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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vermahlen von Mahlgut, insbesondere aus Thermoplasten und/oder Elastomeren, insbesondere Gummiabfällen, wie Altreifen.
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Es ist bekannt, als Mahlgut Gummiabfälle, z.B. Gummigranulat gewonnen aus Altreifen, in einem Kühlaggregat, beispielsweise einem Wirbelschneckenkühler, unter Zugabe von flüssigem Stickstoff zu verspröden und anschließend in einer Mühle, beispielsweise einem Desintegrator mit gegenläufig arbeitenden Rotorscheiben, bestückt mit Schlagelementen, zu vermahlen. Dadurch können gemahlene Gummipartikel mit einem Kornspektrum von 0µm bis 800µm hergestellt werden. Dies ist beispielhaft in
DE 102 46 240 B4 oder DD 309 644 1 beschrieben.
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Nachteilig bei bisherigen Verfahren ist, dass diese nicht den gewünschten Anteil an feinkörnigen Gummipartikeln enthalten. Dies folgt insbesondere daraus, dass das Mahlgut in den bisherigen Mahlprozessen aufgrund seiner thermischen Eigenschaften nur schwer gleichmäßig abgekühlt werden kann. So kann ein Gegenstand aus Gummi in seinem Inneren im Allgemeinen schwerer abgekühlt werden als an seiner Oberfläche, so dass für eine gleichmäßige Abkühlung eine sehr lange Kühlstrecke im Wirbelschneckenkühler nötig wäre, was aber unter ökonomischen und konstruktiven Gesichtspunkten wenig sinnvoll ist. In bisherigen Verfahren wird darum zur teilweisen Kompensation dieses Nachteils ein unverhältnismäßig hoher Verbrauch an flüssigem Stickstoff (LN) registriert. Dennoch ist die Sprödigkeit des Mahlgutes in bisherigen Mahlprozessen nicht gleichmäßig verteilt, so dass der Gegenstand in seinem Inneren schwerer bricht als an seiner Oberfläche. Dies hat unmittelbare Auswirkungen auf den Feinheitsgrad der gemahlenen Gummipartikel.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Mahlvorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die in einfacher und effizienter Weise ein Vermahlen von Mahlgut, insbesondere aus Thermoplasten und/oder Elastomeren ermöglicht, um den Feinheitsgrad bei gleichzeitig reduziertem Verbrauch an flüssigem Stickstoff und von Energie zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Mahlvorrichtung und ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gattungsgemäß wird dabei von einer Mahlvorrichtung ausgegangen, die ein Kühlaggregat zum Kühlen von zugeführtem Mahlgut auf eine Mahlgut-Ausgangs-Temperatur und eine dem Kühlaggregat mittelbar nachgeschaltete Mühle, beispielsweise einen Desintegrator, zum Vermahlen des auf die Mahlgut-Ausgangs-Temperatur gekühlten Mahlgutes zu Feingut mit einem bestimmten Kornspektrum aufweist. Als Mahlgut wird hierbei insbesondere ein elastisch bis zähelastischer Stoff verstanden, der sich unter normalen Temperaturen bzw. ohne eine Abkühlung bzw. eine Versprödung nicht effektiv mit einer Mühle zerkleinern lässt. Ein derartiges Mahlgut kann z.B. Wachs, Gummi, ein Thermoplast, ein Elastomer oder ein Stoff mit vergleichbaren Eigenschaften sein.
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Die Mühle wiederum weist mindestens einen Anschluss zum Zuführen des auf die Mahlgut-Ausgangs-Temperatur gekühlten Mahlgutes sowie eines Stickstoffstroms aus gasförmigem Stickstoff in die Mühle zum Sicherstellen eines effektiven Sprödbruchs beim Mahlen sowie zum Inertisieren des Mahlgutes während des Mahlvorgangs und einen Feingut-Ausgang zum Austragen des in der Mühle produzierten Feingutes auf.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Mahlvorrichtung ein Kühlaggregat mit einem Tank aufweist, wobei der Tank bis zu einer Füllstandgrenze mit flüssigem Stickstoff befüllbar ist, um darin befindliches Mahlgut auf eine Mahlgut-Ausgangs-Temperatur von bis zu ca. -196°C zu kühlen. Weiterhin weist die Mahlvorrichtung mindestens ein Vorkühlaggregat auf zum Vorkühlen von zugeführtem Mahlgut auf eine Mahlgut-Zwischen-Temperatur, vorzugsweise im Gegenstrom mithilfe von gasförmigem Stickstoff, wobei das mindestens eine Vorkühlaggregat dem Kühlaggregat derartig vorgeschaltet ist, dass das durch das mindestens eine Vorkühlaggregat auf die Mahlgut-Zwischen-Temperatur vorgekühlte Mahlgut nach dem Zuführen in das Kühlaggregat mittelbar oder unmittelbar in den flüssigen Stickstoff des Tanks gelangen und darin eintauchen kann.
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Dadurch wird bereits der Vorteil erreicht, dass das Mahlgut durch mindestens eine Vorkühlung, die vorzugsweise im Gegenstrom lediglich über gasförmigen Stickstoff erfolgt, und durch eine Hauptkühlung, die ausschließlich über Stickstoff in flüssiger Form erfolgt, über einen großen Zeitraum abgekühlt wird. Da der flüssige Stickstoff in einem Tank auf das Mahlgut einwirkt und vorzugsweise eine unterseitige Entnahme des vorgekühlten Mahlgutes aus dem Tank vorgesehen ist, kann das Mahlgut effizient und mit hoher Verweildauer im Tank abgekühlt und dadurch effektiv versprödet werden. Dadurch wird dem Mahlgut die Möglichkeit gegeben, dass dieses auch bis in das Innere bzw. bis zum Kern gleichmäßig ausgekühlt wird. Dadurch kann das Mahlgut seine Temperatur länger auf einem niedrigen Niveau halten, so dass auch bis nach dem Mahlvorgang noch eine geringe Feingut-Ausgangs-Temperatur gehalten werden kann. Das Mahlgut kann dadurch auch während des gesamten Mahlvorganges noch in seinem Versprödungszustand verbleiben.
