahlen werden. Dies wäre schon
der Fall, wenn alle Schlacken die gleiche spezifische Zerkleinerungshärte hätten,
doch da die schwersten Schlacken außerdem die härtesten sind, ergibt sich eine noch
größere Unregelmäßigkeit in der Mahlfeinheit bei diesen bekannten Anlågen. Man ist
schon so vorgegangen, daß man die Schlacken vor dem Zerkleinern bezüglich der Regelmäßigkeit
des spezifischen Gewichts gleichartig gemacht hat. Doch ergibt sich dabei der schwerwiegende
Übelstand, daß gleichzeitig und im gleichen Zeitraum Stoffe zerkleinert werden,
die hinsichtlich ihrer Härte ungleichartig sind, so daß die schwersten Teile zu
grob gemahlen werden, was sehr schädlich für ihre Eigenschaften als Bestandteile
eines hydraulischen Bindemittels ist.
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Die Erfindung gestattet, den geschilderten Übelständen dadurch abzuhelfen,
daß die Speisung des Mahlwerkes mit körniger Schlacke, ohne daß diese zuvor homogen
gemacht wird, in Gewichtsmengen erfolgt, die sich im umgekehrten Verhältnis zur
Härte des Zerkleinerungsgutes ändern. Man vermeidet so die gleichzeitige Zerkleinerung
von Stoffen, die hinsichtlich der Härte ungleichartig sind, und erzielt die vollkommene
Gleichmäßigkeit der Mahlfeinheit, indem die Stoffe einer um so kräftigeren Zerkleinerung
unterworfen werden, je größer ihre Härte ist.
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Die Erfindung gibt ferner eine Vorrichtung an, mit der diese Gewichtsdosierung
selbsttätig ausgeführt werden kann. Dieselbe umfaßt Einrichtungen, um dem Mahlwerk
ein konstantes Schlackengewicht je Zeiteinheit zuzuführen, sowie Einrichtungen,
um dem Mahlwerk ein zusätzliches Schlackengewicht zuzuführen, daß sich im umgekehrten
Sinne wie seine Härte ändert, derart, daß das Gesamtgewicht der in der Zeiteinheit
zugeführten Schlacke sich im umgekehrten Verhältnis zur Härte ändert. Selbstverständlich
braucht dieses Verhältnis nicht genau beachtet zu werden, doch muß es immerhin innerhalb
von ziemlich engen, praktisch zulässigen Grenzen bleiben.
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In Kenntnis des Änderungsgesetzes der Härte in Abhängigkeit vom spezifischen
Gewicht der Schlacke genügt es, daß die Einrichtung für die zusätzliche Speisung
unter der Einwirkung von Organen bestätigt wird, die das Durchgangsvolumen der Schlacke
für die Einrichtung zur Speisung mit konstantem Gewicht derart regeln, daß jeder
Stellung dieser Organe die geeignete Fördermenge der erwähnten Einrichtung für die
zusätzliche Speisung entspricht.
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Diese Art der Speisung kann ebensogut bei der trockenen Zerkleinerung
wie bei der nassen Zerkleinerung der Schlacke angewendet werden. Sie kann außerdem
für eine ähnliche Behandlung von Stoffen angewandt werden, bei der es darauf ankommt,
die Speisung mit diesen Stoffen dem Gewicht nach sich ändern zu lassen, nicht nur
in Abhängigkeit vom spezifischen Gewicht, sondern auch von einem weiteren Faktor,
der sich mit dem spezifischen Gewicht ändert.
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In dem Fall der nassen Zerkleinerung hängt die Gleichmäßigkeit der
Mahlfeinheit, deren Verwirklichung aus den oben angegebenen Gründen das Hauptziel
der Erfindung ist, nicht nur von der Speisung mit festen Stoffen, sondern auch von
der Konsistenz des gebildeten Teiges ab, d. h. von seinem Wassergehalt, der die
Zuführungsgeschwindigkeit zum Mahlwerk beeinflußt.
