EP3722002A1 - Zerkleinerungsvorrichtung - Google Patents

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EP3722002A1
EP3722002A1 EP20168703.5A EP20168703A EP3722002A1 EP 3722002 A1 EP3722002 A1 EP 3722002A1 EP 20168703 A EP20168703 A EP 20168703A EP 3722002 A1 EP3722002 A1 EP 3722002A1
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EP
European Patent Office
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bulk material
crushing device
crushing
energy storage
capacity
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Withdrawn
Application number
EP20168703.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Detlef Papajewski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2/00—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/04—Safety devices

Definitions

  • the invention relates to a comminution device for bulk material, in particular a rotary crusher.
  • Comminution devices for bulk material are used, for example, in mines or processing plants. They serve to shred coarse bulk material further. For example, ores are mined and pre-crushed before being transported on. This ensures, for example, homogenization and better further processing.
  • the comminution device for example a rotary crusher
  • the comminution device is stopped with bulk material in the crushing chamber. This can damage parts of the shredding device, for example bearings. A new start is often no longer possible. This leads to a standstill, in which the crushing space usually has to be set manually and, if necessary, the comminuting device has to be repaired.
  • the problem here is that the comminution of bulk material, for example ores, is very energy-intensive.
  • the motorization of a bulk material shredding device is therefore usually comparatively high and in the power range 100 kW to 10 MW.
  • the environmental conditions in which a shredding device for bulk material is operated, for example due to dust formation, are challenging.
  • the object of the invention is to create a comminuting device which is not damaged even in the event of a power failure.
  • the shredding device according to the invention is used to shred bulk material.
  • bulk goods are particularly preferably stones, in particular hard stones, in particular ores, and overburden.
  • the coarsely shredded bulk material is introduced into the shredding device from above.
  • the shredding device is driven electrically.
  • the comminution device has a crushing space with a working volume, the working volume being filled with bulk material during operation.
  • the shredding device therefore has an energy storage device.
  • the energy storage device has a capacity, the capacity being at least sufficient to crush the bulk material located in the working volume by means of the crushing device and to discharge it from the crushing device.
  • a comminuting device for bulk material usually takes between 1 and 10 minutes to comminute all of the bulk material in the comminuting device. Therefore, the capacity of the energy storage device is to be selected so that this the corresponds to the maximum power consumption of the shredding direction for 1 to 10 minutes.
  • the comminuting device is a rotary crusher.
  • Gyroscopic crushers are for example in the DE 10 2013 008 612 A1 and the DE 10 2015 122 372 A1 the full disclosure of which is hereby included.
  • Rotary crushers are particularly well suited to further crushing coarse bulk material, for example mined ore including overburden, and thus making them easier to transport and easier to process.
  • coarse bulk material is therefore bulk material which is to be further reduced in size by the size reduction device, for example a crusher.
  • the bulk material comminuted by the comminution device can still be viewed as coarse for other processes and, for example, be comminuted further in mills.
  • the division into coarse bulk material serves to distinguish the supplied (coarse) bulk material from the bulk material comminuted by the comminution device.
  • the comminution device has an output of 100 kW to 10 MW, the energy storage device having a capacity of 1 kWh to 2 MWh.
  • the capacity of the energy storage device corresponds to the maximum power consumption of the comminution device with a running time of 1 to 10 minutes.
  • the energy storage device has at least one secondary element.
  • the secondary element is a secondary element based on lead - lead (II) sulfate - lead (IV) oxide.
  • lead-acid batteries from the motor vehicle sector can be used, which have a typical capacity of the order of magnitude of 1 kWh at 12 V.
  • the advantage of this embodiment is that it is cheap Availability of the individual lead accumulators.
  • the use of around 100 car batteries to achieve the usually higher operating voltage of ⁇ 1 kV also leads to a total capacity of 100 kWh, which is sufficient for smaller gyratory crushers with around 500 kW and a running time of roughly 10 minutes.