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Die Vorkühlung und die Hauptkühlung wirken sich dabei insgesamt positiv auf den Mahlprozess in der Mühle aus, da das Material aufgrund der langen Verweildauer in einer kalten Umgebung insgesamt spröder ist bzw. eine annähernd gleichmäßige Sprödigkeit aufweist. Dadurch bricht das Material in der Mühle insgesamt besser, was sich positiv auf den Feinheitsgrad des Feingutes auswirkt. Die Mühle kann also insgesamt effizienter betrieben werden.
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Zudem kann auch das Fördern des in der Hauptkühlung abgekühlten Mahlgutes zur Mühle effizienter erfolgen, da die Abkühlung des Mahlgutes bereits maßgeblich in der Hauptkühlung sowie der Vorkühlung stattgefunden hat und der Förderweg zwischen der Hauptkühlung und der Mühle nicht mehr auf die Abkühlung des Mahlgutes abzustimmen ist. Dadurch ist im Gegensatz zum Stand der Technik auch kein flüssiger Stickstoff über diesen Förderweg zur Mühle zu fördern. Dadurch kann vorteilhafterweise eine entkoppelte Zuführung der am Mahlprozess in der Mühle teilnehmenden Stoffe, abgekühltes Mahlgut und gasförmiger Stickstoff zum Inertisieren und zum Sicherstellen eines Sprödbruchs, stattfinden.
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Unter einem entkoppelten Zuführen ist dabei im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass die Stoffe zunächst einzeln und unabhängig voneinander gezielt dosiert und temperiert werden und der Mühle danach einzeln oder zusammen zugeführt werden können. Das Zuführen in die Mühle muss dabei nicht zwangsläufig getrennt erfolgen. Vielmehr können beide unabhängig dosiert und temperiert bereitgestellten Stoffe beispielsweise über ein Y-Stück vor der Mühle bereits zusammengeführt und gemeinsam als Gemisch über den Anschluss in die Mühle geleitet werden. Beim Vorgehen im Stand der Technik werden die am Mahlprozess in der Mühle teilnehmenden Stoffe, Mahlgut und gasförmiger Stickstoff, in dem vorgeschalteten Kühlprozess gemeinsam annähernd gleich temperiert und anschließend in die Mühle geleitet. Dies macht die Einstellung der optimalen Dichte des Mahlgutstromes in der Mühle unmöglich. Das Ziel, das Mahlgut auch während des gesamten Mahlvorganges noch in seinem Versprödungszustand zu halten und damit einen Sprödbruch sicherzustellen, ist dadurch zumindest ökonomisch ebenfalls nicht möglich.
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Die Ausführung des mindestens einen Vorkühlaggregats ist variabel und kann beispielsweise je nach Ort und Anwendung gewählt werden. Beispielsweise kann als Vorkühlaggregat mindestens ein Gegenstrom-Vorkühlaggregat mit jeweils einer Vorkühlstrecke und/oder mindestens ein Behälter-Vorkühlaggregat mit einem Behälter-Innenraum vorgesehen sein. Dabei ist das mindestens eine Gegenstrom-Vorkühlaggregat ausgebildet, in dem mindestens einen Gegenstrom-Vorkühlaggregat vorhandenes bzw. transportiertes Mahlgut in einem Gegenstrom aus gasförmigem Stickstoff innerhalb der jeweiligen Vorkühlstrecke vorzukühlen. Unter Gegenstrom wird hierbei verstanden, dass die Förderrichtung des Mahlgutes entgegengesetzt zur Förderrichtung des gasförmigen Stickstoffs ausgerichtet ist. Das Behälter-Vorkühlaggregat, beispielsweise ein Kühl-Container, ist ausgebildet, in dem Behälter-Innenraum befindliches Mahlgut beliebig vorzukühlen, beispielsweise gemäß dem Linde-Verfahren.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das mindestens eine Gegenstrom-Vorkühlaggregat dem Kühlaggregat derartig vorgeschaltet ist, dass ein in dem Kühlaggregat durch Verdampfung des flüssigen Stickstoffs ausgebildeter Vorkühl-Gasstrom in das mindestens eine Gegenstrom-Vorkühlaggregat eingeleitet werden kann, um das in dem jeweiligen Gegenstrom-Vorkühlaggregat befindliche Mahlgut innerhalb der jeweiligen Vorkühlstrecke in einem Gegenstrom durch den Vorkühl-Gasstrom auf eine Mahlgut-Zwischen-Temperatur vorzukühlen. Die Mahlgut-Zwischen-Temperatur sollte dabei je nach Auslegung der Vorkühlstrecke am Übergang zum Kühlaggregat in etwa der Stickstoff-Zwischen-Temperatur des Vorkühl-Gasstroms entsprechen, nachdem der Vorkühl-Gasstrom alle Gegenstrom-Vorkühlaggregate passiert hat, wobei jeweils Temperaturen von beispielsweise weniger als ca. -40°C vorherrschen können.
