Zwei-Walzenzerkleinerung
Die Zerkleinerungstechnik wird unterteilt in Grob- Fein- und Feinstzerkleinerung. Die Zerkleinerungssysteme werden entsprechend ihrer Beanspruchungsart unterteilt in schlagende, drückende, scherende und schneidende Systeme. Kombinationen der einzelnen Beanspruchungsarten sind ebenfalls bekannt.
Walzenbrecher arbeiten als Grobzerkleinerer. Bei einem Zerkleinerungsverhältnis ca. 1:4 bis 1:10 werden, angepasst an die Aufgabenstellungen, meist harte, spröde Produkte bei Gleichlauf der Walzen aufbereitet. Die Beanspruchungsart ist in diesem Falle eine reine Druckzerkleinerung. Der Durchmesser der Walzen wird bestimmt durch das Zerkleinerungsverhältnis und die gegebene Produktspezifikation. Die mittlere Umfangsgeschwindigkeit wird bestimmt über das notwendige Schwungmoment. Bei Geschwindigkeiten zwischen 4 bis 8 m/sec bleibt die Verschleißrate produktangepasst in angemessenen Grenzen.
Die Endkorngröße liegt ohne Einzugshilfen bei ca. >5 bis 15 mm. Durch Einsatz von zusätzlichen Einzugshilfen unterschiedlicher Größe, Form und Verteilung und Werkstoffen auf den Walzen kann das Zerkleinerungsverhältnis beträchtlich gesteigert werden. Bei zu erwartenden hohen Verschleißraten, d.h. Aufbereitung harter, spröder Produkte, wie Bildschirmglas, Ferroprodukte, Quarz, Feldspat, Schotter, Kohlenstoffe usw., können durch Einsatz von Segmentschalen Betriebsunterbrechungen minimiert werden. Sie werden direkt innerhalb der Zerkleinerung gewechselt, und können außerhalb durch Auftragsschweißen wieder instand gesetzt werden. Hierdurch bleiben die Betriebskosten langfristig gering. Je nach Produkt werden unterschiedliche Werkstoffe der Walzen oder Segmente eingesetzt. So z.B. Chrom-Nickel-Stähle, Manganstähle C45 gehärtet und weitere. Walzenbrecher werden als Vorzerkleinerungsstufe in den Aufbereitungsprozessen eingesetzt (Bild).
Walzenmühlen übernehmen die Aufgabe der Feinzerkleinerung. Bei einem Zerkleinerungsverhältnis 1:4 bis 1:6 werden Endkörnungen von > 0,3 bis ca. 1,0 mm als untere Grenze erreicht. Harte, spröde Produkte wie Mineralstoffe, Schamotte, Quarz, Kohlenstoffe, Glas, Silica-Produkte usw. werden bei Gleichlauf der Walzen, bzw. kleinen Friktionen aufbereitet. Es gilt die Regel, je kleiner der Spalt desto größer die Friktion. Sie liegt bei schleißenden, meist spröd-harten Produkten zwischen 1:1,1 bis 1:1,5. Auch bei Walzenmühlen werden die unterschiedlichsten Werkstoffe eingesetzt. Wandstärken bis zu 60 mm ermöglichen das Überarbeiten der Walzen im Falle von Hohllauf oder Auswaschungen. Nicht selten betragen die Standzeiten zwischen den Überarbeitungen bis zu 1-2 Jahre je nach Produkt. Die evtl. höheren Anschaffungskosten im Vergleich zu schnelllaufenden Mühlensystemen werden durch Flexibilität, hohe Verfügbarkeit und geringe Instandhaltung kompensiert.