  • lead accumulators based on lead - lead (II) sulfate - lead (IV) oxide can be used with only one cell and thus around 2 V and a capacity of around 10 kWh, as is used in shipbuilding, for example. Such accumulators are also sufficient to protect gyratory crushers with a crushing capacity of up to 15 kt / h and a power consumption of around 2 MW. A series connection of about 120 of these cells results in a voltage of about 240 V with a capacity of 1.2 MWh.
  • the energy storage device has at least one secondary element based on lithium technology.
  • the advantage of lithium technology is on the one hand the regularly higher voltage due to the smaller cell size and on the other hand a theoretically higher capacity with the same weight.
  • secondary elements are also suitable for delivering larger peak currents.
  • the disadvantage here are the higher costs and the significantly higher complexity of the monitoring of the individual cells.
  • the energy storage device has at least one capacitor.
  • Capacitors are able to store electrical energy with practically no loss and make it available again.
  • the low capacitance, which can be achieved by means of capacitors, is regularly disadvantageous.
  • Another disadvantage is that the voltage, and thus the output power, of a capacitor is heavily dependent on the state of charge.
  • the energy storage device has an emergency power unit, for example a diesel generator.
  • an emergency power unit for example a diesel generator.
  • the advantage of a diesel generator is that it can bridge significantly longer times and thus, if necessary, does not block upstream or downstream processes due to failure of the shredding device.
  • the energy storage device particularly preferably has at least one secondary element and an emergency power unit in combination. The secondary element is able to bridge the time which is necessary to start the emergency generator.
  • the shredding device in addition to the electric drive, has an internal combustion engine which mechanically operates the cladding device.
  • the advantage of this embodiment over the use of an emergency power unit is that it is possible to dispense with the conversion of the kinetic energy into electrical energy and back into kinetic energy. This increases efficiency.
  • the comminution device has a feed hopper arranged above the crushing space.
  • the capacity of the energy storage device is sufficient so that bulk material located in the working volume and in the feed bunker can be comminuted by means of the comminution device and removed from the comminution device.
  • the feed hopper can have a capacity of 200 t to 2000 t of bulk material, preferably 500 t to 1000 t.
  • the comminution device has a discharge bunker arranged below the crushing space, the volume of the discharge bunker corresponding at least to the sum of the working volume and the volume of the feed bunker.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung für Schüttgut, wobei das grob zerkleinerte Schüttgut von oben in die Zerkleinerungsvorrichtung eingeführt wird, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung elektrisch angetrieben wird, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung einen Brechraum mit einem Arbeitsvolumen aufweist, wobei das Arbeitsvolumen im Betrieb mit Schüttgut gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung eine Energiespeichervorrichtung aufweist, wobei die Energiespeichervorrichtung eine Kapazität aufweist, wobei die Kapazität wenigstens ausreichend ist, das im Arbeitsvolumen befindliche Schüttgut mittels der Zerkleinerungsvorrichtung zu zerkleinern und aus der Zerkleinerungsvorrichtung auszuführen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung für Schüttgut, insbesondere einen Kreiselbrecher.
  • Zerkleinerungsvorrichtungen für Schüttgut, insbesondere und beispielsweise Kreiselbrecher, werden beispielsweise in Minen oder Aufbereitungsanlagen eingesetzt. Sie dienen dazu grobes Schüttgut weiter zu zerkleinern. Beispielsweise werden Erze bergmännisch abgebaut und vor dem Weitertransport vorzerkleinert. Hierdurch wird beispielsweise eine Homogenisierung und eine bessere Weiterverarbeitbarkeit gewährleistet.
  • Aus der DE 10 2013 008 612 A1 ist ein Kreiselbrecher bekannt.
  • Aus der DE 10 2015 122 372 A1 ist eine Zerkleinerungsmaschine bekannt.