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Dadurch kann für die Vorkühlung des Mahlgutes der ohnehin im Kühlaggregat verdampfende Stickstoff als Gegenstrom verwendet werden, so dass für die Vorkühlung im mindestens einen Gegenstrom-Vorkühlaggregat keine weiteren Stoffe bzw. Kühlelemente nötig sind. Das in den flüssigen Stickstoff des Kühlaggregats eintauchende wärmere Mahlgut führt dabei automatisch zum Verdampfen des flüssigen Stickstoffs und sorgt damit für einen zur Vorkühlung verwendbaren Vorkühl-Gasstrom.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das mindestens eine Gegenstrom-Vorkühlaggregat oberhalb des Kühlaggregates angeordnet ist, so dass der durch Verdampfung des flüssigen Stickstoffs ausgebildete Vorkühl-Gasstrom kaminartig als Gegenstrom in die jeweilige Vorkühlstrecke des jeweiligen Gegenstrom-Vorkühlaggregats gelangen kann. Demnach sind keine zusätzlichen Gasleitungen oder Gasführungen nötig, um den gasförmigen Stickstoff zur Vorkühlung aus dem Kühlaggregat in das jeweilige Gegenstrom-Vorkühlaggregat zu leiten.
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Vorteilhafterweise können aber auch für das vorgekühlte Mahlgut Förderstrecken zwischen dem mindestens einen Gegenstrom-Vorkühlaggregat und der Hauptkühlung entfallen, wenn als mindestens ein Gegenstrom-Vorkühlaggregat ein erstes Gegenstrom-Vorkühlaggregat verwendet wird, das derartig ausgebildet und dem Kühlaggregat derartig mittelbar oder unmittelbar vorgeschaltet ist, dass das dem ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat zugeführte Mahlgut aufgrund der Schwerkraft entlang einer ersten Vorkühlstrecke des ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregates fallen kann und das zugeführte fallende Mahlgut gleichzeitig in einem Gegenstrom aus gasförmigem Stickstoff, vorzugsweise dem Vorkühl-Gasstrom, innerhalb der ersten Vorkühlstrecke vorgekühlt werden kann und anschließend in den flüssigen Stickstoff des Tanks gelangen kann.
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Gegenüber einer Anordnung des ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregates z.B. unterhalb oder neben dem Kühlaggregat kann also ein erhöhter Förderaufwand, Isolieraufwand und Kostenaufwand vermieden werden. Gleichzeitig kann der Vorkühl-Gasstrom entgegen der durch die Gravitation bewirkten Fallrichtung des Mahlgutes nach oben aus dem Kühlaggregat in das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat aufsteigen, um einen Gegenstrom zu erzeugen. Dadurch sind die Vorkühlung und die Zuführung des Mahlgutes in das Kühlaggregat vereinfacht.
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Das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat der Vorkühlung und das Kühlaggregat der Hauptkühlung können dabei als separate Anlagenteile der Mahlvorrichtung ausgeführt sein oder aber in einem Bauteil zusammengefasst sein. Es ist lediglich sicherzustellen, dass der verdampfende Stickstoff aus dem Kühlaggregat möglichst vollständig in das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat geführt werden kann, um darin für eine Vorkühlung des Mahlguts im Gegenstrom sorgen zu können.
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Dabei ist die erste Vorkühlstrecke im ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat und ggf. auch weitere Vorkühlstrecken in weiteren Gegenstrom-Vorkühlaggregaten derartig anzupassen, dass im Gegenstrom ein umfassender Energieaustausch zwischen dem verdampfenden gasförmigen Stickstoff des Vorkühl-Gasstroms und dem zugeführten Mahlgut stattfinden kann. Bei einem bestimmten Durchsatz an zugeführtem Mahlgut nimmt die Menge an verdampfendem Stickstoff im Vorkühl-Gasstrom nach dem Anfahren der Anlage nach einer gewissen Zeit einen bestimmten Gleichgewichtszustand ein. Bei idealer Abstimmung der jeweiligen Vorkühlstrecke findet in diesem Gleichgewichtszustand ein effizienter Energieaustausch statt, aufgrund dessen sich die Mahlgut-Zwischen-Temperatur und die Stickstoff-Zwischen-Temperatur an den entsprechenden Stellen (s.o.) in etwa angleichen, beispielsweise bei ca. -40°C oder weniger.
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Gemäß einer weiteren Ausführung für die Vorkühlung kann ein zweites Gegenstrom-Vorkühlaggregat vorgesehen sein, das derartig ausgebildet und dem Kühlaggregat derartig mittelbar oder unmittelbar vorgeschaltet ist, dass das dem zweiten Gegenstrom-Vorkühlaggregat zugeführte Mahlgut in einem Wirbelschnecken-Innenraum entlang einer zweiten Vorkühlstrecke transportiert werden kann und das zugeführte Mahlgut gleichzeitig in einem Gegenstrom aus gasförmigem Stickstoff, vorzugsweise dem Vorkühl-Gasstrom, innerhalb der zweiten Vorkühlstrecke unter Vermischung mit dem gasförmigen Stickstoff vorgekühlt werden kann.
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Durch die Verwendung einer Wirbelschnecke kann ein effektiver thermischer Austausch von Energie zwischen dem gasförmigen Stickstoff und dem Mahlgut erfolgen, da beide miteinander vermischt werden, so dass eine effiziente Vorkühlung erfolgen kann. Dies kann ergänzend oder anstelle des ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregates erfolgen, so dass der Prozess insgesamt flexibel gestaltet werden kann.
