KNETEN: Mischen bei der die Komponenten in hochviskoser, plastischer oder pastöser Form vorliegen → sehr stabile Knetwerkzeuge notwendig. Knetwerkzeuge bewegen sich gegeneinander: Pastöses Gut wird aufgeteilt, gestaucht und wieder zusammengeführt → sehr hohe Scherkräfte notwendig (Kraft um Schichten gegeneinander zu verschieben). ~ 1 kWh für 1 kg Knetmaterial.

Knetorgane: Schaufeln → Schaufelkneter, Schnecken → Schneckenkneter. Bei hochfestem Material wird viel Reibungswärme frei → Kühlmantel über Trog.

Kneter arbeiten im Über-, Normaldruck und Vakuum.

Schaufelkneter: (Diskontinuierlich)

Doppelmuldenkneter: Z-Förmige Schaufeln, Gut wird gegen den Trogsattel gedrückt + getrennt und die Teile des Knetguts gehen vom Wirkbereich der einen zum Wirkbereich der anderen Schaufel über.

Austrag: Transportschnecke, Kippen

Innenmischer: Stempel erzeugt einen bestimmten Arbeitsdruck → größere Scherkräfte → Erwärmung, meist gekühlt, alle Teile mit Panzern umgeben.

Schneckenkneter: (Kontinuierlich)

Band wird schraubenförmig um zylindrischen Kern gewickelt umgeben von aufklappbarem Gehäuse (für Reinigung). Gut wird durch Adhäsion fest gehalten, rotiert innerhalb der Schneckengänge (rotierende Schleppströmung).

Frenkelmischer/-kneter: Gehäusekanal hat Schnecken-/Leitkanal → Doppelschnekenkneter: immer dichtere Verzahnung.

Buss-Ko-Kneter: einzelne Schneckenflügel. Knetzähne ragen in Schneckenflügel hinein. Gesamte Schnecke bewegt sich oszillierend und rotierend → durch Knetzähne durchgehoben → intensivere Durchmischung.

TROCKENMISCHEN: Das Vermengen körniger bis pulvriger Feststoffkomponenten untereinander-oder mit geringen Flüssigkeitsmengen-hat das Ziel, möglichst einheitliche, schüttbare Gemenge (Pulver) durch Fallbeweguungen, Umschaufeln oder Aufwirbeln zu schaffen, ohne erhöhte Drücke oder Temperaturen anzuwenden.

Dynamische Mischer:Innenbewegte Teile

Statische Mischer: fixe Einbauten, Gut fließt vorbei

Mechanische Mischer: werden unterteilt in Freifallmischer, Zwangmischer und Schwerkraftmischer

Pneumatische Mischer: Schüttgut wird von Druckluft oder Inertgas durchströmt. Es expandiert mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit und kommt in einen aufgelockerten, fluidisierten Zustand. Aufsteigende Blasen intensivieren die Durchmischung.

MISCHAPPARATE

Es gibt mechanisch bewegte Mischer und pneumatisch arbeitende Mischer (mit Druckluftvermengung).

Freifallmischer: Einstellung der Drehzahl

Zerbrechliche Teilchen: niedrige Drehzahl, damit Teilchen nicht weiterzerkleinert werden

Abriebgefährdete Teilchen: hohe Drehzahl  → Zentrifugalkraft verhindert abfallen der Teilchen

Freifallmischer mit Mischeinbauten: Zacken, Ecken, Kugeln,

Verwendung: Bei trockenen, feinkörnigen bis pulvrigen Stoffen. Nicht bei großen Korngrößendifferenzen oder Dichteunterschieden.

Kapazität: 80 m³/h

Zwangsmischer: Wirkt mit dem Prinzip einer zwangsläufig erzeugten Mischung, durch Rotation von Gehäuse und eventuell Mischelementen. Schneckenbandmischer und Kegelschneckenmischer sind Untergruppen.

Schneckenmischer: Für trockene bis leicht feuchte Stoffe, zur groben Vorvermischung

Kegelschneckenmischer: Eine der Innenwand anliegende Mischspirale rotiert und läuft konisch an einem drehbaren Arm längs des Kegelmantels langsam um. Mischgut wird entlang der Kegelwand nach oben geführt und fällt dort in den Kegelraum zurück.

Schleudermischer: Fluidmischer, Tellermischer

Fluidmischer: In einem geschlossenen Behälter rotiert ein Schaufelrad mit hoher Drehzahl, es entsteht ein Luftpolster und wird dort durchmischt. Für feinkörnige Stoffe. Es ist meist ein Abstreifer eingebaut und entlädt die elektrostatischen Kräfte. Diskontinuierlicher, mechanisch-dynamischer Mischer.

Tellermischer: Auf einem Teller mit hochgezogenem Rand befinden sich Mischsterne die entgegengesetzt rotieren.→ Gegenstromvermischung. Für pastöses Gut und breiige Sachen. Diskontinuierlicher Mischer.

Schwerkraftmischer: statische und pneumatische Mischer.

Statische Mischer: Gut tritt in Trichterelemente ein und es kommt zu einer Vorvermischung. Die Vermischung erfolgt nur durch statische Einbauten. Es ist eine Vermischung aller Phasen möglich. Es gibt ein Mischrohr mit Einbauten, wo das Gut vorbeiströmt.

