3.4 Durchführung der Mahlung von Zementklinker

Das vorbereitete Aufgabegut (d<4mm) wird über einen Materialaufzug zum Aufgabebereich der Anlage transportiert. Dort wird es manuell in einen Vorlagebehälter gefüllt. Eine Dosierrinne leitet dieses Mahlgut direkt auf die Kugelmühle. Das Material fällt in die Kugelmühle, wo es eine gewisse Zeit verweilt. In der Kugelmühle wird das Produkt aufgemahlen. Die Mahlung geschieht dadurch, dass Cylpebse durch die Drehbewegung der Trommel angehoben werden und anschließend herunterfallen. Die dadurch erlangte kinetische Energie der Cylpebse wird beim Aufprall auf das Mahlgut übertragen und führt in Form von Druck und Reibung zur gewünschten Zerkleinerung. Das unterschiedlich vermahlende Produkt tritt durch einen Spalt im Trommelmantel wieder aus und fällt in ein Schwingförderrohr. Dieses Rohr transportiert das Material zum Becherwerk, wo es überhoben wird. Von dort aus fällt das Mahlgut in den Sichter, wo es von einem Luftstrom erfasst und zum Sichterrad geführt wird. Die Produktfeinheit wird über die Sichterdrehzahl variiert. Das Gut, welches bereits fein genug gemahlen wurde, gelangt durch das Sichtrad nach außen. Das grobe Material wird am Sichtrad abgewiesen und fällt nach unten. Dort wird es ausgetragen und der Kugelmühle erneut zugeführt. Dadurch wird der Kreislauf geschlossen. Das Feingut gelangt pneumatisch zum Zyklon und wird dort abgeschieden. Es kann unterhalb vom Zyklon abgegriffen werden. Der im Zyklon nicht abgeschiedene Feinstanteil wird pneumatisch zum Filter geführt, wo er vom Luftstrom abgetrennt wird. Der Feinstanteil kann, entsprechend dem Zyklon, unterhalb vom Filter entnommen werden. Dem folgenden Fließschema kann entnommen werden, wie der Materialfluss erfolgt und an welchen Stellen Proben entnommen werden können.

3.4.1 Durchführung der Messung

Ein Durchlauf mit einer bestimmten Sichterdrehzahl dauert ungefähr 6 Stunden. Davon dienen die ersten beiden Stunden der Stabilisierung des Systems, d.h. es sollten sich in dieser Zeit konstante Masseströme in allen Bereichen der Anlage einstellen. Um dies kontrollieren zu können, wird an der Anlage die Masse der Kugelmühle und damit auch das Gewicht des Mahlgutes in der Mühle angezeigt. Wenn dieses Gewicht konstant bleibt, kann davon ausgegangen werden, dass sich ein stationärer Zustand eingestellt hat. In den verbleibenden Stunden finden nun 4 Messdurchgänge mit einer Dauer von je einer Stunde statt. Ein einstündiger Messdurchgang gliedert sich wie folgt:

1. Messung nach 15 Minuten:

? Entnahme einer Grobgutprobe

2. Messung nach weiteren 30 Minuten:

? Entnahme einer Probe aus dem Umlauf

3. Messung nach weiteren 15 Minuten:

? Entnahme des angesammelten Materials an Feingut und Staub

Bei der 1. und 2. Messung wird für ein bis zwei Minuten an der entsprechenden Stelle des Systems (siehe Abb. 17) der Kreislauf unterbrochen und der komplette Massestrom für diesen Zeitraum aus der Anlage abgezogen. Da bei diesem störenden Vorgang das System in einen instabilen Zustand übergeht, wird der Anlage 30 Minuten Zeit gegeben, um wieder kontinuierlich zu arbeiten. Da es sich bei der 3. Messung um Endprodukte handelt, die über den kompletten Zeitraum von 60 Minuten angesammelt werden, ist dieser Vorgang nicht mit einer Störung des Systems verbunden. Die Proben werden im Anschluss an die Entnahme gewogen und falls erforderlich, auf einen stündlichen Durchsatz hochgerechnet.

3.5 Aufbereitung der Messdaten am Beispiel der Altbetonmahlung

Um sinnvolle Messdaten für eine Simulation zu bekommen, müssen die gemessenen Stoffströme und Durchsätze aufbereitet werden. Hierbei ist es notwendig, die Messdaten auszusortieren, welche fragwürdig sind oder auf einen Fehler hinweisen. Anschließend werden geeignete Messdaten zusammengefasst, um einen möglichst genauen Mittelwert zu erhalten. Um einen Messdurchgang auf sinnvolle Werte zu kontrollieren, ist es vorteilhaft, eine Kontrollrechnung durchzuführen, wie sie im Folgenden vorgestellt wird:

Kontrollrechnung:

mA = mF + mS ( 16 ) m_Fehler = mU -mA -mG

Größen und Maßeinheiten: mA -Massenstrom der Aufgabe in kg/h mF -Massenstrom des Feingutes in kg/h mS -Massenstrom des Staubes in kg/h mG -Massenstrom des Grobgutes in kg/h mU - Massenstrom des Umlaufes in kg/h mFehler -resultierender Fehler in kg/h

