DE102004050720A1 - Verfahren zur Zerkleinerung im Gutbett - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsatz der Gutbettzerkleinerung, die insbesondere im Bereich der Zementmahlung, zur Zerkleinerung von Erzen und zur Mahlung anderer spröder Materialien, wie zum Beispiel Hüttensand, zur Anwendung gelangt. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Zerkleinerung in Gutbettwalzenmühlen die Energieausnutzung zu verbessern und damit den spezifischen Energiebedarf zu reduzieren sowie die Walzenoberflächen vor Überbeanspruchung zu schützen, um einen Beitrag zur Veschließminderung der Arbeitsorgane von Gutbettwalzenmühlen zu leisten. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Zerkleinerung im Gutbett wird vor einer Gutbettwalzenmühle eine Stufe mit Klassier- und Zerkleinerungsfunktion installiert, so dass Körner, welche die Größenordnung des Mahlspaltes der Gutbettwalzenmühle erreichen, vorher ausgesondert und zerkleinert und anschließend dem Gustrom der Gutbettwalzenmühle wieder zugeführt werden. DOLLAR A Die Zerkleinerung von groben Körnern als Einzelkörner erfordert im Vergleich zur Zerkleinerung im Gutbett geringere Kräfte und einen niedrigen Energiebedarf bei gleicher Produktmenge an Feingut. Die erfindungsgemäße Zerkleinerung hat somit eine geringere Belastung der Zerkleinerungswerkzeuge der Gutbettwalzenmühle sowie einen niedrigeren spezifischen Energiebedarf zur Folge.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsatz der Gutbettzerkleinerung, die insbesondere im Bereich der Zementmahlung, zur Zerkleinerung von Erzen und zur Mahlung anderer spröder Materialien, wie zum Beispiel Hüttensand, zur Anwendung gelangt.
• Gutbettwalzmühlen werden heute in vielen Industriezweigen, vornehmlich in der Grundstoffindustrie, als energieeffizientes Mahlsystem eingesetzt. Die Einführung der Gutbettzerkleinerung liegt auch in der unkomplizierten Einbindung in bereits bestehende Mahlsysteme begründet. Nach einer anfänglichen Euphorie bei der Wahl und Nutzung dieser Mühlen, die hauptsächlich auf der Ersparnis von elektrischer Energie basierte, werden die Einsatzmöglichkeit heute weitaus nüchterner betrachtet.
• Dazu haben insbesondere Schädigungen an den Walzenoberflächen der Mühlen, wie Schichtablösungen und Ausbrüche, beigetragen. Hauptsächlich werden diese Schäden durch Überschreiten der Wechselfestigkeit des Werkstoffes in Folge der prozessnotwendigen hohen Drücke im Gutbett sowie zum anderen durch Überschreiten der Bruchgrenze der eingesetzten Werkstoffe bei Einzug und "Überwalzung" von widerstandsfähigen Einzelkörnern verursacht. Es sind inzwischen zahlreiche Lösungsansätze bekannt, um diese Probleme zu überwinden. So werden z.B. nach der DE-OS 101 37 131 für eine Hochdruck-Gutbettwalzenmühle spezielle Oberflächenprofilierungen vorgeschlagen. Nach der DE-OS 42 10 395 sind die Oberflächen der Walzenmühle mit Profilierungen aus verschließfestem Auftragsschweißwerkstoff versehen. Auch nach der EP-PS 0728 523 werden für die Mahlwalze einer Gutbettwalzenmühle Hartmetallstreifen nur auf die stegartigen Profilnuten aufgeschweißt. Bei der Anwendung solcher Lösungen zeigte sich, dass die Standfestigkeit einer Auftragsschweißung in entscheidendem Maße von der Qualität der Aufschweißung abhängig ist. Außerdem wurde z.B. nach der DE-OS 41 32 474 vorgeschlagen, im Bereich der Walzenoberfläche verschleißfeste Werkstoffstücke lösbar verbunden einzulagern.
• Ein weiterer Grund für Einschränkungen bei der Anwendung liegt bei manchen Gutbettwalzenmühlen in den schlechteren Ergebnissen hinsichtlich der Einsparung an elektrischer Energie. Im Betrieb zeigen diese Mühlen einen höheren spezifischen Energieverbrauch als theoretische und praktische Voruntersuchungen erwarten ließen.