Bei Anwendungen in der Chemie werden trockene Produkte mit geringer Restfeuchte aufbereitet. Die Produkte können daher leicht schmierend oder zäh-elastisch sein. Je nach Zerkleinerungsgrad und Endkorngröße werden die Walzenmühlen dann unter Friktionen 1:1,5 bis max. 1:3 betrieben. Die Walzen-Eigenreinigung, unterstützt durch Abstreifersysteme, wird hierdurch begünstigt. Im Einsatz sind normale gerade Abstreifer, bzw. rotierende Abstreifer in Form von Bürsten oder Schnecken. Beispielhaft seien benannt Produkte, wie Kunstdünger, Soda, kompaktierte Salze, Waschmittel-Vorprodukte, Industrie- oder Speisesalze. Walzenmühlen sind aufgrund der Feinzerkleinerung meist mit glatten Walzen oder geriffelten Walzen ausgeführt. Die produktberührten Teile, wie Gehäuse mit Herzblechen und Walzen können in qualitativ hochwertigen Stählen geliefert werden. Im Falle von Salzaufbereitungen werden beispielsweise korrosionsbeständige Edelstähle verwendet. Bei der Aufbereitung von Rohsalzen, d.h. vorbereitend für eine Waschung, werden Walzenmühlen nicht selten als Nassmühlen eingesetzt. Der generelle Unterschied zwischen Walzenbrechern und Walzenmühlen liegt nicht in der Beanspruchungsart, sondern in der Konstruktion. Walzenbrecher besitzen einen Fremdkörper- bzw. Überlastschutz, gegeben durch Federpakete. Walzenmühlen haben zusätzlich eine Handradeinstellung, über die der Zerkleinerungsspalt auf 0,1 mm Genauigkeit eingestellt werden kann. Hierdurch ist die exakte, auf die Bedürfnisse angepasste Verschiebung des Kornbandes möglich. Durch Digitalisierung mittels Drehgeber verbunden mit hydraulischer Konterung lässt sich der Zerkleinerungsspalt zwischen den Walzen prozessangepasst ohne Aufwand ferngesteuert korrigieren bzw. einstellen.
Es wurden bis dato die unterschiedlichsten Modifikationen geliefert. Für extreme Betriebsbedingungen, wie das Aufbereiten von Produkten nach den Ofenprozessen, werden Walzenbrecher/-mühlen mit innengekühlten Walzen geliefert. Bei Temperaturen von annähernd 600 bis 700 °C müssen die Schweißverbindungen und Lagerstellen geschützt bleiben. Je nach Wärmeübergang in den Walzenkörper, werden die Querschnitte und Wassermengen theoretisch ermittelt. Gasdichte Walzenbrecher/-mühlen werden dann eingesetzt, wenn zusätzliche Stickstoffüberlagung benötigt werden. So z.B. bei empfindlichen, explosiven Produkten, wie z.B. Seltene Erden oder magnesiumversetzte Produkte usw. Die Gasdichtigkeit liegt bei ca. 300 bis 400 mm Wassersäule.
Ein weiterer Anwendungsbereich ist die eisenfreie Zerkleinerung von beispielsweise Keramik oder Glasprodukten. Keramik-Walzenmäntel lassen nur ein geringes, begrenztes Zerkleinerungsverhältnis zu, in der Regel nicht höher als 1:1,5. Durch die Kombination mit einer intelligenten Steuerung und motorischer Spalteinstellung ist die Möglichkeit gegeben, in Chargen Produkte mehrstufig über Mahl-Siebkreislauf mit einer Walzenmühle auf die gewünschte Endkorngröße zu zerkleinern. Das Anlagenprinzip, PMS-(Programmgesteuerte Mahl-Sieb-)Anlage, ermöglicht den flexiblen Betrieb. D.h. angepasst an die verschiedenen Aufgabenstellungen, z.B. bei häufigem Produktwechsel, können über Programmänderungen die unterschiedlichen Körnungen hergestellt werden. Die Tabelle informiert an verschiedenen Beispielen, wie über Vor- bzw. Nachzerkleinerung mittels Zwei-Walzenbrecher/-mühlen ein möglichst feingutarmes Produkt hergestellt wurde.
