DE10030800B4

DE10030800B4 - Mahlprozess von Materialien

Info

Publication number: DE10030800B4
Application number: DE2000130800
Authority: DE
Inventors: Henning Zoz
Original assignee: Zoz GmbH
Current assignee: Zoz GmbH
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: DE10030800A1

Abstract

Mahlprozess von Material in einem Zerkleinerungsaggregat (10) und Klassieren des prozessierten Materials in einem primären Sichterkreislauf (P) eines partikelbeladenen Trägergasstromes nach Artgewicht und/oder Form in eine gröbere sowie in eine feinere Fraktion, von welchen die gröbere Fraktion zur Nachprozessierung in das Zerkleinerungsaggregat (10) rezirkuliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem primären Sichterkreislauf (P) ein vom primären Sichterkreislauf (P) abzweigender sekundärer Sichterkeislauf (S) aufgezwungen wird, und durch Einstellen einer Differenz der Strömungsgeschwindigkeiten an einer Druckstufe (5–7) zwischen Primär (P)- und Sekundärkreislauf (S) größerflächige Kleinstpartikel aus dem vorbeiströmenden Partikelgemisch des Primarkreislaufs (P) in den Sekundarkreislauf (S) eingefangen und danach separat aus diesem ausgeschieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mahlprozess von Materialien in einem Zerkleinerungsaggregat und Klassieren des zerkleinerten Materials in einem primären Sichterkreislauf eines partikelbeladenen Trägergasstromes nach Artgewicht und/oder Form in eine gröbere sowie in eine feinere Fraktion, von welchen die gröbere Fraktion zur Nachprozessierung in das Zerkleinerungsaggregat rezirkuliert wird.
Unter dem Begriff Mahlprozess für Materialien soll hier und im folgenden das Zerkleinern, Brechen, mechanische Deformieren, Verschweißen sowie das mechanische Legieren u. a. von duktilen metallischen Wertstoffen wie Ti, Nb, Ni, Cu, Al, Ag, Au, ggfs. deren Oxide und/oder Verbindungen oder dergleichen bzw. von nichtmetallischen Wertstoffen wie Keramik, Glas oder anderes Hartgut verstanden werden.
Das Dokument DE 43 07 083 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Feinstmahlung von Feststoffen, umfassend einen als Mahlraum ausgebildeten Behälter mit einer Füllung von losen Malkörpern und einem relativ zu diesem um eine Welle mit horizontaler Achse umlaufend antreibbaren, mit Agitator-Elementen bestückten Rotor zur Induzierung einer intensiven Mahlkörperbewegung innerhalb der Mahlkörperfüllung und mit einer die Welle und ihre Lagerung gegenüber dem Mahlraum abdichtenden Wellendichtung.
Bei dieser Vorrichtung erfolgt die Behandlung von Mahlgut chargenweise diskontinuierlich. Dabei zeigt sich, dass selbst bei geringfügigen Mahlbarkeits- Unterschieden des Mahlgutes gleichzeitig fertige Anteile einer Feinstgut-Fraktion mit noch nicht fertig gemahlenen Anteilen von gröberem Mahlgut im Mahlraum vorliegen, wodurch der Wirkungsgrad der Zerkleinerung erheblich reduziert wird. Dabei kann es vorkommen, dass die vorerwähnten Anteile von Fertiggut bzw. von Feinstgut infolge auftretender elektromagnetischer Aufladung oder Van der Waal-Adhäsionskräften zum Zusammenbacken bzw. Verklumpen neigen und damit zusätzlich den Zerkleinerungsprozess nachteilig beeinflussen und bei unvollkommener Entleerung am Ende des Mahlprozesses eine aufwendige Abreinigungsarbeit des Mahlbehälters und der Mahlkörper erfordern.