• In sehr vielen Fällen wird der Gutbettwalzenmühle ein Gemenge aus Feingut und einzelnen größeren Körnern, die aus dem selben Material bestehen, zugeführt. Eine derartige Prozessführung tritt beispielsweise bei der Hybrid-, Kombi- oder Fertigmahlung, wie sie von U. Lubjuhn (aus Polycom-Prospekt der Krupp-Polysius AG 08/94) beschrieben wird, auf. Bei solch einem Mahlbetrieb werden die Einzelkörner im Feingut "eingebettet" und es baut sich im Mahlspalt ein "quasi-hydrostatischer" Zustand für die groben Einzelkörner auf. Das umgebende Gutbett stützt das Einzelpartikel beim Zerkleinerungsvorgang und behindert gleichzeitig, dass die Bruchstücke des Einzelkorns in die Gutbettschicht ausweichen können. Körner, die bei diesen Bedingungen die Abmessungen des Mahlspaltes erreichen, erfordern größere Zerkleinerungskräfte als solche, die als reine Einzelkörner zerkleinert werden. Dadurch erfolgt lokal eine höhere Belastung der Walzenoberfläche und somit eine höhere Beanspruchung des Werkstoffes. Die Zerkleinerung von groben Einzelpartikeln, die im Feingut "eingebettet" sind, erfolgt also in lokalen, hochverdichteten Gutbetten. Bei einem mittleren Gutbettdruck von beispielsweise 200 MPa erreichen diese Drücke ca. 700 MPa.
• Das hat weiterhin zur Folge, dass in diesen Bereichen die Energieausnutzung bei der Erzeugung von Feingut als Produkt schlechter wird und der Druckaufbau für das Gutbett, das aus dem umgebenden Feingut besteht, behindert wird. Die zugeführte Energie wird also lokal überproportional zur Zerkleinerung der groben Partikel bei schlechter Energieausnutzung absorbiert.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Zerkleinerung in Gutbettwalzenmühlen die Energieausnutzung zu verbessern und damit den spezifischen Energiebedarf zu reduzieren sowie die Walzenoberflächen vor Überbeanspruchung zu schützen, um einen Beitrag zur Verschließminderung der Arbeitsorgane von Gutbettwalzenmühlen zu leisten.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vor einer Gutbettwalzenmühle eine Stufe mit Klassier- und Zerkleinerungsfunktion installiert wird, so dass Körner, welche die Größenordnung des Mahlspaltes der Gutbettwalzenmühle erreichen, vorher ausgesondert und zerkleinert werden. Diese Stufe kann als ein kombiniertes Klassier- und Brechorgan bzw. ein integriertes Klassier-/Brechorgan eingesetzt und in der vorgeschalteten Teilanlage integriert oder der Gutbettwalzenmühle separat vorgeschaltet werden.
• In einer vor der Gutbettwalzenmühle befindlichen Stufe mit einer Klassierfunktion werden die Körner, die kleiner/gleich als der ca. 1,5fache Eintrittsquerschnitt der Kompressionszone und größer/gleich der Spaltweite der Gutbettwalzenmühle sind, ausgesondert, in einer separaten Zerkleinerungseinrichtung zerkleinert und anschließend dem Gutstrom zur Gutbettwalzenmühle wieder zugeführt.
• Eine einstufige Klassierung erfolgt zweckdienlicher Weise durch ein Rost, der die Körner, die größer/gleich dem Spalt der Gutbettwalzenmühle sind, aussondert und einem separaten Brecher, der eine Arbeitsspaltweite kleiner als die Spaltweite der Gutbettwalzenmühle aufweist, zuführt. Die Vermeidung von Überkorn in solch einem Vorbrecher wird beispielsweise durch einen Walzenbrecher umgesetzt. In diesem Walzenbrecher wird das Grobkorn vorzerkleinert und anschließend dem Gutstrom zur Gutbettwalzenmühle wieder zugeleitet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Gutbettwalzenmühle nur noch Körner erreichen, die deutlich kleiner als deren Spalt sind.
• Der der Gutbettwalzenmühle vorgeschaltete Brecher ist so dimensioniert, dass im Brechspalt lediglich eine Einzelkornzerkleinerung erfolgt. Die Spaltweite des vorgeschalteten Brechers ist dabei kleiner als die Spaltweite der nachfolgenden Gutbettwalzenmühle.
• Die Zerkleinerung von groben Körnern als Einzelkörner im vorgeschalteten Brecher erfordert im Vergleich zur Zerkleinerung im Gutbett geringere Kräfte und einen niedrigeren Energiebedarf. Die erfindungsgemäße Zerkleinerung hat somit eine geringere Belastung der Zerkleinerungswerkzeuge der Gutbettwalzenmühle sowie einen niedrigeren spezifischen Energiebedarf zur Folge.
• Die Erfindung soll an nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
• Beispiel 1
• Ein wichtiges Anwendungsgebiet für Gutbettwalzenmühlen liegt auf dem Gebiet der Zementproduktion.
