Unter Zerkleinerungsanlagen werden Maschinen verstanden, die dazu bestimmt sind, feste Materialien in kleinere Stücke oder feinere Partikel zu brechen.Dieser Prozess, der als Schleifen bezeichnet wird, ist ein entscheidender Vorgang in vielen Branchen, einschließlich Bergbau, Lebensmittel, Pharmazeutika, Recycling und chemische Fertigung. Der Hauptzweck der Zerkleinerung besteht darin, die Oberfläche des Materials zu vergrößern, die Effizienz in nachfolgenden Verarbeitungsschritten wie der Extraktion zu verbessern, die Produktqualität durch Homogenisierung zu verbessern, die Lagerung und den Transport zu erleichtern und die Trennung von wertvollen Bestandteilen aus Abfällen zu ermöglichen.
Arten von Zerkleinerungsgeräten
Die Ausrüstung für die Zerkleinerung variiert stark in Design und Funktionalität, die auf spezifische Materialien und Reduktionsanforderungen zugeschnitten sind.
1.Brecher:
Dabei handelt es sich um Hochleistungsmaschinen, mit denen große Materialbrocken in kleinere Partikel zerkleinert werden. Sie sind oft der erste Schritt im Zerkleinerungsprozess. Zu den Brechertypen gehören Backenbrecher, Kreiselbrecher und Kegelbrecher. Retsch bietet eine ganze Reihe von Backenbrechern an.
Kohle
Jade
Backenbrecher
2.Schleifer:
Mahlwerke reduzieren Materialien auf eine feinere Größe als Brecher. Sie werden zum Zwischen- und Feinschleifen eingesetzt. Typen sind Kugelmühlen, Stabmühlen, Kreuzschläger- und Hammermühlen.
Retsch Schleifen Mühlen
Retsch bietet eine breite Palette von Schleifen, die für eine Vielzahl von Anwendungen ausgelegt sind.
3.Pulverisierer:
Pulverisierer reduzieren Materialien auf eine sehr feine Partikelgröße, die in der Pharma- und Lebensmittel verarbeitenden Industrie für die Herstellung von Pulvern unerlässlich ist.
Retsch Schleifen Mühlen
Retsch bietet eine breite Palette von Schleifen, die für eine Vielzahl von Anwendungen ausgelegt sind.
4.Trennen Mühlen:
Diese Kategorie umfasst Geräte, die durch mechanische Bewegung weiche bis mittelharte Feststoffe schneiden, die häufig in der Lebensmittel verwendet werden.
Überlegungen bei der Auswahl von Zerkleinerungsgeräten
Die Auswahl der Zerkleinerungsanlagen hängt von den Materialeigenschaften (Härte, Schleifkraft, Feuchtigkeitsgehalt), der gewünschten Partikelgröße und den spezifischen Anwendungsanforderungen ab.Eine angemessene Auswahl und Bedienung der Zerkleinerungsanlagen ist entscheidend für effiziente und kostengünstige Produktionsprozesse.
Wichtige Überlegungen bei der Auswahl der optimierten Zerkleinerungsanlage für spezielle Aufgaben sind:
- Materialeigenschaften (wie Bruchverhalten)
- Probenvorschubgröße
- Erforderliche Endfeinheit
- Vorschubmenge
- Material der Schleifen
Eigenschaften des Probenmaterials beeinflussen die Zerkleinerungsanlage
Labormühlen arbeiten nach verschiedenen Prinzipien der Zerkleinerung, abhängig von den Eigenschaften des Probenmaterials. Die Wahl der Mühle für eine spezifische Zerkleinerungsaufgabe hängt von den Brucheigenschaften der Probe ab. Harte und spröde Materialien werden durch Stoß, Druck und Reibung optimal pulverisiert. Weiche und elastische Substanzen hingegen erfordern Trennen und Schereffekte für eine effektive Zerkleinerung. Faserige Proben erfordern neben Reibung und Scherung auch Trennen. Es ist üblich, dass Mühlen mehrere Zerkleinerungsprinzipien umfassen, wie Stoß und Reibung in planetarischen Kugelmühlen oder Scheren und Stoßen in Rotormühlen. Verfahren wie Trocknen oder Verspröden dienen als Methoden, um die Brucheigenschaften von Proben zu verändern, sie spröder und damit pulverisierbarer zu machen.
Retsch Schleifen Mühlen
Retsch bietet eine breite Palette von Schleifen, die für eine Vielzahl von Anwendungen ausgelegt sind.
