Walzenmühlen

Aufbereitungstechnik made in Germany

Eine gängige Unterteilung in der Aufbereitungstechnik ist die Unterteilung in Vor- und Nachzerkleinerung bzw. in Grob-, Fein-, und Feinst-Zerkleinerung. Prozessbedingte und produktspezifische Vorgaben bestimmen hierbei normalerweise die optimale Wirkungsweise der Zerkleinerungstechnik. Je nach Anforderung an die Prozesstechnik bzw. an die Produkte werden Zerkleinerungssysteme als schlagende, drückende, scherende oder schneidende bzw. als kombinierte Systeme eingesetzt.

Ebenfalls prozess-und produktspezifisch erfolgt die Auswahl möglicher Werkstoffpaarungen hinsichtlich der Zerkleinerungs-/Mahlwerkzeuge bzw. der produktberührten Konstruktionsteile. So z.B. ist kontaminationsfreies Aufbereiten meist mit dem Einsatz von Keramikwerkzeugen und innenbeschichteten Gehäusen verbunden. Der Einsatz von Konstruktionsteilen oder Walzen aus Wolframcarbid ist zum Beispiel bei metallurgischen Produkten (Silizium, metallurgisches Silizium- Halbleitertechnik) gängige Praktik. H2-bildende Produkte wie z. B. CaSi-Legierungen werden unter Schutzgas (Inertgas) aufbereitet – durch die Überdruck-Atmosphäre werden gasdichte Konstruktionen bis 400 mm WS eingesetzt. Salze reagieren insbesondere feuchteabhängig mit Ihren Umgebungen – ein Einsatz hochwertiger VA Stähle wird meist produktabhängig notwendig. Nasszerkleinerung durch aufgesetzte Sprüheinrichtung setzt Korrosionsschutz und somit Einsatz hochwertiger Walzenwerkstoffe voraus. Zum Schutz gegen hohe Temperaturen > 80°C bis ca. 800 °C durch Produkt bzw. Umgebung, werden entweder die Gehäuse gekühlt oder sogar die Walzen innengekühlt. Zur Vermeidung der Bildung von Kondenswasser an Wandungen, werden Begleitheizungen aufgesetzt und zusätzlich Isolierungen aufgebracht. Je nach Anforderung einer Grob- bzw. Feinzerkleinerung ist die gleichmäßige Verteilung auf die Walzenarbeitsbreite von Bedeutung. Bei Kornzusammensetzungen bis ca. 5,0 mm max. 10 mm können Riffel- bzw. Walzenaufgeber eingesetzt werden. Bei gröberen Produkten werden Förderrinnen bzw. Bänder vorgeschaltet.

 

Zwei - Walzenzerkleinerung

Ein-Walzenbrecher übernehmen vorzugsweise die Aufgabe der Vorzerkleinerung meist grob-stückiger, trockener, mittelharter bis harter Produkte. Die feststehende Walze arbeitet hierbei gegen eine im Winkel angeordnete abgefederte Platte. Größe und Ausführung (Profil) der Brechplatte und Walze werden, entsprechend den Anforderungen, über praktische Versuchsdurchführung ausgelegt. Der Walzendurchmesser kann entsprechend den Produktgrößen zwischen 350 mm und 800 mm angepasst werden. Die Walzen können als Vollwalzen mit meist aufgeschweißten Nocken oder als gegossene Segmente vorbereitet werden. Über segmentierte Brechplatten kann der Spalt eingestellt werden. Die Durchsatzleistung bzw. max. Stückgröße bestimmen, wie in der Aufbereitung üblich, die Arbeitsbreite der Walzen. Je nach Kornzusammensetzung und Anforderung an das Endprodukt werden die unterschiedlichsten Profile durch meist praktische Versuchsdurchführung entwickelt. Durch das Zusammenwirken der profilierten Brechwalze mit der profilierten Brechplatte, kann das Zerkleinerungsverhältnis stark beeinflusst werden.