Aus der EP 0 610 000 A2 ist ein Verfahren zum Behandeln von pulverförmigem Material in einer Anlage bekannt, umfassend mindestens eine Mühle, einen Klassifizierungsabscheider, einen oder mehrere Trennzyklone und einen Staubsammler. Der Mühle wird das Material zugeführt und in dieser gemahlen und anschließend zu dem Abscheider befördert. Dort wird das Material in eine Grobfraktion, die zur Mühle zurückgeführt wird und in eine Feinfraktion unterteilt, die in einem Fördergas schwebend zu dem Zyklon zurückgeführt wird. In dem Zyklon wird das Material/Gassuspension in Zyklonmaterial, das durch den Materialauslass des Zyklons abgegeben wird, und in mit Staub beladenes Fördergas, das durch den Gasauslasskanal des Zyklons abgegeben wird, getrennt. Eine Teilmenge wird anschließend über einen weiteren Kanal dem Staubsammler zugeführt und in diesem entstaubt. Der Staub wird aus dem Staubsammler abgezogen und als Feinerzeugnis benutzt. Das Zyklonmaterial wird als Groberzeugnis benutzt und die Feinheit und/oder die chemische Zusammensetzung des Feinerzeugnisses wird durch Hinzufügen von mit Staub beladenem Fördergas eingestellt, das von und/oder vor dem Zyklon abgezogen wird.
Mit dem Dokument DE 196 35 500 A1 wird eine Verbesserung der vorgenannten Zerkleinerungsvorrichtung dahingehend vorgeschlagen, dass der Mahlbehälter einen Eintrittstutzen und einen von diesem räumlich getrennten, gesonderten Aus trittsstutzen für Mahlgut aufweist und diese relativ zum äußeren Drehkreis des Rotors tangential angeordnet sind.
Durch die räumliche Trennung von Eintrittsstutzen und Austrittsstutzen für Mahlgut wird die Möglichkeit geschaffen, eine Trenneinrichtung mit Trennschnitt außerhalb des Mahlraumes der Mahlvorrichtungen anzuschließen, um eine Teilmenge von fertig gemahlenem Mahlgut innerhalb des Mahlprozesses abzuziehen, wobei dann die noch nicht fertig gemahlene Restmenge wieder zurückgeführt wird. Dadurch ergibt sich eine sehr effiziente Erhöhung der Mahlkinetik, die sich in der Ausbildung sehr flacher Feinstpartikel zeigt und sowohl optimales Feinstgut für die Lackindustrie, als auch speziell für mechanische Legierungen geeignete Partikel bei vergleichsweise hohem Wirkungsgrad des Zerkleinerungsprozesses bzw. Verformungsprozesses und optimalem Ausbringen ergibt.
Die Ein- bzw. Austrittsstutzen des Mahlbehälters sind, nach oben weisend, an Leitungen eines einen Mahlkreis ausbildenden Zerkleinerungssysstems anschließbar, welches eine Vorrichtung zum Antrieb eines intensiven Gasumlaufs, bspw. ein Kapselgebläse und einen Gasumlaufsichter mit Mitteln zum Sichten und Abscheiden bzw. Austragen von Feinstfertigmahlgut im Zusammenwirken mit aufweist.
Zum Betrieb der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Materialeintrag in den Mahlbehälter bei vergleichsweise hohen Drehzahlen, bspw. 1300 U/min, im Gleichstrom mit der Umlaufrichtung der Agitator-Elemente, und bei vergleichsweise niedrigeren Drehzahlen, bspw. 900/min, im Gegenstrom gegen deren Umlaufrichtung vorgenommen wird.
Überraschenderweise hat sich dabei sowohl während des Mahlprozesses, als auch insbesondere während der Entleerungsphase desselben herausgestellt, dass eine besonders hohe Mahlkinetik bei verringertem Sticking des Mahlgutes dadurch erreichbar ist, dass die Zerkleinerung mit in Intervallen abwechselnden niedrigeren Rotordrehzahlen, z. B. 900 Upm, und anschließend höheren Rotordrehzahlen, z. B. 1300 Upm durchgeführt wird.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine noch weitergehende Verbesserung der Mahlkinetik bei einem Mahlprozess bzw. einem Mahlaggregat zur automatisierten Herstellung von Flakes duktiler Werkstoffe, oder aus Hartgut, bspw. Glasfritten als Emaille-Ausgangswerkstoff zu verwirklichen.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Mahlprozess von Material in einem Zerkleinerungsaggregat und Klassieren des prozessierten Materials in einem primären Sichterkreislauf eines partikelbeladenen Trägergasstromes nach Artgewicht und/oder Form in eine gröbere sowie in eine feinere Fraktion, von welchen die gröbere Fraktion zur Nachprozessierung in das Zerkleinerungsaggregat rezirkuliert wird, mit der Erfindung vorgeschlagen, dass dem primären Sichterkreislauf ein vom primären Sichterkreislauf abzweigender sekundärer Sichterkreislauf aufgezwungen wird, und durch Einstellen einer Differenz der Strömungsgeschwindigkeit an einer Druckstufe zwischen Primär- und Sekundärkreislauf größerflächige, insbesondere flakeartige Kleinstpartikel aus dem vorbeiströmenden Partikelgemisch des Primärkreislaufes in den Sekundärkreislauf eingefangen und danach separat aus diesem ausgeschieden werden.
