DE4242654A1 - Verfahren zur Naßfeinst- und Trockenfeinmahlung von harten bis sehr harten Roh- und Werkstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Naßfeinst- und Trockenfeinmahlung von harten bis sehr harten Roh- und Werkstoffen, insbesondere von silikat- und oxidkeramischen Werkstoffen.

Zur Fein- und Feinstmahlung von harten bis sehr harten Stoffen werden Sturzmühlen in Form von satzweise arbeitenden Kugelmühlen sowie Trommel- und Rohrmühlen ohne und im Kreislauf mit Sichter, aber auch Rohrschwingmühlen ohne und im Kreislauf mit Sichter seit vielen Jahren eingesetzt.

Bei Sturzmühlen erfolgt die Mahlwirkung durch die Drehung der Mahlmühle. Bei hohen Drehzahlen erfolgt die Zerkleinerung vorwiegend durch Schlag infolge Fall der Mahlkörper und bei niedrigen Drehzahlen vorwiegend durch Reibung infolge Abrollen der Mahlkörper.

Weiterhin sind gemäß DE-AS 11 48 189 und DE-AS 12 14 517 kontinuierlich arbeitende Rohrschwingmühlen bekannt, bei denen meist zwei übereinander und horizontal angeordnete, mit Mahlkörpern, meist Kugeln gefüllte Mahlrohre auf Federn abgestützt sind und durch Fliehkraftregler in kreisförmige Schwingungen in senkrechter Ebene versetzt werden. Dabei durchwandert das Mahlgut die Mahlrohre spiralförmig in Längsrichtung von oben nach unten und wird vorwiegend durch Schlag zerkleinert.

Immer breitere Anwendung für den Einsatz zur Fein- und Feinstzerkleinerung finden auch Ringtrogschwingmühlen.

Diese Mühlen weisen einen relativ komplizierten ringförmigen Trog auf, der ebenfalls mit Mahlkörpern, meist mit zylindrischen Kurzrollen gefüllt ist, aber im Gegensatz zu Rohrschwingmühlen durch einen Unwuchtantrieb in Kreisschwingungen vorwiegend in horizontaler Ebene angeregt wird. Durch die Schwingungen in horizontaler Ebene werden die zylindrischen Mahlkörper ausgerichtet, so daß infolge von Flächen- und Linienberührungen bei der Zerkleinerung eine enge Korngrößenverteilung auch ohne Verwendung eines Kreislaufes mit Sichter erzielt wird.

Bekannt für Naßmühlen sich auch Rührwerkkugelmühlen.

Eine weitere Entwicklung auf dem Gebiet der Trockenfein- und Feinstmahlung sind Fließbettgegenstrahlmühlen.

Kugel-, Trommel- und Rohrmühlen satzweise und im Naßverfahren arbeitende Trommelmühlen sind eine altbewährte Technologie, die auch jetzt noch besonders bei großen Produktionsmengen bei der Porzellanherstellung angewendet wird. Als Nachteil, sind durch die alleinige Wirkung der Schwerkraft der Mahlkörper bedingte lange Mahldauern zu sehen. Große Bedeutung bei großen Produktionsmengen besitzen auch Trommel- und Rohrmühlen, die zur Erzielung hoher Feinheiten und enger Korngrößenverteilungen im Kreislauf mit einem Sichter betrieben werden.

Bei Rohrschwingmühlen ist die größere Mahlenergie und die geringere Mahldauer gegenüber Sturzmühlen vorteilhaft. Bedingt durch das Mahlprinzip können enge Korngrößenverteilungen nur im Kreislauf mit einem Sichter erzielt werden. Durch Verwendung von Kammerrädern kann der Mahlprozeß im Mahlrohrquerschnitt energetisch gleichmäßiger ausgenutzt werden und höhere Durchsätze sind möglich. Durch den Einsatz von Mahlstangen als Mahlkörper sind engere Korngrößenverteilungen erzielbar. Durch die vorwiegend durch Schlag erfolgende Zerkleinerung ist der Abrieb der Mahlkörper höher als bei Ring- und Lineartrogschwingmühlen.