Zwei-Walzenbrecher werden entweder zur Grob-, Vorzerkleinerung bzw. zur Zerkleinerung bei meist konstantem Mahlspalt eingesetzt. Im Kornbereich der Endkorngröße ca. 1,0 mm – 5,0 mm werden die Walzen entweder mit glatten Walzen mit Brechnuten oder mit Riffelungen unterschiedlicher Form und Größe ausgeführt. Bei Einsatz der Systeme zur Vorzerkleinerung, werden die Walzen mit Nockenbestückungen unterschiedlicher Ausführung meist ineinandergreifend projektiert. Hierdurch kann das Zerkleinerungsverhältnis deutlich vergrößert werden. Die Walzen werden ähnlich des Ein-Walzenbrecher als Vollwalzen bzw. Segmentwalzen (Grundkörper als Polygon) eingesetzt. Walzenbrecher sind grundsätzlich mit einem einstellbaren, mechanischen Abfederungssystem ausgerüstet, welches bei metallischen Fremdstoffen bzw. elastischen Produkten das kurzzeitige Ausweichen einer Walze ermöglicht. Danach geht die Walze wieder in den eingestellten Grundzustand zurück. Die Rückstellkräfte sind einstellbar. Somit schützt das Abfederungssystem die teuren Walzen vor Beschädigung oder gar Bruch, gegen Überlastung z.B. durch Fremdkörper jeglicher Art bzw. Überbeschickung. Durchsatzvolumen, max. Stückgröße und Kornzusammensetzung bestimmen allgemein die Arbeitsbreite und Auslegung der Systeme.

Der Antrieb erfolgt über Riementrieb getrennt für beide Walzen. Evtl. notwendige produktbedingte Anpassungen der Umfangsgeschwindigkeiten bzw. Friktionen in der Produktion können durch Wechsel der Motorriemenscheiben jederzeit problemlos durchgeführt werden. Die durch die Zerkleinerung sehr harter Produkte hervorgerufenen dynamischen Belastungen können durch den Friktionsbetrieb deutlich reduziert werden. Zusätzlich werden Schwingmetallschienen zwischen Verlagerungsrahmen und Unterkonstruktionen anmontiert. Die gleichmäßige Produktaufgabe erfolgt z.B. durch eine vorgeschaltete Förderrinne. Diese wird dann entsprechend der Arbeitsbreite des Walzenbrechers ausgelegt. Je nach konstruktiver Größe und Durchmesser sind Arbeitsbreiten bis 1600 mm möglich.

Zwei-Walzenmühlen werden zur Feinzerkleinerung spröder, mittelharter bis harter Produkte bei gleichmäßigem Kornband des Aufgabematerials eingesetzt. Durch die zwischen den Walzen bestehende Druckzerkleinerung, meist kombiniert mit Friktion (unterschiedliche Walzen-geschwindigkeiten), können die Produkte je nach spezifischer Mahleigenschaft in engen Korngrenzen aufbereitet werden. Das Mahlergebnis wird hierbei hauptsächlich durch die variablen Parameter wie:

  • mittlere Umfangsgeschwindigkeit / Durchsatzleistung
  • Friktion / Geschwindigkeitsdifferenz
  • Mahlspalteinstellung / Zerkleinerungsverhältnis

bestimmt. Fixe Einflussgrößen, wie der Durchmesser der Walzen (bis zu 1000 mm), mögliche Oberflächenprofile werden über praktische Versuchsdurchführungen ermittelt und in Vergleich gesetzt. Das Durchsatzvolumen, die Zusammensetzung des Endproduktes sowie die konstruktive Auslegung bestimmen den Durchmesser der Walzenmühle im Bereich 200 mm – 1000 mm.

Das durchschnittliche Zerkleinerungsverhältnis liegt bei der Vermahlung mit Walzenmühlen bei ca. 1: 4 bis 1: 8 (Referenz D-350mm -500mm) und kann entsprechend den konstruktiv bzw. prozesstechnisch gewählten Walzendurchmessern (bis 1000 mm) bis auf ca. 1:12 – 1:15 vergrößert werden. Es werden in Abhängigkeit zur Durchsatzleistung Endkörnungen von > 0,3 bis ca. 1,0 mm als untere Grenze erreicht. Harte, spröde Produkte wie Mineralstoffe, Schamotte, Quarz, Kohlenstoffe, Glas, Silicat-Produkte usw., werden zur Vermeidung von Staub und Erhöhung der Standzeiten der Walzen bei Gleichlauf, bzw. möglichst kleinen Friktionen vermahlen. Hingegen gilt, je kleiner der Mahlspalt gewählt werden muss, desto größer muss, abhängig von den spezifischen Mahleigenschaften, die Friktion sein, um Brikettierungen (Verpressungen) zu vermeiden. So muss z.B. bei der Herstellung von Tafelsalzen, Aufbereitung von Wirbelschichtgranulaten, Düngemittel, Harnstoffen, chemischen Produkten ohne merkbare Verschleißeigenschaften, mit angepassten Friktionen gemahlen werden.