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Auch in dieser Ausführung kann durch eine entsprechende Anordnung des zweiten Gegenstrom-Vorkühlaggregates ein in dem Kühlaggregat durch Verdampfung des flüssigen Stickstoffs ausgebildeter Vorkühl-Gasstrom in den Wirbelschnecken-Innenraum des zweiten Gegenstrom-Vorkühlaggregats gelangen, durch das das Mahlgut durch die Rotation der Wirbelschnecke transportiert wird. Der Vorkühl-Gasstrom kann also zusätzlich, nachdem es ggf. die Vorkühlstrecke im ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat passiert hat, in dem zweiten Gegenstrom-Vorkühlaggregat für eine Vorkühlung im Gegenstrom sorgen. Optional kann je nach Abstimmung des Mahlprozesses zumindest zeitweise flüssiger Stickstoff in den Wirbelschnecken-Innenraum eingelassen werden.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass ein drittes Gegenstrom-Vorkühlaggregat durch ein Aufgabesilo ausgebildet wird, wobei das Aufgabesilo Mahlgut für den Mahlprozess dosiert bereitstellt, wobei gasförmiger Stickstoff, beispielsweise Restgas aus einem pneumatischen Filter, derartig in das Aufgabesilo eingeleitet werden kann, dass das darin befindliche Mahlgut innerhalb einer dritten Vorkühlstrecke im Gegenstrom aus gasförmigem Stickstoff vorgekühlt werden kann, bevor das Mahlgut aus dem Aufgabesilo ausgetragen wird.
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Damit kann vorteilhafterweise bereits im Aufgabesilo eine Vorkühlung stattfinden, um den Vorkühlprozess zu unterstützen. Dazu kann beispielsweise im Prozess befindliches Stickstoff-Restgas aus einem pneumatischen Filter der Mahlvorrichtung verwendet werden.
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Wird ergänzend ein Behälter-Vorkühlaggregat verwendet, das beispielsweise vor dem Aufgabesilo angeordnet ist, befindet sich das Mahlgut zur Vorkühlung innerhalb eines Behälter-Innenraums des Behälter-Vorkühlaggregats, wobei der Behälter-Innenraum beispielsweise auf weniger als -10°C, vorzugsweise weniger als -30°C, insbesondere auf bis zu -70°C, abgekühlt wird, beispielsweise gemäß dem Linde-Verfahren und ggf. unterstützend durch im Prozess befindliches Stickstoff-Restgas aus einem pneumatischen Filter der Mahlvorrichtung. Das in dem Behälter-Innenraum befindliche Mahlgut wird anschließend dem einen oder den mehreren Gegenstrom-Vorkühlaggregat(en) bereits vorgekühlt zugeführt.
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Um eine effiziente Vorkühlung im Gegenstrom zu ermöglichen, ist bevorzugt zumindest ein Gegenstrom-Vorkühlaggregat, insbesondere das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat, vor der Hauptkühlung vorzusehen. Dadurch kann je nach Anwendung und Standort der Mahlvorrichtung eine alternative oder weitere ggf. energieeffizientere Vorkühlung ermöglicht werden.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Mahlvorrichtung eine Mischzelle aufweist, wobei die Mischzelle ausgebildet ist, ein Gemisch aus gasförmigem Stickstoff und flüssigem Stickstoff mit einer definierten Dosierung und Temperierung als gasförmigen Stickstoffstrom mit einer Stickstoffstrom-Temperatur von vorzugsweise weniger als -80°C für die Mühle bereitzustellen. Damit wird der Mühle neben dem abgekühlten Mahlgut auch Stickstoff in gasförmiger Form zugeführt, so dass sich ein Gemisch aus Stickstoff und Mahlgut (Mahlgutstrom) in der Mühle befindet.
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Durch ein thermisch entkoppeltes Zuführen des Stickstoffstroms und des gekühlten Mahlgutes in die Mühle, kann die Dichte des Mahlgutstroms vorteilhafterweise geringer als im Stand der Technik eingestellt werden, so dass der Energieverbrauch der Mühle entsprechend sinkt und der Mahlprozess insgesamt effizienter wird. Durch die thermisch entkoppelte Zuführung des Mahlgutes und des Stickstoffstromes in die Mühle kann zudem der Verbrauch von gasförmigem und insbesondere flüssigem Stickstoff reduziert werden.
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Der Mahlgutstrom in der Mühle wird durch den zusätzlich zugeführten Stickstoffstrom aus der Mischzelle während des gesamten Vermahlens so kalt gehalten, dass ein effektiver Sprödbruch des Mahlgutes immer gewährleistet ist, was sich positiv auf den Feinheitsgrad auswirkt. Dieser Mahlgutstrom stellt also ein Gemisch dar und wird der Mühle durch die Mischzelle so konditioniert bereitgestellt, dass das Mahlgut auch während des Mahlvorgangs noch in einem spröden Zustand gehalten werden kann. Die Mischzelle ist also in der Lage, den Stickstoffstrom derartig dosiert einzustellen, dass der Mühle nicht zu viel und auch nicht zu wenig gasförmiger Stickstoff, der entsprechend temperiert ist, zugeführt wird.
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Um einen geeigneten Stickstoffstrom für die Mühle zu erhalten, fügt die Mischzelle dem Vorkühl-Gasstrom aus dem mindestens einen Gegenstrom-Vorkühlaggregat nach der Vorkühlung des Mahlgutes im Gegenstrom das hinzu, was an Durchsatz und Temperatur fehlt, um bei entsprechendem Stickstoff-Durchsatz des Stickstoffstromes eine Stickstoffstrom-Temperatur zu erhalten, mit der je nach Mühle ein effektiver Sprödbruch während des Mahlens sichergestellt werden kann. Der Mühle wird also von der Mischzelle so viel Stickstoff bereitgestellt, wie für ein Sicherstellen des Sprödbruches und einem gleichzeitigen Inertisieren des Mahlgutes in der Mühle nötig ist.
