Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen

Die von Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen zu Zwischen- oder Fertigprodukten zu bearbeitenden Stoffe sind sehr vielfältig und unterschiedlich. Sie erstrecken sich von den festen mineralischen Rohstoffen, wie Erze, Brennstoffe, Salze, Steine und Erden, bis zu den Bindebaustoffen, Produkten der chemischen Industrie und Nahrungsgüterwirtschaft. Hinzu kommt noch eine ständig wachsende Anzahl von Sekundärrohstoffen, von denen hier nur die Kraftwerkaschen, Plastabfälle, Metall- und Elektronikschrotte genannt werden sollen, deren Aufbereitung und Weiterverarbeitung ebenfalls nur durch Einsatz entsprechender Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen möglich ist.

Bei der Aufbereitung von festen mineralischen Rohstoffen und Zwischenprodukten sowie bei der Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen werden vor allem durch gezielte mechanische Einwirkungen die stofflichen und physikalischen Eigenschaften der zu bearbeitenden Stoffsysteme, wie z. B. die Korngrößen-Verteilungsfunktion, Teilchengröße oder auch Teilchenform und davon abhängige physikalische und strukturelle Eigenschaften der Stoffe, so verändert, daß diese in anschließenden Prozeßstufen oder als Fertigprodukt weiterverarbeitet werden können.

Die Arbeitsorgane und Prozeßräume von Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen haben in der Regel große Kräfte zu übertragen und unterliegen vor allem bei der Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe und deren Zwischenprodukte einem hohen Verschleiß. Um eine hohe Zuverlässigkeit und die geforderte Verfügbarkeit gewährleisten zu können, müssen bei der Konstruktion und beim Betrieb folgende Gesichtspunkte beachtet werden:

Mit Zerkleinerungsmaschinen werden Feststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften und Ausgangskorngrößen bis auf vorgegebene Dispersitätsgrade zerkleinert. Dabei müssen die Bindungskräfte im Inneren der zu zerkleinernden Körner durch entsprechende Energieübertragung im Arbeitsraum der Maschinen überwunden werden. Für die maschinelle Zerkleinerung ist charakteristisch, daß nicht einzelne Körner, sondern stets Körnerkollektive zerkleinert werden. Im Ergebnis der Zerkleinerung werden neben der Erhöhung des Dispersitätsgrades auch die Schüttdichte, Fließfähigkeit, Mischbarkeit, Schwebe-, Benetzungs-, Reaktionsund Lösefähigkeit, Oberflächenaktivität, Flüssigkeitsaufnahmevermögen, Stoff- und Wärmeaustausch, optische Eigenschaften, Färbevermögen, Haftfähigkeit usw. beeinflußt, die bei der weiteren Verarbeitung der Produkte von Bedeutung sein können [4, 5]. Da in Auswertung internationaler Erfahrungen infolge eines großen Bedarfes an zerkleinerten Zwischen- oder Fertigprodukten und eines dafür notwendigen hohen spezifischen Arbeitsbedarfes etwa 2,5 bis 3,5% der erzeugten Elektroenergie benötigt werden, treten Untersuchungen bezüglich des Elektroenergiebedarfes immer mehr in den Vordergrund. Durch verbesserte Auslegungsverfahren und Verschleißwerkstoffe wird außerdem eine höhere Materialökonomie angestrebt.

