NO322318B1 - Fremgangsmate og anlegg for knusing av oppstykket materiale - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en prosess og et anlegg, særlig for kontinuerlig drift og beregnet til å omvandle et råmateriale i form av hele stykker slik at dette materiale blir knust til mindre stykker, korn eller liknende og slik at stykkene eller kornene får en bestemt størrelsesfordeling, så vel som en anvendelse av den materialblanding i partikkel eller kornform som fremkommer ved prosessen.

Når det gjelder fragmentering eller knusing har man ofte mulighet å frembringe, med utgangspunkt i et materiale som er oppstykket, korn hvis forskjell i størrelse er i samsvar med en gitt kornstørrelsesfordeling eller et bestemt størrelsesomfang, særlig for å tillate fortløpende bruk av dette materiale ved hjelp av forskjellige midler for vibrasjonspakking, kompaktering eller pressing, for å redusere behovet for bindingstilsats til et minimum ved bruken og/eller for å optimalisere de fysiske karakteristiske egenskaper av ferdigproduserte deler etter forming, i henhold til kriterier som også er gitt på forhånd.

En karakteristikk som generelt er av primær viktighet ved bestemmelse av kornstørrelsesomfanget er evnen finere korn har til å fylle hulrom så tett som mulig mellom korn med større dimensjoner, nemlig en karakteristikk som bidrar til optimalisering av tettheten av den ferdige del, til en reduksjon i forbruket av det eventuelle bindemateriale som trengs for å fylle i de hulrom som blir igjen, så vel som for bedre ytelse når det gjelder mekanisk styrke og/eller elektrisk eller termisk ledningsevne.

En annen karakteristikk som ofte søkes ved grovbearbeiding for å komme ned til en bestemt kornstørrelse er optimal trykkfasthet, slik at materialet ikke bryter sammen ved stadig bruk, og bedring av de mekaniske egenskaper av den ferdige del etter tilformirigen.

For tiden har man ikke alltid full kontroll over de karakteristiske egenskaper hos de råmaterialer man bruker eller over kornstørrelsesfordelingen etter oppdeling eller knusing, som et direkte resultat av knuseoperasjonen.

For å få en dimensjonsfordeling av kornene i samsvar med ønsket kornstørrelsesfordeling later det til å være et viktig moment å kunne utføre nedbrytingen i to trinn.

Det første trinn går ut på å dele opp materialet til flere kornstørrelsesfraksjoner ved hjelp av graderingsmidler eller et klassifiseringsapparat, nemlig: Ved å redusere eventuelle overskytende mengder av bestemte fraksjoner, ved å bryte opp eller knuse/male massen i bestemte apparater, ved resirkulasjon av de fragmenterte produkter i klassifiseringsapparatet, og ved lagring av de enkelte fraksjoner som på denne måte er produsert i såkalte bufferhoppere eller siloer, alt i avhengighet av kornstørrelsen.

Det andre trinn går ut på å gjenopprette en blanding av de enkelte kornstørrelsesfraksjoner som frembringes i det første trinn for å gi samsvar med behovet for et bestemt kornstørrelsesområde, ved kontrollert uttrekk av materialet på undersiden av de siloer som brukes, nemlig ved hjelp av volumetri- og/eller vektbaserte fordelingssystemer.

Man kjenner riktig nok anlegg som gjør bruk av et fragmenteringsapparat for samtidig fremstilling av de enkelte fraksjoner, men slike operasjoner er sett som helhet mer av typen klassifiserings og blandeoperasjoner, og man må i slike anlegg ha en rekke relativt kompliserte utstyrsenheter, særlig når man ønsker å redusere de overskytende ubrukelige mengder av materialet til et minimum. I tillegg arbeider slike anlegg i et lukket kretsløp og involverer resirkulasjon av materialer, og de er derfor både kostbare og kompliserte.

Målet med denne oppfinnelse er å komme frem til en fremgangsmåte og et anlegg for knusing av oppstykket materiale, det vil si å redusere korn eller partikkelstørrelsen av et råmateriale som i utgangspunktet også er i deler, for derved å omforme materialet til en kornform, men hvor man unngår de ulemper som er nevnt ovenfor. Man får således resultatet ved direkteproduksjon, delvis kontinuerlig produksjon eller periodisk fremstilling, i form av korn med ønsket kornstørrelsesfordeling og uten resirkulering og uten at man behøver klassifisere eller omblande samtlige elementer av de fragmenterte produkter eller noen av dem.