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Vorzugsweise ist dazu vorgesehen, dass der Mischzelle neben dem Vorkühl-Gasstrom auch gasförmiger Stickstoff aus einem Stickstoff-Gasgenerator sowie flüssiger Stickstoff und/oder Stickstoff-Restgas aus einem pneumatischen Filter der Mahlvorrichtung zuführbar ist. Damit kann je nach Anwendung Stickstoff-Restgas aus dem Mahlprozess auch wiederverwendet werden oder aber gezielt Stickstoff mit einem Stickstoff-Gasgenerator erzeugt werden oder flüssiger Stickstoff aus einem Tank bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass dem mindestens einen Gegenstrom-Vorkühlaggregat eine Dosierschnecke vorgeschaltet ist, wobei die Dosierschnecke das von einem Aufgabesilo und/oder aus einer Siebvorrichtung (als Rückführung von Grobkorn) und/oder aus dem Behälter-Vorkühlaggregat bereitgestellte Mahlgut dosiert in das mindestens eine Gegenstrom-Vorkühlaggregat leitet. Demnach können die Geschwindigkeit bzw. die Zuführrate des Mahlgutes über die Dosierschnecke gezielt eingestellt werden, beispielsweise in Abhängigkeit des erzeugten Vorkühl-Gasstromes, um den Abkühl- und Mahlprozess gezielt zu steuern.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass dem Kühlaggregat eine Förderschnecke, vorzugsweise eine motorisch betriebene Förderschnecke, nachgeschaltet ist, wobei die Förderschnecke das auf die Mahlgut-Ausgangs-Temperatur abgekühlte Mahlgut dosiert zum mindestens einen Anschluss der Mühle fördert. Damit kann auch das der Mühle zugeführte Mahlgut dosiert werden, um das Vermahlen in der Mühle effizient zu gestalten.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das Mahlgut und/oder das Feingut innerhalb der gesamten Mahlvorrichtung inert gehalten sind. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass der gesamte Prozess nicht durch Migration von Sauerstoff und Luftfeuchte aus Umgebungsluft negativ beeinträchtigt wird. Dies kann durch entsprechend abgeschlossene Anlagenteile erreicht werden, in denen sich gasförmiger Stickstoff und/oder ein Überdruck befindet.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zum Vermahlen von Mahlgut, vorzugsweise aus Thermoplasten und/oder Elastomeren, insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Mahlvorrichtung, mit mindestens den folgenden Schritten vorgesehen:
- - Bereitstellen von Mahlgut und Zuführen des Mahlgutes in mindestens ein Vorkühlaggregat zum Vorkühlen des zugeführten Mahlgutes, vorzugsweise im Gegenstrom, auf eine Mahlgut-Zwischen-Temperatur;
- - Zuführen des auf die Mahlgut-Zwischen-Temperatur vorgekühlten Mahlgutes in ein Kühlaggregat mit flüssigem Stickstoff, so dass das vorgekühlte Mahlgut durch den flüssigen Stickstoff auf eine Mahlgut-Ausgangs-Temperatur abgekühlt wird;
- - Fördern des auf die Mahlgut-Ausgangs-Temperatur abgekühlten Mahlgutes in eine Mühle;
- - Vermahlen des auf die Mahlgut-Ausgangs-Temperatur abgekühlten Mahlgutes zu Feingut unter Zuführung eines Stickstoffstroms aus gasförmigem Stickstoff.
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Durch das Vorkühlen und das Kühlen in dem Bad aus flüssigem Stickstoff wird das Mahlgut, wie bereits beschrieben, effizient bis ins Innere auf eine niedrige Mahlgut-Ausgangs-Temperatur gekühlt, bevor es in die Mühle gelangt, so dass der Mahlvorgang insgesamt effizienter gestaltet werden kann und, je nach Anwendung, auch höhere Feinheitsgrade erreicht werden können.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das Bereitstellen des abgekühlten Mahlgutes in die Mühle thermisch entkoppelt von der Bereitstellung des Stickstoffstroms aus gasförmigem Stickstoff erfolgt, bevor diese der Mühle zugeführt werden. Dadurch können die Mühle bzw. die Mahlvorrichtung insgesamt effizienter betrieben werden, wie bereits beschrieben.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Mahlvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Mahlvorrichtung; und
- 3 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Mahlvorrichtung.
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Die 1 zeigt schematisch eine Mahlvorrichtung 1a gemäß dem Stand der Technik, die dazu dient, in einem Aufgabesilo 2 über eine untere Aufgabesilo-Öffnung 2a aufgegebenes Mahlgut 3 durch eine Mühle 4, beispielsweise einen Desintegrator 4a, in einem bestimmten Feinheitsgrad zu vermahlen. Auf dem Weg zur Mühle 4 wird das Mahlgut 3 über eine Dosierschnecke 5 entsprechend dosiert und mit einer Mahlgut-Eingangs-Temperatur TE3 von beispielsweise 20°C in ein Kühlaggregat 6, vorzugsweise einen motorisch betriebenen Wirbelschneckenkühler 6a, geleitet.
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Über einen Stickstoff-Einlass 7 wird flüssiger Stickstoff LN mit einer Stickstoff-Flüssigkeits-Temperatur TLN von ca. -196°C in den Wirbelschneckenkühler 6a eingelassen, um das dem Wirbelschneckenkühler 6a zugeführte und darin zu einem Auslass 8 geförderte Mahlgut 3 abzukühlen und damit zu verspröden. Von dem Auslass 8 des Wirbelschneckenkühlers 6a gelangt das durch den flüssigen Stickstoff LN auf eine Mahlgut-Ausgangs-Temperatur TA3 abgekühlte Mahlgut 3 und das durch Verdampfung entstandene Stickstoffgas mit in etwa der gleichen Temperatur über einen Anschluss 4b in die Mühle 4 bzw. den Desintegrator 4a und wird darin in einer inerten Atmosphäre in abgekühlter Form vermahlen. Die Mahlgut-Ausgangs-Temperatur TA3 des Mahlgutes 3 kann dabei ca. -150°C betragen.