Die Fließbettgegenstrahlmühle stellt eine ausgereiftere Technologie bei weitgehend abriebfreier Trockenzerkleinerung mit enger Korngrößenverteilung bis zu Feinheiten von ca. 5 µm, die aber nur im Kreislauf mit einem hochkomplizierten hochtourigen Sichter ermöglicht werden, dar.

Rührwerkkugelmühlen mit vertikaler und horizontaler Achse des Rührwerkes und des Troges stellen eine ausgereifte Technologie dar, die auf Naßmahlung in wäßriger und organischer Suspension bechränkt ist. Korngrößen bis unter 1 µm können damit erzielt werden. Durch eine hohe, aber undefinierte Beanspruchung im Mahlraum ergibt sich ein hoher Verschleiß der Mahlkörper und der Mahlwerkzeuge. Der Vorteil liegt in einer kurzen Mahldauer. Durch Entwicklung zur High-Tech ist bei Verwendung arteigener und verschleißfester Werkstoffe für Mahlkörper, Mahlwerkzeuge und Auskleidung der Tröge eine abriebarme Zerkleinerung bzw. eine Zerkleinerung frei von Zumahlung fremder Stoffe möglich.

Mit Ringspaltmühlen sind Korngrößen bis unter 1 µm im Naßmahlverfahren möglich. Die Ringspaltmühle kann wegen ihres geringen Mahlraumvolumens nur im Kreislauf mit einem Rührquirl und einer Pumpe betrieben werden. Die hohen Scherkräfte im Ringspalt zwischen dem feststehenden Ständer und dem Rotor führen zu einem hohen Verschleiß der Mahlkörper und der Wandungen des Rotors und Ständers. Fremdzumahlungen sind nur durch arteigene Mahlkörper und spezielle verschleißfeste Mahlraumauskleidungen vermeidbar.

Ringtrogschwingmühlen sind für Trocken- und Naßmahlung geeignet und satzweise, kontinuierlich und im Kreislauf zu betreiben. Das Zerkleinerungsprinzip auf Basis der Vibration und der Einsetzbarkeit zylindrischer kurzer Mahlkörper gestattet eine Anpassung der Mahlenergie an die Mahlbarkeit des Mahlgutes und ergibt einen geringen Mahlkörperverschleiß sowie eine enge Korngrößenverteilung auch schon ohne Betrieb im Kreislauf mit einer Klassiervorrichtung. Bei Naßmahlung sind Korngrößen unter 1 µm bei geringem Energiebedarf erzielbar. Nachteilig sind die relativ komplizierte Mahltroggeometrie und die nicht eindeutig definierte Verweilzeit, bedingt durch unterschiedliche Verweilzeiten beim Mahlgutdurchlauf mit und entgegen dem Umlauf der Mahlkörperfüllung im Ringtrog. Der Umlauf der Mahlkörper ist bedingt durch den Wirkungsmechanismus bei Ringtrogschwingmühlen, ergibt wegen des breiten Verweilzeitspektrums aber einen guten Mischeffekt.

Das erfindungsgemäße Mahlverfahren mit einer Lineartrogschwingmühle verbindet die Vorteile des Mahlprinzips der Ringtrogschwingmühle mit einer einfachen Geometrie des Mahltroges, wodurch sich definierte Verweilzeiten und Feinheiten des Mahlgutes ergeben.

Die Lineartrogschwingmühle kann aufgrund ihrer Bauart und Variationsmöglichkeit des Mahltrogsystems und des Antriebes in Baugrößen mit größerem Mahlraumvolumen realisiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Einsatz einer Lineartrogschwingmühle ein für Trocken- und Naßmahlung geeignetes Verfahren anzugeben, daß einen maximalen Mahlgutdurchsatz und eine enge Korngrößenverteilung und eine Korngröße im Feinstkornbereich bei minimalem Energieverbrauch und Mahlabrieb gewährleistet.