Et annet mål er å komme frem til en fremgangsmåte og et anlegg for direkte bruk av materialet i kornform og oppnådd uten å måtte modifisere kornstørrelsesfordelingen på ny i henhold til den ønskede anvendelse.

Nok et mål med oppfinnelsen er en anvendelse for den aktuelle blanding av materialet i kornform, hvor fremstillingen av objekter med fordelaktige fysiske egenskaper muliggjøres.

Andre mål med oppfinnelsen og fordeler med denne vil fremgå av den beskrivelse som følger nedenfor og som tar for seg bestemte utførelser, uten at dette er begrensende på noen måte.

Oppfinnelsen gjelder således først og fremst en prosess eller fremgangsmåte for størrelsesreduksjon av fragmenter av et råmateriale, for å bringe det over i kornform, nemlig slik det fremgår av patentkravene.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bruker altså et råutgangsmateriale hvis enkelte fragmenter for eksempel har dimensjoner mindre eller lik 200 mm.

Fortrinnsvis knuses disse deler ved såkalt lagknusing, og man har faktisk funnet at man ved å velge en slik teknikk kan velge knuseparametre slik at produktet i kornform tilfredsstiller de oppsatte kriterier for kornstørrelse og fordeling, ut fra materialstykker med vilkårlig størrelse, og dette da utført i et åpent kretsløp.

Med uttrykket "lagknusing" mener man slike knuse og nedbrytingsprosesser hvor et multigranulært lag av materialet som skal knuses blir presset mellom to flater og under tilstrekkelig trykk til å bryte ned de enkelte elementer eller korn til mindre størrelse, slik at det dannes korn med små nok dimensjoner.

Under knuseprosessen overføres trykkreftene til materiallaget fra korn til korn via kontaktområder som kan kalles interkornkontaktsoner.

Ved starten av prosessen vil hulrommene mellom de enkelte korn være relativt store ved at man som utgangspunkt har ganske store materialbiter, og de felles kontaktflater mellom de enkelte biter og korn vil derfor være begrenset i antall og størrelse. Dette gir et betydelig flatetrykk via de flater som står til rådighet, slik at de mer skjøre korn brytes ned. De mindre kornene som dannes på denne måte blir så omfordelt og fyller delvis ut hulrommet mellom de større biter, og derved øker gradvis antallet og den totale flate av kontaktflatene, samtidig med at det lokale trykk i disse reduseres.

Som et resultat bidrar prosessen til å redusere volumet av hulrommene mellom de enkelte korn og biter, slik at materiallaget stadig øker i tetthet, helt til det "skred" av kontaktpunkter som dannes mellom de enkelte korn gir betydelig fall i det lokale trykk, slik at dette til sist blir under knuseterskelen for kornene.

Man ser følgelig at de aktive deler i en knuser for å bryte ned kornene selv får ganske liten kontakt med materialet, og man kan uttrykke dette som at materialet på en måte knuser seg selv ut fra det pålagte trykk som blir overført mellom kornene. Slipematerialer og annet materiale som kan gi stor slitasje på maskineriet kan følgelig også behandles på denne måte uten at man får eksessiv slitasje.

Med denne teknikk kan man også få ganske store omfang når det gjelder kornstørrelsen, for eksempel kan størrelsesfordelingen være 0-30 mm eller mer.

Slike prosesser kan brukes for å oppnå en kornstørrelsesfordeling som i alt vesentlig er uavhengig av utgangsstørrelsen for de materialstykker skal redusere. For å variere fordelingen og/eller tilpasse den til det råmateriale man ønsker knust er det derfor tilstrekkelig å regulere knuseparametrene så som for eksempel fragmenteringskraften og/eller det trykk som pålegges.

Sistnevnte vil særlig avhenge av materialets fortløpende arbeidstrykk og vil måtte være større eller lik dette trykk for å unngå nedbryting av et korn ved dette tidspunkt.

Apparatur man kjenner for å utføre slik knusing og nedbryting i et materiallag kan for eksempel være knusemøller, knusemaskiner av vertikaltypen for rund eller småsteinfremstilling, ringrulleknusere, sy Underpresser og knusere med vibrasjonskonus.