  • Kommt es zu einem Stromausfall, so wird die Zerkleinerungsvorrichtung, beispielsweise Kreiselbrecher, mit Schüttgut im Brechraum angehalten. Hierdurch können Teile der Zerkleinerungsvorrichtung, zum Beispiel Lager, beschädigt werden. Auch ein erneutes Anfahren ist dann oft nicht mehr möglich. Dieses führt zu einem Stillstand, in welchem der Brechraum meist manuell gelehrt und gegebenenfalls die Zerkleinerungsvorrichtung repariert werden muss. Diese Stillstandszeiten haben massive Auswirkungen auf die davor oder dahinterliegenden Prozessschritte, zum Beispiel den Abbau von Erz in einer Mine oder die Herstellung von Zement in einem Zementwerk.
  • Aus der JP 2004-148241 A ist ein Schredder mit einer Batterie bekannt.
  • Problematisch ist hierbei, dass die Zerkleinerung von Schüttgut, beispielsweise von Erzen, sehr energieaufwendig ist. Die Motorisierung einer Zerkleinerungsvorrichtung Schüttgut ist daher üblicherweise vergleichsweise hoch und im Leistungsbereich100 kW bis 10 MW. Hinzu kommt, dass die Umgebungsbedingungen, in den eine Zerkleinerungsvorrichtung für Schüttgut betrieben wird, beispielsweise durch Staubbildung, herausfordernd sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zerkleinerungsvorrichtung zu schaffen, welche auch bei einem Stromausfall nicht beschädigt wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Zerkleinerungsvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung dient zur Zerkleinerung von Schüttgut. Beispiel für Schüttgüter sind insbesondere bevorzugt Steine, insbesondere Hartgesteine, insbesondere Erze, sowie Abraum.
  • Das grob zerkleinerte Schüttgut wird von oben in die Zerkleinerungsvorrichtung eingeführt. Die Zerkleinerungsvorrichtung wird elektrisch angetrieben. Die Zerkleinerungsvorrichtung weist einen Brechraum mit einem Arbeitsvolumen auf, wobei das Arbeitsvolumen im Betrieb mit Schüttgut gefüllt ist.
  • Kommt es nun zu einem Stromausfall, so würde der elektrische Antrieb der Zerkleinerungsvorrichtung ausfallen und somit die Zerkleinerungsvorrichtung mit Schüttgut im Brechraum stehen bleiben. Hierdurch kann eine Beschädigung der Zerkleinerungsvorrichtung erfolgen. Auf jeden Fall ist das Wiederanfahren der Zerkleinerungsvorrichtung erschwert.
  • Daher weist die Zerkleinerungsvorrichtung eine Energiespeichervorrichtung auf. Die Energiespeichervorrichtung weist eine Kapazität auf, wobei die Kapazität wenigstens ausreichend ist, das im Arbeitsvolumen befindliche Schüttgut mittels der Zerkleinerungsvorrichtung zu zerkleinern und aus der Zerkleinerungsvorrichtung auszuführen.
  • Üblicherweise benötigt eine Zerkleinerungsvorrichtung für Schüttgut zwischen 1 bis 10 Minuten, um alles in der Zerkleinerungsvorrichtung befindliche Schüttgut zu zerkleinern. Daher ist die Kapazität der Energiespeichervorrichtung so zu wählen, dass diese der maximalen Leistungsaufnahme der Zerkleinerungsrichtung für 1 bis 10 Minuten entspricht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zerkleinerungsvorrichtung ein Kreiselbrecher. Kreiselbrecher sind beispielsweise in der DE 10 2013 008 612 A1 und der DE 10 2015 122 372 A1 beschrieben, deren Offenbarung hiermit vollumfänglich mit aufgenommen wird.