Der Erfindung liegt zum ersten die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Naßfeinstmahlung von keramischen Werkstoffen zu entwickeln, das einen größtmöglichen Zuwachs an Oberfläche, bzw. eine größtmögliche Minimierung einer charakteristischen Korngröße einer Ausgangskörnung bei geringer Mahldauer und eine enge Korngrößenverteilung des Mahlgutes gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Lineartrogschwingmühle, die aus einem Mahltrogsystem besteht dessen Tröge mit Mahlkörpern aus zylindrischen Kurzrollern gefüllt sind, dadurch gelöst, indem der Mahlguteintrag mittels einer Dosierpumpe in den oberen Mahltrog, der in Reihe geschalteten Mahltröge, der Durchlauf des Mahlgutes in den Trögen von oben nach unten und der Mahlgutaustrag im unteren Mahltrog erfolgt. Die Naßfeinstmahlung kann aber auch bei Parallelschaltung der Mahltröge erfolgen. Die Tröge können vorteilhaft in Trogkammern unterteilt werden, so daß in Fließrichtung des Mahlgutes durch eine abgestufte Reduzierung der Abmessungen der Mahlkörper höhere Feinheiten und eine weitere Einengung der Korngrößenverteilung erzielt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich besonders günstige Mahlergebnisse mit kleinsten Korngrößen und sehr enge Korngrößenverteilungen bei geringem Verschleiß der Mahlkörper, niedrigem Engergieverbrauch, kurzer Mahldauer und hohem Mahlgutdurchsatz erzielen. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise der Mahlguteingabe in den oberen Trog von unten besteht darin, daß das Mahlgut sofort, ohne Umweg in den Bereich intensiver Mahlung gerät.

Der Erfindung liegt zum zweiten die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Trockenfeinmahlung von keramischen und weiteren harten bis sehr harten Roh- und Werkstoffen anzugeben, das einen größtmöglichen Zuwachs an Oberfläche bzw. eine größtmögliche Minimierung einer charakteristischen Korngröße einer Ausgangskörnung bei geringer Mahldauer sowie einer engen Korngrößenverteilung des Mahlgutes gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mittels einer Lineartrogschwingmühle, die aus einem Mahltrogsystem, dessen Tröge mit Mahlkörpern aus zylindrischen Kurzrollen gefüllt sind, besteht, dadurch gelöst, indem die Mahltröge im Austrag mit Siebplatten zum Rückhalt der Mahlkörper versehen sind und ein Unwuchtantrieb aus zwei Wellen mit Unwuchten vorgesehen wird, der die Tröge synchron gleichläufig in Kreisschwingungen versetzt und das Mahlgut mittels einer Dosiervorrichtung in den oberen Mahltrog von oben durchgeführt wird, der Mahlgutaustrag aus diesem Trog von unten erfolgt, die weitere Mahlgutzuführung in den unteren Trog von oben durchgeführt wird, aus welchem der Mahlgutaustrag ebenfalls von unten erfolgt.

Die Trockenmahlung kann aber auch bei Parallelschaltung der Tröge erfolgen.

Des weiteren können verschiedene Komponenten und Mischungen als Mahlgut aufgegeben werden, wobei eine gute Homogenisierung erfolgt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich besonderes günstige Mahlergebnisse zum Erzielen feiner Korngrößen, enger Korngrößenverteilungen bei geringem Verschleiß der Mahlkörper, geringem Energiebedarf, kurzer Mahldauer und hohem Mahldurchsatz erzielen.

Ausführungsbeispiele

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Naßfeinstmahlung soll an einem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Es soll ein ferritischer Werkstoff für die anschließende Weiterverarbeitung zerkleinert werden.