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Ergänzend wird dem Desintegrator 4a über den Anschluss 4b auch ein Stickstoffstrom 20 zugeführt, so dass sich im Desintegrator 4a ein Gemisch (Mahlgutstrom) aus Mahlgut 3, durch Verdampfung entstandenes Stickstoffgas zum Inertisieren und dem zusätzlich zugeführten Stickstoffstrom 20 befindet. Der Stickstoffstrom 20 dient hierbei unterstützend der pneumatischen Förderung des mit gasförmigem Stickstoff GN vermischten Mahlguts bzw. des in der Mühle 4 produzierten, mit gasförmigem Stickstoff GN vermischten Feingutes 9.
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Aus der Mühle 4 wird das darin produzierte mit gasförmigem Stickstoff GN vermischte Feingut 9 mit einer Feingut-Ausgangs-Temperatur TA9 von beispielsweise ca. -20°C über einen Feingut-Ausgang 4c ausgetragen. Dabei sorgt der Desintegrator 4a im Betrieb automatisch für ein Herausdrücken des mit gasförmigem Stickstoff GN vermischten Feingutes 9 aus dem Feingut-Ausgang 4c, so dass dadurch bereits ein pneumatisches Fördern des mit gasförmigem Stickstoff GN vermischten Feinguts 9 zum nächsten Element der Mahlvorrichtung 1a, hier einem Zyklon 10, ermöglicht wird. Gleichzeitig wird der pneumatische Transport des mit gasförmigem Stickstoff GN vermischten Feingutes 9 zum Zyklon 10 von einem Gebläse 15 unterstützt.
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Anschließend gelangt das mit gasförmigem Stickstoff GN vermischte Feingut 9 also in einen Zyklon 10, in dem der größte Teil des Feingutes 9 vom gasförmigen Stickstoff GN abgetrennt wird, wobei anschließend insbesondere Gummipulver 11 aus dem Zyklon 10 ausgetragen wird. Dieses Gummipulver 11 wird anschließend in ggf. aufgewärmter Form in eine Siebvorrichtung 12 geleitet, in der es in seine unterschiedlichen Gummi-Fraktionen, d.h. Grobkorn 11 G und Feinkorn 11 F, aufgetrennt wird. Das Grobkorn 11G des Gummipulvers 11 kann optional in beliebiger Weise, z.B. über eine Repassierleitung 24, zurück zur Dosierschnecke 5 gefördert und damit dem Mahlprozess erneut zugeführt werden. Das Feinkorn 11F weist beispielsweise ein Kornspektrum von 200µm bis 600µm auf und kann als Fertiggut 13 entsprechend weiterverwendet werden.
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Der im Zyklon 10 verbleibende Teil, der insbesondere aus gasförmigem Stickstoff GN und Gummi-Feinstäuben 11 S besteht, wird in einem pneumatischen Filter 14 in seine Bestandteile getrennt. Da bereits eine Auftrennung im Zyklon 10 stattgefunden hat, wird der pneumatische Filter 14 zur Resttrennung von Gummi-Feinstäuben 11 S und gasförmigem Stickstoff GN weniger stark belastet und kann daher entsprechend klein dimensioniert werden.
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Der Gummi-Feinstaub 11 S wird ebenfalls ggf. in aufgewärmter Form in die Siebvorrichtung 12 geleitet. Zum Fördern des kalten gasförmigen Stickstoffs GN und der Gummi-Feinstäube 11 S aus dem Zyklon 10 in den pneumatischen Filter 14, ist ein Gebläse 15 vorgesehen. Dieses saugt den verbleibenden gasförmigen Stickstoff GN sowie die Gummi-Feinstäube 11S aus dem Zyklon 10 an und bläst den gefilterten gasförmigen Stickstoff GN als kalten Stickstoffstrom 20 zu dem Anschluss 4b zurück zur Mühle 4. Dadurch kann dieser ebenfalls wie oben beschrieben am Mahlprozess teilhaben.
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Um den Mahlprozess zu optimieren, sind in der erfindungsgemäßen Mahlvorrichtung 1b gemäß 2 und 3 einzelne Veränderungen vorgesehen. Für Komponenten, die gleichwirkend zum Stand der Technik (1) sind, werden im Folgenden dieselben Bezeichnungen und Bezugszeichen verwendet.
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Demnach ist in 2 vorgesehen, dass in einem Aufgabesilo 2 über die untere Aufgabesilo-Öffnung 2a aufgegebenes Mahlgut 3 über eine Dosierschnecke 5 entsprechend dosiert und mit einer Mahlgut-Eingangs-Temperatur TE3 in ein erstes Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a und aus diesem in das eigentliche Kühlaggregat 6 geleitet wird. Das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a dient der Vorkühlung des Mahlgutes 3 auf eine Mahlgut-Zwischen-Temperatur TZ3 von beispielsweise zwischen -35°C und - 45°C. Diese Mahlgut-Zwischen-Temperatur TZ3 liegt bei idealer Temperierung am unteren Ende des ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregates 16a vor, so dass das Mahlgut 3 mit dieser Temperatur in die Hauptkühlung übergehen kann.
