Bei zur Zeit bekannten, bei der sogenannten Kaltmahlung eingesetzten Mühlen findet eine definierte Beanspruchung des zu verkleinernden Produkts nicht statt. Das Mahlergebnis wird häufig nur über die Mahlintensität und die Ver- weilzeit gesteuert. Lange Verweilzeiten in der Mühle sind insbesondere bei temperaturempfindlichen Produkten von Nachteil. Beeinträchtigungen der Produktqualität können nur durch den Einsatz relativ großer Mengen kalter Gase, insbesondere Stickstoff, vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Kaltmahlung von Produkten nicht nur ein verbessertes Mahlergebnis zu erzielen, sondern auch die Be- triebskosten zu senken.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Vermahlung in einer Mühle mit mehreren übereinanderliegen- den Mahlstufen durchgeführt wird und daß das Produkt von oben in die Mühle aufgegeben wird und unten die Mühle verläßt. Dadurch, daß die Zerkleinerung des Produkts in mehreren Stufen erfolgt, wird eine definierte Partikelbean- spruchung erreicht. Der Feststofftransport benötigt bei einer Gutaufgabe von oben und Gutabgabe nach unten keine zusätzlichen Transportgase (z. B. Luft).

Das Produkt sedimentiert mittels Schwerkraft nach unten. Es ist nicht mehr erforderlich, relativ große, dem Transport des Produkts dienende Luftvolu- menströme zusätzlich zu kühlen. Eine Reduzierung des Stickstoffbedarfs und damit eine deutliche Senkung der Betriebkosten sind die Folge.

Eine gute Produktqualität sowie eine wirtschaftliche Produktion fordern heut- zutage sehr definierte Partikelgrößenverteilungen. Wesentliche Gründe sind die Optimierung von Materialeigenschaften und die Minimierung von Materi- alverlusten. Zur Herstellung derartiger Partikelgrößenverteilungen kommt der Zerkleinerung eine große Bedeutung zu.

Die bei der Zerkleinerung entstehenden Partikelgrößenverteilungen entspre- chen häufig nicht der gewünschten Zielvorgabe, so daß eine nachgeschaltete Windsichtunng notwendig wird. Sie hat die Aufgabe, die maximale Partikel- größe zu bestimmen oder die Menge des Feinanteils festzulegen.

Es ist bekannt, zur Herstellung von Produkten mit einem definierten Oberkorn eine Mühle mit eingebauten Windsichter zu verwenden (ACM-Mahlanlage der Anmelderin). Der Feststoff wird beim Eintritt in die ACM-Sichtermühle durch eine erste Beanspruchung zerkleinert. Durch die interne Windsichtung wird die maximale Partikelgröße des Fertigprodukts festgelegt. Partikel mit unge- nügender Feinheit werden wieder in die Mahlzone geführt. Partikel, die klei- ner sind als die vorgegebene Zielgröße, können die Mühle verlassen. Somit wird durch den Sichter nicht nur das Oberkorn definiert, es wird außerdem auch ein Übermahlen von Fertigprodukten vermieden.

Ein Vorteil der ACM-Sichtermühle liegt darin, daß die Partikelgrößenvertei- lung relativ eng ist. Sie beträgt etwa eine Zehnerpotenz. Bei vielen Applikatio- nen ist jedoch ein höherer Feinstanteil erwünscht. Außerdem ist der Energie- bedarf der ACM-Sichtermühle wegen innerer Strömungs-und Druckverluste vergleichsweise hoch.

Infolge der Mehrstufigkeit der erfindungsgemäßen Mahlanlage finden mehrere, der Anzahl der Stufen entsprechende Partikelbeanspruchungen unter verschie- denen Bedingungen statt. Die Art der Beanspruchung kann durch die Wahl der Bedingungen (Radius der Mahlzone, Höhe der Mahlzone, Umfangsgeschwin- digkeit, Prallwinkel, Art der Mahlwerkzeuge usw.) für jede der Stufen optimal festgelegt werden. Dadurch läßt sich die Gesamtbeanspruchung der Mahlanla- ge exakt definieren.

Eine weitere Besonderheit der erfindungsgemäßen Mühle ist ihr geringer Luftmengenbedarf. Da sie"downstream"betrieben wird, also in einer Positi- on, bei der der Feststofftransport durch die Schwerkraft erfolgt, ist ihr Luft- mengenbedarf praktisch gleich null. Infolge des geringen Luftbedarfs reicht der Einsatz relativ kleiner Filter und Gebläse aus. Dadurch kann insbesondere bei der Kaltmahlung eine maßgebliche Reduzierung der Betriebskosten erzielt werden.

