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Pelletisiervorrichtung Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Zusammenballen
oder Pelletisieren von feinen Erzen oder Konzentraten als Vorbereitung für die weitere
Verarbeitung.
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Konzentrate aus niedrigprozentigen Eisenerzen werden im allgemeinen
durch Verfahren hergestellt, bei denen zuerst fein gemahlen wird, worauf Flotation
und/oder magnetische Abscheidung folgen, Materialien der sich ergebenden kleinen
Korngrößen können jedoch wirtschaftlich in Hochöfen nicht verwendet werden, so daß
sie vorzugsweise in nasse Kugeln oder Briketts geeigneter Größe umgeformt und darauf
erhitzt werden, bis sie für die nachfolgende Behandlung trocken und hart genug sind.
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Ein herkömmlicher Weg zur Herstellung solcher Kugeln bestand darin,
daß das pulverisierte Material durch eine umlaufende geneigte zylindrische Trommel
geleitet wurde. Die Materialien können von der vorhergehenden Behandlung genügend
naß sein; falls sie es nicht sind, werden sie mit Wasser bespritzt und bilden dann
allmählich Kugeln in der sich drehenden Trommel. Da diese Pellets keine gleichmäßige
Form haben, muß das aus der zylindrischen Trommel gelieferte Material gesiebt werden,
und bis zu 75 oder 804/o können durch die Trommel zurückgegeben werden, weil das
Material noch nicht die richtige Größe erreicht hat, was offensichtlich eine teure
und verlustreiche Arbeitsweise ist.
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Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen,
die Pellets von im wesentlichen gleichmäßiger Größe und Güte mit hoher Geschwindigkeit
herstellt, trennt und austrägt.
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Erfindungsgemäß wird eine Pelletisiervorrichtung mit einer sich drehenden
Innenoberfläche vorgesehen, die aus einer auf einem Untergestell drehbar gelagerten
kegelstumpfförmigen Trommel besteht, die an ihrem weiteren Ende offen und an ihrem
engeren Ende geschlossen ist, wobei die Drehachse aus der Waagerechten nach oben
geneigt ist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die untere Seite der Trommel in
der Nähe des offenen Endes im wesentlichen waagerecht verläuft.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verständlich,
die eine spezielle Ausführungsform beschreiben, bei der F i g. 1 eine Seitenansicht
der Erfindung ist und etwas schematisch das Verhältnis zwischen dem Aufgabeband,
der Schleuder, der hin- und herbeweglichen Kratzvorrichtung, dem zusammenballenden
Kegel, dem Aufnahmeband und Antriebs- und Lagervorrichtung zeigt; F i g. 2 ist ein
Grundriß der Erfindung und zeigt zusätzlich das die Pellets aufnehmende Band; F
i g. 3 ist ein Einzelquerschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 4; F i g. 4 ist ein
senkrechter Schnitt durch die obere Hälfte der Trommel und stellt den sich hin-
und herbewegenden Kratzer und die Achse dar, um die sich der Kegel dreht; F i g.
5 ist eine Teilstimansicht und zeigt das Aufgabeband, die Schleuder, den Spritzschild
und Schutzvorhang; F i g. 6 ist ein der F i g. 4 im allgemeinen ähnlicher Schnitt,
zeigt jedoch die feststehenden Schneiden, und F i g. 7 ist ein Querschnitt längs
der Linie 7-7 in F i g. 6 und zeigt insbesondere die Anordnung der hinteren Schneiden.
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In den Zeichnungen bedeutet das Bezugszeichen 1 den Flur unter einem
Paar paralleler Doppel-T-Träger 2 und 3, von denen der erstere ein Paar Stützen
4 hat, auf denen ein Ende eines rechteckigen Untergestells 5 durch Flacheisen 6
angelenkt ist, während das andere Ende des Untergestells 5 einstellbar durch Bolzen
7 gehalten wird, die in den Ständern 9 des zweiten Doppel-T-Trägers 3 vorgesehenen
länglichen Schlitzen S beweglich sind. Auf diesem Untergestell 5 ist ein Rahmen
10 angeordnet, in dem die Lager 11 und 11' ein nach vorn und oben sich
erstreckendes
Rohr 12 lagern, das sich konzentrisch um eine längliche Achse 13 drehen kann, die
an ihrem unteren Ende an dem Rahmen 10 befestigt ist.