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Das im ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a befindliche Mahlgut 3 wird dabei durch einen in 2 nach oben gerichteten Vorkühl-Gasstrom 17 aus gasförmigem Stickstoff GN vorgekühlt. Dieser Vorkühl-Gasstrom 17 weist zumindest am oberen Ende des ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregates 16a eine Stickstoff-Zwischen-Temperatur TZN von beispielsweise zwischen -35°C und -45°C auf. Die Mahlgut-Zwischen-Temperatur TZ3 und die Stickstoff-Zwischen-Temperatur TZN stellen sich hierbei je nach Auslegung und Anwendung der Mahlvorrichtung 1b ein, können von den genannten Werten aber auch abweichen. Insgesamt sind die in den Ausführungsbeispielen der Erfindung genannten Temperaturwerte, insbesondere für den gasförmigen Stickstoff GN, das Mahlgut 3 und das Feingut 9, abhängig von der Auslegung und der Anwendung und können daher von den genannten Werten entsprechend auch abweichen.
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Der Vorkühl-Gasstrom 17 wirkt gemäß dieser Ausführung auf einer bestimmten ersten Vorkühlstrecke SVa auf das zugeführte Mahlgut 3 ein, wobei dies in einem Gegenstrom erfolgt, d.h. das über die erste Vorkühlstrecke SVa nach unten fallende Mahlgut 3 wird durch den entgegengesetzt ausgerichteten Vorkühl-Gasstrom 17 abgekühlt. Durch diese Vorkühlung wird bereits eine gewisse Versprödung des zugeführten Mahlgutes 3 erreicht.
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Der Vorkühl-Gasstrom 17 wird gemäß dieser Ausführungsform maßgeblich dadurch erzeugt, dass in dem Kühlaggregat 6 befindlicher flüssiger Stickstoff LN verdampft und der dadurch entstehende gasförmige Stickstoff GN kaminartig durch das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a nach oben geleitet wird. Das Kühlaggregat 6 und das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a können dabei einteilig oder aber als getrennte Baueinheiten ausgeführt sein, wobei die Ausdehnung des ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregates 16a durch die erste Vorkühlstrecke SVa bestimmt ist. Insofern soll die Darstellung in 2 lediglich schematisch andeuten, dass zwischen dem Kühlaggregat 6 und dem ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a ein beliebiger Übergang besteht, der einen Durchgang von vorgekühltem Mahlgut 3 in das Kühlaggregat 6 sowie von gasförmigem Stickstoff GN in das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a ermöglicht.
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Das Kühlaggregat 6 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch einen Tank 6b ausgebildet, in den über einen Stickstoff-Einlass 7 flüssiger Stickstoff LN mit einer Stickstoff-Flüssigkeits-Temperatur TLN von ca. -196°C eingelassen ist und der fortlaufend bis zu einer bestimmten Füllstandgrenze 18 nachgefüllt wird. Über eine Oberseite 6c des Kühlaggregats 6 bzw. des Tanks 6b wird dem Tank 6b das im Gegenstrom vorgekühlte Mahlgut 3 mit der Mahlgut-Zwischen-Temperatur TZ3 (z.B. -45°C) zugeführt. Sobald das vorgekühlte Mahlgut 3 im Tank 6b in den flüssigen Stickstoff LN gelangt, kühlt sich das Mahlgut 3 weiter ab und wird weiter versprödet. Das in den flüssigen Stickstoff LN des Kühlaggregats 6 eintauchende wärmere Mahlgut 3 führt dabei zum Verdampfen des flüssigen Stickstoffs LN, so dass sich ein für die Vorkühlung verwendbarer Vorkühl-Gasstrom 17 ausbildet.
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Dabei ist die erste Vorkühlstrecke SVa im ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a derartig anzupassen, dass im Gegenstrom ein umfassender Energieaustausch zwischen dem im Tank 6b verdampfenden gasförmigen Stickstoff GN (Vorkühl-Gasstrom 17) und dem durch das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a gelangende Mahlgut 3 stattfinden kann. Bei einem bestimmten Durchsatz an zugeführtem Mahlgut 3 nimmt die Menge an verdampfendem gasförmigen Stickstoff GN des Vorkühl-Gasstroms 17 nach dem Anfahren der Mahlvorrichtung 1b nach einer gewissen Zeit einen Gleichgewichtszustand ein. Bei idealer Abstimmung der ersten Vorkühlstrecke SVa findet in diesem Gleichgewichtszustand ein effizienter Energieaustausch statt, aufgrund dessen sich die Mahlgut-Zwischen-Temperatur TZ3 am unteren Ende des ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregats 16a und die Stickstoff-Zwischen-Temperatur TZN am oberen Ende des ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregats 16a in etwa angleichen, beispielsweise zwischen -35°C und -45°C oder weniger.
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Über einen vorzugsweise unterseitigen Zugang 6d ist der Tank 6b mit einer motorisch betriebenen Förderschnecke 19 verbunden. Das im Tank 6b befindliche versprödete Mahlgut 3 kann darüber bei idealer Temperierung mit einer Mahlgut-Ausgangs-Temperatur TA3 von ca. -196°C in Richtung der Mühle 4, beispielsweise des Desintegrators 4a, gefördert und dieser über den Anschluss 4b zugeführt werden. Als Mühle 4 kann anstelle eines Desintegrators 4a aber auch eine gleichwirkende, kryogen arbeitende und schnelllaufende Prallmühle, z.B. eine Stiftmühle, Wirbelstrommühle, Luftwirbelmühle, etc., zur Anwendung kommen. In der jeweiligen Mühle 4 wird das Mahlgut 3 anschließend in einer inerten Atmosphäre in abgekühlter Form vermahlen. Aus der Mühle 4 wird das darin produzierte Feingut 9 mit einer Feingut-Ausgangs-Temperatur TA9 von beispielsweise ca. -50°C aus dem Feingut-Ausgang 4c ausgetragen. Dabei sorgt die Mühle 4 im Betrieb automatisch für ein Herausdrücken bzw. einen pneumatischen Transport des Feingutes 9, das auch in dieser Ausführungsform mit gasförmigem Stickstoff GN vermischt ist, aus dem Feingut-Ausgang 4c.