• Nach dem Brennprozess werden bei der Zementmahlung Klinker und Zuschlagsstoffe wie Gips, Kalkstein, Hüttensand und dergleichen zugeführt. Beim Einsatz von Gutbettwalzmühlen in Zementmahlanlagen kommen typischerweise Spaltweiten von 15–25 mm zur Anwendung. Erfindungsgemäß wird, wie in Bild 1 verdeutlicht, ein Klassierer mit einer Spaltweite leicht kleiner der Spaltweite der Gutbettwalzmühle vorgeschaltet und das abgetrennte Überkorn einem separaten Brecher zugeführt. Sinnvollerweise wird ein Brecher ausgewählt, der sicherstellt, dass das Produkt nach dem Brecher eine Maximalkorngröße kleiner als die Spaltweite der Gutbettwalzenmühle hat. Hierzu kommen Brecher mit definierter Spaltweite, wie Walzenbrecher, und Brecher mit Austragsrost, wie Hammerbrecher, in Frage. Das Unterkorn des Klassierers wird zusammen mit dem Brechprodukt des Brechers der Gutbettwalzenmühle zugeführt. Da Zementklinker im Klinkerkühler sowohl gekühlt als auch unter Verwendung von Hammer- bzw. Walzenbrechern gebrochen wird, kann die Anforderung an die Korngröße des Aufgabegutes zur Gutbettwalzenmühle durch entsprechende Einstellung der Brecher im Klinkerkühler einfach erfolgen.
• Die Herstellung des eigentlichen Endproduktes Zement kann nach der Vormahlung in der Gutbettwalzenmühle dann durch Feinmahlung in einer nachgeschalteten Kugelmühle erfolgen.
• Beispiel 2
• Für die Zerkleinerung von Erzen kommen ebenfalls Gutbettwalzenmühlen zur Anwendung. Bei der Erzvermahlung wird das Ausgangsmaterial vorzerkleinert und das Brechprodukt erfindungsgemäß entsprechend Bild 2 in der Klassier-/Vorbrechanlage klassiert und gebrochen. Das Unter- und Überkorn wird direkt der Gutbettwalzenmühle zugeführt. Das aussortierte Mittelkorn wird einem separaten Brecher zugeleitet, um dieses Gut auf eine Korngröße kleiner als die Spaltabmessung der Gutbettwalzenmühle zu zerkleinern. Dieses entstehende Brecheraustragsprodukt wird zusammen mit dem Unter- und Überkorn des Klassierers der Gutbettwalzenmühle zugeführt. Das Oberdeck des Klassierers sollte dabei eine Spaltweite aufweisen, die größer als die 1,5fache Abmessung des Entrittsquerschnitts der Kompressionszone der Gutbettwalzenmühle ist. Das Unterdeck des Klassierers sollte eine Spaltweite haben, die kleiner ist als die Spaltweite der Gutbettwalzenmühle. Durch die vorgeschaltete Klassierung und das Brechen der ausgesonderten Kornfraktion vor dem Eintritt in die Gutbettwalzenmühle werden kritische Aufgabekorngrößen vermieden und somit die Walzenoberfläche vor übermäßiger Beanspruchung geschützt und gleichzeitig der spezifische Energieverbrauch gesenkt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Zerkleinerung im Gutbett, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vor der Gutbettwalzenmühle befindlichen Stufe mit Klassier- und Zerkleinerungsfunktion die Körner, welche die Größenordnung des Mahlspaltes der Gutbettwalzenmühle erreichen, ausgesondert, in einer separaten Zerkleinerungseinrichtung zerkleinert und anschließend dem Gutstrom zur Gutbettwalzenmühle wieder zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung in einer separaten Zerkleinerungseinrichtung bei einer Arbeitsspaltweite kleiner als die Spaltweite der Gutbettwalzenmühle erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung im separaten Brecher als Einzelkornzerkleinerung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der vor der Gutbettwalzenmühle befindlichen Stufe mit einer Klassierfunktion die Körner, die kleiner/gleich als der ca. 1,5fache Eintrittsquerschnitt der Kompressionszone und größer/gleich der Spaltweite der Gutbettwalzenmühle sind, ausgesondert, in einer separaten Zerkleinerungseinrichtung zerkleinert und anschließend dem Gutstrom zur Gutbettwalzenmühle wieder zugeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der vor der Gutbettwalzenmühle befindlichen Stufe mit einer Klassierfunktion die Körner, die größer/gleich der Spaltweite der Gutbettwalzenmühle sind, ausgesondert, in einer separaten Zerkleinerungseinrichtung zerkleinert und anschließend dem Gutstrom zur Gutbettwalzenmühle wieder zugeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe mit Klassier- und Zerkleinerungsfunktion als ein kombiniertes Klassier- und Brechorgan bzw. ein Klassier-/Brechorgan eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Klassier- und Brechorgan bzw. Klassier-/Brechorgan in einer vorgeschalteten Teilanlage integriert oder separat der Gutbettwalzenmühle vorgeschaltet wird.