Pneumatische Mischer: Das Schüttgut wird von Druckluft oder Inertgas durchströmt. Es bildet sich eine Wirbelschicht indem Teilchen hochgeblasen und in Schwebe gehalten werden. Verwendung zum Fließbrettgefrieren (Erbsen).

KORNVERGRÖßERUNG

Agglomerieren

Sintern

Formpressen

Pulvrige Feststoffe werden zu größeren Stücken vereinigt. (Granulate, Pellets, Tabletten)

Agglomerieren: Definition: Das Feingut wird unter Wirkung von Grenzflächenkräften zu dispersen Stücken unregelmäßiger, nicht wiederholbarer Form und Größe zusammengestellt. Aufbauagglomerieren: Granulate werden gebildet mit d von 0,5 bis 20 mm. Sinn: Eigenschaften können besser gehandhabt werden.

Granulierung: Gut wird auf Granulierteller aufgebracht und granulieren von selbst oder durch Bindeflüssigkeit. Bei geeigneter Größe kann das Granulat vom Tellerrand abrollen.

Sintern: Erfordert Wärmebehandlung: Feinkörnige schmelzbare Feststoffe werden fast bis zur Schmelztemperatur erhitzt. Außenflächen der Teilchen schmelzen auf und verbinden sich, es kommt zu einer Feststoffbrückenbindung. Wird durchgeführt in einem Ofen mit bestimmter Form. Meistens mit hohem Druck → Verdichtung → Metallvereinigung.

Formpressen: Stoffvereinigung unter hohem Druck. An der Grenzfläche kommt es zu einer Druckvereinigung unter Wärmeabgabe. z.B.: Schülpe, Briketts, Granulate.

ZERKLEINERN

Grundlagen des Zerteilens der Feststoffe: Zerkleinern bedeutet, das Feststoffgefüge unter Wirkung mechanischer Kräfte zerteilen und die Dispersität(nehme an Oberflächenbeschaffenheit) des Feststoffs ändern.

Das Zerkleinern dient dem Vorbereiten anschließender Trennungsgänge oder chemischer Prozesse sowie dem Herstellen handelsüblicher Kornklassen. Der jährliche Welt-Energiebedarf für das Zerteilen von Feststoffen aller Art erreicht etwa 500 Milliarden Kilowattstunden, d.h. 6 % der Welterzeugung an Elektroenergie.

Stets bestimmen das nachfolgende Verfahren oder der Verwendungszweck die zu erzielende Feinheit, Kornverteilung, Kornform und auch Kornoberfläche des Endprodukts, von denen das chemische und physikalische Verhalten der Feststoffe abhängen. Stückgröße, Aufbau, Härte, Sprödigkeit und Spaltbarkeit der Ausgangsstoffe sowie der geforderte Zerkleinerungsgrad und Energiebedarf bedingen die                              Wahl des Zerkleinerungsverfahrens. Die heuristischen Regeln für die Senkung des Energiebedarfs sind:

Sprödbruch zerkleinerungstechnisch anstreben (z.B. Tiefkühlen), Zähbruch vermeiden;

im Aufgabegut enthaltene Feinanteile vor dem Zerkleinern abtrennen (Klassieren);

hohe Zerkleinerungsgrade durch stufenweises Zerkleinern unter Zwischenschalten von Klassierapparaten realisieren;

nur so fein wie nötig zerkleinern.

ZERKLEINERUNGSGRAD Der Zerkleinerungsgrad n ist definiert als Verhältnis       

des Größtkorndurchmessers D im Aufgabegut zum Größtkorndurchmesser d im

Feingut nach dem Zerkleinern.

ZERKLEINERUNGSAPPARATE: Die große Zahl der Feststoffe und technischer Zerkleinerungsvorgänge haben eine Vielzahl an Zerkleinerungsapparaten unterschiedlicher Arbeitsweise, Bemessung und Leistungsfähigkeit entstehen lassen. Bewegte Mahlorgane zerkleinern das Gut durch Druck, Schlag, Prall, Scheren, Schnitt, Knicken, Reiben oder Schleifen. Meist treten mehrere dieser Kräfte gleichzeitig auf.

Damit es zum Bruch kommt, muß sich ein Spalt bilden, der sich mit Schallgeschwindigkeit im Stoff fortpflanzt. Spaltmindestlänge: 1 μm.

Bruchflächenverlauf: charakteristisch

→ bei Druckbeanspruchung:

Es bildet sich ein Feingutkegel

und Splitter → Nachzerkleinern.

→ bei Prall:

Bei Belastung von 2 Seiten bildet sich mehr Feingut.

BEWERTUNG VON ZERKLEINERUNGSVERFAHREN:

Spezifisch freie Oberflächenenergie σ₀ = W₀ / ∆A Einheit: Nm/m².

Die spezifische, freie Oberflächenenergie ist die zur Vergrößerung einer Oberfläche erforderliche Arbeit, dividiert durch die zusätzlich entstandene Oberfläche.