Damit wird in vorteilhafter Weise eine automatisierte Herstellung von Flakes duktiler Werkstoffe, pulvriger Metalle, insbesondere von Hart-Metallen, sowie zur rapiden Partikelgrößenreduzierung von sonstigen Hartstoffen, bspw. von Glasfritten, auf der Basis eines hochkinetischen Mahlprozesses verwirklicht, und zwar mit Hilfe strömungstechnischer Selektion und scharfer Trennung von Feinstgut aus einem primären Sichterkreislauf mit Hilfe eines aufgezwungenen sekundären Sichterkreislaufes.
Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sehen nach der Erfindung vor, dass im Bereich der Druckstufe für den primären Sichterkreislauf ein im Verhältnis zum Sekundärkreislauf höherer Strömungswiderstand mit relativ geringerer Strömungsgeschwindigkeit eingestellt wird, als für den Sekundärkreislauf.
Vorteilhaft ist weiter vorgesehen, dass der Gasumlauf des Primärkreislaufs durch ein ihm zugeordnetes Trägergasaggregat mit Strömungsenergie versorgt wird.
Weiterhin ist zur Verfahrensausgestaltung vorgesehen, dass der Sekundärkreislauf im Bereich der Druckstufe aus dem Primärkreislauf abgezweigt, und in Strömungsrichtung vor dem Trägergasaggregat wieder in den Primärkreislauf eingeführt wird.
Als weitere erfindungswesentliche Maßnahme ist vorgesehen, dass zum Einstellen einer Gasströmung mit regelbarer Intensität, im Sekundärkreislauf eine hinter der Abzweigstelle des Sekundärkreislaufs im Primärkreislauf angeordnete Strömungsblende und eine in der Abzweigleitung des Sekundärkreislaufs angeordnete Strömungsblende, die im Zusammenwirken die Druckstufe ausbilden, bevorzugt automatisiert betätigt werden. Mit Hilfe dieser Einstellbarkeit kann äußerst vorteilhaft der Trennschnitt zwischen gröberem und feinerem Mahlgut exakt eingeregelt werden.
Und schließlich sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass zur Ermittlung unterschiedlicher Strömungs- und Klassierungsparameter Modellversuche mit diversem Einsatzgut durchgeführt und aus den dabei ermittelten Ergebnissen Steuerungsprogramme erstellt und nach diesen programmgesteuerte Zerkleinerungsverfahren durchgeführt werden.
Eine Anlage zur Durchführung des Mahlprozesses von Material und zum Klassieren der prozessierten Partikel, insbesondere mit flakeartigen Partikeln, in wenigs tens zwei nach Maßgabe unterschiedlicher Artgewichte klassierte Fraktionen aus einem primären Sichterkreislauf eines partikelbeladenen Trägergasstromes aus der Zerkleinerungsanlage, umfassend, in den Primärkreislauf integriert, ein Mahlaggregat, ein Trägergasaggregat sowie einen Wirbelabscheider zum Auffangen einer ersten Fraktion von Partikeln, weist einen dem Primärkreislauf überlagerten Sekundärkreislauf mit einer Abzweigleitung und einer Kreislaufleitung auf, wobei in der Abzweigleitung eine Strömungsblende angeordnet ist, und wobei dem Sekundärkreislauf vorzugsweise ein Wirbelabscheider zum Abscheiden einer separaten Fraktion flakeartiger Partikel zugeordnet ist.
