Mahlkörper sind die Materialien, die in Kugelmühlen, Perlmühlen und anderen Mahlgeräten verwendet werden, um Rohstoffe in kleinere Partikel zu zerlegen.
Zu den fünf Haupttypen gehören geschmiedete Stahlkugeln, Gusseisenkugeln, Edelstahlkugeln, Keramikkugeln (Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Zirkoniumsilikat) und Glasperlen. Jeder Typ bietet spezifische Vorteile hinsichtlich Härte, Dichte und chemischer Beständigkeit.
Ihre Wahl hängt von der Härte Ihres Materials, den Kontaminationsanforderungen und Ihrem Budget ab – Stahlwerke für den Bergbau, Keramik für die Pharmaindustrie und Glasperlen für das Feinpolieren.
Geschmiedete Stahlkugeln sind in der Bergbau- und Zementindustrie weit verbreitet, da sie hohe Härte mit ausgezeichneter Schlagfestigkeit vereinen. Diese Mahlkörper werden einem Schmiedeprozess unterzogen, bei dem die Kornstruktur des Stahls ausgerichtet wird. Dadurch entstehen Kugeln, die wiederholten Stößen mit hoher Energie standhalten, ohne zu brechen.
Der Kohlenstoffgehalt liegt typischerweise zwischen 0.5 % und 1.0 % und bestimmt den endgültigen Härtegrad. Höherer Kohlenstoffgehalt bedeutet härtere Bälle, aber geringere Zähigkeit.
Die meisten Betriebe verwenden geschmiedete Stahlkugeln mit einem Durchmesser zwischen 20 und 125 mm. Sie eignen sich hervorragend zum Mahlen harter Mineralien wie Kupfererz, Golderz und Eisenerz, bei denen Verunreinigungen keine große Rolle spielen.
Gusseisenkugeln stellen für weniger anspruchsvolle Anwendungen eine kostengünstige Alternative zu geschmiedetem Stahl dar. Bei der Herstellung wird geschmolzenes Eisen in Formen gegossen, wodurch die Produktion großer Mengen günstiger ist.
Diese Mahlkörper eignen sich gut für Zementmühlen und die Kohlepulverisierung, wo eine moderate Härte ausreicht. Gusseisenkugeln enthalten typischerweise 2–4 % Kohlenstoff, was ihnen eine gute Verschleißfestigkeit verleiht, sie aber spröder macht als Schmiedestahl.
Der wichtigste Kompromiss ist die Haltbarkeit. Gusseisenkugeln verschleißen schneller und können bei extremen Stößen brechen, aber ihre geringeren Kosten rechtfertigen oft einen häufigeren Austausch in bestimmten Prozessen.
Mahlkörper aus Edelstahl verhindern Verunreinigungen bei der Lebensmittelverarbeitung sowie der Herstellung von Pharmazeutika und Kosmetika. Der Chromgehalt (typischerweise 10–30 %) erzeugt eine passive Oxidschicht, die Korrosion widersteht und das Auslaugen von Metall in Produkte verhindert.
Diese Bälle behalten ihre Oberflächenfinish länger als Alternativen aus Kohlenstoffstahl. Diese glatte Oberfläche reduziert die Produktverunreinigung und erleichtert die Reinigung zwischen den Chargen.
Die höheren Kosten beschränken ihren Einsatz auf Anwendungen, bei denen die Produktreinheit die Investition rechtfertigt. Zu den gängigen Güten gehören Edelstahl 304, 316 und 440C, die jeweils unterschiedliche Härte- und Korrosionsbeständigkeitseigenschaften aufweisen.
Keramische Medien eignen sich hervorragend, wenn Metallverunreinigungen vollständig vermieden werden müssen. Vier Haupttypen werden in verschiedenen Branchen eingesetzt:
Glasperlen eignen sich für spezielle Anwendungen, die eine schonende Mahlwirkung und keine metallischen Verunreinigungen erfordern. Diese kugelförmigen Mahlkörper haben einen Durchmesser von 0.1 mm bis 5 mm und eignen sich daher ideal zum Dispergieren von Pigmenten und zum Mahlen temperaturempfindlicher Materialien.