Zerkleinerungsarbeit: W₀ = σ₀ * ∆A

Technische Zerkleinerungsarbeit: W_Z = W₀ + W_F + W_R + W_M

W_F = Zerkleinerungsarbeit; W_M = Verlustarbeit der Maschine; W_R = Reibungsverluste

Wirkungsgrad: η = W₀ / W_Z * 100 = 0,1 - 1 %

Zerkleinerungsanlage:

hoher Verschleiß: Teile müssen leicht auswechselbar sein

Maschinen werden überdimensioniert damit kein Teil bricht

Welle enthält Lager welche sehr dicht sind → es kann durch Staub zum Festreiben der Welle kommen → Wellenbruch

Feststoffeintrag soll möglichst gleichmäßig sein

Reinigung soll gut möglich sein

Antrieb durch Strom, Dampf, Wasser

BRECHEN UND MAHLEN: Nach der Härte der Feststoffe, angegeben in Mohs-Härten, läßt sich das Arbeitsgebiet Zerkleinern entsprechend TAFEL 1 einteilen. Harte bis mittelharte, spröde Feststoffe verhalten sich beim Zerkleinern annähernd gleich. Weiche Stoffe zeigen dagegen ein sehr unterschiedliches Verhalten.

TAFEL 1

Entsprechend der Stückgröße des Aufgabeguts ist häufig ein stufenweises Zerkleinern bis zum gewünschten Endprodukt erforderlich. Dabei wird zwischen Brechen und Mahlen unterschieden, gleichzeitig angewandt als Gruppeneinteilung der einzelnen Zerkleinerungsapparate.

Brechen und Mahlen erfahren nach Zerkleinerungsgrad n und Größtkorndurchmesser d im Endprodukt eine Unterteilung nach TAFEL 2. Die durch Kolloidmahlen erreichten Endfeinheiten liegen größtenteils oberhalb des eigentlichen, bei 0,1 μm beginnenden Kolloidbereichs.

TAFEL 2:Zerkleinerungsgrad und Endfeinheit der Brech und Mahlvorgänge

Das Zerkleinern soll einen bestimmten, für das Weiterverarbeiten des Feststoffs günstigen Zerkleinerungsgrad nicht unterschreiten. Außerdem wirkt zuviel Feingut in Mühlen hemmend, energieverbrauchend und verschleißend. Deshalb wird das auf die gewünschte Korngröße zerkleinerte Mahlgut während des Arbeitsgangs mit Klassierapparaten ausgesondert und entfernt. Hierfür sind Siebe und Sichter geeignet. Die Mehrleistung von Mühlen in Schaltung mit Sichtern beträgt 25-40 %.

Brechen

Die Haupttypen der Brecher und deren Wirkweise lassen sich in nachstehender Ordnung  zusammenfassen

Backenbrecher: arbeiten heute vorwiegend nach dem von Blake (1858) eingeführten Prinzip. Das Aufgabegut wird zerdrückt,  indem eine im oberen Drehpunkt aufgehängte Brechschwinge gegen eine ruhende Stirnwand schwingt. Stirnwand wie Brechschwinge tragen auswechselbare, glatte oder gerippte Verschleißplatten aus Manganhartstahl.

Aufgabegut

exzentrisch gelagerte Brechschwinge mit Brechbacke

Stirn-Brechbacke

Es gibt Backenbrecher, die in den Brechraum gelangende unbrechbare Fremdkörper automatisch austragen und so den Brecher vor Zerstörung schützen. Die Stirnwand wirkt als Ausweichschwinge mit oberem Drehpunkt und stützt sich am unteren Ende auf hydraulische Zylinder. Unbrechbare Fremdkörper, z.B. Eisenteile, lösen durch die auftretenden Kräfte die Hydraulik aus, die Stirnwand weicht zurück, und der Fremdkörper fällt aus dem Brechraum. Die maximale Stückgröße des Aufgabeguts gleicht annähernd der Brechmaulöffnung, so daß der Zerkleinerungsgrad etwa dem Verhältnis entspricht.

Der von den Backen gebildete Fassungs- oder Greifwinkel darf nicht größer sein als der Reibungswinkel zwischen Brechgut und Brechbacken, da sonst das Brechgut aus dem Brechmaul herausspringt.

Rundbrecher (Kegelbrecher, Kreiselbrecher): Zum Grob- und Feinbrechen eingesetzt, haben ein ringförmiges Brechmaul. Sie zerkleinern das Brechgut stetig zwischen ruhendem Brechmantel und taumelndem Brechkegel. Die Taumelbewegung des Brechkegels erzeugt ein entlang des Brechmantelumfangs umlaufendes Schließen und Öffnen des Austragsspalts. Der Brechkegel selbst rotiert dabei wenig oder gar nicht. Kegel und Mantel sind gezahnt oder glatt und bestehen aus verschleißfestem Manganstahl. Heben und Senken des Brechkegels oder Brechmantels gestatten das Einstellen der Austragspaltweite durch Hand oder automatisch.

Zum Gewinnen bestimmter Kornklassen und Entlasten des Brechers wird im Kreislauf zerkleinert, wobei das Brechgut über Siebe läuft und Überkorn mit dem Aufgabegut vermischt zum Brecher zurückkommt.

Rundbrecher haben gegenüber Backenbrechern die Vorteile geringeren Energiebedarfs je Masseeinheit, größerer Durchsatzleistung und steten Betriebs. Der Leerhub des Backenbrechers entfällt. Allerdings ist die Konstruktion der Rundbrecher komplizierter. Für sehr großes Aufgabegut und relativ kleine Durchsatzleistungen verdient der Backenbrecher den Vorzug, da ihm das Verhältnis Stückgröße des Aufgabeguts zu Durchsatzleistung günstiger liegt als beim Rundbrecher.

