DE69711423T2

DE69711423T2 - Verfahren und vorrichtung zum zerkleinern und pulverisieren

Info

Publication number: DE69711423T2
Application number: DE69711423T
Authority: DE
Inventors: Ian Devereuex
Original assignee: Rocklabs Ltd
Current assignee: Rocklabs Ltd
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2017-10-22
Also published as: AU715704B2; DE69711423D1; CA2270193A1; WO1998017392A1; ZA979461B; BR9713266A; EP0942783B1; ID21638A; AU4795397A; JP2001502599A; EP0942783A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung betrifft ein Gerät zum Zerkleinern oder Pulverisieren von Materialien, insbesondere von Erz.
In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck Material auf Erzgestein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch andere Materialien verwendet werden. Diese Materialien können beispielsweise Sand, Kohle, Holz, Schlacke, Lehm oder Sintergestein umfassen.

STAND DER TECHNIK

Einige chemische Analysen erfordern, dass die zu testende Probe in einer feinen, homogenen pulverförmigen Form vorliegt. Dies ist der Fall für einige mit Erzproben durchgeführte Tests, die eine pulverisierte Probe mit Partikeldurchmessern von weniger als 75 um benötigen.
Einige Analysen erfordern für die Untersuchung auch grosse Probenmengen. Die fragliche Analyse kann eine große Probemenge verbrauchen oder es werden mehrere Analysen benötigt, um sicherzustellen, dass die erhaltenen Ergebnisse reproduzierbar sind.
Im Falle der Analyse der chemischen Komponenten von Erzgestein, gibt die Herstellung der Probe mehrere Probleme auf. Große Gesteinsmengen müssen in ein sehr feines Pulver pulverisiert werden, wobei einige eine homogene, pulverförmige Probe ergeben.
Ein bestehendes Verfahren zum Pulverisieren von Gesteinsproben besteht in der Verwendung einer Ringmühle.
Eine Ringmühle besteht aus einer Schüssel, in der ein oder mehrere massive Ringe und eine in der Mitte befindliche massive Scheibe angeordnet sind. Ein Deckel wird ebenfalls bereitgestellt, der fest auf die Schüssel aufgeklemmt werden kann. Die Schüssel ist an einer horizontalen Plattform angebracht, die auf einem Satz von Federn montiert ist. Ein Antriebsmotor, der die Schüssel in Schwingung versetzt, ist mit der Unterseite der Plattform verbunden.
Wenn eine Gesteinsprobe in diese Mühle gegeben wird, werden die größeren Partikel zwischen dem äußeren Ring und den Wänden der Schüssel, zwischen den Ringen und zwischen der Scheibe und benachbarten Ringen zerkleinert. Das Zerkleinern erfolgt auch zwischen der oberen und unteren Oberfläche des Rings, der Schüssel und des Deckels.
Die Ringmühle wird solange betrieben, bis die Probe darin aus einer homogenen Partikelmischung der geeigneten Größe besteht.
Diese Bauweise der Mühle ist wirkungsvoll, weist jedoch einen grossen Nachteil für den Bediener auf.
Eine Ringmühle kann nur kleine Probenmengen in einem Verarbeitungsschritt verarbeiten. Wenn eine zu große Probenmenge in die Schüssel gegeben wird, führt dies beim Betrieb der Vorrichtung zu einer Drosselung der Scheibe und der Ringe, wodurch die Bewegung der Ringe eingeschränkt wird. Dies führt zu einem schwerwiegenden Problem, da die Pulverisierung einer ausreichenden Probenmenge für eine Analyse zu einer langwierigen und arbeitsintensiven Tätigkeit wird, die mehrere Verarbeitungsschritte erfordert.
In einigen Fällen wird ein Zerkleinern der Probe benötigt, bevor diese in die Ringmühle gegeben wird. Wenn die Materialien zu groß oder grob sind, kann die Ringmühle die Probe nicht wirksam pulverisieren oder benötigt eine extrem lange Zeitspanne für die Pulverisierung, um eine Probe der benötigten Partikelgröße und Homogenität herzustellen.
Ein anderer Typ einer Pulverisiermühle ist in US 2 297 391 A offenbart.
Ein weiterer Typ einer Pulverisiermühle ist die in dem Australischen Patent Nr. 570814 beschriebene Scheibenmühle.
Die Scheibenmühle verwendet den selben Antriebsmechanismus wie die Standardringmühle, der Ring und die zentrale Scheibe sind jedoch durch eine Scheibe mit einem konvex gekrümmten Boden ersetzt. Die Scheibe weist auch eine konische Öffnung auf, die exzentrisch zu der Mitte der Scheibe angeordnet ist. Diese Mühle verwendet einen konkav geformten Gefäßboden, in dem sich die Scheibe bewegt.
Die Scheibe kann die Wände des Gefäßes hochlaufen, wenn dieses in Schwingung versetzt wird, wobei sie die Probenpartikel darunter ansammelt und pulverisiert, wenn sie von den Seitenwänden des Gefäßes herunterfällt. Die Öffnung in der Scheibe dient dazu, Material unter die Scheibe zu bringen.
Die Scheibenmühle löst einige Nachteile, die eine Verwendung einer Ringmühle mit sich bringt, da sie eine große Probenmenge verarbeiten kann. Die Scheibenmühle benötigt jedoch immer noch lange Verarbeitungszeiten, um eine Probe auf die benötigten Partikelgrößen zu pulverisieren.
Dies führt zu einer langsamen Herstellung der Probe. Ein Bediener wird wiederum durch die Menge der Probe eingeschränkt, welche in einer bestimmten Zeitdauer verarbeitet werden kann.
Ein zusätzliches Problem, das mit Scheibenmühlen verbunden ist, ist die Probenentnahme, nachdem die Pulverisierung durchgeführt wurde. Die in einer herkömmlichen Scheibenmühle verwendeten Scheiben können über 25 kg wiegen, wodurch es für den Bediener schwierig wird, diese leicht anzuheben und zu bewegen. Folglich wird eine hydraulische oder pneumatische Hebevorrichtung benötigt, um die Scheibe aus der Mühle zu entfernen.
Dies führt zu erhöhten Kosten, da mehr Geräte für die Probenherstellung benötigt werden und verlangsamt auch die Probenherstellung, da den Bediener ein zweites mechanisches Geräte kontrollieren und bedienen muss, damit die Probe aus der Mühle entfernt werden kann.