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Ein zu geringer Prozentsatz an Wasser bewirkt die Verstopfung des
Mahlwerkes, während ein zu hoher Prozentsatz eine zu schnelle Abführung des Stoffes
zur Folge hat. In beiden Fällen wird die Gleichmäßigkeit der Mahlfeinheit ungünstig
beeinflußt.
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Der Wassergehalt der Schlacke schwankt sehr stark je nach ihrem physikalischen
Zustand und je nachdem, ob sie den Witterungseinflüssen ausgesetzt worden ist oder
nicht. Um eine teigige Masse von regelmäßiger Konsistenz zu erhalten, muß die im
Mahlwerk zugesetzte Wassermenge sich dementsprechend ändern.
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Es ist bekannt, diese Wassermenge in Zeitabständen von Hand zu regeln,
wenn eine Änderung der Flüssigkeit des Teiges festgestellt worden ist. Dieses Vorgehen
erfordert eine ständige Überwachung und gibt kein befriedigendes Ergebnis, weil
die Korrekturen nur mit einer sehr bedingten Annäherung und einer sehr schädlichen
Verzögerung erfolgen.
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Die Erfindung behebt diesen schweren Übelstand, indem die Regelung
des zusätzlichen Wassers selbsttätig so erfolgt, daß der gesamte Prozentgehalt des
Teiges an Wasser konstallt gehalten wird.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß die Menge des zusätzlichen
Wassers in Abhängigkeit von dem Betrag der Antriebsenergie geregelt wird, der durch
das Mahlwerk aufgenommen wird. Der durch einen elektrischen Antriebsmotor des Mahlwerkes
aufgenommene Strom kann beispielsweise einen Elektromagnet beeinflussen, dessen
Anker über ein geeignetes Getriebe einen Regelschieber für die zusätzliche Wassermenge
verstellt. Wenn alle andern Bedingungen gleichbleiben, ändert sich dieser Strom
in Abhängigkeit von der Konsistenz der teigigen Masse, d. h. in Abhängigkeit von
ihrem Wassergehalt, und in Abhängigkeit von seinen Änderungen steuert er die Änderungen
der zusätzlichen Wassermenge selbsttätig.
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Es ist ersichtlich, daß, um mit dieser Regelung der Wasserzuführung
vollkommene Ergebnisse zu erzielen, die Speisung mit Schlacke in Abhängigkeit von
ihrem spezifischen Gewicht und ihrer Härte derart geregelt werden muß, daß die zu
ihrer eigentlichen Zerkleinerung erforderliche Energie konstant bleibt. Diese Bedingung
ist durch den ersten bereits beschriebenen Erfindungsgedanken erfüllt, so daß die
Kombination dieser beiden Regeleinrichtungen für die Schlacke und das Wasser praktisch
notwendig ist, um eine nasse Zerkleinerung mit regelmäßiger Feinheit zu verwirklichen.
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Die Kombination dieser beiden Maßnahmen gemäß der Erfindung ist auch
vorteilhaft im Hinblick auf die Wärmebilanz der Zerkleinerung.
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Die nasse Zerkleinerung der Schlacke vermindert die Reibungen und
damit die Erhöhung der Temperatur im Mahlwerk erheblich, da das Wasser als Schmiermittel
wirkt und außerdem einen beachtlichen Anteil der entwickelten Kalorien aufnimmt.
Wenn man Mahlfeinheiten von der Größenordnung derjenigen erreicht, die gemäß der
Erfindung erzielt werden und die häufig den Wert von 3000 cm2/g spezifischer Oberfläche
überschreiten, so kann die Temperatur im Mahlwerk die umgebende Temperatur immerhin
um 30 bis 40° C überschreiten.
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Besonders in der sommerlichen Jahreszeit und in den warmen ändern
kann diese Temperaturerhöhung die Verschlechterung des Teiges ja selbst eine Betonierung
des Mahlwerkes veranlassen. Die Kühlung des Mahlwerkes ist demnach eine gebieterische
Forderung und ist mit mehr oder weniger Erfolg durch bekannte Einrichtungen vorgenommen
worden, beispielsweise durch Anbringung von Rippen am Körper des Mahlwerkes, Anbringen
eines Kühlmantels am Ausgang des Teiges, die Kühlung des Speisewassers und das Einblasen
kalter Luft. Auf keinen Fall gleichen jedoch diese Hilfsmittel die veränderlichen
Übertemperaturen aus, die von der unregelmäßigen Speisung des Mahlwerkes herrühren,
besonders hinsichtlich der Härte des Zerkleinerungsgutes und vor allem hinsichtlich
der Schwankungen des Wassergehalts des Teiges.