Walzenbrecher und Walzenmühlen: Zerkleinern das Aufgabegut zwischen parallel gelagerten Walzen, die gegeneinander rotieren und das Gut von oben in den einstellbaren Spalt einziehen. Den Druck erzeugen starke vorgespannte Federn, die beim Eindringen harter Fremdkörper (Eisenteilen) ein Ausweichen der schwingend im Gleitrahmen gelagerten Walze gestatten.

Damit das Brechgut aus dem Brechspalt nicht herausspringt, die Walzen die Stücke erfassen und in den Spalt einziehen, müssen Walzendurchmesser und Aufgabestückdurchmesser D in bestimmtem Verhältnis zueinander stehen. Dieses Verhältnis ist abhängig von der Reibung zwischen Walze und Brechgut.

Walzenbrecher: Dienen zum Grob- und Feinbrechen harter bis mittelharter Stoffe. Die beiden Walzen tragen ineinandergreifende Stacheln, Zähne oder Nocken, die das Einziehen großer Stücke erleichtern. Übernormale Walzendrehzahlen erzeugen durch schnelle Schlagfolge der Zähne im Brechgut Vibrationen, die den Feststoff spalten (Vibrationstechnik).

Walzenmühlen: Mahlen harte bis weiche Stoffe zu Schrot- oder Grobmehlfeinheit. Sie werden mit Vorteil angewandt, wenn es sich um stufenweises Zerkleinern handelt und ein möglichst feinmehlfreies Erzeugnis verlangt wird. Die Stahlwalzen sind glatt oder geriffelt. Es besteht die Möglichkeit, zwei Walzenpaare übereinander anzuordnen. Für das Feinzerkleinern geeignete Zerreibungs-Walzenmühlen haben vom Übersetzungsverhältnis 1:1 abweichende Walzenumfangsgeschwindigkeiten, die die Mahlwirkung steigern.

Schnecken- und Daumenbrecher: Zum Feinbrechen mittelharter bis weicher Stoffe sind in ihrem Aufbau einander ähnlich. Den Brechraum bildet ein Trog mit Roststabboden.

Schneckenbrecher: dicht über dem Rostboden läuft eine horizontal gelagerte,  mehrgängige Schnecke um, die das Aufgabegut zerdrückt.

Daumenbrecher: Haben eine Vierkantwelle mit aufgeschobenen daumentragenden Ringen. Die schraubenartig gegeneinander versetzten Daumen greifen zwischen die Roststäbe des Trogbodens ein und brechen das Gut durch Schlag- und Scherwirkung.

Prall- und Hammerbrecher

Prallbrecher: Im Zweiwalzen-Prallbrecher wird das gleichmäßig zugeteilte Aufgabegut von zwei schnellaufenden , mit auswechselbaren Schlagleisten besetzten Walzen erfaßt, durch Schlag ohne Widerlager zertrümmert und in den Prallraum geschleudert. Dort prallen die zertrümmerten Gutteile gegeneinander, zerkleinern sich dadurch selbst ohne Verschleiß von Metall, treffen erneut auf die Schlagwalzen und verlassen mit hoher kinetischer Energie den Prallraum über Roste.

Einwalzen-Prallbrecher mit einer Walze nach gleichem Prinzip arbeitend, werfen das Gut gegen im Prallraum angebrachte Prallelemente (Platten, Stangen), bis die gewünschte Feinheit erreicht ist. Infolge hoher Aufprallgeschwindigkeit des Gutes sowie der Summe der Geschwindigkeiten beider von Walzen gegeneinander geschleuderten Gutströme sind, im Vergleich zu anderen Brecherarten, der Zerkleinerungseffekt hoch und der Energiebedarf niedrig. Die Größenordnung des Endprodukts läßt sich in weiten Grenzen beeinflussen durch Andern der Schlagwalzendrehzahl, Schlagleistenanzahl und Rostspaltweite.

Prallbrecher eignen sich zum Feinbrechen und Schroten mittelharter bis harter Feststoffe; sie ersetzen oft die beiden Stufen des Vor- und Nachbrechens durch einen Arbeitsgang.

Hammerbrecher: Zum Grob- und Feinbrechen eingesetzt, sowie diesen entsprechenden Hammermühlen zertrümmern das Aufgabegut durch schnell aufeinanderfolgende Schläge der am Umfang eines Rotors gelenkig angebrachten Hämmer oder plattenförmigen Schläger verschiedener Ausführungsform. Die Hämmer sind auf dem aus Naben oder Scheiben bestehenden Rotor einzeln oder zu Reihen angeordnet, von denen vier bis acht über den Umfang verteilt sind. Die Zentrifugalkraft läßt die Hämmer radiale Lage einnehmen. In den Aufgabetrichter eingesetzte Roststäbe halten große Stücke zurück; die Hämmer greifen zwischen die Roststäbe ein und vorzerkleinern das Aufgabegut.

Das Aufgabegut wird durch vibrationsartige Schläge und Prall gegen die mit Prallplatten belegte Gehäusewand zerkleinert. Der erzeugte Luftstrom unterstützt das Zerkleinern durch Reiben der Teilchen aneinander oder an der Gehäusewand. Das Brechgut fällt über auswechselbare Bodenroste, die den Brechraum nach unten abschließen.