Wie Probenaufgabegröße und benötigte Endfeinheit zur besten Probenreduktionsanlage führen
Für die Zerkleinerung großer Partikel über 40 mm werden die Geräte als Brecher oder Shredder klassifiziert, während Mühlen für kleinere Partikelgrößen eingesetzt werden. Die anfängliche Aufgabegröße und die gewünschte Endfeinheit diktieren, ob vor dem feinen Schleifen eine Vorzerkleinerung erforderlich ist. Typischerweise werden zwei verschiedene Mühlen/Brecher benötigt, um sehr feine Partikel zu erzielen, da Mühlen, die für das feine Schleifen im Nanomaßstab geeignet sind, in der Regel nur Partikelgrößen bis zu 10 mm akzeptieren. Die erforderliche Endfeinheit wird durch die analytische Aufgabe bestimmt – eine gute Homogenität ist entscheidend. Partikel müssen für effiziente und schnelle Mikrowellenaufschlussschritte ausreichend klein sein. Für die RFA-Analyse werden Partikel kleiner als 100 μm benötigt, während für andere Analysetechniken normalerweise 0,5 mm akzeptabel sind, wenn die Homogenität erhalten bleibt. Für F&E-Aufgaben sind Partikelgrößen bis in den Nanometermaßstab ( 100 nm) erforderlich, die nur mit Kugelmühlen und Nassschleifen erreicht werden können.
Die Futtermenge spielt eine wichtige Rolle für die beste Zerkleinerungsanlage
Um die Reproduzierbarkeit bei der Probenvorbereitung zu gewährleisten, ist es unerlässlich, eine Teilprobe zu extrahieren, die das Schüttgut wirklich repräsentiert. Das bedeutet, dass die Teilprobe dieselben Eigenschaften wie das Schüttgut aufweisen muss. Da die meisten Proben inhomogene Gemische sind, muss darauf geachtet werden, dass aufgrund unterschiedlicher Partikelgrößen, insbesondere während des Transports, keine Entmischung stattfindet. Wird die gesamte Probe nicht verarbeitet, muss eine repräsentative Portion entnommen werden. Die Menge der Probe ist entscheidend; sie muss für die Analyse ausreichen und im Verhältnis zur Gesamtprobengröße und Korngröße stehen. Diese Faktoren bestimmen die Mindestmenge, die die Teilprobe benötigt, um das Schüttgut genau widerzuspiegeln.
Welche Menge ist erforderlich, um die Repräsentativität der Originalprobe zu gewährleisten?
Einige branchenspezifische Normen enthalten Richtlinien und Anweisungen für das korrekte Probenahmeverfahren, beispielsweise DIN 51701-2:1985 in der Kohle. Sie enthält beispielsweise die Formel
G [kg] = 0,07 [kg/mm] x z [mm]
, die angibt, wie viel Probe „G“ aus einer Massenprobe mit der maximalen Partikelgröße „z“ entnommen werden muss, um eine repräsentative Menge zu erhalten. Am Beispiel einer Kohle mit einer maximalen Partikelgröße von 5 cm gilt folgende Berechnung:
G [kg] = 0,07 kg/mm x 50 mm
G = 3,5 kg
Folglich sollte die gewählte Zerkleinerungsanlage in der Lage sein, 3,5 kg der Probe (und der ursprünglichen Aufgabegröße) zu entnehmen.
Probenvorbereitungsprozess
Als Probenvorbereitung wird die Reihe von Maßnahmen bezeichnet, die ergriffen werden, um eine Probe von ihrem ursprünglichen Zustand in eine Form zu überführen, die für eine Analyse in einer Laborumgebung geeignet ist.
Welche Schleifen sollten für optimierte Probenreduktionsanlagen gewählt werden?
Jede Mühle von Retsch verfügt über Schleifen, die hinsichtlich Funktionalität und Handhabung optimiert sind. Aufgrund der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten können sich die Anforderungen jedoch stark unterscheiden. Daher bietet Retsch eine große Auswahl an Zubehör an. Für Kugel- und Scheibenmühlen beispielsweise sind die Schleifen in verschiedenen Größen erhältlich. Durch den Einsatz von Distanzsieben und Rotoren ist es möglich, temperaturempfindliche Materialien in Rotormühlen zu verarbeiten. Alle Schleifen sind in verschiedenen Materialien erhältlich.