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Eine aus geschweißten Stahlplatten in der Form eines Kegelstumpfes
hergestellte Mischtrommel 14 hat einen verstärkten Austragsrand 15 an ihrem offenen
Ende und einen Boden 16 an ihrem unteren Ende mit einer Mittelöffnung 17, durch
die sich die Achse 13 erstreckt. Ein Zahnkranz 18 ist konzenrisch hinter diesem
Boden 16 auf einem Drehkreuz 19 aus radialen Doppel-T-Trägern angeordnet, die auf
dem Rohr 12 befestigt und mit diesem auf Lagern 20 um die Achse 13
drehbar sind. Der Boden 16 ist auf dem Drehkreuz 19 entfernbar angeschraubt.
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Auf dem Rahmen 10 ist auch der Sockel 21 eines Antriebsmotors 22 befestigt,
der durch die Riemenscheibe 23, den Riemen 24 und die Riemenscheibe 25 mit einem
Zahnraduntersetzungsgetriebe 26 verbunden ist, das mit einer Ausgangswelle 27 versehen
ist, die ein mit dem Zahnkranz 18 kämmendes Ritze] 28 antreibt.
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Auf einem getrennten Rahmen 29 ist in der Nähe, jedoch etwas höher
als der höchste Punkt der Pelletisiertromme114 liegt, ein Sockel 30 mit einem Motor
31 angeordnet, welcher mittels einer Riemenscheibe 32 und eines Riemens 33 die Verbindung
zu der Riemenscheibe 34 auf einem Untersetzungsgetriebe 35 herstellt.
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Insbesondere nach F i g. 3 und 4 ist auf dem vorderen Ende der nach
oben geneigten Achse 13 ein Paar auf Längsabstand stehender Schlitzringe 36 und
37 angeordnet, auf denen ein längsgeschlitztes großes Rohr 38 durch mit Bolzen
40 und Muttern 41 zusammengezogene Ansatzpaare 39 fest angeklemmt
ist. Abdichtvorrichtungen 41 a, 41 b und 41 c um dieses Rohr
38 schützen die Mittelöffnung 17 gegen den Eintritt erodierenden Materials. Rechtwinklig
zu dem Rohr 38 ist an diesem innerhalb der Trommel 14 ein Paar auf Abstand stehender
paralleler aufrecht stehender Arme 42 und 43 verschiedener Länge angeschweißt. Diese
Arme 42 und 43 sind durch eine Versteifungsplatte 70 verbunden; darüber
ist ein großes Rohr 71 angeordnet, das, im wesentlichen parallel auf Abstand von
der oberen Innenoberfläche der Trommel liegend, geneigt ist. Um größtmögliche Steifigkeit
zu erzielen, kann das obere Ende des Rohres 71 durch eine nicht dargestellte schubaufnehmende
Stange an einer Außenkonstruktion befestigt sein. In Längsrichtung oberhalb des
Rohres 71 und entgegen der Drehrichtung der Trommel 14 geneigt ist eine schneidenaufnehmende
Platte 72, die durch Seitenstangen 73 abgestützt ist, angeschweißt; auf dieser Platte
ist eine Reihe Schneiden 74 mit keilförmigen oberen Schneidkanten aus Wolframkarbid
oder anderen Hartlegierungen angeschraubt.
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Hinter dem Arm 43 ist im Abstand parallel zu dem Boden 16 liegend
und durch Seitenstangen 75 und 75' gegen den Arm 43 abgestützt der winklig gebogene
hintere Aufnehmer 76 für die Schneiden angeordnet, an dem eine Reihe keilförmiger
Schneiden 74' mit Wolframkarbideinlagen 74", wie vorher beschrieben, angeschraubt
sind.