Doppelhammerbrecher enthalten zwei gegenläufig angeordnete Rotoren und vereinen zwei normale Hammerbrecher zu einem Brecher (Ich hasse das Wort Brecher) mit großem Einwurftrichter. Die Vorteile sind: große Aufgabestücke und höhere Durchsatzleistungen gegenüber einem Normalhammerbrecher (BRECHER→MN

Mahlen

NAß- und TROCKENMAHLEN:

Kein Pulver beim Naßmahlen → keine Staubexplosion; weniger Wärmeentwicklung; weniger Kraftaufwand wie beim Trockenmahlen.

Die zum Schroten, Fein-,  Feinst- und Kolloidmahlen eingesetzten Mühlen lassen sich etwa zu folgenden Hauptgruppen und deren Wirkweise ordnen

Im Gegensatz zum Brechen beeinflußt beim Mahlen die Mahlbarkeit der Feststoffe die Durchsatzleistungen der Mühlen, die je nach Aufgabegut und Mahlbedingungen starken Schwankungen unterliegt. Der Leistungsbedarf der Mühlen bleibt dagegen nahezu konstant.

Die Durchsatzleistung steigt, wenn der Teil des Mahlguts, der die vorgeschriebene Korngröße erreicht hat, stetig aus dem Mahlraum entfernt wird. Die Mühlen arbeiten deshalb im Kreislauf mit Sieben, Windsichtern oder Naßklassierern, die das Feinkorn abtrennen und das Grobgut in die Mühle zurückführen. Siebe und Sichter können dabei Teile der Mühle sein oder als selbständige Apparate im Kreislauf stehen.

Wälzmühlen

Arbeiten mit Wälzkörpern, die auf einer Mahlbahn abrollen, auf der das Mahlgut längere Zeit verbleibt und dadurch mehrmaliges Einwirken der Wälzkörper zerkleinert wird. Zu dieser Gruppe gehören Kollergänge und Rollenwälzmühlen, die sich in der Form ihrer Wälzkörper und Mahlbahnen unterscheiden. Druck und Reiben bewirken das Zerkleinern.

Kollergänge: Gehören zu den ältesten Zerkleinerungsapparaten. Auf einer ebenen, ringförmigen Mahlbahn rollen zwei bis vier schwere Laufsteine - sogenannte Läufer - , die durch ihr Eigengewicht das Mahlgut zerdrücken. Da die Umfangsgeschwinduigkeit der äußeren Läuferkante gegenüber der Mahlbahn größer ist als die der inneren Läuferkante, findet gleichzeitig ein Gleiten und damit Verreiben des Mahlguts statt.

Für diskontinuierlichen Betrieb ist der Boden der Mahlbahn geschlossen ausgeführt, während bei kontinuierlichem Mahlen, Stabroste oder gelochte Platten das zerkleinerte Gut am Lauftellerumfang abtrennen. Mitlaufende Schaber wälzen das Mahlgut um und verschieben es auf der Mahlbahn, so daß ein inniges Durchmischen unterschiedlicher Stoffe erzielt wird und feinere Anteile über den Rost austreten (Mahl- und Mischkollergang). Der Zerkleinerungsgrad hängt ab von der Spaltweite der Bodenroste. Die von Kollergängen erzeugten Teilchen haben im allgemeinen Plättchenform.

Rollenwälzmühlen: Auch Ringmühlen genannt, zerkleinern das Aufgabegut mittels Wälzkörpern. Vorgespannte Federn (Federkraftmühlen), Zentrifugalkräfte (Fliehkraftmühlen) oder Hydraulikzylinder (Hydraulik-Doppelrollenmühlen) pressen die Wälzkörper gegen eine ringförmige Mahlbahn.

In Federkraft-Walzenringmühlen liegen drei ortsfeste, federnd gelagerte Mahlwalzen an der Innenfläche des vertikalen, den Walzen frei aufliegenden Mahlrings. Eine der Mahlwalzen wird angetrieben und versetzt den Mahlring in Umlauf. Andere Ausführungen treiben den Mahlring direkt an. Das Aufgabegut gelangt - beiderseits zugeführt - auf die Mahlringinnenfläche und bildet, durch die Zentrifugalkraft angepreßt, eine verhältnismäßig dicke Mahlschicht. Die Federn gleichen auftretende Stöße innerhalb der Mühle aus. Das Mahlgut fällt, von der Rückwand der Einlaufschurre herausgedrückt, über die Ränder des Mahlrings in den Austragschacht. Das ausgetragene Mahlgut enthält grießige Anteile, deren Abtrennen beim Feinmahlen das Arbeiten mit einem Windsichter im geschlossenen Kreislauf erfordert. Federkraft-Walzenringmühlen sind für mittelharte bis weiche Feststoffe geeignet.

Federkraft-Wälzmühlen: (Federrollenmühlen) Besitzen zwei ortsfeste, kegelförmige Walzen, von Federn regelbar gegen eine horizontal rotierende Mahlbahn gepreßt. Das Zerkleinerungsverfahren ähnelt dem des Kollergangs. Das mittelharte bis harte, trockene Aufgabegut gelangt über einen Tellerzuteiler auf die Mahlbahn, die sich in rascher Umdrehung befindet  und die Rollen in Rotation versetzt. Ein höhenverstellbarer Stauring regelt das Abfallen des Mahlguts am Mahlbahnrand. Umlaufende Stufensiebe schließen den Mahlraum nach oben ab. Von unten über den Luftkanal eingeblasene Luft streicht durch den Mahlraum und reißt das Mahlgut zu den Sieben empor; diese lassen feinere Anteile zum Aerozyklon austreten, während gröbere Anteile in den Mahlraum zurückfallen. Vom Luftstrom nicht mitgeführte Grobanteile verlassen unten die Mühle. Es werden hohe Feinheiten erzielt. Der spezifische Arbeitsbedarf bewegt sich mahlgutabhängig in weiten Grenzen.