Wenn die Scheibe einer Scheibenmühle extensiv verwendet wird, verringert sich das Gewicht der Scheibe aufgrund des Abriebs durch die zu zerkleinernde Probe. Die Leistungsfähigkeit der Scheibe fällt bei der Verwendung kontinuierlich mit der Gewichtsabnahme ab, bis sie ersetzt werden muss, da die Pulverisierzeiten zu lang werden.
In einer einzelnen Scheibenmühle nützt sich der Boden der verwendeten Schüssel langsam ab, bis die Schüssel ersetzt werden muss. Die Schüssel ist eine kostspielige Komponente und kann nicht leicht durch eine Ersatzbodenplatte saniert werden, da in Einfachscheibenmühlen ein gekrümmter Gefäßboden verwendet wird.
Ein anderer Typ eines Pulverisiergeräts, Kugelmühle genannt, kann in Durchlauf-Verarbeitungsanwendungen verwendet werden. Ein Durchlaufpulverisiergerät wird in einer Fertigungsstrasse verwendet, bei der das Material in einer groben Form fortlaufend in das Pulverisiergerät gegeben wird und dem Gerät in einer fein gemahlenen Form entnommen wird. Dies kann dem Batch- Verarbeitungsverfahren gegenübergestellt werden, bei dem eine Mahlvorrichtung eine vorgegebene Probenmenge enthält und für eine bestimmte Zeitspanne betrieben wird, angehalten wird und der die Probe dann entnommen wird.
Die bei Durchlauf-Verarbeitungsanwendungen verwendeten Kugelmühlen können auf mehrere Arten aufgebaut sein. Alle Kugelmühlen umfassen jedoch ein Hauptgefäß, in das eine Anzahl von Kugeln zusammen mit dem zu zerkleinernden Material gegeben wird. Der Behälter wird dann rotiert oder allgemein bewegt, um die Kugeln gegen das zu zerkleinernde Material zu bewegen.
Wie einem Fachmann bekannt, arbeiten Kugelmühlen nicht so wirkungsvoll wie andere Mahl- und Pulverisiervorrichtungen. Die Kugel weist nur einen Punktkontakt mit einer anderen Kugel und dem zwischen den zwei Kugeln zu pulverisierenden Materials auf. Nur eine geringe Materialmenge wird bei jedem Aufprall einer Kugel pulverisiert, da nur ein geringer Oberflächenbereich in Kontakt kommt. Dies führt dazu, dass Kugelmühlen im Vergleich zu anderen Mahlgeräten verhältnismäßig ineffizient sind.
Eine Mahl- und Pulverisiervorrichtung, welche die oben aufgelisteten Probleme überwinden könnte, würde von großem Vorteil sein im Vergleich zum Stand der Technik. Ein solches Gerät würde die Geschwindigkeit der Probenherstellung stark erhöhen, indem die Zeitspannen bei der Herstellung einer Charge einer Probe verringert wird und indem eine größere Probenmenge in einer Charge verarbeitet wird, als es üblicherweise möglich ist.
Einige Labors verarbeiten jeden Tag Tausende von Proben und deshalb stellt jede Verringerung bezüglich der Pulverisierzeit eine beträchtliche Kosten- und Arbeitseinsparung dar. Zusätzlich würde eine Pulverisier- und Mahlvorrichtung, die grobes Material verarbeiten kann, das Probenverfahren nochmals beschleunigen, wodurch die Notwendigkeit des Zerkleinerns einer Probe wegfällt.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die vorher erwähnten Probleme zu lösen oder der Öffentlichkeit wenigstens eine nützliche Wahlmöglichkeit zur Verfügung zu stellen.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung, die nur als Beispiel aufzufassen ist, klar werden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Gemäss einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pulverisiergerät bereitgestellt, das einen Behälter und mindestens zwei Pulverisiergewichte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverisiergewichte im Wesentlichen horizontal innerhalb des Behälters angeordnet sind.
Gemäss einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Pulverisieren von Material mit einem im Wesentlichen wie oben beschriebenen Pulverisiergerät bereitgestellt, wobei das Pulverisiergerät einen Behälter, mindestens zwei Pulverisiergewichte und einen Antriebsmechanismus, der mit dem Behälter verbunden ist, aufweist, wobei das Verfahren des Pulverisierens des Materials durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
a) Eingeben von Pulverisiergewichten in einen Behälter, wobei die Pulverisiergewichte im Wesentlichen horizontal in Bezug auf den Behälter angeordnet sind, und
b) Aktivieren eines Antriebsmechanismus, wodurch in dem Behälter zurückbehaltenes Material durch die Pulverisiergewichte zerkleinert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bewegung jedes Pulverisiergewichtes im Wesentlichen horizontal in Bezug auf den Behälter. Die horizontale Bewegung von jedem Pulverisiergewicht stellt große Flächen bereit, mit deren Hilfe das Pulverisieren der Probe erfolgt.
Die Bezeichnung im Wesentlichen horizontal kann so aufgefasst werden, dass die zwei Pulverisiergewichte in Bezug auf den Behälter horizontal aufeinander liegen, sie können jedoch in Bezug auf die horizontale Ebene des Mahlbehälters auch leicht geneigt sein. Auf diese Art und Weise können sich die Pulverisiergewichte im Wesentlichen in der horizontalen Ebene in Bezug auf den Behälter bewegen und bei der Bewegung gegeneinander und gegen den Boden des Behälters auch geringfügig von der horizontalen Ebene abweichen.
In der gesamten Beschreibung wird erwähnt, dass die vorliegende Erfindung nur bei Labor-Pulverisieranwendungen verwendet wird. Für einen Fachmann sollte jedoch ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung abgesehen vom Labor in vielen anderen Anwendungen verwendet werden kann und eine Bezugnahme auf das Labor sollte in keiner Art und Weise als limitierend angesehen werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei jeder Anzahl von industriellen Fertigungsstrassen angewendet werden, bei denen Material zu einer Ansammlung von kleinen Feinpartikeln pulverisiert und gemahlen werden muss.