Möglichkeiten des Mahlverfahrens durch Schaltungsvarianten des Mahlgutflusses sind in Fig. 1 angegeben.

Fig. 1 zeigt die vertikal übereinander angeordneten Mahltröge 1.1 und 1.2, die in Reihe 4.1-4.2 bei Mahlgutaufgabe von oben und 5.1-5.2 bei Mahlgutaufgabe von unten bzw. parallel 6.1-6.2 bei Mahlgutaufgabe von oben und 7.1-7.2 bei Mahlgutaufgabe von unten geschaltet werden.

Die Mahltröge können auch in Trogkammern unterteilt werden, wobei die Mahlkörper in Richtung des Mahlgutflusses in den Abmessungen je Mahlkammer reduziert werden. Die mit Mahlkörpern gefüllten Tröge 1.1 und 1.2 sind starr miteinander verbunden, auf Federn schwingfähig abgestützt und werden durch einen Unwuchtantrieb 2 in gerichtete Schwingungen in oder um den Winkel β geneigt zur horizontalen Ebene versetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trockenfeinmahlung soll in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erläutert werden. Es soll ein ferritischer Werkstoff für die anschließende Weiterverarbeitung zerkleinert werden.

Fig. 2 zeigt die vertikal übereinander angeordneten Tröge 1.1 und 1.2 mit den Siebplatten 2.1 und 2.2 zum Rückhalt der Mahlkörper. Die starr miteinander verbundenen Mahltröge der Linearschwingtrogmühle sind schwingfähig auf Federn 4 abgestützt und werden durch den Unwuchtantrieb 3 bei synchronem Gleichlauf der Wellen in kreisförmige Schwingungen versetzt. Bei der Mahlung und der Schaltung der Tröge in Reihe durchläuft das Mahlgut gemäß 5.1-5.2 und bei Parallelbetrieb gemäß 6.1-6.2 die Tröge.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Trockenfeinstmahlung können als Mahlkörper Kugeln, zylindrische Kurzrollen oder auch Mahlstangen Verwendung finden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Naßfeinstmahlung von harten bis sehr harten Roh- und Werkstoffen unter Verwendung einer Linearschwingmühle, die aus einem Mahltrogsystem mit zwei in Reihe geschalteten Mahltrögen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlguteintrag mittels einer Dosierpumpe in einen oberen Mahltrog von unten durchgeführt wird, der Mahlgutaustrag aus diesem Trog von oben erfolgt, die weitere Mahlgutzuführung in den unteren Trog von oben durchgeführt wird, aus welchem der Mahlgutaustrag ebenfalls von oben erfolgt.

2. Verfahren nach den Ansprüchen 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahltröge in Kammern unterteilt sind, die in Richtung des Mahlgutaustrags mit abgestuften reduzierten Abmessungen der Mahlkörper versehen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Parallelschaltung der Tröge der Mahlguteintrag jeweils von unten und der Mahlgutaustrag von oben vorgenommen wird.

4. Verfahren zur Trockenfeinmahlung von harten bis sehr harten Roh- und Werkstoffen unter Verwendung einer Linearschwingmühle, die aus einem Mahltrogsystem mit zwei in Reihe geschalteten Mahltrögen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlguteintrag mittels einer Dosiervorrichtung in einen oberen Mahltrog von oben durchgeführt wird, der Mahlgutaustrag aus diesem Trog von unten erfolgt, die weitere Mahlgutzuführung in den unteren Trog von oben durchgeführt wird, aus welchem der Mahlgutaustrag ebenfalls von unten erfolgt.

5. Verfahren zur Trockenfeinmahlung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lineartrogschwingmühle mit einem Unwuchtantrieb in in vertikaler Ebene liegende Kreisschwingungen versetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Parallelschaltung der Tröge der Mahlguteintrag jeweils von oben und der Mahlgutaustrag von unten vorgenommen wird.