Federkraft-Kugelmühlen: (Kugelringmühlen) Es laufen Stahlkugeln zwischen einem unteren, horizontal rotierenden Mahlring und einem oberen, feststehenden, von Federn angepreßten Metallring. Die Mahlringform paßt sich den Kugeln an. Der untere Mahlring setzt die Kugeln in Bewegung. Das zentral über Zuteiler einfallende Aufgabegut wird von den Kugeln erfaßt, auf dem unteren Mahlring zerteilt und nach außen aus dem Ring getrieben. Ein Luftstrom hebt das Mahlgut zum oben angebrachten Sichter, der Grobanteile dem Mahlring wieder zuführt. Federkraftkugelmühlen dienen vor allem zum Feinmahlen von Kohle, Zementklinkern und Gipsstein. Einblasen von Heißluft in den Mahlraum macht die Mühle zur Mahltrocknungsanlage.

Fliehkraft-Walzenmühlen: (Pendelmühlen) Mahlen auf der Innenbahn eines konzentrisch zur vertikalen Mittelachse ruhenden Mahlrings. Zwei bis drei an Pendeln hängende Rollen kreisen um die Mühlenachse, wobei die Zentrifugalkraft die Rollen so an den Mahlring preßt, daß sie auf dem Innenmantel des Mahlrings abrollen. Das Mahlgut gelangt über Aufgabevorrichtungen zwischen Mahlring und Rollen und tritt über Windsichter oder Siebe aus. Pendelmühlen schroten und mahlen mittelharte Feststoffe, z.B. Kalkstein, Steinkohle. Federkraftwälzmühlen und Kugelmühlen lösen die Pendelmühlen auf dem Feinmahlgebiet ab, so daß sie nur noch begrenzt zum Einsatz kommen.

Kugelmühlen

Rotierende und schwingende Kugelmühlen. Zu den Kugelmühlen zählen die Grundtypen: rotierende Kugelmühlen (Sturzmühlen) und schwingende Kugelmühlen (Schwingmühlen). Eine Sonderstellung auf dem Gebiet des Feinst- und Kolloid-Naßmahlens nehmen die Rührwerkskugelmühlen ein. Zur Gruppe der rotierenden Kugelmühlen gehören Trommel-, Konus- und Rohrmühlen, die das Aufgabegut in einer rotierenden Trommel durch rollende und fallende Bewegung der Mahlkörper-Mahlgutfüllung mahlen. Ihre fortschreitende Entwicklung beeinflußte die Mahltechnik. Ebenfalls mit Mahlkörpern gefüllte Schwingmühlen für das Zerkleinern spröder und harter Feststoffe zeigen eine abweichende Bauart. Diese schwingenden Kugelmühlen haben keine rotierende Trommel, sondern einen in schnelle, kreisförmige Schwingungen versetzten Behälter, der die Füllung als Ganzes kleine Wurfbewegungen und eine langsame Umlaufbewegung ausführen läßt. In techn. Hinsicht ist ein stärkeres Vordringen des Schwingmahlens zu verzeichnen.

Kugelmühlen gehören zu den verbreitensden Mühlen für das Schrot-, Fein-, und Feinstmahlen harter bis mittelharter Stoffe in trockenem und nassem Zustand. Sie haben den Vorzug hoher Durchsatzleistungen, hoher Zerkleinerungsgrade sowie einfacher Verschleißteile und sind zum Mischmahlen geeignet.

Grundlagen rotierender Kugelmühlen. Als Mahlkörper dienen Stahlkugeln, für eisenfreies Vermahlen Flintsteine oder Hartporzellankugeln. Um die reibende Oberfläche der Mahlkörper beim Feinstmahlen zu vergrößern, kommen Stahlwürfel, Stahllinsen, Rundstahlstücke oder Stahlstäbe zum Einsatz.

Durchmesser der Körper 3-20 cm. Die Trommelwandung ist mit widerstandsfähigen, auswechselbaren Mahlplatten aus Manganstahl oder Schalenhartguß, für eisenfreies mahlen aus Silex, Granit oder Hartporzellan ausgekleidet.

Rohrmühlen: Das Mahlgut bewegt sich trotz horizontaler Trommellage stetig vom Einlauf zum Auslauf, da das von Mahlkörpern zerschlagene Mahlgut stets nach der Seite geringsten Widerstands verspritzt. Der geringere Widerstand liegt in Richtung des feineren Mahlguts, dessen Feinheit zum Auslaufende hin zunimmt und die Durchlaufbewegung anregt. Das Mahlgut verläßt die Mühle je nach Art des Trommelantriebs durch einen stirnseitigen Hohlzapfen oder durch Öffnungen am Umfang der Mahltrommel. Kombinationen mit Windsichtern im geschlossenen Kreislauf fördern das Mahlgut aus dem Sammelgehäuse mechanisch oder pneumatisch zum hochgelegenen Sichter, der Grobanteile der Mühle wieder aufgibt. Rohrmühlen mit Luftstromsichtung führen der Mühle aufgabeseitig den Luftstrom zu, der Grieße und Feingut zum Sichter emporträgt; Heißluft trocknet dabei das Mahlgut gleichzeitig.