Bei der Gewinnung und Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe, der Herstellung synthetischer Roh- und Zwischenprodukte, der Verarbeitung von Produkten der Nahrungsgüterwirtschaft sowie bei der Rückgewinnung daraus hervorgegangener Sekundärrohstoffe werden Korngemische mit unterschiedlichen Korngrößen und -formen erzielt. Da diese zwecks Weiterverarbeitung in unterschiedliche Korngrößenklassen getrennt werden müssen, kommen Klassiermaschinen zur Anwendung. Sie bewirken eine Trennung des Klassiergutes in Fraktionen unterschiedlicher Korngrößen- bzw. vereinzelt auch Kornformbereiche. Als Ergebnis jedes Klassiervorganges werden zwei Kornfraktionen bzw. Teilmassen (Grob- und Feingut) erhalten, die sich durch ihre Korngrößenverteilung voneinander unterscheiden. Dabei wird das Ziel verfolgt, daß möglichst alle Körner, die kleiner als die »Trennkorngröße« d _T sind, im Feingut und die größeren im Grobgut vorliegen. Da praktisch keine idealen bzw. absolut scharfen Trennungen möglich sind, verbleibt immer ein bestimmter Feinkornanteil (Fehlunterkorn) < d _T im Grobgut und Grobkornanteil (Fehlüberkorn) > d _T im Feingut. Die Trennung kann mit Siebmaschinen (Trennung nach den geometrischen Abmessungen der Gutteilchen auf einer Trennfläche) und mit Stromklassierern (Trennung nach der Sinkgeschwindigkeit in gasförmigen oder flüssigen Medien) durchgeführt werden. Die Auswahl der Klassierverfahren erfolgt unter Berücksichtigung der Klassiergutparameter Durchsatz, gewünschte Trennkorngröße und erforderliche Trennschärfe (z. B. Fehlkornanteil im Grobkorn). Für die unterschiedlichen Korngrößenbereiche werden folgende Klassiermaschinengruppen bevorzugt:

Zur gleichmäßigen und kontinuierlichen Beschikkung von Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen werden Zuteiler benötigt, die je nach Einsatzfall Dosier-, Bunkerabzugs-, Transport-, Klassier- und Prozeßraumabschluß-Funktionen zu übernehmen haben. Bei automatisierten Anlagen kommen Meßund Regelfunktionen hinzu, mit deren Hilfe konstante bzw. veränderliche Volumen- oder Massenströme eingestellt und in bestimmten Toleranzgrenzen gewährleistet werden können. Außerdem muß es auch möglich sein, den Materialfluß zu beliebiger Zeit abzustoppen bzw. entsprechend den Erfordernissen in Bewegung zu versetzen. Da die zu dosierenden Zerkleinerungs- und Klassiergüter aus staubförmigen Körnerkollektiven, Suspensionen, grobkörnigen Brechgütern und großen Einzelstücken bestehen können und z. T. von Halden bzw. aus Bunkern abzuziehen sind, gibt es vielfältige Bauformen. Die richtige Auswahl der Zuteiler ist für die wirtschaftliche Arbeitsweise der nachgeschalteten Maschinen ausschlaggebend, wobei stets der Zusammenhang zwischen Bunker bzw. Halde, der vorangegangenen Verfahrensstufe und den nachgeordneten Maschinen sowie Transporteinrichtungen zu beachten ist.

Wenn an zu zerkleinernde bzw. zu klassierende Roh-, Zwischen- und Endprodukte Forderungen gestellt werden, die mit einer einzelnen Maschine nicht erfüllt werden können, dann müssen meist mehrere Zerkleinerungsmaschinen oder solche mit Klassiermaschinen durch Anwendung entsprechender Speicher-, Dosier-, Transport- und Entstaubungs- bzw. Entwässerungseinrichtungen als kontinuierlich arbeitende Systeme aufgebaut werden. Dabei sind der geforderte Durchsatz, die Anforderungen an die Zwischen- und Fertigprodukte, die Zustandsgrößen der Eingangsstoffe, die örtlichen Bedingungen einschließlich Antransport der Rohstoffe und Abtransport der Fertigprodukte sowie die Umwelt- und Arbeitsschutzbedingungen zur Erreichung günstiger technisch-ökonomischer Kennwerte zugrunde zu legen. Da die Forderungen und die jeweiligen Gegebenheiten unterschiedlich sind, müssen die verfahrens- und anlagentechnischen Lösungen den jeweiligen Bedingungen angepaßt werden.