Weitere Ausgestaltungen der Anlage sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nächstehenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage zum Zerkleinern von Mahlgut und zum Klassieren von Partikeln mit einer Frontansicht des Zerkleinerungsaggregats mit geöffnetem vorderem Abschlussdeckel;
2 das Zerkleinerungsaggregat in Seitenansicht.
Die in 1 gezeigte Anlage zur Durchführung eines Mahlprozesses von Material zum Klassieren der zerkleinerten Partikel, insbesondere mit flakeartigen Partikeln, in wenigstens zwei nach Maßgabe unterschiedlicher Artgewichte klassierte Fraktionen weist einen primären Sichterkreislauf P eines partikelbeladenen Trägergasstromes auf. Sie umfasst in den Primärkreislauf P integriert, ein Mahlaggregat 10, ein Trägergasaggregat 1 sowie einen Wirbelabscheider 4 zum Auffangen einer ersten Fraktion von Partikeln. Diesem Primärkreislauf P ist ein Sekundärkreislauf S mit einer Abzweigleitung 11 und mit einer Kreislaufleitung 12 überlagert.
Zum Ingangsetzen einer Gasströmung mit regelbarer Intensität im Sekundärkreislauf S ist eine der Abzweigstelle 5 des Sekundärkreislaufs S im Primärkreislauf P nachgeordnete Strömungsblende 6 vorhanden, mittels welcher durch Einstellen einer Differenz der Strömungsgeschwindigkeiten an der Druckstufe 5 bis 7 eine mehr oder minder intensive Gasströmung im Sekundärkreislauf S erzeugt werden kann.
Die hierbei herrschenden Druckverhältnisse lassen sich folgendermaßen erklären:
Würde die den beiden Kreisläufen P und S gemeinsam zugeordnete Kreislaufleitung 13 mit der Strömungsblende 6 vollständig abgesperrt werden, müsste der Gaskreislauf komplett über die Abzweigleitung 11 und die Kreislaufleitung 12 über das Trägergasaggregat 1 in die Rückführleitung 2 zum Zerkleinerungsaggregat 10 hin verlaufen.
Andererseits würde eine Totalsperrung der Strömungsblende 7 bei stillgelegtem Sekundärkreislauf S zur Folge haben, dass ausschließlich der Primärkreislauf P über die Kreislaufleitung 13, das Trägergasaggregat 1 und die Rückführleitung 2, zum Zerkleinerungsaggregat 10 verläuft, und weiter durch die Kreislaufleitung 14 mit Strömungsblende 3 zum Wirbelabscheider 4 und durch diesen hindurch über die Kreislaufleitung 13 zurück zum Trägergasaggregat 1.
Daraus ist ersichtlich, dass mit Hilfe der Strömungsblenden 6 und 7 eine hinsichtlich ihrer Intensität feinfühlige Abstimmung der beiden miteinander zusammenwirkenden Sichterkreisläufe P und S eingestellt werden kann.
Im Sekundärkreislauf S werden auf diese Weise bspw. die flakeartigen Feinstpartikel der feineren Fraktion aus dem Primärkreislauf P hinter dem Wirbelabscheider 4 aufgefangen und im Wirbelabscheider 8 aus dem Trägergasstrom ausgeschieden und nach Passieren einer Zellenradschleuse 15, oder ein vergleichbares Bauteil in den Sammelbehälter 9 ausgetragen. Gegebenenfalls kann mittels des Wirbelabscheiders 8 eine weitere Fraktionierung der Feinstpartikel in bekannter Weise vorgenommen werden.
Zur Sicherung der Anlage gegen Staubexplosionen besitzt sie eine Einrichtung zum Fluten der beiden Kreisläufe P, S mit Inertgas. Hierzu ist eine Inertgasquelle 20 vorgesehen mit Zuteilleitung 21, 22 von Inertgas in sowohl beide Kreisläufe P, S als auch in eine Sammeleinrichtung 23 für bspw. die flakeartige Fraktion.
Weiterhin ist dem Primärkreislauf P ein mit Zellenradschleusen 10b bzw. 10c absperrbarer Vorratsbehälter 10a zum Einschleusen von Einsatzgut zugeordnet.