Die Anforderungen definieren die zu verwendenden Werkstoffe. Wandstärken bis zu 60 mm ermöglichen das mehrmalige Überarbeiten der Walzen im Falle von Hohllauf (Auswaschungen) bei Walzenbreiten > 400 mm bzw. Beschädigungen der Oberflächen (z.B. Riefenbildung) durch Fremdstoffe. Nicht selten betragen die Standzeiten zwischen den Überarbeitungen bis zu 1-2 Jahre je nach Produkt. Die oft höheren Anschaffungskosten im Vergleich zu schnelllaufenden Mühlensystemen und die deutlichen Vorteile geringerer Instandhaltungskosten d.h. hohe Verfügbarkeit, sowie eine den Anforderungen angepasste gezielte Produktvermahlung bei engen Korngrenzen, rechtfertigen daher den Einsatz einer Walzenmühle.

Walzenmühlen werden mit Arbeitsbreiten bis zu 1,6 m geliefert. Achsparallelität sollte daher gewährleistet sein – eine Überarbeitung auf stationären Bearbeitungsmaschinen ist Konzept dieser Konstruktionen. Die Instandhaltung d.h. Ein- und Ausbau der Walzen kann vereinfacht werden durch zusätzliche Verfahrbarkeit der Mühlen verbunden mit einer manuellen/ hydraulischen Hebe-Senkeinrichtung.

Verschiedene Modifikationen ermöglichen zudem die Anpassung an den Prozess, die Produktion bzw. Instandhaltung. Zur Vermeidung von Anhaftungen an der Walze bzw. durch Feuchte/ Nässe des Produktes, werden Abstreifer aus speziellen Werkstoffen eingesetzt. Diese sind nachstellbar und durch obenliegenden Einbau leicht zugänglich zur Nachbearbeitung. Bei Feinvermahlung von harten, sehr schleißenden Produkten wie z.B. Silizium–Legierungen ist durch Anbau einer axialen Reversierung eine Standzeitverlängerung von ca. 15 – 20 % möglich. Die Einstellung des Mahlspaltes erfolgt manuell mittels Handrad auf die Genauigkeit 0,1 mm. Ersatzweise kann diese digital, motorisch gesteuert werden und ermöglicht die Freigabe der vorgeschalteten Prozesse.

Keramik oder Glasprodukte lassen sich über Keramik-Walzenmäntel (Al2O3 bzw. ZrO) meist nur mit geringem, begrenztem Zerkleinerungsverhältnis aufbereiten. In der Regel ist dieses nicht höher als ca. 1:1,5. Die intelligente Steuerung in Kombination mit der oben erwähnten digitalen, motorischen Mahlspalteinstellung ermöglicht das mehrstufige Vermahlen von Einzelchargen auf die gewünschte Endkorngröße über Mahl-Siebkreislauf mit einer Walzenmühle. Das so beschriebene PMS Anlagenprinzip (Programmgesteuerte Mahl-Sieb-Anlage) ermöglicht z.B. bei häufigem Produktwechsel, ein rasches Anpassen durch Programmänderungen.

Zwei-Walzenmühle Typ  WBP
Bild 1: Zwei-Walzenmühle Typ WBP 10/16 (D=1000 mm, Arbeitsbreite 1600 mm), Schwingenverlagerung doppelt geführt, getrennter Antrieb für beide Walzen, Spalteinstellung über Handrad (Nonius - Einstellung manuell)
Ein-Walzenbrecher Typ WBK
Bild 2: Ein-Walzenbrecher Typ WBK 6/14 zur Vorzerkleinerung von mittelharten bis harten Agglomeraten, Walzen aus verschleißfestem Stahl, einstellbare Abfederung, Spalt (Brechplatte gegen Walze) einstellbar, mit Profilierung
Ein-Walzenbrecher Typ WBK
Bild 3: Ein-Walzenbrecher Typ WBK 6/8 zur Aufbereitung von Salz-Agglomeraten. Produktberührte Gehäuseteile in VA 1.4462, Walzen und Gegenplatte profiliert, hergestellt aus speziellem VA-Stahl. Kombination mit Verfahrbarkeit, hydraulische Hebe-Senk-Einrich
Zwei-Walzenmühle Typ WBP
Bild 4: Zwei-Walzenmühle Typ WBP 6/13 zur Feinzerkleinerung von Salz. Produktberührte Gehäuseteile in VA 1.4462, Walzen als Glattwalzen aus speziellem VA-Stahl. Walzenmühle ausgerüstet mit manueller Mahlspalteinstellung und hydraulischer Konterung – Verfa

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