Die vorliegende Erfindung ist so ausgelegt, dass sie einen Behälter und wenigstens zwei Pulverisiergewichte, die im Wesentlichen horizontal in Bezug zueinander und zu dem Behälter angeordnet sind, aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Weite des Behälters begrenzt, so dass sich immer ein Pulverisiergewicht auf dem anderen befindet. Durch eine Begrenzung der Weite des Behälters erhalten die Pulverisiergewichte nicht genügend Raum, um voneinander abzufallen und bleiben somit aufeinander in einer im Wesentlichen horizontalen Anordnung in Bezug auf den Behälter.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Behälter eine ausreichend geringe Weite, so dass die Pulverisiergewichte immer aufeinander gehalten werden und eine ausreichend große Weite, so dass, wenn sich die Gewichte voneinander wegbewegen, ein maximaler Anteil der Oberfläche auf dem unteren Pulverisiergewicht freiliegt. Man muss sich vorstellen, dass die Weite des Behälters bis zu einem Punkt erhöht wird, bei dem sich die Gewichte gerade noch nicht voneinander trennen, während der Anteil der freiliegenden Oberfläche auf dem unteren Gewicht maximiert wird, wenn sich die Gewichte voneinander weg bewegen.
Indem die freiliegende Oberfläche des unteren Gewichtes maximiert wird, kann eine größere Materialmenge auf diese freiliegende Oberfläche fallen und anschließend durch das zurückkehrende obere Gewicht gemahlen werden, wenn dieses über die Oberfläche des unteren Gewichtes zurückschwingt.
Das Pulverisieren erfolgt zwischen dem unteren Pulverisiergewicht und dem Boden des Behälters, wie auch zwischen der oberen Oberfläche des unteren Pulverisiergewichts und der unteren Oberfläche des oberen Pulverisiergewichts. Zusätzlich erfolgt das Pulverisieren des Materials gegen die Wände des Behälters wie auch gegen den oberen Deckel des Behälters über die obere Seite des oberen Pulverisiergewichts.
Wenn eine Probe aus groben Partikeln in das Pulverisiergerät gegeben wird, werden die großen Stückchen oder Klumpen des Materials zwischen den Seiten der Gewichte und den Wänden des Behälters gemahlen. Bei zunehmender Verringerung der Partikelgröße des Materials werden die kleineren Partikel freier im Behälter zirkulieren und sich eventuell auf den oberen Oberflächen der Gewichte ansammeln und durch die Wirkung der Gewichte, die sich gegeneinander bewegen, gemahlen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können sich die Pulverisiergewichte geringfügig vertikal entlang der Seiten der Behälterwände bewegen, wenn die Behälterwände winklig oder geneigt sind. Die vertikale Bewegung der Pulverisiergewichte ermöglicht es, dass das Material unter ein Pulverisiergewicht fällt, wo dieses unter dem Gewicht, wenn das Gewicht auf die horizontale Ebene fällt oder sich zurückbewegt, gemahlen wird.
Es ist für einen Fachmann ersichtlich, dass eine beliebige Anzahl von Pulverisiergewichten in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Mit zunehmender Anzahl von verwendeten Pulverisiergewichten erhöht sich auch die Höhe des verwendeten Behälters. Das zu einem Behälter zugegebene Material kann zwischen jeder der benachbarten Oberflächen der verwendeten Pulverisiergewichte - wobei mit zunehmender Anzahl der verwendeten Gewichte der Flächenanteil, mit dem die Materialien zermahlen und pulverisiert werden können, erhöht wird - in feine Partikel zermahlen werden.
In der gesamten Beschreibung bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung von nur zwei Pulverisiergewichten in einer bevorzugten Ausführungsform. Für einen Fachmann ist jedoch ersichtlich, dass im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jede Anzahl von Pulverisiergewichten verwendet werden kann und der Hinweis auf nur zwei sollte in keiner Art und Weise als limitierend betrachtet werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Pulverisiergewicht als im Wesentlichen flache Scheibe ausgebildet. Dadurch wird das Pulverisiergewicht nicht nur mit einem großen Oberflächenbereich auf dessen oberen und unteren Oberflächen versehen, sondern ermöglicht es auch, dass das Gewicht leicht entlang der Seiten des Behälters rollt, wenn die Seiten des Behälters von zylindrischer Gestalt sind.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Pulverisiergewicht winklige oder runde Kanten aufweisen, die es ermöglichen, dass die Gewichte bis zu einem gewissen Grade die Seitenwände des Behälters hochlaufen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die verwendeten Pulverisiergewichte in dem Gerät im Wesentlichen verschiedene Massen auf. Die Masse eines Pulverisiergewichts kann variiert werden durch die Größe des Pulverisiergewichts im Vergleich zu den anderen verwendeten Pulverisiergewichten oder durch die Materialart, die verwendet wurde, um das Pulverisiergewicht herzustellen.
Von nun an bezieht sich in dieser Beschreibung ein Verweis auf die Pulverisiergewichte auf Pulverisierscheiben. Man sollte jedoch beachten, dass andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung keine als Scheiben ausgebildete Pulverisiergewichte verwenden und andere Bauformen der Pulverisiergewichte verwenden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die zum Pulverisieren des Materials verwendeten Pulverisieroberflächen so aufeinander abgestimmt, dass sie zusammenpassen.