  • Kreiselbrecher sind besonders gut geeignet, um grobes Schüttgut, beispielsweise abgebautes Erz inklusive Abraum, weiter zu zerkleinern und somit leichter transportierbar und besser verarbeitbar zu machen. Grobes Schüttgut ist somit im Sinne der Erfindung Schüttgut, welches durch die Zerkleinerungsvorrichtung, zum Beispiel einen Brecher, weiter zerkleinert werden soll. Selbstverständlich kann das durch die Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinerte Schüttgut für andere Prozesse immer noch als grob angesehen werden und beispielsweise in Mühlen weiter zerkleinert werden. Im Sinne der Erfindung dient die Einteilung in grobes Schüttgut dazu, dass zugeführte (grobe) Schüttgut, von dem durch die Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinertem Schüttgut zu unterscheiden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Zerkleinerungsvorrichtung eine Leistung von 100 kW bis 10 MW auf, wobei die Energiespeichervorrichtung eine Kapazität von 1 kWh bis 2 MWh aufweist. Besonders bevorzugt entspricht die Kapazität der Energiespeichervorrichtung der maximalen Leistungsaufnahme der Zerkleinerungsvorrichtung bei einer Laufzeit von 1 bis 10 Minuten.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Energiespeichervorrichtung wenigstens ein Sekundärelement auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sekundärelement ein Sekundärelement auf der Basis Blei - Blei(II)-sulfat - Blei(IV)-oxid. Hierbei können in einer beispielhaften und bevorzugten Ausführungsform handelsübliche Bleiakkumulatoren aus dem KFZ-Bereich verwendet werden, welche eine übliche Kapazität in der Größenordnung von 1 kWh bei 12 V aufweisen. Vorteil dieser Ausführungsform ist die günstige Verfügbarkeit der einzelnen Bleiakkumulatoren. Die zum Erreichen der üblicherweise höheren Betriebsspannung von ∼1 kV Verwendung von etwa 100 Autobatterien führt auch zu einer Gesamtkapazität von 100 kWh, was somit bereits für kleinere Kreiselbrecher mit etwa 500 kW und eine Laufzeit von grob 10 Minuten ausreichend ist.
  • Alternativ können Bleiakkumulatoren auf der Basis Blei - Blei(II)-sulfat - Blei(IV)-oxid mit nur einer Zelle und somit etwa 2 V sowie einer Kapazität von etwa 10 kWh verwendet werden, wie diese beispielsweise im Schiffsbau verwendet werden. Solche Akkumulatoren sind auch zur Absicherung von Kreiselbrechern mit Brechleistung von bis zu 15 kt/h und einer Leistungsaufnahme von etwa 2 MW ausreichend. Eine Reihenschaltung von etwa 120 dieser Zellen ergibt eine Spannung von etwa 240 V bei einer Kapazität von 1,2 MWh.
  • Vorteil der Verwendung von Bleiakkumulatoren ist die günstige Verfügbarkeit. Gerade für solche Anwendungen können auch Akkumulatoren verwendet werden, welcher für Hochleistungsanwendungen, zum Beispiel im Automobilbereich, nach wenigen Benutzungsjahren aussortiert und somit günstig verfügbar sind. Da es bei dieser Anwendung nicht primär um Leistungsgewicht und Kapazität geht, ist auch diese Sekundärverwendung solche Akkumulatoren sehr gut möglich.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Energiespeichervorrichtung wenigstens ein Sekundärelement auf der Basis der Lithium-Technologie auf. Vorteil der Lithium-Technologie ist zum einen die durch die kleinere Zellgröße regelmäßig höhere Spannung und zum anderen eine theoretisch höhere Kapazität bei gleichem Gewicht. Des Weiteren solche Sekundärelemente auch zur Abgabe größerer Spitzenströme geeignet. Nachteilig sind hier jedoch regelmäßig die höheren Kosten und die wesentlich höhere Komplexität der Überwachung der einzelnen Zellen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Energiespeichervorrichtung wenigstens einen Kondensator auf. Kondensatoren sind in der Lage elektrische Energie praktisch verlustfrei zu speichern und wieder zur Verfügung zu stellen. Nachteilig ist regelmäßig die geringe Kapazität, welche mittels Kondensatoren realisierbar ist. Des Weiteren ist nachteilig, dass die