Man kan særlig gjøre bruk av en knusemaskin av den siste type og med vertikal knusesøyle, det vil si en knuser hvor konusen eller materialbeholderen bringes til å vibrere, mens dens andre element, beholderen eller konusen holdes fast eller forskyvbar. Eksempler på slike knusere er beskrevet i nærmere detalj nedenfor.

I denne forbindelse er det et annet mål med oppfinnelsen å skaffe til veie et anlegg for implementering av den fremgangsmåte som er angitt ovenfor, for kornstørrelsesreduksjon av et råmateriale i oppdelt form, i det minste omfattende midler for å la alt materiale eller en del av dette gjennomgå knusing, slik at det dannes en foreskrevet kornstørrelsesfordeling av materialet i kornform, med utgangspunkt i en vilkårlig kornstørrelse for materialet i oppdelt form, så vel som midler for å lede materialet nedover i en nedstrømsretning og i kornform, eksklusivt mot en felles beholder, uansett hvilken størrelse kornene har.

I samsvar med en foretrukket utførelse av anlegget er dette slik at midlene for å la materialet bli knust særlig omfatter fragmenteringsapparatur i form av en knuser som utfører knusing som en lagknusing.

Som nevnt ovenfor og på basis av arbeidsprinsippet for slik apparatur har man funnet at materialet i kornform etter knusingen får kornstørrelsesfordelinger som kan direkte brukes når de er bestemt, og oppfinnelsens anlegg behøver derfor ikke ha apparatur for resirkulasjon eller videreoppdeling av de allerede fragmenterte produkter.

Anlegget ifølge oppfinnelsen har således fortrinnsvis en ettlagsknuser, men andre forberedende operasjoner, særlig oppbrekking av råmaterialet kan også være inkorporert i form av annen behandling på oppstrømssiden.

I tilfellet det ønskede kornstørrelsesomfang krever tilstedeværelse av korn med større dimensjoner enn den maksimale for de korn som fremstilles i knuseren eller generelt i fragmenteringsapparaturen, kan anlegget tilleggsutrustes om nødvendig, på oppstrømssiden, med et klassifiserings eller graderingsapparat som generelt kan være en skjerm og/eller et gitter, for å tillate seleksjon av de enkelte fraksjoner av råmaterialet og særlig seleksjon fra materialets enkelte biter, av en eller flere grove fraksjoner som mangler i materialet i kornform. Disse grove fraksjoner vil deretter unngå hele eller deler av knuseren via en forbiføringsgren.

Fortrinnsvis vil disse grove fraksjoner bli dannet av korn hvis dimensjoner er større eller lik 1 mm.

Oppfinnelsen omfatter således på en fordelaktig måte også en anvendelse av blandingen av materialet i kornform og oppnådd ved implementering av fremgangsmåten ovenfor, for fremstilling etter kompaktering, pressing og/eller vibrasjonspakking av blandingen, av objekter med optimaliserte mekaniske egenskaper.

Det er særlig slik, særlig i tilfellet man bruker knusing med lagknuseprinsippet, at interkornknuseterskelen ved tidspunktet for fragmenteringen kan skille seg fra den ene situasjon til den neste, i avhengighet av kornenes natur og kohesjon, og man vil derfor kunne få selektiv fragmentering som primært påvirker de skjørere kornene. Følgelig vil de større kornene i et fragmentert produkt hovedsakelig stamme fra de hardeste bestanddeler av råmaterialet.

I tillegg og som allerede nevnt vil kornstørrelsesfordelingen av det knuste produkt få tilfredsstillende tetthet, og de intergranulære hulrom som i utgangspunktet ikke er fylt blir det etter hvert i løpet av prosesseringen.

Med slike prosesser eller fremgangsmåter og ved at man har gjort dette valg får man altså tilgang til et produkt som allerede har fordelaktige mekaniske karakteristika på utgangssiden av knuseren og før man utfører eventuell annen prosessering. Det knuste materiale man får med korn og mindre partikler kan for eksempel brukes ved fremstillingen av anoder som for eksempel kan produsere aluminium ved elektrolyse. Slike anoder produseres særlig ved nedbryting av koks.