Wenn eine Seite einer Pulverisierscheibe in der Form einer Schüssel oder einer konvexen Kurve vorliegt, ist die passende Seite der zweiten zu verwendenden Pulverisierscheibe so ausgebildet, dass sie in oder um die erste Pulverisierscheibe passt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Pulverisiergerät
eine Pulverisierschüssel mit einer flachen unteren Oberfläche als Behälter,
eine untere Pulverisierscheibe mit einer konvex gekrümmten unteren Oberfläche, und
eine konkav gekrümmte obere Oberfläche und
eine untere Pulverisierscheibe mit einer konvex gekrümmten unteren Oberfläche.
Bei einer Mühle, die auf diese Art und Weise mit Pulverisierscheiben und einer Pulverisierschüssel versehen ist, passen alle Pulverisieroberflächen zusammen, wobei beim Betrieb in gewissem Grade eine vertikale wie auch horizontale Bewegung der Pulverisierscheiben ermöglicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der nur zwei Scheiben verwendet werden, kann die obere Scheibe eine konvex gekrümmte Oberfläche auf der oberen Oberfläche der Scheibe aufweisen. Man sollte jedoch beachten, dass, wenn mehr als zwei Scheiben verwendet werden, nur die obere Scheibe in dem Behälter eine konvexe obere Oberfläche aufweisen wird.
Die Verwendung einer konvex gekrümmten Oberfläche auf der oberen Fläche der oberen Pulverisierscheibe ermöglicht es, dass auf der Scheibe befindliches Material von der Scheibenoberfläche in untere Bereiche der Mühle wegrollt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der verwendete Behälter, der das Probenmaterial und die Pulverisierscheiben enthält, als zylindrische Schüssel mit einem flachen Innenboden ausgebildet. Die gekrümmten Innenwände der Schüssel ermöglichen es, dass die darin enthaltenen Pulverisierscheiben leicht entlang der Rückhaltewände rollen, wodurch das Material bei der Bewegung pulverisiert wird.
In der gesamten Beschreibung steht von nun an ein Verweis auf das Gefäß für eine zylindrische Schüssel. Man sollte jedoch beachten, dass andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen zu einer zylindrischen Schüssel im Wesentlichen unterschiedlich ausgebildeten Behälter verwenden können.
Wenn die Mühle neu ist, ist die zylindrische Schüssel der Mühle vorzugsweise mit einem flachen Innenboden versehen. Man sollte jedoch beachten, dass mit der Zeit und mit zunehmendem Gebrauch der Mühle der Innenboden der zylindrischen Schüssel abgenutzt wird und eine Form annimmt, die komplementär zu derjenigen der unteren Oberfläche der unteren Scheibe ist.
Da jedoch der Hauptteil der durch die Mühle durchgeführten Mahl- und Pulverisiertätigkeit innerhalb der zwei aufeinander passenden Oberflächen der Scheiben erfolgt, setzt die im Boden der zylindrischen Schüssel auftretende Abnutzung das Leistungsvermögen der Mühle nicht herab. Dies ermöglicht, dass die Mühle über eine lange Zeitspanne verwendet wird, ohne das unvermeidliche Erfordernis des Ersetzens des zylindrischen Schüsselbodens, wenn dieser durch die Abnutzung eine Krümmung annimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Schüsselwand eine austauschbare Verkleidung umfassen, um die Abnutzungskosten bezüglich der Schüsselteile zu minimieren. Eine solche Verkleidung kann aus einem speziell eingesetzten Wandbereich oder einem Rohrabschnitt von ähnlicher Größe und Form zu derjenigen der Schüssel bestehen. Diese austauschbaren Randbereiche können in einen Boden montiert werden und können ersetzt werden, wenn sie durch die Wirkung der gegen die Schüsselwände schleifenden Scheiben abgenutzt sind.
Für einen Fachmann ist es ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung entweder in Batch-Verarbeitungsverfahren oder in Durchlauf-Verarbeitungsverfahren verwendet werden kann.
Bei Batch-Verarbeitungsverfahren kann eine abgemessene Materialmenge in den Behälter gegeben werden und mittels der Mahlgewichte pulverisiert werden. Nachdem die Pulverisiervorrichtung für eine bestimmte Zeitspanne in Betrieb war, kann ihr Antriebsmechanismus gestoppt werden und die Pulverisiergewichte und das gemahlene und pulverisierte Material aus dem Behälter entnommen werden.
Alternativ kann die vorliegende Erfindung in Durchlauf-Verarbeitungsverfahren verwendet werden. Bei solchen Verfahren kann die Pulverisiervorrichtung kontinuierlich betrieben werden und umfasst Einlass- und Auslassöffnungen. Nicht gemahlenes, grobes Material kann durch die Einlassöffnung zugegeben werden, durch die Pulverisiergewichte gemahlen werden und kommt dann in einem pulverisierten Zustand aus der Auslassöffnung heraus.
Die vorliegende Erfindung kann so ausgeführt sein, dass sie leicht in eine bestehende Fertigungsstraße passt. Aufgrund ihrer kompakten Ausführung, kann jede Anzahl von Pulverisiergewichten in einem Behälter verwendet werden, da eine Zunahme der Anzahl der Pulverisiergewichte nur die Höhe des Behälters und nicht dessen Weite erhöht. Desweiteren können mehrere Mahl- und Pulverisiervorrichtungen zusammen verbunden sein - wobei die Auslassöffnung von einer Vorrichtung mit der Einlassöffnung einer anderen Vorrichtung verbunden ist. Auf diese Art und Weise können Materialien kontinuierlich durch eine Fertigungsstraße fließen, wobei diese bei jeder Stufe der Fertigungsstraße feiner und feiner gemahlen werden.
