1. Einleitung

Die Dispersität ist eines der wichtigsten physikalischen
Merkmale von Feststoffen. Sie kann mit Zustandsgrößen
wie Korngröße, Kornform, Dichte, Konzentration sowie
Zusammensetzung der dispersen Phase bzw. des umgebenden
Mediums beschrieben werden. Innerhalb dieser Größen
nimmt die Korngröße und deren Verteilung eine Schlüsselstellung
ein. Einerseits werden wichtige Eigenschaften wie
die Reaktivität, die Packungsdichte, der Aufschlussgrad und
die Homogenität von Stoffgemischen von diesem Parameter
beeinflusst. Andererseits lässt sich am ehesten die Korngröße
gezielt verändern, um bestimmte Feststoffeigenschaften
zu erreichen.
1. Introduction
Dispersity is one of the most important physical features
of solids. It can be described by properties of state, such
as particle size, grain shape, density, concentration as
well as the composition of the disperse phase or the
circumambient medium of which the particle size and its
distribution rank highest. On the one hand, essential
properties, such as the reactivity, packing density, degree
of decomposition and homogeneity of mixtures of
materials are influenced by this parameter. On the other
hand, it is the particle size which can most easily be
changed in a carefully controlled way to achieve certain
solid properties.

Seit den Anfängen der Aufbereitung wird der beschriebene
Sachverhalt vielfach genutzt. Dabei stand zunächst die
Zerkleinerung von Rohstoffen und Zwischenprodukten im
Vordergrund. Heute sind als weitere Stoffgruppe Abfälle
hinzugekommen. Die Tendenz geht dahin, dass die Aufmahlung
sich zu immer feineren Produkten hin verschiebt,
wenn beispielsweise die Reaktivität der entscheidende
Qualitätsparameter ist. Für die Herstellung von Feinststoffen
ist die Frage nach der Größe des Energieeintrags in
die Mahlung von großer Bedeutung, da sich letztendlich
immer die Frage stellt, ob der Aufwand den erzielten Nutzen
rechtfertigt.
Diese Aspekte stehen im Mittelpunkt der folgenden Ausführungen,
in denen über die Mahlung von Kalkstein,
Zementklinker, Hüttensand, Altbeton und Ziegelbruch in
einer Kreislaufmahlanlage berichtet wird. Zielstellung der
durchgeführten Mahlversuche waren dabei die Ermittlung
der erforderlichen spezifischen Zerkleinerungsenergie in
Abhängigkeit von der erreichten Produktfeinheit und die
verfahrenstechnische Modellierung der Anlage. In der Regel
schlossen sich an diese kleintechnischen Versuche stoffliche
Untersuchungen an, um Aussagen über die Veränderungen
der Materialeigenschaften in Abhängigkeit von der erreichten
Dispersität machen zu können. Erst die Verknüpfung
zwischen dem notwendigen Zerkleinerungsaufwand
einerseits und den resultierenden Produkteigenschaften
andererseits, gestattet schlüssige Aussagen darüber, ob die
durch eine Feinmahlung erreichten Vorteile den erhöhten
Energieaufwand rechtfertigen.
2. Verwendete Versuchsanlage
Im Aufbereitungstechnikum der Professur Aufbereitung
von Baustoffen und Wiederverwertung an der Bauhaus-
Universität Weimar wird seit 1997 eine kleintechnische
Kreislaufmahlanlage betrieben. Mit dieser Anlage ist es
möglich, unterschiedlichste mineralische Stoffe praxisnah
zu Mehlen variabler Feinheit zu mahlen. Im Rahmen von
Forschungsprojekten und studentischen Arbeiten wurde
diese Anlage zur experimentellen Bestimmung der Mahlbarkeit
von Rohstoffen und Zwischenprodukten der Steine-
Erden-Industrie sowie von Recyclingmaterialien genutzt.
Gleichzeitig dient die Anlage zur Herstellung von Probematerial
für baustofftechnische Versuche. Bild 1 zeigt das
Herzstück der Anlage – die Kugelmühle Super Orion 100/70
S.O mit einem Durchmesser von 820 mm, einer Länge von
700 mm, Drehzahl 32 U/min – und die Entnahmestutzen für
das Mühlenausgangsmaterial (1), das Grobgut (2), das Feingut
(3) und den Staub (4).
Das Fließschema der Mahlanlage ist im Bild 2 dargestellt.
Das Aufgabegut – hier ist aus technologischen Gründen eine
Größtkornbegrenzung von 4 mm gegeben – wird aus einem
Vorlagebehälter direkt in die Kugelmühle dosiert. Das
Mahlgut durchläuft die Mahltrommel und wird dabei
durch die Bewegung der Mahlkörper (Cylpebse) zerkleinert,
bevor es über Schlitze in die weiterführende Förderrinne
austreten kann. Über ein Becherwerk wird es dann dem
Sichter zugeführt. Der Sichter ist ein Kanalradsichter
100 ATP mit horizontal gelagertem Sichtrad. Über die Drehzahl
des Sichterrades, die zwischen 1150 und 11500 U/min
stufenlos regelbar ist, können Trennkorngrößen von 4 bis
100 m und Massedurchsätze von 2 bis 50 kg/h erzielt werden.
Während das Sichtergrobgut durch die Schwerkraft in
die Mühle zurückläuft, wird das Feingut pneumatisch zur
Vorabscheidung in den Zyklon transportiert. Der Feinststaub
gelangt über Rohrleitungen in den Schlauchfilter und
wird dort vom Luftstrom getrennt. Feingut und Filterstaub
können jeweils unterhalb des Gerätes über Zellenradschleusen
abgegriffen werden. Feinste Produktkorngrößen,
die mit dem Zyklon nicht mehr abgeschieden werden können,
fallen in der Filteranlage an.
40 (Volume 55) No. 8/2002 – ZKG INTERNATIONAL
Since the beginning of preparation technology use has
been made of these generally known facts in many
cases. At first the comminution of raw materials and
intermediate products was in the limelight. Today
another group of materials has been added – waste. The
tendency is spreading to grind finer and finer products
if, for example, the reactivity is the decisive quality
parameter. The question of the power requirement for
grinding is of great importance for the production of very
fine materials because, in the end, it is always a question
of the input-output relation.
These aspects will be described hereinafter focussing on
the grinding of limestone, cement clinker, granulated
blastfurnace slag, used concrete and broken bricks in
a closed-circuit grinding plant. It was the aim of the
grinding tests to determine the required specific size
reduction energy depending on the product fineness
achieved and to simulate the plant from the process
engineering point of view. Usually material investigations
followed these tests in the pilot plant in order to acquire
knowledge of the changes of the material properties
depending on the dispersity reached. Only linking up the
necessary comminution expenditure, on the one hand,
with the resulting product properties, on the other hand,
allows logical conclusions to be drawn as to wether
the advantages achieved by fine grinding justify the
increased power consumption.