Zum Stand der Technik gehört auch noch der Inhalt der US-A-1656756. Sie offenbart eine dreistufige, vom Produkt (vorzugsweise Erz) von oben nach unten durchsetzte Mühle. Hinweise darauf, eine Mühle dieser Art für die Kaltmahlung zu modifizieren, enthält die genannte Schrift nicht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fi- guren 1 bis 15 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert wer- den.

Es zeigen : Figuren 1 und 2 Fließbilder von Mahlanlagen, die für die erfin- dungsgemäße Kaltmahlung geeignet sind, Figuren 3 bis 5 Mühlen mit mehreren Mahlstufen, deren Durchmesser diskontinuierlich zunimmt, Figuren 6 bis 10 verschiedene Ausführungen für Mahlwerkzeuge, Figuren 11 bis 13 verschiedene Anordnungen und Lagerungen der Mühle sowie Figuren 14 und 15 Ausführungen mit unterschiedlich gestalteter Feststoffzufuhr.

In den Mahlanlagen nach den Verfahrensfließbildern (Figuren 1 und 2) befin- det sich der zu zerkleinernde Feststoff in einem Bunker 1. Er wird über einen Schneckendosierer 2 und eine Zellradschleuse 3 in die Mühle 11 gefördert.

Der Schneckendosierer 2 ist in bekannter Weise mit einer Kühlschnecke aus- gerüstet. Vorzugsweise flüssiger Stickstoff wird als Kühlmittel direkt auf das Produkt und auf die Schnecke gegeben. Das zu zerkleinernde gekühlte Produkt gelangt über die Zellradschleuse 3 von oben in die Mühle 11. Während der Be- anspruchung des Produkts in der Mühle 11 besteht trotz vorhergegangener Kühlung die Gefahr, daß sich das Produkt und die Mühle auf unzulässig hohe Temperaturen erwärmen. Um dieses zu vermeiden, können zusätzlich einer oder-je nach Bedarf-mehreren Mahlzonen der Mühle 11 Kühlmittel (ebenfalls flüssiger Stickstoff, Pfeil 4) zugeführt werden.

Das zerkleinerte Produkt verläßt die Mühle 11 durch einen in ihrem unteren Bereich gelegenen Auslaß. An den Auslaß kann sich unmittelbar eine weitere Zellradschleuse 5 anschließen, so daß das Produkt danach abgesackt werden kann (Figur 1). Bei der Ausführung nach Figur 2 schließt sich an den Zerklei- nerungsprozeß ein Filterprozeß an. Dazu wird das Produkt über die Leitung 6 mit Hilfe eines Fördergases, vorzugsweise Luft, eingelassen bei 7, dem Filter 8 zugeführt. Die Transportluft verläßt den Filter 8 über das Gebläse 9. Dem Auslaß des Filters 8 schließt sich in bekannter Weise eine Zellradschleuse 10 an.

Da der Feststoff die Mühle 11"downstream"durchsetzt, kann sie ohne Trans- portluft betrieben werden. Selbst wenn dennoch zur Beeinflussung des Mahlergebnisses einer oder mehreren Mahlstufen Luft zugeführt und die Mahlanlage nach dem Fließbild 2 betrieben wird, können aufgrund der Tatsa- che, daß Transportluft entfällt, ein deutlich kleinerer Filter und ein kleineres Gebläse verwendet werden. Sowohl Anschaffungs-als auch Betriebskosten werden dadurch im Vergleich zum Stand der Technik reduziert.

In den weiteren Figuren sind die erfindungsgemäße Mühle mit 11, ihr Rotor mit 12 (bzw. 12,13), ihre Rotorachse mit 14 und ihr Stator bzw. Mühlengehäu- se mit 15 bezeichnet.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 3 bis 5 ist die Mehrstufigkeit der Mühle 11 dadurch erreicht, daß Rotor 12 (bzw. 12,13) und Stator 15 stu- fenförmig ausgebildet sind. Die Rotorachsen 14 sind vertikal angeordnet. Die Feststoffzufuhr 16 befindet sich oben. Infolge der Mehrstufigkeit von Rotor 12 (bzw. 12,13) und Stator 15 sind mehrere ringspaltförmige Mahlzonen 17,18,19 (bzw. 17 bis 20 in Figur 4) vorhanden, deren Geometrie dem jeweils ge- wünschten Mahlergebnis angepaßt werden kann. Bei allen Ausführungsbeispie- len nach den Figuren 3 bis 5 nimmt der Radius der Mahlzonen mit der Strö- mungsrichtung des Produktes zu. Mahlwerkzeuge, gegebenenfalls in den ver- schiedenen Mahlzonen unterschiedlich gestaltet, sind im einzelnen nicht dar- gestellt. Während des Betriebs wird der bei 16 zentral zugeführte Feststoff radial nach außen beschleunigt und gelangt in die erste Mahlzone 17, wo die erste Beanspruchung stattfindet. Die weitere Zerkleinerung findet in den nach- folgenden Mahlzonen statt, in denen bereits wegen der Zunahme des Radius der Mahlzonen der Feststoff mit höherer Energie beansprucht wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 sind Rotor-und Stator- Mahlwerkzeuge schematisch dargestellt und mit 21 bzw. 22 bezeichnet.