Bei dieser Rechnung wird überprüft, ob der Umlaufmassenstrom, also der Mühlen-und Sichterdurchgang, genauso groß ist, wie die Summe der Massenströme aus Grobgut und Aufgabegut. Anhand des resultierenden Fehlers ist zu erkennen, ob die Messergebnisse des Durchgangs verwendbar sind oder nicht. Da, ein konstantes Gewicht der Mühle angestrebt wird, wie schon im Abschnitt 3.3.1 beschrieben, ist davon auszugehen, dass bei gleicher Spaltweite annähernd gleiche Mühlendurchsätze erreicht werden. Der Massestrom des Umlaufs muss immer größer sein als der Grobgutmassenstrom. Des Weiteren sollten sich die Aufgabegutmassenströme mit Erhöhen der Sichterdrehzahl reduzieren und die Grobgutmassenströme anwachsen. Abgeleitet aus diesen Erkenntnissen werden nun jene Messda

ten der Durchläufe (siehe Anlage) verwendet, welche den oben genannten Bedin-
gungen nicht widersprechen.
Als Beispiele sind in den folgenden Tabellen die Messdaten des 1. und 5. Durchlaufs
der Altbetonmahlung abgebildet.

Tabelle 8: Altbetonmahlung Durchlauf 1

Anhand dieser Tabelle zeigt sich, dass die einzelnen Messungen zwar einen relativ großen Fehler aufweisen, aber die gemittelten Werte den stationären Zustand gut darstellen. Es ist auch ist zu erkennen, dass sich die einzelnen Durchgänge untereinander nicht widersprechen. Für die Berechnung der Simulation wurden hier die Messdaten des gemittelten Durchganges verwendet.

Tabelle 9: Altbetonmahlung Durchlauf 5 Bei diesem Durchlauf war es problematisch festzustellen, welche Werte den realen Zustand des Systems widerspiegeln. Dass verschiedene Massenströme nicht bekannt sind, kann daran liegen, dass es zu einer Verstopfung im System gekommen ist oder dass aus anderem Grund kein Wert zustande kam, der dem realen Zustand entsprach. Eine Verstopfung kann zum Beispiel entstehen, wenn der Austragsspalt in der Kugelmühle durch einen Mahlkörper verstopft ist. Meist sind dann die Messdaten von ein bis zwei Durchgängen unbrauchbar. Da aber hier der Fehler des gemittelten Durchganges (im Gegensatz zum 2. Durchgang) sehr groß ist, wird für die Simulation der komplette 2. Durchgang verwendet. Um sicherzugehen, dass sich dieser Durchgang in das Schema (Tabelle 10, Punkt 3.5.1) der anderen Durchgänge einpasst, wurde anschließend verglichen, ob folgende Bedingungen erfüllt sind:

1. mA6 > mA7
2. mU6 » mU7

3. mG6 < mG7 Wenn auch hier keine Widersprüche auftreten, kann davon ausgegangen werden, dass die Daten den realen Zustand widerspiegeln. Mit Hilfe dieses Schemas wurden alle Durchgänge aufgearbeitet.

3.5.1 Auswertung der Messergebnisse

In der folgenden Tabelle sind die aufgearbeiteten Messdaten zusammengestellt.

Tabelle 10: Zusammenfassung der Altbetondurchläufe

Um die Veränderungen der Massenströme bei Erhöhung der Sichterdrehzahl zu verdeutlichen, wurden die wichtigsten Abhängigkeiten in den folgenden Diagrammen dargestellt:

Die Abb. 19 bestätigt annähernd, dass bei gleichbleibender Spaltweite die Mühlendurchsätze konstant bleiben. Dies ist besonders bei einer Spaltweite von s = 0,5 cm der Fall. Die Ursache für Abweichungen bei geringeren Drehzahlen liegt darin, dass die Materialfeinheiten bei den unteren Drehzahlen größere Unterschiede aufweisen und dadurch die Fließeigenschaften der Stoffströme bei gleicher Spaltweite voneinander abweichen. Da bei höheren Sichterdrehzahlen die Feinheiten des Mühlenmaterial relativ konstant bleiben, sind die Fließeigenschaften und damit auch die Mühlendurchsätze gleich. Der Abb. 18 kann man entnehmen, bei welcher Sichterdrehzahl welcher Gesamtdurchsatz erreicht wurde. Hier zeigt sich deutlich, dass bei zunehmender Sichterdrehzahl die Durchsätze kleiner werden. Ursache hierfür ist, dass bei zunehmend erreichter Feinheit deutlich mehr Zerkleinerungsarbeit zu leisten ist und dass dies nur realisiert werden kann, wenn das Material länger in der Mühle verbleibt oder über den Umlauf mehrmals die Mühle durchquert. Im Diagramm verlaufen die Kurven über den mit Messdaten belegten Bereich hinaus. Diese Durchsatzwerte wurden mit Hilfe der Simulation berechnet, worauf im Abschnitt 4 näher eingegangen wird.

4 Modellierung der Kreislaufmahlung mit PMP-Compact