3.3 Spezifischer Energiebedarf
Neben dem Anlagendurchsatz ist für den Anlagenbetreiber
der Energiebedarf einer Mahlung von besonderem Interesse.
Dazu wurde der Energiebedarf der Mühle gemessen und auf
den Anlagendurchsatz bezogen. Die Abhängigkeit dieser
spezifischen Mahlenergie von der Produktkorngröße – eingangs
als „Mahlkurve“ bezeichnet – wird in Bild 7 für die
fünf untersuchten Stoffgruppen dargestellt.
Unabhängig von der Stoffart steigt die benötigte Mahlenergie
mit abnehmender Produktkorngröße hyperbolisch
an. Im Produktkorngrößenbereich 20 m < x80 < 60 m ist
der Anstieg mit ca. 2 kWh/t pro Abnahme der Korngröße
um 1 ?m gering. Dagegen hat eine um 1 m feinere Aufmahlung
im Bereich 4 m < x80 < 10 m im Mittel einen
Anstieg der Mahlenergie um ca. 50 kWh/t zur Folge.
Der Mahlenergiebedarf je nach Stoffart ist in Bild 8 dargestellt.
In Analogie zu Bild 6 wurde die spezifische Mahlenergie
für Produktkorngrößen x80 von 10, 20 und 30 m
aus den Trendkurven berechnet.
Supplementary tests had to be carried out on a laboratory
scale to check this conformity also for the material
groups of used concrete and broken bricks not tested so
far. For reasons of comparability these tests were extended
to all the materials mentioned in Table 1. The
experiments were carried out, following the Bond test,
with a laboratory ball mill with a diameter of 260 mm
and a length of 370 mm, an n/ncrit ratio of 0.81 and a sieve
with an aperture width of 200 m, in such a way that a
“circulating load” of 250 % (recycle ratio 3.5 or 350%)
was achieved. Fig. 6a shows the measured results of
the Bond tests. Compared with the results of the closedcircuit
grinding mill in Fig. 6b, there is the same tendency
as regards the grinding behaviour. To improve the
representation, the specific material throughputs of the
plant had been interpolated from the trend curves for a
uniform product particle size x80 of 30 m. Smaller values
of the working index according to Bond and larger
plant throughputs, with the same product fineness, are
equivalent to an improved grindability.
3.3 Specific power requirement
Next to the plant throughput, the power requirement
for grinding is essential for the plant operator. Therefore,
the power consumption of the mill was measured and
related to the plant throughput. The dependence of this
specific grinding energy on the product particle size –
above called “grindability curve” – is shown in Fig. 7 for
the five material groups tested.
Irrespective of the type of material, the required grinding
power is increased hyperbolically with decreasing
product particle size. In the particle-size range of 20 m
< x80 <60 m, the increase amounting to approx. 2 kWh/t
per decreased grain size by 1 ?m is low. By contrast,
grinding finer by 1 ?m in the range of 4 m < x80 < 10 m
results in an increase of the grinding power of approx.
50 kWh/t on average.
Fig. 8 shows the power requirement for grinding depending
on the type of material. Analogous to Fig. 6, the
specific grinding power for product particle sizes x80 of
10, 20 and 30 m was calculated on the basis of the trend
curves.
Granulated blastfurnace slag and used concrete have
approximately the same grinding behaviour. The specific
power consumption for cement clinker is slightly lower.

Hüttensand und Altbeton zeigen annähernd gleiches
Mahlverhalten. Der spezifische Energieverbrauch für
Zementklinker liegt geringfügig niedriger. Für Kalkstein
existiert nur ein Messpunkt zum Energieverbrauch bei
einer Produktkorngröße von 32 m. Ziegelbruch hat von
den hier untersuchten Materialien den geringsten Energiebedarf.
Dem Diagramm zufolge entspricht der Energiebedarf
für die Mahlung des Ziegelbruchs auf x80 = 20 m
in erster Näherung dem der Mahlung des Zementklinkers
auf x80 = 30 m.
Die in der Kreislaufmahlanlage ermittelten spezifischen
Mahlenergien liegen aufgrund des geringen Anlagendurchsatzes
naturgemäß oberhalb der für technische
Anlagen typischen Werte. Die Aussagen zum Einfluss der
Stoffart und der Produktkorngröße bleiben aber trotz dieses
Sachverhaltes gültig.
