TheForm des Aggregatsspielt eine entscheidende Rolle in verschiedenen Anwendungen im Bauwesen, insbesondere in Betonen und Asphaltmischungen. Gut geformte Zuschlagstoffe können die mechanischen Eigenschaften, die Verarbeitbarkeit und die Dauerhaftigkeit dieser Materialien verbessern. Zuschlagstoffe mit einer eher kubischen oder runden Form, im Gegensatz zu länglichen oder schuppigen, werden in der Regel bevorzugt. Längliche und schuppige Zuschlagstoffe können zu einer verringerten Festigkeit, schlechter Verarbeitbarkeit und erhöhten Porosität im Endprodukt führen. Daher ist die Verbesserung der Form von Zuschlagstoffen ein zentrales Anliegen in der Zuschlagstoffproduktionsindustrie.
Um eine optimale Aggregatform zu erreichen, ist ein systematischer Ansatz, der technische Fachkenntnisse und Prozessoptimierung integriert, unerlässlich. Dieser Ansatz umfasst in erster Linie die folgenden Schlüsselelemente:
Die geologischen Eigenschaften von Rohstoffen sind das Fundament zur Bestimmung der Endform von Gesteinskörnungen. Magmatische Gesteine, wie Basalt und Granit, werden aufgrund ihrer inhärenten Härte und strukturellen Integrität hoch geschätzt. Ihre dichte Mineralzusammensetzung und kristalline Struktur ermöglichen es ihnen, während des Zerkleinerungsprozesses in relativ kubische Partikel zu zerbrechen. Diese gleichmäßige Fragmentierung resultiert aus der konstanten Verteilung interner Spannungen innerhalb dieser Gesteine, die die Herstellung von Gesteinskörnungen mit gut ausgewogenen Abmessungen erleichtert.
Im Gegensatz dazu stellen sedimentäre Gesteine wie Kalkstein besondere Herausforderungen dar. Kalkstein besteht aus geschichteten Sedimenten, die im Laufe der Zeit kompaktiert wurden, und ist anfälliger dafür, bei herkömmlichen Drucktypen zu flachen oder länglichen Stücken zu zerbrechen. Die geschichtete Struktur des Kalksteins führt dazu, dass er entlang schwacher Ebenen bricht, was zu nicht idealen Partikelformen führt. Wenn er jedoch mit horizontalen oder vertikalen Brechern bearbeitet wird und vorausgesetzt, dass der Kalkstein eine geringe Abrasivität aufweist, können diese Brecher die Aufprallkräfte nutzen, um das Material zufälliger zu zerbrechen und dadurch besser geformte Partikel zu erzeugen.
Gesteine mit hohem Ton- oder Verunreinigungsgehalt stellen erhebliche Risiken für die Qualität von Gesteinskörnungen dar. Diese Verunreinigungen stören den gleichmäßigen Bruch der Gesteinsmatrix, was dazu führt, dass Partikel unregelmäßig zerbrechen und langgestreckte oder schuppige Formen bilden. Ton kann beispielsweise als Schmiermittel während des Brechens wirken, die Spannungsverteilung verändern und zu unvorhersehbarer Partikelform führen. Daher ist es vor der Produktion unerlässlich, gründliche geologische Bewertungen und Materialtests durchzuführen, um sicherzustellen, dass die ausgewählten Rohmaterialien förderlich für die Herstellung gut geformter Gesteinskörnungen sind.
Backenbrecher gehören zu den am häufigsten verwendeten Primärbrechgeräten in der Aggregatproduktionsindustrie. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Kompression, bei dem ein beweglicher Backenarm auf einen festen Backenarm zukommt und das Material zwischen ihnen zerdrückt. Dieses einfache, aber effektive Design macht Backenbrecher geeignet für eine breite Palette von Rohmaterialien, von weichen bis mittelharten Gesteinen.
Einer der Hauptvorteile von Backenbrechern ist ihr hohes Zerkleinerungsverhältnis in der primären Zerkleinerungsstufe. Sie können große Gesteinsstücke effizient in kleinere Stücke zerkleinern, die dann in nachfolgenden Zerkleinerungsstufen weiterverarbeitet werden können. Dieses hohe Zerkleinerungsverhältnis hilft dabei, die Rohmaterialien in eine besser handhabbare Größe zu zerlegen, um bei der späteren Verarbeitung besser geformte Aggregate zu erzielen.
Wenn es jedoch darum geht, die Form von Aggregaten direkt zu verbessern, haben Backenbrecher einige Einschränkungen. Die druckbasierte Zerkleinerungsaktion produziert möglicherweise nicht immer die homogensten oder rundesten Partikel. Stattdessen können die Partikel unregelmäßige Formen mit scharfen Kanten haben. Dennoch spielen Backenbrecher eine entscheidende Rolle beim anfänglichen Zerkleinern von Materialien und legen das Fundament für weitere Formverbesserungen in nachfolgenden Zerkleinerungsprozessen.
Kegelbrecher sind für ihre Fähigkeit, Aggregate mit hervorragender Partikelgeometrie zu produzieren, insbesondere in den sekundären und tertiären Zerkleinerungsstufen, hoch geschätzt. Sie arbeiten, indem sie das Material zwischen einem Mantel, der exzentrisch rotiert, und einer konkaven Schale komprimieren. Die einzigartigen Konstruktionsmerkmale von Kegelbrechern tragen wesentlich zu ihrer Effektivität bei der Formgebung von Aggregaten bei.