Der Mahlprozess und die Anlage zur Durchführen des Mahlprozesses von Material in einem Zerkleinerungsaggregat und Klassieren des zerkleinerten Materials bspw. von Glasfritten als Emaille-Ausgangswerkstoff in sowohl einem primären als auch einem sekundären Sichterkreislauf, löst in optimaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.

Claims

Mahlprozess von Material in einem Zerkleinerungsaggregat (10) und Klassieren des prozessierten Materials in einem primären Sichterkreislauf (P) eines partikelbeladenen Trägergasstromes nach Artgewicht und/oder Form in eine gröbere sowie in eine feinere Fraktion, von welchen die gröbere Fraktion zur Nachprozessierung in das Zerkleinerungsaggregat (10) rezirkuliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem primären Sichterkreislauf (P) ein vom primären Sichterkreislauf (P) abzweigender sekundärer Sichterkeislauf (S) aufgezwungen wird, und durch Einstellen einer Differenz der Strömungsgeschwindigkeiten an einer Druckstufe (5–7) zwischen Primär (P)- und Sekundärkreislauf (S) größerflächige Kleinstpartikel aus dem vorbeiströmenden Partikelgemisch des Primarkreislaufs (P) in den Sekundarkreislauf (S) eingefangen und danach separat aus diesem ausgeschieden werden.
Mahlprozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Druckstufe (5–7) für den primären Sichterkreislauf (P) ein im Verhältnis zum Sekundärkreislauf (S) höherer Strömungswiderstand mit relativ geringerer Strömungsgeschwindigkeit eingestellt wird, als für den Sekundärkreislauf (S).
Mahlprozess nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasumlauf des Primärkreislaufs (P) durch ein ihm zugeordnetes Trägergasaggregat (1) mit Strömungsenergie versorgt wird.
Mahlprozess nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkreislauf (S) im Bereich der Druckstufe (5–7) aus dem Primärkreislauf (P) abgezweigt, und in Strömungsrichtung vor dem Trägergasaggregat (1) wieder in den Primärkreislauf (P) eingeführt wird.
Mahlprozess nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen einer Gasströmung mit regelbarer Intensität, im Sekundärkreislauf (S) eine hinter der Abzweigstelle (5) des Sekundärkreislaufs (S) im Primärkreislauf (P) angeordnete Strömungsblende (6) und eine in der Abzweigleitung des Sekundärkreislaufs (S) angeordnete Strömungsblende (7), die im Zusammenwirken die Druckstufe ausbilden, betätigt werden.
Anlage zur Durchführung des Mahlprozesses von Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und zum Klassieren der zerkleinerten Partikel, in wenigstens zwei nach Maßgabe unterschiedlicher Artgewichte klassierte Fraktionen aus einem primären Sichterkreislauf (P) eines partikelbeladenen Trägergasstromes aus der Zerkleinerungsanlage, umfassend in den Primärkreislauf (P) integriert, ein Mahlaggregat (10), ein Trägergasaggregat (1) sowie einen Wirbelabscheider (4) zum Auffangen einer ersten Fraktion von Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass dem Primärkreislauf (P) ein Sekundärkreislauf (S) mit einer Abzweigleitung (11) und einer Kreislaufleitung (12) überlagert ist, dass in der Abzweigleitung (11) eine Strömungsblende (7) angeordnet ist, und dass dem Sekundärkreislauf (S) ein Wirbelabscheider (8) zum Abscheiden einer separaten Fraktion zugeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelabscheider (8) einen darunter angeordneten Sammelbehälter (9) besitzt.
Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zum Fluten der beiden Kreisläufe (P, S) mit Inertgas besitzt, die eine Inertgasquelle (20) mit Zuteilleitungen (21, 22) für Inertgas in sowohl beide Kreisläufe (P, S) als auch in eine Sammeleinrichtung (23) besitzt.
Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Primärkreislauf (P) ein mit Zellenradschleusen (10b bzw. 10c) absperrbarer Vorratsbehälter (10a) zum Einschleusen von Einsatzmaterial zugeordnet ist.
Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine im Primärkreislauf (P) angeordnete Strömungsblende (6) und eine in der Abzweigleitung (11) angeordnete Strömungsblende (7) besitzt, die als Druckstufe (5) miteinander einstellbar zusammenwirkend ausgebildet sind.