Die Ausführung der Erfindung in einer Durchlauf-Fertigungsstraße ermöglicht es, die Größe der durch die vorliegende Erfindung erzeugten Partikel durch die Durchsatzmenge der durch die Einlassöffnung in die Vorrichtung gegebenen Materialien zu kontrollieren. In der vorliegenden Erfindung kann eine hohe Durchsatzmenge des Materials dazu führen, dass dieses Material den Behälter flutet und schnell durch die Vorrichtung hindurch geht. Wenn die Materialien jedoch mit einer geringen Durchsatzmenge zu dem Behälter gegeben werden, kann es sein, dass diese Materialien eine lange Zeitdauer benötigen, um zur Auslassöffnung des Behälters zu gelangen und werden daher zu feinen Partikeln gemahlen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird bezweckt, dass die Partikelgröße des erzeugten pulverisierten Materials durch die Zeitdauer kontrolliert wird, während der sich die Materialien in dem Behälter befinden, wenn die Mahlgewichte bewegt werden. Je länger solche Materialien beim Betrieb der Vorrichtung in dem Behälter verbleiben, desto feiner und kleiner ist die Partikelgröße des endgültige pulverisierten Materials.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Durchlaufverarbeitung verwendet wird, kann die Pulverisiervorrichtung dazu verwendet werden, um Partikel zu pulverisieren, die in einer Aufschlämmung enthalten sind.
Eine solche Aufschlämmung kann über eine Einlassöffnung, die in der Nähe oder am Boden des Behälters angeordnet ist, in den Behälter eingeführt werden und die pulverisierte Aufschlämmung kann durch eine Auslassöffnung, die in der Nähe oder beim Deckel des Behälters angeordnet ist, entnommen werden, oder umgekehrt.
Das Anordnen der Einlassöffnung in der Nähe des Bodens des Behälters stellt sicher, dass es lange dauert, um die Aufschlämmung zu verarbeiten und diese aufwärts zu der Auslassöffnung zu bewegen. Diese lange Verarbeitungszeit führt dazu, dass die Aufschlämmung in extrem feine Partikel zermahlen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Behälter einen Deckel auf, der fest aufgeklemmt werden kann, um das Probenmaterial und die Pulverisierscheiben im Inneren der Schüssel zurückzubehalten. Ein solcher Klemmdeckel wird benötigt, um das Material während der Verwendung im Inneren des Gefäßes zurückzubehalten, da durch die Bewegung der Pulverisierscheiben kleine Partikel aus dem oberen Teil einer nicht verschlossenen Schüssel herausgeschleudert und versprüht werden.
Ein Klemmdeckel hilft auch, den durch das Pulverisiergerät in die Umgebung ausgesendeten Lärmpegel zu reduzieren und hilft, die Kontamination der Probe während dem Pulverisierverfahren zu verhindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Probenaufnahmevermögen der Schüssel in Abhängigkeit von der Probenmenge, die in einem Gang gemahlen werden muss, variiert werden. Die Probenmenge, welche die Pulverisierschüssel aufnehmen kann, kann durch Einstellen der Höhe des auf die Schüssel geklemmten Deckels verändert werden. Der Deckel kann in der Schüssel auf eine Höhe abgesenkt werden, die geeignet ist, um eine geringe Probenmenge zurückzubehalten und um in einigen Ausführungsformen eine zusätzliche Oberfläche bereitzustellen, mittels der die Pulverisierscheibe Material pulverisieren kann. Auf diese Art und Weise kann die effektive Höhe des Behälters verändert werden.
Für größere Probenvolumen, kann der Gefäßdeckel bei größeren Höhen im Inneren der Schüssel oder an das oberste Ende der Pulverisierschüssel festgeklemmt werden. Dies erlaubt größere Veränderungen bezüglich der durch das Pulverisiergerät verarbeitbaren Probenmenge, von geringen zu mahlenden Materialmengen in einem geringen Volumen bis zu großen zu mahlenden Materialmengen in einem größeren Volumen.
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Pulverisiergerät so aufgebaut, dass während des Betriebs zusätzliches Probenmaterial zugeführt werden kann und hinreichend verarbeitetes Probenmaterial entfernt werden kann.
Das Gerät ist in einer Ausführungsform so ausgeführt, dass dieses ein Speiserohr oder -öffnung in dem Gefäßdeckel aufweist, wodurch eine Probe während des Betriebes in das Gerät eingebracht werden kann.
Zusätzlich kann eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Sieb in der Auslassöffnung der Schüssel aufweisen, um während des Betriebs einen Durchtritt von Partikeln der benötigten Größe in einen Sammelbehälter für verarbeitete Proben zu ermöglichen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt die Entnahme einer hinreichend verarbeiteten Probe aus dem Behälter nicht über ein Sieb. In einer alternativen Ausführungsform befindet sich beispielsweise eine Öffnung in der Mitte der Schüssel und das Material kann durch diese Öffnung austreten, wenn sich die untere Scheibe in der Mühle von der Austrittsöffnung wegbewegt. Auf diese Art und Weise kann Material über eine solche Austrittsöffnung entnommen werden, nachdem es sich von einem Speiserohr nach unten durch die Pulverisierscheiben und mittels der Austrittsöffnung nach außen durch den Behälter bewegt hat.
Wie für einen Fachmann ersichtlich, ist die vorliegende Erfindung viel wirkungsvoller als eine in einer Durchlauf-Verarbeitungsanwendung verwendete herkömmliche Kugelmühle. Die vorliegende Erfindung verwendet einen viel größeren Mahloberflächenbereich bezüglich des verwendeten Gewichts des Geräts als eine Kugelmühle, die bezüglich der verwendeten Kugelmassen nur einen extrem geringen Mahloberflächenbereich aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Antriebsmechanismus, der verwendet wird, um die Pulverisierscheibe in Bewegung zu versetzen, der gleiche Antriebsmechanismus, der verwendet wird, um vorhandene Ringmühlen oder Scheibenmühlen anzutreiben. Dieser Antriebsmechanismus besteht aus einer rotierenden Welle, die durch einen Motor angetrieben wird, wobei ein Gewicht exzentrisch zu der Welle angebracht ist, so dass sich der Schwerpunkt der Gewichte verändert, wenn die Motorwelle rotiert wird.
