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Vorrichtung zur Bestimmung der 1VIahlbarkeit fester Stoffe Für die
Feinmahlung der in zahlreichen Industrien zur Verarbeitung kommenden Stoffe und
Mineralien, wie z. B. Kohle, Koks, Kalkstein, Zementklinker, Erze u. a., verwendet
man die verschiedensten Mahl- und Zerkleinerungsmaschinen. Vor Bestimmung der im
Großbetrieb zu benutzenden Mühle ist es üblich, daß man mit Hilfe von Laboratoriumsmahlversuchen
die Mahlbarkeit des zu zerkleinernden Gutes und damit die Auslegung der in Frage
kommenden Zerkleinerungsmaschine feststellt.
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Bei den bisher bekannten Mahlbarkeitsprüfverfahren hat man nur Relativwerte
erreicht, die den in der Praxis vorkommenden Verhältnissen mehr oder weniger zufällig
entsprechen oder auf Grund langjähriger Erfahrungen mit Betriebswerten von großen
Mühlen verglichen werden konnten. Als Beispiel seien hier die Mahlbarkeitsprüfverfahren
nach Gründer (Zeitschrift VDI-Beiheft Verfahrenstechnik Nr. i, 1938, S. i7), H a
r dgrove (ASTM, Book 5, Design. D q.08-37 T-r946) und das allgemein gebräuchliche,
absatzweise Versuchsmahlen in einer Laboratoriumskugelmühle bzw. -trommelmühle angeführt.
Bei dem sogenannten Strukturprüfverfahren von Gründer wird als Zerkleinerungsgerät
eine Art Kegelmühle verwendet, mit der infolge ihrer Wirkungsweise - ähnlich einem
Kegelbrecher - nur geringe Oberflächenvergrößerungen des Zerkleinerungsgutes erreicht
werden. Dementsprechend ist die zur Zerkleinerung aufgewendete Arbeit gering. und
stimmt in keinem Fall mit dem für die Feinvermahlung erforderlichen Arbeitsaufwand
überein. Mit dem Gründerschen Strukturprüfverfahren
können also
keine Kennwerte für die Mahlbarkeit eines Stoffes bestimmt werden.
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Mit dem Hardgroveverfahren, das in seiner festgelegten Arbeitsweise
nur für die Grobvermahlung eines Gutes geeignet ist, werden nur relative Mahlbarkeitswerte
bestimmt. Bei diesemVerfahren wird das prozentuale Verhältnis von durch Siebanalyse
nur unzureichend ermittelter Oberflächengröße des Versuchsgutes. zu dem auch nur
unzulänglich bekannten Oberflächenwert eines Eichgutes als Mahlbarkeit bezeichnet.
Der zur Vermahlung erforderliche Arbeitsaufwand wird nicht gemessen.
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Bei den allgemein bekannten, absatzweise durchgeführten Mahlversuchen
in einer kleinen Trommelmühle wirkt sich die gegenüber der Mahlgutmenge weitaus
größere Mahlkörperfüllung, für deren Bewegung bei Leerlauf der Mühle schon der größte
Teil des Arbeitsaufwandes verbraucht wird, sehr ungünstig auf die Messung des zur
Zerkleinerung erforderlichen Arbeitsaufwandes aus. Außerdem lassen sich bei diesem
Prüfverfahren die Versuchsergebnisse, d. h. die Werte der erreichten Oberflächenvergrößerungen,
nur mit relativ großen Abweichungen reproduzieren. Nach diesem Verfahren kann die
Mahlbarkeit eines Stoffes nur rein qualitativ bestimmt werden.
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Die im folgenden beschriebene Vorrichtung zur Bestimmung der Mahlbarkeit
fester Stoffe stellt einen wesentlichen Fortschritt für die Untersuchungsverfahren
der Zerkleinerungstechnik dar. Sie vermeidet die aufgeführten Nachteile der vorstehend
beschriebenen Verfahren und ist in ihrer Arbeitsweise so ausgebildet, daß in absatzweiser
oder fortlaufender Versuchsdurchführung sowohl die bei ausgesprochener Feinzerkleinerung
aufgewendete Arbeit als auch die neu geschaffene Oberfläche des Gutes direkt gemessen
werden. Der Arbeitsaufwand für den Leerlauf ist durch die besondere kugellagerähnliche
Ausbildung des Zerkleinerungsgerätes praktisch gleich Null.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. r einen senkrechten Schnitt durch die eigentliche Mahlvorrichtung,
Abb. 2 ,einen waagerechten Schnitt nach der Linie A-B in Abb. i und Abb. 3 eine
Gesamtansicht der Vorrichtung, teils im Schnitt.