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In Abstand zu dem Rohr 71 versetzt befinden sich auf den aufrechten
Armen 42 und 43 waagerechte Winkeleisen 44 und 45, die paarweise kleine, aufrecht
stehende, parallele Plattenglieder 46 und 46' mit je einem kurzen zwischengesetzten
Rohr 47 tragen. Kratzertragende Arme 48 und 48', die jeweils mit unteren
Lagerpaaren 49 versehen sind, sind mittels eine Stiftes 50 od. dgl. schwenkbar angeordnet,
die sich durch das Rohr 47 erstrecken und durch Muttern 51 befestigt sind. Obere
Lagerböcke 52 auf den Tragearmen 48 und 48' können schwenkbar an dem
länglichen hohlen kastenförmigen Teil 53 aus an den Kanten zusammengeschweißten
Winkeleisen und einem winklig geschweißten ähnlichen Verlängerungsteil 54 durch
durchgehende, mit Muttern 56 befestigte Bolzen 55 angeschraubt werden. Auf diesen
Teilen 54 und 53 angeschweißte Winkeleisen 57 und 58 sind an ihren aufrecht stehenden
Flanschen mit einer Reihe auf gleichmäßigem Abstand stehender kurzer Stangen 59
verschraubt, die jeweils eine Vielzahl auf Abstand stehender Kratzzähne 60 aus Wolframkarbid
haben.
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Den Kratzerarmen 53 und 54 wird ein hin- und hergehende Bewegung mittels
eines Drehzapfens 61,
einer Klemmvorrichtung 62, einer Verbindungsstange 63
und eines einstellbaren Verlängerungsarmes 64 erteilt, der schwenkbar mit dem Kurbelarm
65 des Untersetzungsgetriebes 35 verbunden ist.
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Die Tätigkeit der Kratzzähne 60 unterstützt die feststehenden Schneider
74 und 74', um ein Ansammeln des feuchten Erzes auf der Innenseite
der Trommel in solchem Maße zu verhindern, daß der Betrieb der Trommel behindert
werden könnte. Die Zähne 60
lösen und rauhen die Oberfläche des Materials
auf der Innenseite der Trommel auch fortlaufend auf, wodurch die Aufnahme des feuchten
Erzes durch die umlaufenden, teilweise gebildeten Pellets erleichtert wird.
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Die Güte der Pellets wird durch eine Anzahl Faktoren erheblich beeinflußt,
darunter durch die Art, die Verteilung und die Aufgabegeschwindigkeit der Beschickung,
die Größe, Form und Neigung des Kegels, die Art und Dicke der Innenoberfläche und
die Drehgeschwindigkeit der Trommel. Um beispielsweise feuchte Eisenerzkonzentrate
richtig zusammenzuballen, sollten sie ungefähr 9I/2 bis 101/2% Feuchtigkeit enthalten.
Kleine Mengen an Zusätzen, wie etwa Bentonit und Sodaasche, unterstützen das Zusammenballen
und vergrößern die Bruchfestigkeit der Pellets. Die Teilchengröße des eingebrachten
Erzes ist durch die vorhergehende Konzentrationsbehandlung bestimmt.
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Beim Pelletisieren feiner Eisenerzkonzentrate ist festgestellt worden,
daß sehr zufriedenstellende Pellets von bis zu ungefähr 31 mm Durchmesser in kegelstumpfförmigen
Trommeln der beschriebenen Art mit einem größten Durchmesser von ungefähr 0,91 bis
3,35 m gebildet werden können, wobei die Tiefe der Trommel zwischen ungefähr zwei
Dritteln und der Hälfte ihres größten Durchmessers schwankt. Bei einer kegelstumpfförmigen
Trommel von 3,35 m größtem Durchmesser und 1,83 m Tiefe kann der eingeschlossene
Winkel des oberen Teiles des Kegels, gebildet durch die gedachten Verlängerungen
der Seitenlinien des Kegels von der Austragskante bis zu ungefähr 60% der Tiefe
der Trommel, zwischen ungefähr 40 und 54° liegen, wobei 48'° als mittlere Zahl allgemein
zufriedenstellend ist. In ungefähr dem inneren 40170 der Tiefe des Kegels, wo das
anfängliche Pelletisieren stattfindet, kann der eingeschlossene Winkel des Kegels,
falls es gewünscht wird, etwas größer sein und z. B. ungefähr 601 betragen, um kleine
Erzteilchen auszuspülen und die Bildung der Impfpellets besser steuern zu können.
Eine keilförmige
innere Auskleidung aus Beton 77 nach Fig. 4 ist
vielleicht der einfachste Weg zur Herstellung zweier verschiedener Neigungen in
einer großen Metalltrommel. Selbstverständlich ist es erforderlich, einen richtigen
Spielraum für die Kratz- und Schnei_dvorrichtungen vorzusehen.