Oppfinnelsen vil forstås bedre ved å gå gjennom beskrivelsen nedenfor og samtidig studere tegningene, hvor fig. 1 viser en første utførelse av hvordan oppfinnelsens fremgangsmåte arter seg, fig. 2 viser en andre tilsvarende utførelse, fig. 3 viser en tredje tilsvarende utførelse, og fig. 4 viser en fjerde utførelse.

I utførelsen vist på fig. 1 er et anlegg ifølge oppfinnelsen bygget opp med et inntakssystem for råmateriale 1, en knuser 2 og et utløpssystem 3 med en lagerbeholder 5 og et tappested for videreføring av den knuste masse til for eksempel en lastebil. Knuseren 2 kan for eksempel være av vibrasjonskonustypen og slik det er beskrevet i våre patentskrifter FR 2 702 970 og 2 735 402.

Utløpssystemet 3 kan naturligvis erstattes av et liknende system som omfatter stablingsmekanismer for å stable opp materialet på bakken, innpakking eller annet.

Knuseren 2 kan også føre materialet direkte ut på nedstrømssiden for blanding med et bindemateriale dersom dette finnes nødvendig og/eller bruk av en slik blanding. For visse anvendelser kan anlegget også være mobilt, enten beregnet for sleping eller selvgående, blant annet ved at det kan være montert på et understell for kjøring på vei eller skinne.

Et slikt anlegg kan også brukes for å produsere veibyggemateriale hvor kornstørrelsene kan være aktuelle innenfor området 0-30 mm.

Som vist på fig. 2-4 oppstykkes råmaterialet på forhånd til forskjellige kornstørrelsesfraksjoner slik at, slik det allerede er'nevnt, noen av de større partikler eller fraksjoner kan føres forbi hele knuseseksjonen eller en del av denne og etterblandes med det knuste materiale for å komplettere dette med større partikler, dersom man ønsker en romsligere kornstørrelsesfordeling. Nærmere bestemt kan anlegget vist på fig. 2 brukes for fremstilling av bestemte hydrauliske betongtyper.

Et slikt anlegg omfatter mellom inntakssystemet for materialet 1 og knuseren 2 for eksempel en skjerm eller sikt 4 med to maske eller gitterstørrelser slik at man kan få to grovere fraksjoner Gl og G2 ut fra råmaterialet 1. Fraksjonene kan for eksempel ha kornstørrelse mellom 5 og 20 mm henholdsvis 20 og 40 mm og blir mellomlagret i siloer 6 og 7 (hoppere).

En overløpsinnretning tilkoplet en eller flere slike siloer 6, 7 etterfølges av et transportbånd 8, for eksempel av beltetypen, og innretningen brukes for å føre tilbake overskytende deler av disse fraksjoner til inngangen av knuseren 2 sammen med råmaterialet M fra det siste gitter i sikten 4. Knuseren kan i dette eksempel for eksempel være en ringrulleknuser av den type som er beskrevet i patentskriftene FR-90/14.004 og 2 679 792.

Fragmentert materiale F med for eksempel kornstørrelse på 0-10 mm videreføres deretter av utløpssystemet 3 som kan være i form av en koppelevator for senere lagring i en silo som utgjør lagerbeholderen 5.

Et uttrekks og fordelingssystem 9 som her er bygget opp med en vibrasjonsekstraktor er anordnet på undersiden av siloene 5-7 og sørger for å styre utslippet av fragmenterte produkter så vel som tilførsel av additiver eller tilslag av større partikler til de to fraksjoner Gl, G2, slik at man får ønsket kornstørrelsesomfang.

I den variant som er vist på fig. 3 går blandingen av korn etter knusingen for eksempel ut på å fremstille koks i knust form for anoder i aluminiumsproduksjon ved elektrolyse.

Med unntak av bruken av en koppelevator 10 i stedet for en transportør 8 med belte for å føre frem råmaterialet avviker denne utførelse fra den som er vist på fig. 2 bare ved at den andre grovere fraksjon G2 føres tilbake til inngangen av knuseren 2, at den tilhørende silo ikke er med, og at man bruker en vibrasjonskonusknuser slik det er illustrert på fig. 1.

I tillegg er systemet 9 på undersiden av siloene 5 og 6 vektbasert og av vekttaptypen slik det er vanlig i konvensjonelle anlegg.