Die Pulverisierschüssel ist an einer horizontalen Plattform angebracht, die auf einem Satz von Federn montiert ist. Ein Antriebsmotor, der die Pulverisierschüssel in Schwingung versetzt, ist mit der Unterseite der Plattform verbunden.
Bei der Rotation des exzentrischen Gewichts durch den Antriebsmotor wird die Pulverisierschüssel in Schwingung versetzt, während die Rotation der exzentrischen Masse eine begrenzte horizontale Bewegung auf die Pulverisierschüssel überträgt. Diese Ausführung des Antriebsmechanismus führt dazu, dass sich die Pulverisierscheiben im Wesentlichen in ihrer horizontalen Ebene bewegen, wie auch, aufgrund der durch die Befestigungsfedern übertragenen Vibrationen des Gerätes, in gewissem Grade vertikal.
Es kann sein, dass alternative Ausführungsformen keine Antriebsvorrichtung mit einem exzentrisch an einer Welle befestigten Gewicht verwenden. In einer alternativen Ausführungsform wird beispielsweise eine Antriebsvorrichtung mit einer exzentrischen Lagerung verwendet - bei welcher der gesamte Behälter exzentrisch auf die Antriebswelle des Geräts montiert ist, wodurch eine exzentrische horizontale Bewegung auf die Pulverisierschüssel übertragen wird.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform können andere Formen von Antriebsgeräten in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Wenn beispielsweise ein großes Durchfluss-Verarbeitungsmahlgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, kann es sein, dass ein einzelner Antriebsmechanismus nicht en der Lage ist, genügend Energie auf die Vorrichtung zu übertragen, um diese wirkungsvoll zu betreiben. In diesem Fall werden mehrere Antriebsmechanismen benötigt, um das Gerät zu betreiben.
Der Antriebsmechanismus der vorliegenden Erfindung kann in einigen Ausführungen so aufgebaut sein, dass das Pulverisiergerät mit einer Antriebsfrequenz betrieben wird, die etwa 50% höher liegt, als die Standardantriebsfrequenz von vorhandenen Ringmühlen und Scheibenmühlen. Diese Zunahme der Antriebsfrequenz erhöht die Effizienz des Antriebsgeräts, was zu einer viel schnelleren Verarbeitung der in die Pulverisierschüssel eingeführten Proben führt.
Die Effizienz der vorliegenden Erfindung bedeutet jedoch nicht, dass ein Anstieg der Geschwindigkeit notwendig ist, um eine bessere Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Mühlen aufzuweisen.
Die Anmelderin hat auch gefunden, dass der Energieverbrauch eines Antriebsmechanismus, der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, im Vergleich mit dem Energieverbrauch einer herkömmlichen Ringmühle beträchtlich verringert ist. Diese Energieeinsparung kann "wieder investiert werden", um den Antriebsmechanismus etwa 50% schneller als üblich zu betreiben, was zu einer schnelleren Verarbeitung führt.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile im Vergleich zu den bestehenden Gesteinspulverisiervorrichtungen auf.
Die Verwendung von zwei oder mehreren Pulverisierscheiben erhöht die Effizienz des Pulverisiergeräts im Vergleich zu vorhandenen Pulverisiervorrichtungen erheblich. Der Pulverisieroberflächenbereich ist wesentlich vergrößert, wobei das Pulverisieren zwischen den Oberflächen der Pulverisierscheiben und der Pulverisierschüssel, wie auch zwischen den Oberflächen von zwei oder mehreren benachbarten Pulverisierscheiben, erfolgt.
Das variable Aufnahmevermögen des Pulverisiergeräts ermöglicht es auch, unterschiedlich große Proben in die Pulverisierschüssel zu geben. Das Aufnahmevermögen der Pulverisierschüssel kann abhängig von der Größe der eingebrachten Probe verändert werden, wobei das Volumen reduziert wird, um einen einfachen Kontakt zwischen den Pulverisierscheiben und dem Deckel des Pulverisiergeräts zu ermöglichen.
Das Erhöhen der Frequenz des Antriebsgeräts erhöht auch die Betriebsgeschwindigkeit der Vorrichtung. Partikelmischungen von geringer Größe und von einer sehr homogenen Beschaffenheit werden durch das Pulverisiergerät in einer viel kürzeren Zeitspanne bereitgestellt, als dies üblicher Weise mit vorhandenen Pulverisiertechnologien möglich sein würde.
Die Verwendung von mehreren Pulverisierscheiben ermöglicht es einem Bediener, die Mahlscheiben einfach zu entfernen, ohne dass eine mechanische Hebevorrichtung benötigt wird. Dies senkt die Kosten der Erfindung, wobei das Gesamtgewicht einer großen Pulverisierscheibe in mehrere Komponenten zerlegt wird, die durch einen Bediener eine nach der anderen aus der Mühle gehoben werden können.
Die Verwendung einer konvexen oberen Oberfläche auf einer Pulverisierscheibe ermöglicht es, dass auf der Scheibe befindliches Material von der Oberfläche wegrollt und in die Mitte und das Zentrum der Pulverisierschüssel gelangt. Dieses Merkmal fördert die stetige Umwälzung des Probenmaterials während des Betriebs.
Die vorliegende Erfindung arbeitet nach wiederholtem Gebrauch wirkungsvoll, wobei die Scheiben den Boden der Pulverisierschüssel so abgenutzt haben, dass dieser eine Krümmung annimmt. Dies stellt im Vergleich zu vorhandenen Mahl- und Pulverisiervorrichtungen einen großen Vorteil dar, bei denen die durch die Abnützung gekrümmten Böden entfernt werden müssen, wenn die Mühle effizient betrieben werden soll. Dies erzeugt für den Bediener der vorliegenden Erfindung große Kosten- und Zeiteinsparungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Beschreibung klar werden, die nur beispielhaft aufzufassen ist und auf die begleitenden Zeichnungen Bezug nimmt in denen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Pulverisiergeräts ist;
Tabellen 1-4 die durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung erhaltenen experimentellen Daten veranschaulichen.