Die für Retsch Schleifen verwendeten Materialien lassen sich wie folgt gruppieren:
- Metall (Stahl, Gusseisen, Titan)
- Keramik (Wolframcarbid, Zirkonoxid, gesintertes Aluminium, Hartporzellan)
- Naturstein (Achat)
- Kunststoffe (PTFE, PP, PC)
Die Eignung eines Materials für einen bestimmten Mühlentyp wird durch seine chemischen und physikalischen Eigenschaften bestimmt. Alle Mühlen können Schleifen aus Stahl verwenden. Als allgemeine Richtlinie sollte das Schleifen härter sein als die Probe, um den Verschleiß zu minimieren. Darüber hinaus ist eine gute Verschleißfestigkeit bei Schleifproben wichtig. Kryogenes Schleifen erfordert typischerweise Stahlwerkzeuge, mit Ausnahme der CryoMill und MM 500 control, die auch Ausrüstungen aus Zirkonium oder Wolframcarbid für diesen Zweck anbieten. Nasses Schleifen erfordert sehr kleine Schleifkugeln und Materialien mit guter Verschleißfestigkeit, üblicherweise unter Verwendung von Zirkoniumoxid. Wolframcarbid, bekannt für seine Verschleißfestigkeit und Härte, wird zum Schleifen sehr harter Proben verwendet.
Bei der mechanischen Zerkleinerung ist Abrieb unvermeidlich. Bei der Auswahl eines Mahlguts ist es daher wichtig zu überlegen, ob sich mögliche Verschmutzungen durch Abrieb negativ auf das Produkt oder die anschließende Analyse auswirken könnten, wie beispielsweise der Einfluss von Chrom- oder Nickelabrieb auf die Schwermetallanalyse. Bevorzugt werden analyseneutrale Materialien. Ein weiterer wichtiger Aspekt von Kugelmühlen und Schwingscheibenmühlen ist der Energieeintrag aus verschiedenen Materialien. Schleifen aus Wolframcarbid erzeugen beispielsweise einen deutlich höheren Energieeintrag, was zu einer effektiveren Zerkleinerung führt, da sie eine höhere Dichte als Kugeln gleicher Größe aus anderen Materialien aufweisen.
Fassmühlen und Bond-Index-Tests: wichtige Zerkleinerungsgeräte
Bei der Trommelmühle handelt es sich um eine Art Kugelmühle, die für die Zerkleinerung großer Aufgabegrößen und großer Probenvolumina bis 35 l geeignet ist. Das Schleifen erfolgt entweder trocken oder nass. Die erreichbare Endfeinheit hängt von den verwendeten Schleifen ab.
Ein weiterer Anwendungsbereich des TM 300 ist die Bond-Index-Prüfung. Der Bond-Work-Index wird verwendet, um die Schleifen Effizienz zu bewerten und die notwendige Leistung beim Schleifen bei der Auswahl von Zerkleinerungsanlagen in der Entwurfsphase beispielsweise einer Bergbau Anlage zu berechnen. Eine genaue Bestimmung von BHI ist entscheidend für die genaue Auslegung und Schätzung der Kosten im Zusammenhang mit dem Zerkleinerungsprozess in Industrien wie Zement, Bergbau oder Stahl.
Sowohl die Kugel Mühle als auch das Modul Stab Mühle können für den Prozess verwendet werden. Mindestens 15 bis 20 kg Probenmaterial werden benötigt, um einen geschlossenen Schleifen Kreislauf zu simulieren.
Trommelmühlen
Modul Kugelmühle
Der Mühle (BWI) wird für den Bereich von 2,1 mm bis 100 μm verwendet. Die Probe muss wie unten definiert auf Partikelgrößen vorzerkleinert werden.
- Mineralien: 3,35 mm und gesiebt
- Bohrkern: 3,35 mm und gesiebt
- Halbbohrkern: 3,35 mm und gesiebt
Die optimale Anzahl an Schleifen beträgt 285. Da die Kugeldurchmesser aufgrund von Verschleiß variieren, sollte die Gesamtzahl von Zeit zu Zeit angepasst werden, um eine Gesamtmasse von 20,125 Gramm zu gewährleisten.
Das Schleifen der Bondindex-Mühle misst 12' x 12'' und hat gut abgerundete Ecken.
Modul Stabmühle
Der Rod Mühle Work Index (RWI) wird für die Partikelgrößenbestimmung in einem Größenbereich von 25 mm bis 2,1 mm verwendet. Die Probe muss wie unten definiert auf Partikelgrößen vorzerkleinert werden.
- Mineralien: 12,50 mm und gesiebt
- Bohrkern: 12,50 mm und gesiebt
- Halber Bohrkern: 12,50 mm und gesiebt
Der Schleifen für die Bond Index Stab Mühle ist 12" x 24" groß und wellenförmig ausgebildet.
In allen Industriebereichen werden RETSCH Geräte in der Probenvorbereitung für die unterschiedlichsten Analysenverfahren sowie der Partikelgrößenanalyse im Rahmen der Produktionskontrolle und Qualitätsüberwachung eingesetzt.
Den ständig steigenden Ansprüchen in diesen Bereichen begegnet RETSCH mit einer klaren Produktphilosophie: "Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile".
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