Schwingmühlen: Beginnen, neben dem Feinstmahlen die Gebiete des Fein- und Vormahlens mit einzubeziehen durch große Schwingradien.

Schwingrohrmühlen finden verstärkten Einsatz auf dem Feinmahlgebiet. Horizontal gelagerte Schwingrohre .

Das Mahlgut wandert kontinuierlich durch die parallel oder hintereinander geschalteten Schwingrohre und wird im einmaligen Durchgang vermahlen. Schubfedern speichern die Schwingmassekräfte und entlasten die antreibende Exzenterwelle. Ständer und Gummipuffer wirken als Schwingisolierung.

Scheibenmühlen: Zu den Scheibenmühlen mit Stator- und Rotorscheibe zählen Zahnscheiben- und Korundscheibenmühlen. Zugspannungen, scherende und reibende Kräfte reißen das Aufgabegut trocken oder naß.

FLÜSSIGKEITSZERTEILUNG

Ziel: Die Schaffung einer großen Flüssigkeitsoberfläche durch Tropfen, Fäden oder Filme.

Sinn: Um chemische Reaktionen zwischen Flüssigkeiten und Gasen zu optimieren. Für die Wärmeübertragung auf Flüssigkeiten, um Staub abzutrennen, um Gase in einem Flüssigkeitsnebel zu absorbieren oder zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen durch Rektifikation wo die Flüssigkeit in einem feinen Film wieder kondensiert und um zu lackieren.

3 verschiedene Zerteilungsarten:

Berieselung:

Verfahren: Verteilerböden (Lochboden kann kompl. leerlaufen, Stutzenboden), Brausen

Zerstäubung:

Zur Zersträubungstrocknung: Suspensionen getrocknet (Milchpulver,..)

Verfahren: Mit Düsen: Druck-, Einstoffdüsen→ Flüssigkeit mit 5 - 20 bar eingebracht. In der Düse Überdruck welcher Flüssigkeit durch Düsenboden drückt. Außen kommt es zur Druckentlastung, welche zu einem Zerreißen des Flüssigkeitsfilmes führt. Vorteil: Einfacher Aufbau. Nachteil: Niederviskose Flüssigkeiten zerstäubbar.

Zweistoffdüsen: Treibmittel (Druckluft, Inertgas) wird mit 4 bar Druck eingebracht, und muß durch Verengung → Unterdruck → Flüssigkeit wird mitgerissen und zerkleinert (auch für hochviskose Flüssigkeiten).

Fliehkraftzerstäuber: Zerstäuberscheibe rotiert mit 50000 U/min welche auf der Seite Schlitze hat und die Flüssigkeit auf der Seite durchdrückt.

Zerspritzungsverfahren:

Verwendet zur Abgasreinigung. Kreuzschleierwäscher (Ströderwäscher): Durch Rotation von Walzen wird Flüssigkeit kreuzförmig herausgespritzt, es entsteht ein Nebel, durch den die Abluft durchgeleitet wird.

TRENNVERFAHREN

Mechanische Trennverfahren: Fest-Fest Trennung: Feststoffgemische liegen in Haufwerken vor, sie werden nach Größe oder chem. - physik. Eigenschaften getrennt.

Sortieren Trennung nach chem.-physik. Eigenschaften

Magnetsortieren: Ein Gemenge wird in magnetisierbare und nicht magnetisierbare Bestandteile aufgetrennt. Verwendet zur Trennung von Eisen-Stahl von anderen Produkten.

Sortierapparate:

Magnettrommelabscheider: Das Gut wird auf einem Förderband an einem Magneten vorbeibewegt und temporär angezogen. Max. Korngröße: 20-30 mm.

Überbandmagnetabscheider: Verwendet um aus verbranntem Müll wertvolle Bestandteile herauszuholen.

Elektrosortieren: Trennt in elektrisch leitende und nichtleitende Stoffe. Gerät: Elektrowalzenabscheider.

Dichtesortieren: Durch Mindestdichtedifferenz von 1200 kg/m³. Um naß zu sortieren nimmt man Setzapparate.

Sortiern nach Farbe und Helligkeit: Wird angewandt bei der Trennung von Bunt- und Weißglas.

Flotation: Sortieren nach unterschiedlicher Benetzbarkeit mit H₂O durch Luftblasen. In einer Suspension mit 2 Komponenten (hydrophob, -phil) werden Luftblasen eingeblasen und nehmen die hydrophoben Teilchen mit hinauf. Schaum fixiert die Teile. → muß stabil sein.

Entspannungsflotation: Durch Gaskonzentr. in Flüssigkeit bei hohem Druck → Entspannung → Flotation.

Klassieren Trennen nach Korngröße.

Sinn: Um eine Endgutqualität zu erreichen, um zerkleinerte Teile aus den Mühlen herauszuholen. Für gewisse Verfahrensschritte sind bestimmte Korngrößen Voraussetzung.

3 Verfahren:

Siebklassieren Auf einem Siebboden wird nach geometrischen Abmessungen abgetrennt durch bestimmte Siebporengröße.

Korngrößen zwischen 40 μm und 25 cm werden getrennt in eine Grobgutfraktion und Feingutfraktion. Die Trenngrenze ist der Sieböffnungsdurchmesser. Will man in mehrere Korngrößen trennen, schaltet man mehrere Siebe untereinander.