Spannung, und somit die abgegebene Leistung, eines Kondensator stark vom Ladezustand abhängig ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Energiespeichervorrichtung ein Notstromaggregat auf, beispielsweise einen Dieselgenerator. Vorteil eines Dieselgenerators ist, dass dieser auch deutlich längere Zeiten überbrücken kann und so gegebenenfalls vorgelagerte oder nachgelagerte Prozesse nicht durch Ausfall der Zerkleinerungsvorrichtung blockiert. Besonders bevorzugt weist die Energiespeichervorrichtung wenigstens ein Sekundärelement und ein Notstromaggregat in Kombination auf. Das Sekundärelement ist in der Lage, die Zeit zu überbrücken, welche notwendig ist um das Notstromaggregat zu starten.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist Zerkleinerungsvorrichtung zusätzlich zum elektrischen Antrieb einen Verbrennungsmotor auf, welche mechanisch die Verkleidungsvorrichtung betreibt. Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber der Verwendung eines Notstromaggregats ist es, das auf die Umwandlung der Bewegungsenergie in elektrische Energie und zurück in Bewegungsenergie verzichtet werden kann. Hierdurch wird eine Effizienzsteigerung erreicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Zerkleinerungsvorrichtung einen oberhalb des Brechraums angeordneten Aufgabebunker auf. Die Kapazität der Energiespeichervorrichtung ist ausreichend, sodass im Arbeitsvolumen und im Aufgabebunker befindliche Schüttgut mittels der Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert und aus der Zerkleinerungsvorrichtung ausgeführt werden kann.
  • Beispielsweise und insbesondere kann der Aufgabebunker ein Fassungsvermögen von 200 t bis 2000 t Schüttgut, bevorzugt von 500 t bis 1000 t, aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Zerkleinerungsvorrichtung einen unterhalb des Brechraums angeordneten Austragsbunker auf, wobei das Volumen des Austragsbunkers wenigstens der Summe des Arbeitsvolumens und dem Volumen des Aufgabebunkers entspricht.

Claims (7)

  1. Zerkleinerungsvorrichtung für Schüttgut, wobei das grob zerkleinerte Schüttgut von oben in die Zerkleinerungsvorrichtung eingeführt wird, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung elektrisch angetrieben wird, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung einen Brechraum mit einem Arbeitsvolumen aufweist, wobei das Arbeitsvolumen im Betrieb mit Schüttgut gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung eine Energiespeichervorrichtung aufweist, wobei die Energiespeichervorrichtung eine Kapazität aufweist, wobei die Kapazität wenigstens ausreichend ist, das im Arbeitsvolumen befindliche Schüttgut mittels der Zerkleinerungsvorrichtung zu zerkleinern und aus der Zerkleinerungsvorrichtung auszuführen.
  2. Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung ein Kreiselbrecher ist.
  3. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung eine Leistung von 100 kW bis 10 MW aufweist, wobei die Energiespeichervorrichtung eine Kapazität von 1 kWh bis 2 MWh aufweist.
  4. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichervorrichtung wenigstens ein Sekundärelement aufweist.
  5. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichervorrichtung wenigstens einen Notstromgenerator aufweist.
  6. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung einen oberhalb des Brechraums angeordneten Aufgabebunker aufweist, wobei die Kapazität der Energiespeichervorrichtung ausreichend ist, das im Arbeitsvolumen und im Aufgabebunker befindliche Schüttgut mittels der Zerkleinerungsvorrichtung zu zerkleinern und aus der Zerkleinerungsvorrichtung auszuführen.
  7. Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung einen unterhalb des Brechraums angeordneten Austragsbunker aufweist, wobei das Volumen des Austragsbunkers wenigstens der Summe des Arbeitsvolumens und dem Volumen des Aufgabebunkers entspricht.
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