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Die Vorrichtung besteht aus einer Mahlschüssel i, die auf einem heb=
oder senkbaren Lager 2 frei beweglich angeordnet ist. In der Mahlschüssel befinden
sich mehrere Mahlkörper, z. B. Kugeln 3, Rollen oder andere Mahlkörper. Durch eine
in der Mitte der Mahlschüssel den Mahlkörpern angepaßten Erhebung, z. B. bei Verwendung
von Kugeln ein Kegel q., wird eine Mahlbahn gebildet, in der die Mahlkörper durch
einen der Form derselben angepaßten Mahlring 5 gegen den Boden der Mahlschüssel
gepreßt und in ihrer Bahn geführt werden. Um ein auch zur Mitte der Mahlschüssel
-vor sich gehendes Übereinanderschieben des Mahlgutes zu verhindern, ist der Führungskegel
entsprechend hoch. ZumZweck einer möglichst weitgehenden Vermahlung wird der freie
Raum zwischen den Begrenzungswänden der Mahlbahn und den Mahlkugeln entsprechend
der Aufgabekorngröße des Mahlgutes in einer bestimmten Abmessung gehalten. Die Mahlschüssel
wird durch einen aufschraubbaren oder auflegbaren Deckel 6 verschlossen. Der Mahldruck
kann durch auflegbare Gewichtsplatten 7 der Härte des Gutes entsprechend eingestellt
werden. Der Antrieb dieses Mahlgerätes kann entweder über die Mahlschüssel von unten
oder den Mahlring von oben erfolgen. Die Umdrehungszahl kann variabel sein.
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Erfolgt z. B. der Antrieb der Mahlmaschine mittels Motor 8, Antriebsscheibe
g und Welle io über den Mahlring 5, dann wird die Mahlschüssel i bei Belastung durch
Mahlgutaufgabe zwangsweise mitgeführt.
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Um die beim Zerkleinerungsbetrieb mit diesem Gerät auftretenden Widerstände
zu messen, wird z. B. an einem Hebelarm i i der Mahlschüssel eine Meßvorrichtung
12, z. B. eine Federwaage, angebracht. Diese Meßvorrichtung kann mit einem Schreibgerät
gekoppelt werden. Aus dem Produkt von Drehmoment, das dem Widerstand entspricht,
und zurückgelegtem Weg des Mahlringes ergibt sich in direkter Messung die zur Zerkleinerung
aufgewendete Arbeit.
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Das Untersuchungsgut wird in der Vorrichtung in mehreren Abschnitten
vermahlen. Nach jedem Abschnitt wird die Oberflächenvergrößerung des Gutes (in cm2Jg)
bestimmt. Aus mehreren dieser Messungen, d. h. neu geschaffener Oberfläche und Arbeitsaufwand,
läßt sich graphisch die Mahlkurve ermitteln, aus der man dann für einen gewünschten
Zerkleinerungsgrad unter Berücksichtigung der Aufgabemenge den dafür benötigten
spezifischen Arbeitsbedarf in mkg/g oder kWh/t ablesen bzw. errechnen kann. Unter
Berücksichtigung der üblichen Versuchsvoraussetzungen wird der spezifische Mahlbarkeitswert
bei den in der gemäß der Erfindung ausgebildeten Mühle durchgeführten Untersuchungen
durch Veränderungen von Drehzahl, Aufgabemenge und Mahldruck nicht beeinflußt.
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Sehr viele' Vergleichsversuche mit den verschiedensten Stoffen, wie
Klinker, Kalkstein, Kohle, Koks, Schlacken und anderen Mineralien, die in letzter
Zeit auch schon der Konstruktion zahlreicher Betriebsmühlen zugrunde gelegt wurden,
haben gezeigt, daß mit Hilfe des neuen Prüfverfahrens Versuchswerte gefunden werden,
die direkt mit praktischen Betriebswerten übereinstimmen und sehr gut zu reproduzieren
sind.
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Damit ist erwiesen, daß das neue Mahlbarkeitsprüfverfahren einen wesentlichen
Fortschritt auf dem Gebiet der Zerkleinerungstechnik darstellt.