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Die kombinierte Anwendung der beiden ersten Maßnahmen nach der Erfindung,
die die für die Zerkleinerung aufgewendete Energie regelt, unterbindet die veränderlichen
Überhöhungen der Temperatur in dem Mahlwerk. Um die so erhaltene regelmäßige Temperaturerhöhung
zu senken, sieht die Erfindung vor, gleichzeitig mit einem oder mehreren der bekannten,
aber unzureichenden Mittel die warme Luft und den erzeugten Dampf abzusaugen, und
zwar vorzugsweise am Ausgang des Teiges. Dieses Absaugen des Dampfes ist nicht nur
wichtig, weil es eine große Menge Kalorien abführt, sondern vor allem auch deswegen,
weil jede Kondensation des Dampfes verhindert, insbesondere beim Stillstand des
Mahlwerkes. Diese Kondensation kann den Wassergehalt des Teiges merklich steigern,
und zwar unter Umständen so weitgehend, daß bei der Wiederingangsetzung des Mahlwerkes
der zu hohe Wassergehalt des Teiges zu einer ganz ungenügenden Mahlfeinheit führt.
Daraus ist ersichtlich, daß die zusätzliche Kühlung nach der Erfindung dazu beiträgt,
eine regelmäßige Mahlfeinheit durch nasse Zerkleinerung zu erzielen. Diese Kühlung
in Kombination mit den beiden ersten Maßnahmen nach der Erfindung verhindert jede
Verschlechterung der durch diese beiden Maßnahmen hervorgerufenen regelnden Wirkung
und bildet also mit denselben eine Einheit, die eine vollkommene Gleichmäßigkeit
der Mahlfeinheit zu gewährleisten vermag.
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Zur Veranschaulichung ist nachstehend das in der Zeichnung dargestellte
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, bei dem es sich um eine Anlage zur
nassen Zerkleinerung von körniger Schlacke handelt, und zwar zeigt Abb. I schematisch
eine Dosierungseinrichtung für die körnige Schlacke und Abb. 2 eine Teilansicht
dieser Einrichtung in vergrößertem Maßstab.
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Die dargestellte Einrichtung weist einen Trichter I auf, dem der
zu zerkleinernde Stoff zugeführt wird und dessen Ausgang durch einen beweglichen
Schieber 2 überwacht wird. Der Schieber wird durch ein Gestänge 3 gesteuert, das
durch einen Servomotor 4 betätigt wird. Ein Rüttler 5, der auf einer Unterlage 6
mit Federn 7 angebracht ist, bewirkt eine Auflockerung des Inhalts des Trichters,
um das Abfließen zu erleichtern. Unter dem Trichter ist ein Förderband 8 angeordnet,
das auf Rollen g und 10 geführt ist. Die Rollen sitzen an einem Gestell II, auf
dem außerdem die nicht dargestellten Antriebsmittel des Förderbandes gelagert sind.
Dieses Gestell ist wie eine Brückenwaage ausgebildet. Das eine Ende ruht auf einer
festen Schneide II, während das andere Ende an dem einen Arm eines Waagebalkens
I3 aufgehängt ist, dessen anderer Arm ein veränderbares Gewicht 14 trägt. Beiderseits
dieses Waagenbalkens sind zwei federnde Kontakte I5, I6 angeordnet, die den Servomotor
in dem einen oder anderen Sinne steuern.
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Der Ausgang des Trichters I weist zwei Öffnungen 17 und I8 auf, von
denen die erstere die Schlacke auf das Band 8 auswirft, während die letztere die
Schlacke in eine getrennte Abführungsvorrichtung 19 auswirft.