Wenn zusätzliches Formen erforderlich ist, insbesondere für herausforderndere Materialien, kann ein vertikaler Wellenbrecher (VSI) als zusätzliche Maschine zu Kegelbrechern in die Produktionslinie integriert werden. Der VSI ist äußerst effektiv bei der Erzeugung einer hervorragenden Partikelform und ist das ideale Werkzeug zur Herstellung von Quarzsand. Allerdings gibt es einige Abwägungen.
Fortschritte in der VSI-Technologie, wie vollständig oder semi-autogene Brechsysteme und Verbesserungen im Rotordesign und in der Metallurgie für Stahl-auf-Stahl-Systeme, haben dazu beigetragen, einige dieser Probleme zu mildern. Wenn beispielsweise der VSI von einem Fels-auf-Fels vollautogenen System zu einem vollständigen Stahl-auf-Stahl-Rotor- und Amboss-System wechselt, verbessert sich häufig die Energieeffizienz.
Aus der Perspektive des Fließschema-Designs ist es ratsam, zur Erzeugung kubischer Produkte mit dem möglichst niedrigsten Reduktionsverhältnis zu arbeiten. Ein hohes Reduktionsverhältnis, insbesondere in der finalen Brechstufe, führt häufig zu schlechter oder verringerter Kubizität. Eine „Best-Practice“-Strategie besteht darin, ein höheres Reduktionsverhältnis im sekundären Brechen zu akzeptieren, damit es im tertiären Brechen gesenkt werden kann. Dieser Ansatz ermöglicht eine kontrolliertere Partikelformung in den späteren Phasen des Prozesses.
Der Betrieb sowohl des Sekundärbrechers als auch des Tertiärbrechers in einem geschlossenen Kreislaufsystem mit einer breiteren geschlossenen Einstellgröße und einer erhöhten Rückführlast von den Klassiermaschinen kann ebenfalls die Partikelform verbessern. In einem Kreislaufsystem werden die übergroßen Partikel zum Brecher zurückgeführt, um weiterverarbeitet zu werden. Diese wiederholte Verarbeitung hilft, die Partikel in gleichmäßigere Formen zu zerkleinern. Solche ZENITH-Kegelbrecher, mit ihrem hohen Drehpunkt und hohen Wurf, können in einem geschlossenen Kreislauf ein sehr kubisches Produkt erzeugen. Der Betrieb dieser Brecher bei ihrer niedrigsten akzeptablen exzentrischen Geschwindigkeit kann den Ertrag weiter maximieren.
Nach dem Zerkleinerungsprozess kann das Sieben verwendet werden, um die Aggregate basierend auf ihrer Form zu trennen. Spezialisierte Siebgeräte können eingesetzt werden, um längliche und schuppige Partikel zu entfernen. Beispielsweise kann ein Siebgerät mit bestimmten Öffnungsformen und -ausrichtungen so gestaltet werden, dass nur kubische oder nahezu kubische Partikel durchgelassen werden, während unerwünschte Formen rejected werden. Dies kann die Gesamtformqualität des Aggregateprodukts erheblich verbessern.
Die digitale Bildanalyse ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Qualitätskontrolle in der Gesteinsproduktion. Durch den Einsatz von Kameras und Bildverarbeitungssoftware können die Formmerkmale der Gesteinskörnungen quantifiziert werden. Parameter wie das Seitenverhältnis, der Formfaktor, der Strukturfaktor, die Sphärität, die Rundheit und die Winkeligkeit können gemessen werden. Diese Informationen können genutzt werden, um den Zerkolineprozess in Echtzeit anzupassen. Wenn die Analyse beispielsweise eine übermäßige Anzahl von länglichen Partikeln zeigt, können die Betriebsparameter der Brecher angepasst werden, um das Problem zu beheben.
Regelmäßige Probenahme und Prüfung des Aggregatprodukts sind essenziell. Physikalische Tests, wie die Flakigkeits- und Elongationsindex-Tests, können durchgeführt werden, um den Anteil unerwünschter Partikelformen zu messen. Auch Druckfestigkeitstests können durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die geformten Aggregate die erforderlichen mechanischen Eigenschaftsstandards erfüllen. Durch die kontinuierliche Überwachung der Produktqualität können Abweichungen von der gewünschten Form und Qualität schnell identifiziert und behoben werden.
Die Verbesserung der Form von Gesteinskörnungen erfordert einen umfassenden Ansatz, der die Auswahl geeigneter Rohstoffe, den Einsatz geeigneter Brech- und Formgeräte, die Optimierung des Brechprozesses und strenge Qualitätskontrollen umfasst. Durch die sorgfältige Berücksichtigung jedes dieser Aspekte können Gesteinskornproduzenten die Qualität ihrer Produkte verbessern und die hohen Leistungsanforderungen moderner Bauanwendungen erfüllen. Ob für den Einsatz in hochfestem Beton oder langlebigen Asphaltbelägen, gut geformte Gesteinskörnungen sind entscheidend, um die langfristige Leistung und Integrität von Bauprojekten sicherzustellen.