DIE BESTEN FORMEN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 veranschaulicht eine schematische Ansicht des Pulverisiergerätes 1.
Das Pulverisiergerät 1 weist Pulverisiergewichte auf, in dieser Ausführungsform eine Pulverisierscheibe 2 und eine Pulverisierscheibe 3.
Die Pulverisierscheibe 3 befindet sich auf der Pulverisierscheibe 2, wobei beide Scheiben in Bezug auf das Pulverisiergerät 1 im Wesentlichen horizontal angeordnet sind.
Die Pulverisierscheiben 2 und 3 sind so konfiguriert, dass die benachbarten Seiten von jeder Scheibe aufeinanderpassende Oberflächen sind. Wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt, weist die Pulverisierscheibe 2 eine obere konkav gekrümmte Oberfläche auf, während die Pulverisierscheibe 3 eine untere konvex gekrümmte Oberfläche aufweist, die leicht in die obere Oberfläche der Pulverisierscheibe 2 passt.
Die obere Oberfläche der Pulverisierscheibe 3 ist konvex gekrümmt ausgebildet. Dies ermöglicht jeglichem Material, das auf der oberen Oberfläche der Pulverisierscheibe 3 vorliegt, von dem oberen Ende der Pulverisierscheibe wegzurollen und nach unten in die Mitte und den Boden der Pulverisierschüssel 4 zu gelangen.
Beide Pulverisierscheiben 2 und 3 befinden sich innerhalb des Pulverisierbehälters, in diesem Fall der Pulverisierschüssel 4. Die Pulverisierscheiben 2 und 3 können sich innerhalb der Pulverisierschüssel 4 horizontal bewegen, um das Materials mittels der vertikalen Wand und des vertikalen Bodens der Pulverisierschüssel 4 zu pulverisieren. Das Pulverisieren des Materials kann auch zwischen der Grenzfläche zwischen der Pulverisierscheibe 2 und der Pulverisierscheibe 3 erfolgen, wenn sich die Kontaktflächen jeder Scheibe gegeneinander bewegen.
Wie in der Abbildung ersichtlich, ist der Behälter mit einer ausreichend großen Weite versehen, so dass ein großer Anteil der Scheibe 2 freiliegt, wenn sich die Scheibe 3 zu der anderen Seite des Behälters 4 wegbewegt. Dieses Merkmal führt dazu, dass die obere Oberfläche der Scheibe 2 eine große Materialmenge aufsammeln kann, die dann bei der Rückbewegung der Scheibe 3 über die Scheibe 2 pulverisiert werden kann.
Die Pulverisierschüssel 4 umfasst auch einen Deckel 5, der das Material und die Pulverisierscheiben 2 und 3 in der Pulverisierschüssel 4 zurückbehält.
Der Deckel 5 steht mittels der Klemme 6 in Kontakt mit der Pulverisierschüssel 4. Die Klemme 6 stellt sicher, dass der Deckel 5 fest gegen die Pulverisierschüssel 4 gedrückt wird, so dass kein Material aus dem Pulverisiergerät entweichen kann, wenn dieses in Betrieb ist.
Fig. 2 veranschaulicht die Umwälzungswege der Probenpartikel im Pulverisiergerät.
Tabelle 1 zeigt experimentelle Daten eines ausgedehnten Versuchs der vorliegenden Erfindung.
Tabelle 1 zeigt die aus den Versuchen A und B erhaltenen Daten, bei denen die selbe Materialmenge unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Scheibensätzen über die gleiche Zeitdauer verarbeitet wurde. Diese Scheiben wiesen ein Gesamtgewicht von 8,2 kg bzw. 7,5 kg auf Dieser Versuch zeigte, dass die resultierenden Unterschiede bezüglich der Partikelkonsistenz und -größe in den zwei Versuchen trotz einem Unterschied von 8,5% bei der Scheibenmasse gering war.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse eines Versuchs, der ähnlich zu demjenigen ist, der in Tabelle 1 gezeigt ist. In diesem Fall führt ein Unterschied von 14,6% des Gesamtgewichts der Scheibe nur zu einer Verringerung von 1,5% bezüglich des Leistungsvermögens der Vorrichtung.
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse eines weiteren Versuchs, der das Leistungsvermögen einer vorhandenen Ringmühle mit der vorliegenden Erfindung vergleicht, wobei ungefähr die doppelte Materialmenge in den Behälter der vorliegenden Erfindung gegeben wurde, als in den Behälter, der die Scheibe und die Ringe enthält. Wie aus diesen Ergebnissen ersichtlich ist, leistete die Erfindung gleich viel wie die Scheiben- und Ringmühle, wurde über die selbe Zeitdauer verwendet - verarbeitete jedoch etwa 71% mehr Material.
Tabelle 4 zeigt die Stromstärke, die durch das Antriebsgerät benötigt wird, welches in den Versuchen E und F verwendet wurde, die wie in Tabelle 3 durchgeführt wurden. Wie anhand dieser Ergebnisse ersichtlich ist, benötigt das Antriebsgerät der vorliegenden Erfindung im Durchschnitt eine geringe Stromstärke, während sie eine größere Materialmenge verarbeitet. Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3 Tabelle 4