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Das aufgegebene Material läuft über eine Bandfördervorrichtung 67
mit einer Tragkonstruktion 78, unter der ein mit einer Riemenscheibe 80 versehener
Motor 79 aufgehängt ist; diese Scheibe ist durch einen Riemen 81 mit den Scheiben
82 und 83 verbunden, die ihrerseits über einen Riemen 84 die Scheibe 85 antreiben,
die eine waagerechte Welle 86 dreht; diese ist in Lagern 87 auf dem Rahmen 78 unter
dem vordersten Rad 88 der Bandfördervorrichtung drehbar gelagert. Diese Welle trägt
ein Paar horizontal auf Abstand stehender paralleler flacher Stangen 89 mit dazwischen
angeordneten Schleuderstangen 90, die das fallende zugeführte Material teilen und
verteilen. Ein metallischer Spritzschutz 91 und ein herunterhängender Gummivorhang
92 verhindern unerwünschte Verteilung des zugeführten Materials und Belästigung
des Betriebspersonals. ' Wie oben beschrieben, wird das zu pelletisierende pulverförnüge
Material 66 von der Fördervorrichtung 67 in die sich drehende Trommel 14 eingebracht.
Wenn das Material noch nicht genügend maß ist, kann es dort mit Wasser mittels irgendeiner
bekannten, nicht dargestellten Düsenvorrichtung bespritzt werden und bildet dann
schnell Pellets 68 geeigneter Größe. Durch die sich drehende Trommel werden die
Pellets selbsttätig nach Größe sortiert. Die kleineren Pellets bleiben in der Nähe
der Mitte oder unter den größeren Pellets, bis sie die gewünschte Größe erreicht
haben. Pellets geeigneter Größe werden über die Austragkante 15 auf die Fördervorrichtung
69 und zu dem nicht dargestellten Ofen oder der Sintermaschine gebracht, wo die
Pellets hart gebrannt werden.
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Die zusammenballende Wirkung des Materials während der Drehung der
Trommel ist derart, daß ein Pellet nicht eher aus der Trommel ausgetragen wird,
bis es eine gewünschte Mindestgröße erreicht hat; diese Größe kann durch Veränderung
der Winkelstellung der Unterseite der Trommel gegenüber der Waagerechten gesteuert
werden. Wenn die kleineren Teile und Pellets in der Drehrichtung der Trommel höher
an der Wand heraufgetragen werden, haben sie immer die Tendenz, auf das Materialbett
zurückzufallen, bis sie eine genügende Größe oder Masse erreicht haben, die sie
veranlassen, sich auf die Austragkante der Trommel hin zu bewegen. Wenn man die
Trommel nach oben neigt und damit den Winkel zwischen der Drehachse der Trommel
und der Waagerechten vergrößert, wird die Größe der die Trommel verlassenden Pellets
vergrößert, während durch Verringerung des Winkels die Pelletgröße verkleinert wird.
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Der Neigungswinkel der Trommel steuert die Durchgangsgeschwindigkeit
des Materials durch die Trommel. Um die Pelletisiervorrichtung einzustellen, kann
das Untergestell s je nach Erfordernis etwas nach oben oder unten mittels hydraulischer
Vorrichtungen od. dgl., die nicht dargestellt sind, geneigt werden, wobei man vorzugsweise
mit einer ungefähr waagerecht eingestellten Unterseite des Kegels beginnt. Es ist
festgestellt worden, daß die Größe der Eisenerzpellets von ungefähr 6,3 mm Durchmesser
bis ungefähr 31,7 mm Durchmesser oder mehr dadurch verändert werden kann, daß man
nur den Winkel zwischen der Drehachse der Trommel und der Waagerechten verändert.
Wenn dieser Winkel vergrößert wird, vergrößert sich die Pelletgröße, während zur
Verringerung der Pelletgröße der Winkel verkleinert wird. Bei einer Trommel mit
einem äußeren eingeschlossenen Winkel von 48° ist festgestellt worden, daß die größte
Lieferfähigkeit gleichmäßig dimensionierter und regelmäßig geformter Pellets aus
Eisenerzkonzentrat erzielt wird, wenn die untere Seite der Trommel etwas nach unten
oder ungefähr 2'° unter die Waagerechte geneigt ist, so daß die Drehachse der Trommel
ungefähr einen Winkel von 22° mit der Waagerechten nach oben hin bildet. Ein Bereich
von ungefähr 4° oberhalb oder 4° unterhalb der Waagerechten ergibt jedoch gute Resultate.