For denne anvendelse er den typiske kornstørrelse for de enkelte material-strømmer i størrelsesorden 0-30 mm når det gjelder råkoks, 15-30 mm når det gjelder fraksjonen G2, 5-15 mm når det gjelder fraksjonen Gl og 0-15 mm og med en mindre kvantitet overstigende 5 mm når det gjelder det fragmenterte materiale F.

Fig. 4 viser et forenklet alternativ til de utførelser som er beskrevet ovenfor, nå basert på enkel volumetrisk fordeling av fraksjonene F og Gl når man ikke behøver den nøyaktighet som et vektbasert system tilbyr. I dette tilfelle er det ikke nødvendig med noen mellomlagring av det knuste materiale, og gjennomstrømningen av fraksjonen Gl reguleres i stedet i et bestemt forhold til den totale gjennomstrømning som måles i den viste vektbalanse 11 i en gjenvinningstransportør 12 ved å arbeide med uttrekkssystemet av overløpstypen, særlig omfattende en fordelingsgiver 13. Denne giver kan som vist være en fordelingsinnretning som arbeider som en vibrerende ekstraktor med innstillbar frekvens.

Knuserens 2 driftsparametere reguleres også i denne utførelse slik at man far en god gjennomføring av masse, særlig regulert ved hjelp av vektbalansen 11.

De anlegg som er beskrevet ovenfor kan også endres og modifiseres på forskjellig måte, men de må holde seg innenfor rammen av de patentkrav som er satt opp nedenfor.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for kornstørrelsesreduksjon av et råmateriale (1) i oppstykket form, karakterisert ved: lagknusing i en knuser (2) av alt råmaterialet (1) i oppstykket form eller en del av det slik at det dannes et kornmateriale med foreskrevet granulometri ved en bestemt tetthet og/eller trykkfasthet ved store trykk, med utgangspunkt i et råmateriale (1) med vilkårlig granulometri i den oppstykkede form, nedoverføring av kornmaterialet i knuserens (2) nedstrømsretning etter knusingen til en felles beholder, uavhengig av hvilken størrelse de enkelte korn har i materialet, for under en enkelt gjennomføring i beholderen å oppnå en kornmaterialblanding med gitt granulometri, egnet for bruk som en slik blanding, idet råmaterialet (1) på forhånd er fordelt i forskjellige fraksjoner (Gl, G2) med hensyn til granulometri, slik at noen av de største biter etter oppstykkingen helt eller delvis blir ført forbi knuseren (2) for så å blandes med det knuste materiale for å komplettere innholdet av større biter i en ferdig blanding som skal oppfylle kravene til total granulometri.

2. Anlegg for å utføre fremgangsmåten ifølge krav 1 for reduksjon av granulometrien av et råmateriale (1) i oppstykket form, karakterisert ved i det minste å omfatte: - midler (2) for knusing åv alt råmaterialet (1) i oppstykket form eller en del av det slik at det dannes et kornmateriale med foreskrevet granulometri ved en bestemt tetthet og/eller trykkfasthet ved store trykk, med utgangspunkt i et råmateriale (1) med vilkårlig granulometri i den oppstykkede form, idet disse midler (2) er i form av en knuser for lagknusing av det oppstykkede råmaterialet, midler (3) for å føre det knuste kornmaterialet nedover i en nedstrømsretning til en beholder (5), uavhengig av hvilken størrelse kornene har, og et klassifiseringsapparat (4) for å velge ut forskjellige fraksjoner av råmaterialet, og midler for blant disse forskjellige fraksjoner av råmaterialet å ta ut en eller flere større fraksjoner og komplettere granulometrien med denne eller disse større fraksjoner ved å la dem ledes utenom midlene (2) for å la alt eller deler av råmaterialet (1) gjennomgå knusing.

3. Anlegg ifølge krav 2, karakterisert ved at klassifiseringsapparatet (4) er en skjerm eller en sikt.

4. Anlegg ifølge krav 2, karakterisert ved at klassifiseringsapparatet (4) er et gitter.

5. Anlegg ifølge krav 2, karakterisert ved å være innrettet for mobil bruk ved å være montert på et understell for transport på vei eller skinne.

6. Anvendelse av blandingen av materialet i kornform og fremkommet ved bruk av fremgangsmåten ifølge krav 1, for fremstilling etter kompaktering, pressing og/eller vibrasjonspakking av blandingen, av objekter med optimaliserte mekaniske egenskaper.