Der auf dem Umfang der letzten Mahlzone 9 gelegene Produktaustrag ist dar- gestellt und mit 23 bezeichnet. Figur 5 läßt weiterhin erkennen, daß der Rotor 12 über die Welle 24 in unterhalb des Mühlengehäuses 15 befindlichen Lagern 25 gehaltert ist. Der Antrieb erfolgt über den Riemen 26.

Bei den Ausführungen nach den Figuren 3 bis 5 erfolgt die Feststoffzufuhr zentral von oben. Unmittelbar darunter befindet sich die Stirnseite des Rotors 12 bzw. des Rotorabschnittes der oberen ringspaltförmigen Mahlzone 17. In Figur 5 ist schematisch angedeutet, daß diese Stirnseite des Rotors 12 mit ra- dial gerichteten Produktführungselementen 27 ausgerüstet ist. Aufgrund dieser sternförmig angeordneten Elemente wird das Produkt nach außen geschleudert (Schleuderradprinzip). Es findet eine erste Partikelbeanspruchung durch Auf- prallen des Produkts auf die äußere Mahlbahn statt, durch die grobe Partikel zerkleinert werden. Die weitere Zerkleinerung geschieht im nachfolgenden tie- fer gelegenen Spalt. Der ersten Stufe folgen zwei weitere, die ebenfalls eine sehr gezielte Prallbeanspruchung ermöglichen. Aufgrund der Radienzunahme wird dem Feststoff je Stufe eine definierte, größere Zerkleinerunsenergie zu- geführt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 besteht der Rotor aus zwei Rotorab- schnitten 12,13, die mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden kön- nen. Dadurch ist die Energie, mit der der Feststoff in den Mahlzonen bean- sprucht wird, einstellbar. Beispielsweise kann die wegen der kleineren Durch- messer der ersten Mahlzonen geringere Beanspruchungsenergie durch Erhö- hung der Drehzahl des oberen Abschnittes 12 des Rotors gesteigert werden.

Andererseits kann durch hohe Drehzahlen des unteren Abschnittes 13 des Ro- tors das Mahlergebnis in Bezug auf seine Körnung verbessert werden.

Die Figuren 6 bis 10 zeigen Beispiele für in den Mahlzonen einsetzbare Mahl- werkzeuge. Bei den Ausführungen nach den Figuren 6 (Schlagleisten 32) und 7 (profilierte Oberflächen 33) handelt es sich um unverzahnte, bei den Ausfüh- rungen nach den Figuren 8 (Stifte 34), 9 (satteldachförmige Prallelemente 35) und 10 (Messer 36) um verzahnte Lösungen. Verzahnte Lösungen haben sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.

Die Figuren 11 bis 13 lassen verschiedene Anordnungen und Lagerungen der modularen Mühle nach der Erfindung sowie ihres Antriebs 37 erkennen. Eine fliegende Lagerung (zwei Lager 38,39 auf einer Seite, zusammen mit dem Antrieb 37) ist in Figur 13, auch Figur 5 (Lager 25) dargestellt. Sie ist zweckmäßig, um eine Stirnseite der Mühle frei zugänglich zu halten. Andere Lösungen, bei denen die Mühle 1 auf beiden Seiten gelagert ist, sind in den Figuren 11 und 12, dargestellt. Die Figuren 14 und 15 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Feststoffzu- fuhr. Diese Ausführungen benötigen während des Betriebs keine Luft. Die Feststoffzufuhr erfolgt bei 6 entweder nach dem Prinzip des Schleuderrades (Figur 14) oder über einen Verteilerkegel 31. Der Produktaustrag 23 ist ent- weder radial oder unterhalb der letzten Mahlzone angeordnet.