Siebgütegrad: Kenngröße für Trennerfolg: η = Feinkorn im Siebunterlauf / Feingutanteil im Aufgabegut

Bei kleinen Kornanteilen kommt es leicht zur Verstopfung: Siebhilfen halten Sieböffnungen offen (Bürsten, Druckluft, Wasserstrom, Metallkugeln, Siebbeheizung bei feuchten Körnern).

Es gibt Trocken und Naßsieben(energ. günstiger).

Die offene Siebfläche sind 30 - 80 %. Ausschlaggebend für den Massenstrom.

Siebapparate:

Lochsiebe: Kann sehr genau abgetrennt werden, aber neigen zum Verstopfen.

Draht oder Maschensiebe: Werden am häufigsten verwendet.

Spaltsiebe: Es passieren leicht Fehlausträge.

Schwingsiebe: Spannfedern bestimmen das Maß der Ausschwingung des Siebs. Die Bewegung beschleunigt das Sieben und hält die Poren frei.

Luftstrahlsieb ( Mehrdecksieb)

Trommelluftstrahlsieb: Auf eine gelochte sich drehende Trommel wird seitlich ein Luftstrahl zugeführt, der das Feingut durch die Poren drückt. Die Trommel ist schräg gelagert, damit das Grobgut abläuft.

Windsichten Trennung erfolgt in einem Luftstrom nach der Endfallgeschwindigkeit.

Es gibt die Scherkraft und Luftwiderstandskraft (FW) welche gegen die Schwerkraft wirkt. Wenn FW größer als FGrav. → Feinkorn. FW kleiner als FGrav. → Grobkorn. Unter 100 μm wird gesichtet. Das Material darf max. 5 % Feuchtigkeit enthalten. Die Trenngrenze liegt bei 3 μm und die Trennkorngröße zwischen 3 μm und 10 mm.

Teile einer Sichtmaschine: Ventilator und Entstäubungsvorrichtung und Feingutfilter welcher Luft reinigt für Ventilatorschonung.

Schwerkraftsichter: Auftrennung aufgrund der Schwerkraft. Freifallend und zwangsläufig bewegte Schwerkraftsichter(Zick-Zack-Sichter). Zusätzlich wirken Trägheitskräfte.

Fliehkraftsichter: Dazu gehört der Streutellersichter: Das Gut wird vom Streuteller in den Sichtraum dosiert. Ein Sichtluftstrom aus einem Druckventil trennt in Grobgut und Feingut. Ein Sichtventilator trennt noch mal. Das Grobgut wird mit der Abtrennung des Sichtventilators vereinigt.

Hydroklassieren (Stromklassieren): Die Trennung erfolgt in einem Flüssigkeitsstrom nach der Endfallgeschwindigkeit.

Durch Sedimentation aus einem Feststoffgemisch werden Kornklassen gleicher Sichtgeschwindigkeit abgeschieden. Nur bei gleicher Form und gleicher Dichte.

Schwerkraftklassierer:

Spritzkasten.

Rechenklassierer: Verwendung in Erzgutabtrennung. Durch die Bewegung des Rechens wird Grobgut nach oben befördert.

Aufstromklassierer: Rohgut wird von der Seite aufgegeben, Wasserstrom wird über Düsenplatte eingebracht, und trennt Feingut vom Grobgut. Das Feingut läuft mit dem Klassierwasser über ein Überlaufwehr in die nächste Kammer. Das Grobgut bildet oberhalb der Düsenplatte eine Wirbelschicht und wird teilweise abgelassen. Mit einem Klassierapparat sind mehrere Grobgutfraktionen abtrennbar. Wird durch ein Bodenventil abgelassen.

Fliehkraftklassierer: Hydrozyklon: Die Tiefe des Eintauchrohres im Behälter und der Durchmesser bestimmt die Trennkorngröße. Man kann nur eine Fraktion abtrennen. → Hintereinanderschaltungen. Ein Hydrozyklon ist spitz und ein Aerozyklon eher bauchig.

Multizyklon: 100 - 200 Zyklone hintereinander: Feinste Abtrennung ist möglich. Einsatzbereich zur Aufkonzentrierung oder um die Überlauffraktion des Aufstromklassierers zu trennen.

Windsichten und Hydroklassieren gehören zum Gleichfälligkeitssortieren.

Bewertung von Trennverfahren: Erfolgt nach der Trennschärfe. Wird ermittelt durch den Fehlaustrag. Der Fehlaustrag setzt sich zusammen aus dem Anteil an Grobgut in der Feingutfraktion (Häufig beim Sichten oder Stromklassieren oder asymmetrischen Teilchen), und dem Anteil an Feingut in der Grobgutfraktion (Durch Adhäsionskräfte).

Trennkorngröße: Ist die Korngröße bei der die Aufteilung des Haufwerks in 2 verschiedene Kornklassen erfolgt. Man gibt eine Kornklassenbreite an. Beim Sieben ist die Trennkorngröße durch die Größe der Sieböffnungen festgelegt. Beim Gleichfälligkeitssortieren ist die Trenngrenze erreicht wenn 50 % der Trennkorngröße in der oberen Fraktion sind.

Mit dem Siebklassieren erhält man die beste Trennschärfe, aber mit dem Gleichfälligkeitssortieren sind kleinere Trennkorngrößen möglich.