Die glatte Oberfläche und die kontrollierte Größenverteilung sorgen für gleichmäßige Partikelgrößen im Endprodukt. Farbhersteller setzen auf Glasperlen, um bestimmte Glanzgrade und Farbkonsistenz zu erreichen.
Ihre geringere Dichte bedeutet weniger kinetische Energie pro Schlag. Dies schont empfindliche Materialien, erfordert jedoch längere Mahlzeiten für härtere Substanzen.
Kugeln sind nach wie vor die gängigste Form für Mahlkörper, da sie ein gleichmäßiges Verschleißmuster und eine vorhersehbare Mahlwirkung gewährleisten. Die Kugelgeometrie sorgt für eine gleichmäßige Spannungsverteilung beim Aufprall und maximiert so die Lebensdauer.
Durch den Kontakt von Kugel zu Kugel entstehen mehrere Schleifpunkte gleichzeitig. Dies erhöht die Effizienz im Vergleich zu unregelmäßigen Formen, bei denen möglicherweise nur an wenigen Punkten Kontakt besteht.
Zylinder und Zylindrer (kurze Zylinder mit abgerundeten Enden) bieten eine größere Oberfläche als Kugeln mit gleichem Gewicht. Diese vergrößerte Kontaktfläche verbessert die Mahlleistung bei bestimmten Anwendungen, insbesondere in der Zementindustrie.
Die zylindrische Form reduziert die Hohlräume zwischen den Mahlkörpern. Dies bedeutet mehr Mahlfläche bei gleichem Mühlenvolumen und somit eine potenzielle Durchsatzsteigerung von 15–25 % im Vergleich zu Kugeln.
Diese Formen eignen sich am besten für sekundäre Mahlkreisläufe, in denen feinere Partikelgrößen benötigt werden.
Stabmühlen verwenden lange Stahlstäbe als Mahlkörper anstelle von Kugeln oder Zylindern. Die Stäbe verlaufen typischerweise über die gesamte Länge der Mühle und erzeugen durch Rollen und Gleiten eine andere Mahlwirkung als durch Aufprall.
Durch diese Rollbewegung wird eine engere Partikelgrößenverteilung als beim Kugelmahlen erreicht. Stäbe eignen sich hervorragend zum Zerkleinern von 20 mm großem Ausgangsmaterial auf 1–3 mm, ohne dass übermäßige Feinanteile entstehen.
Die Hauptbeschränkung liegt in der Kapazität. Stabmühlen verarbeiten weniger Material pro Stunde als Kugelmühlen ähnlicher Größe.
Mikrokugeln ermöglichen ultrafeines Mahlen bis in den Nanometerbereich. Diese winzigen Mahlkörper, oft mit einem Durchmesser von 0.05 mm bis 2 mm, werden in speziellen Kugelmühlen zur Herstellung von Tinten, Pharmazeutika und modernen Materialien eingesetzt.
Kleinere Perlen bedeuten mehr Kontaktpunkte pro Volumeneinheit. Ein Liter 0.5-mm-Perlen enthält Millionen einzelner Schleifflächen.
Die Herausforderung liegt in der Trennung. Siebe oder Zentrifugalabscheider müssen diese winzigen Kügelchen effektiv aus dem Endprodukt entfernen.
Geschmiedete Stahlkugeln halten im Bergbau 5,000–15,000 Stunden. Keramikkugeln halten beim Feinmahlen 10–20 Mal länger als Stahlkugeln. Gusseisenkugeln verschleißen unter ähnlichen Bedingungen typischerweise 30–50 % schneller als geschmiedete Stahlkugeln.
Das Mischen von Schleifmitteltypen wird nicht empfohlen, da unterschiedliche Verschleißraten zu Größenabweichungen führen, die die Schleifleistung verringern. Die Verwendung mehrerer Größen desselben Schleifmitteltyps (sogenannte abgestufte Schleifmittel) verbessert jedoch die Packungsdichte und die Schleifleistung.
Beginnen Sie bei Kugelmühlen mit 40–50 % des Mühlenvolumens und passen Sie die Menge an Ihren spezifischen Prozess an. Die meisten Anbieter bieten Laderechner an, die auf Ihren Mühlenspezifikationen und Materialeigenschaften basieren.