4. Untersuchungsergebnisse zur verfahrenstechnischen
Beschreibung von Mühle und Sichter
Ausgangspunkt der verfahrenstechnischen Modellierung
der Kreislaufmahlanlage ist die getrennte Beschreibung
zunächst von Mühle und Sichter anhand der Partikelgrößenverteilungen
des zu- und abgeführten Materials, des
Durchsatzes sowie anlagenspezifischer Kennlinien. Darauf
aufbauend kann die Bilanzierung der Einzelaggregate erfolgen
und ein Prozessmodell der Gesamtanlage entwickelt
werden. Dieses berücksichtigt den umlaufenden Materialstrom
zwischen den einzelnen Aggregaten. Durch die Einbeziehung
von spezieller Software [9] bleibt der Aufwand
für eine solche Modellierung überschaubar.
Die Parameter, die für die getrennte Bewertung der Hauptaggregate
verwendet wurden, sind in Tabelle 2 definiert.
Durch diese Größen wird der Zerkleinerungseffekt der Mühle
bzw. der Klassiereffekt des Sichters wie folgt dargestellt:
– Die in der Mühle erreichte Partikelgrößenreduktion wird
punktuell durch das Zerkleinerungsverhältnis bewertet,
welches als Quotient der x80-Werte des Zustroms und des
Abstroms der Mühle definiert ist. Eine differenziertere
Beschreibung der erreichten Zerkleinerungseffekte für
den gesamten Partikelgrößenbereich ist mit Hilfe des
Kornanreicherungsverhältnisses (particle concentration
rate pcr) [9, 10] möglich. Dieses ist als Quotient der normierten
Partikelgrößenverteilungsdichten des Abstroms
und des Zustroms definiert. Die normierten Klasseneinteilungen
werden als Quotient der betrachteten Korngröße
und einer Bezugskorngröße gebildet. Als Bezugskorngröße
wird die Korngröße gewählt, für die die
Summenverteilung Q(x) einen Bezugswert Q* annimmt.
Vorzugsweise wird der x80-Wert verwendet. Eine Anreicherung
von Partikeln in den einzelnen Korngrößenklassen
stellen Werte größer 1,0 dar, während Werte kleiner
1,0 einer Abreicherung entsprechen.
– Die Beurteilung des Trennerfolgs durch den Sichter erfolgt
durch den Trenngrad. Analog zum Kornanreicherungsverhältnis
ist der Trenngrad als Quotient aus zwei
Partikelgrößenverteilungsdichten definiert. Zusätzlich
geht hier die Aufteilung des Zustroms in Grobgut und
Feingut ein.
Mit den in Tabelle 2 dargestellten Messwerten, die bei der
Zerkleinerung von Zementklinker gemessen wurden, wird
beispielsweise ein Zerkleinerungsverhältnis der Mühle von
3,4 errechnet. Die Trennkorngröße des Sichters, liegt für das
gleiche Beispiel bei einem Wert von 4,3 m.
Aus den Analyseergebnissen der durchgeführten Mahlungen
ist bekannt, dass das Zerkleinerungsverhältnis mit steigendem
Mühlendurchsatz abnimmt. Für diese Abhängigkeit
kann auf der Basis der gemessenen Mühlendurchsätze und
der dazugehörigen Zerkleinerungsverhältnisse ein Potenzproduktansatz
ermittelt werden, der die Mühlenkennlinie
There is only one measuring point for limestone power
consumption shown for a product particle size of 32 m.
Broken bricks have the lowest power requirement of the
materials tested. According to the diagram, the power
requirement for grinding broken bricks down to x80 =
20 m corresponds to that of cement clinker grinding
down to x80 = 30 m to the first approximation.

darstellt (Bild 9). Im Unterschied zu den Betrachtungen
unter Punkt 3 ist für diese Kennlinie der Mühlendurchsatz
die entscheidende Einflussgröße. Dieser liegt aufgrund der
Ausbildung von Kreisläufen beträchtlich über dem Anlagendurchsatz.
Für das Betriebsverhalten des Sichters folgt aus der Analyse
der experimentellen Daten der Zusammenhang zwischen
der Trennkorngröße und der Sichterraddrehzahl (Bild 10).
Diese Sichterkennlinie weist ein wesentlich höheres
Bestimmtheitsmaß als die Mühlenkennlinie auf. Die
Dichteunterschiede der untersuchten Materialien, die bis
zu 0,7 g/cm3 betragen, wirken sich kaum auf die Trennkorngröße
aus.