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Die Pelletgröße kann auch durch Veränderung des Punktes erheblich
abgewandelt werden, bei dem das Ausgangsmaterial in die Trommel eintritt. 3e näher
zu der Austragkante dieses Material eingeführt wird, um so größer werden die Pellets;
und umgekehrt werden die Pellets um so kleiner, je näher zum unteren Teil der Trommel
das Material zugeführt wird. Im allgemeinen wird es bevorzugt, das zugeführte Material
gleichmäßig über die hintere Hälfte der unteren Seite der Trommel zu verteilen,
was sehr wirksam durch die sich drehenden Schleuderstangen 90 bewerkstelligt
wird. Das feine Material sammelt sich dann in der Trommel im wesentlichen nach der
in F i g. 1 gestrichelt gezeichneten Linie.
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Die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel soll derart sein, daß das Erz
bis zu einem beschränkten Maße rollt und fällt, aber nicht gleitet. Wenn die Geschwindigkeit
zu gering ist, gleitet die Masse in der Trommel, und es werden keine Pellets gebildet.
Übermäßige Geschwindigkeit kann Bruch der Pellets verursachen. Für jede gegebene
Erzeugnisgröße besteht außerdem ein recht beschränkter und kritischer Geschwindigkeitsbereich
der Maschine. Für Eisenerzpellets von ungefähr 22 mm Durchmesser bei einer Trommel
von ungefähr 3,35 m Durchmesser sind geeignete Umfangsgeschwindigkeiten ungefähr
137 bis 178 m je Minute, entsprechend 13 bis 17 Umdrehungen je Minute. Sehr kleine
Pellets, wie sie beim Bandsintern verwendet werden, können bis zu 25 bis 30 Umdrehungen
je Minute bei der gleichen Maschine zulassen. Kleinere Trommeln benötigen natürlich
höhere Drehzahlen, um gleichwertige Umfangsgeschwindigkeiten zu erzielen.
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Die Innenoberfläche der Trommel muß in geeignetem Zustand sein, da
sich die Pellets sonst nicht zufriedenstellend bilden. Das feine Material, z. B.
die Eisenerzkonzentrate, haftet in genügend starker Schicht zur Darstellung einer
geeigneten Innenoberfläche. Die Bildung dieser Schicht kann dadurch unterstützt
werden, daß eine ganze innere Auskleidung 93 aus an Ort und Stelle durch Schweißen
angeheftetem Streckmetall vorgesehen wird oder durch Verwendung anderer geeigneter
Mittel zur Erzeugung einer aufgerauhten Oberfläche, die das Haften begünstigt. Wenn
eine Betonauskleidung 77 verwendet wird, bindet diese wirksam mit solchem Streckmetall.
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Wenn die Maschine erstmalig in Betrieb gesetzt wird und feuchtes,
feines Material, wie Erzkonzentrat, eingebracht wird, baut sich eine zunehmend dicker
werdende Schicht aus dem Material an der Innenwand der Trommel auf, bis eine gewünschte
Dicke von vielleicht ungefähr 25 mm oder mehr, wie
sie durch den
Abstand der feststehenden Schneiden 74 und 74' von der Innenoberfläche der Trommel
bestimmt wird, erreicht ist. Während die Trommel gegenüber diesen Schneiden
74 und 74' gedreht wird, wird überschüssiges Konzentrat abgeschabt
und eine glatte und gleichmäßige Dicke der Konzentratauskleidung aufrechterhalten.
Die Glattheit dieser Innenoberfläche neben dem Austragsrand 15 unterstützt die Herstellung
gleichmäßig glatter und runder Pellets. Die Reibungswirkung einer rauhen Oberfläche
wird für das Anfangs- und Zwischenstadium des Pelletisierens bevorzugt, die in ungefähr
den unteren zwei Dritteln der Trommel vor sich gehen, und die Kratzwirkung der schwingenden
Kratzzähne 60 erzeugt eine geeignete rauhe Oberfläche auf diesem unteren
Teil der Konzentratauskleidung.