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Die auf diese Weise abgeführten beiden Schlackenmengen werden fortlaufend
der Brechmühle durch irgendwelche Mittel zugeführt, die nicht veranschaulicht sind.
Der durch die Öffnung I7 abgeführte und von dem Band 8 aufgenommene Anteil wird
selbsttätig auf einem konstanten Gewicht pro Zeiteinheit gehalten, das durch Veränderung
des Gewichts 14 regelbar und unabhängig von den Schwankungen des
spezifischen
Gewichts der aus dem Trichter I austretenden körnigen Schlacke ist. Wenn nämlich
dieses spezifische Gewicht steigt oder fällt, schließt der Waagebalken 13 den Kontakt
15 oder I6 und wirkt dadurch so auf den Servomotor ein, daß der Verschluß 2 im Sinne
des Schließens oder des Öffnens verstellt wird, bis er diejenige Lage einnimmt,
die das als Fördermenge gewünschte konstante Gewicht ge währleistet.
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Die Form und die Größe der Öffnung I8 sind im Verhältnis zur Form
und Größe der Öffnung I7 derart bestimmt, daß die durch die beiden Öffnungen geförderte
Gesamtmenge sich für die verschiedenen Stellungen des Verschlusses wenigstens im
wesentlichen im umgekehrten Verhältnis zur Härte der Schlacke ändert. Wenn die Härte
mit dem spezifischen Gewicht abnimmt, nimmt die Öffnung I8 zu gleicher Zeit wie
die Öffnung 17 zu. Die Form der Öffnung I8 hängt von dem Gesetz ab, das die Abhängigkeit
des spezfischen Gewichts von der Härte der Schlacke kennzeichnet. Diese Form ist
beispielsweise im wesentlichen dreieckig. Sie kann jeweils dem zu behandelnden Stoff
angepaßt werden. Die Öffnung8 kann anstatt in derselben Platte wie die Öffnung I7
in einer getrennten Platte vorgesehen sein, die sich einer im Boden des Trichters
ausgebildeten Kulisse anpaßt, wodurch die Änderung der Öffnung 18 erleichtert wird.
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Das Mahlwerk für die nasse Zerkleinerung, dem die beiden obigen Schlackenmengen
zugeführt werden, muß außerdem mit einer Regeleinrichtung für das zusätzlich in
das Mahlwerk eingeführte Wasser versehen sein, die ein und dieselbe Konsistenz des
Teiges aufrechterhält. Dies ist eine notwendige Bedingung dafür, daß eine gute Gleichmäßigkeit
der Mahlfeinheit erzielt wird. Diese Regelung erfolgt in Abhängigkeit von der für
den Antrieb der Mühle aufgewendeten Energie, wobei die Speisung der Mühle mit Schlacke
in der oben beschriebenen Weise geregelt wird. Eine einfache Anordnung besteht darin,
daß in dem Speisestromkreis des Elektromotors für den Antrieb des Mahlwerkes ein
Solenoid angeordnet ist. Der bewegliche Kern des letzteren steuert einen Servomotor,
der seinerseits unter Vermittlung eines Gestänges einen Schieber betätigt. Dieser
Schieber regelt die Fördermenge des Zusatzwassers derart, daß diese Fördermenge,
je nach dem Änderungssinn des Stromes im Stromkreis des Antriebsmotors des Mahlwerkes,
vergrößert oder verringert wird.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es können alle anderen geeigneten Mittel
angewendet werden, um die angestrebten und vorstehend dargelegten Wirkungen zu erreichen.
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PATENTANSPRElCHE I. Verfahren zum Zerkleinern von körniger Schlacke
oder ähnlichem Gut von veränderlichem spezifischen Gewicht und veränderlicher Härte,
also von inhomogener Beschaffenheit, zwecks Zubereitung eines hydraulischen Bindemittels,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinerungsgut ohne zuvor homogen gemacht zu
werden einem Mahlwerk in Gewichtsmengen zugeführt wird, die sich mindestens im wesentlichen
im umgekehrten Verhältnis zur Härte des Zerkleinerungsgutes ändern.