Claims

1. Pulverisiergerät, das einen Behälters und mindestens zwei Pulverisiergewichte aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Pulverisiergewichte im Wesentlichen horizontal innerhalb des Behälters angeordnet sind,

und die Pulverisiergewichte als im Wesentlichen flache Scheiben mit runden Kanten ausgebildet sind.

2. Pulverisiergerät nach Anspruch 1, bei dem die Pulverisiergewichte flachwinklige Kanten aufweisen.

3. Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Pulverisiergewichte aufeinanderpassende Oberflächen aufweisen, die es einem Pulverisiergewicht erlauben, im Wesentlichen in eine Oberfläche eines anderen Pulverisiergewichts zu passen.

4. Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein oberes Pulverisiergewicht auf seiner unteren Fläche eine konvexe Kurve und ein unteres Pulverisiergewicht an seiner oberen Fläche eine konkave Kurve aufweist, die bei der Verwendung in die konvexe Kurve in der unteren Fläche des oberen Pulverisiergewichts passt.

5. Pulverisiergerät nach Anspruch 4, bei dem das obere Pulverisiergewicht an seiner oberen Fläche eine konvexe Kurve aufweist.

6. Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem das untere Pulverisiergewicht in der unteren Seite des Gewichts eine konvexe Kurve aufweist.

7. Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem jedes verwendete Pulverisiergewicht eine von jedem anderen verwendete Pulverisiergewicht verschiedene Massen aufweist.

8. Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Behälter eine zylindrische Schüssel mit einem flachen Boden darstellt.

9. Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Behälter einen Deckel aufweist, der in der Lage ist, auf dem Behälter aufgeklemmt zu werden.

10. Pulverisiergerät nach Anspruch 1 bis 9, bei dem das Aufnahmevermögen des Behälters durch Verändern der effektiven Höhe des Behälters verändert wird.

11. Pulverisiergerät nach Anspruch 10, bei dem die effektive Höhe des Behälters durch Aufbringen des Deckels innerhalb der Innenfläche des Behälters verändert wird.

12. Pulverisiergerät nach Anspruch 11, bei dem der Behälter eine Speiseöffnung aufweist, die es erlaubt, Material während der Verwendung des Pulverisiergeräts in den Behälter einzugeben.

13. Pulverisiergerät nach Anspruch 12, bei dem der Behälter ein Sieb enthält, das Teilchen einer bestimmten Teilchengröße durch das Sieb hindurchgehen lässt.

14. Pulverisiergerät nach Anspruch 13, bei dem der Behälter einen Sammelbehälter aufweist, der geeignet ist, durch das untere Sieb des Behälters durchgehendes Material einzusammeln.

15. Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem sich bei der Verwendung die Pulverisiergewichte im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene mit Bezug auf den Behälter bewegen.

16. Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem das Pulverisiergerät mit Antriebsmechanismen aus einem vorhandenen Mahlgerät arbeitet.

17. Pulverisiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem das Pulverisieren von in das Gerät eingegebenem Material im Wesentlichen zwischen den beiden aufeinanderpassenden Oberflächen der Pulverisiergewichte stattfindet.

18. Methode für das Pulverisieren von Material,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Eingeben von mindestens zwei Pulverisiergewichten in einen Behälter, in dem die Pulverisiergewichte im Wesentlichen horizontal mit Bezug auf den Behälter angeordnet sind und

b) Aktivieren eines Antriebsmechanismus, der dazu führt, dass in dem Behälter zurückgehaltene Materialien durch die Pulverisiergewichte gemahlen werden,

wobei die Pulverisiergewichte als im Wesentlichen flache Scheiben mit runden Kanten ausgebildet sind.

19. Methode für das Pulverisieren von Material nach Anspruch 18, bei der der Antriebsmechanismus mit einer Geschwindigkeit betrieben wird, die ca. 50% höher liegt als die Geschwindigkeit des vorhandenen Mühlenantriebsmechanismus.