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Gleichzeitig wird der Mühle 4 bzw. dem Desintegrator 4a über den Anschluss 4b ein gasförmiger Stickstoffstrom 20 aus kaltem gasförmigen Stickstoff GN mit einer Stickstoffstrom-Temperatur T20 von beispielsweise zwischen -75°C und -90°C mit einem bestimmten Stickstoff-Durchsatz zugeführt. Der Stickstoffstrom 20 dient dabei zur Inertisierung der Atmosphäre in der Mühle 4 sowie zum Sicherstellen eines effektiven Sprödbruchs beim Mahlen. Es erfolgt ein thermisch vollständig entkoppeltes Zuführen der an dem Mahlprozess teilnehmenden Stoffe, d.h. dem gekühlten Mahlgut 3 und dem gasförmigen Stickstoff GN (aus dem Stickstoffstrom 20).
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Unter einem vollständig entkoppelten Zuführen ist dabei zu verstehen, dass die Stoffe (3 + 20) zunächst einzeln und unabhängig voneinander gezielt dosiert und einzeln temperiert werden können und der Mühle 4 nach einem dosierten und einzeln temperierten Bereitstellen zugeführt werden. Das Einführen der beiden Stoffe (3 + 20) in die Mühle 4 erfolgt dabei, wie in 2 dargestellt, nicht getrennt. Vielmehr werden beide dosiert und einzeln temperiert bereitgestellten Stoffe (3 + 20) beispielsweise über eine Y-Stück vor der Mühle 4 zusammengeführt und gemeinsam als Gemisch über den Anschluss 4b in die Mühle 4 geleitet werden. Dies unterscheidet die Ausführung in 2 von der Ausführung in 1 (Stand der Technik), wobei in 1 verdampfter gasförmiger Stickstoff GN auch aus dem Wirbelschneckenkühler 6a in die Mühle 4 gelangt, so dass keine unabhängige Dosierung und einzelne Temperierung der am Mahlprozess in der Mühle 4 teilnehmenden Stoffe, Mahlgut 3 und gasförmiger Stickstoff GN, erfolgt.
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Durch ein derartiges thermisch entkoppeltes Zuführen des Stickstoffstroms 20 und des vorgekühlten Mahlgutes 3 in die Mühle 4, kann die Dichte des Mahlgutstroms (3 + 20) vorteilhafterweise geringer eingestellt werden, so dass der Energieverbrauch der Mühle 4 entsprechend sinkt. Gleichzeitig kann dadurch auch der Verbrauch an Stickstoff reduziert werden, so dass der Mahlprozess insgesamt effizienter wird.
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Da der Stickstoff in gasförmiger Form zur Vorkühlung (im ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a) und in flüssiger Form zur Hauptkühlung (im Kühlaggregat 6) länger auf das Mahlgut 3 einwirkt als im Stand der Technik (1), ist eine definierte Mahlgut-Ausgangs-Temperatur TA3 von -196°C einstellbar. Zudem ist das Mahlgut 3 idealerweise bis zum Inneren bzw. bis zum Kern gleichmäßig ausgekühlt, wodurch das Mahlgut 3 seine Temperatur länger auf einem niedrigen Niveau halten kann, so dass auch eine geringere Feingut-Ausgangs-Temperatur TA9 nach dem Mahlvorgang erreicht werden kann. Die Vorkühlung und die Hauptkühlung wirken sich also insgesamt positiv auf den Mahlprozess in der Mühle 4 aus, da das Material insgesamt, d.h. insbesondere auch im Inneren bzw. im Kern, spröder ist bzw. eine annähernd gleichmäßige Sprödigkeit aufweist.
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Um die Vorkühlung flexibler zu gestalten, kann gemäß 3 ergänzend zu dem ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a ein zweites Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16b vorgesehen sein. Grundsätzlich kann dieses auch anstatt des ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregats 16a vorgesehen sein. Das zweite Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16b ist in Form einer Wirbelschnecke mit einem Wirbelschnecken-Innenraum 16c ausgebildet, in den das über die Dosierschnecke 5 dosierte und zugeführte Mahlgut 3 transportiert wird. Das transportierte Mahlgut 3 gelangt aus dem zweiten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16b über einen Wirbelschnecken-Anschluss 16d bereits vorgekühlt von oben in das erste Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a, in dem es nach dem oben zu 2 beschriebenen Prozess im Gegenstrom weiter vorgekühlt wird.
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Gleichzeitig gelangt der Vorkühl-Gasstrom 17 aus gasförmigem Stickstoff GN aus dem ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a über den Wirbelschnecken-Anschluss 16d auch in das zweite Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16b (entgegengesetzt zur Transportrichtung des Mahlgutes 3) und kann dadurch das Mahlgut 3 im Wirbelschnecken-Innenraum 16c ebenfalls in einem Gegenstrom über eine zweite Vorkühlstrecke SVb abkühlen. Zur Feinabstimmung kann zumindest zeitweise auch flüssiger Stickstoff LN in den Wirbelschnecken-Innenraum 16c eingeleitet werden.
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Um die Vorkühlung flexibler zu gestalten, kann ergänzend oder alternativ zu dem ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a und/oder dem zweiten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16b ein drittes Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16e vorgesehen sein, das durch das Aufgabesilo 2 selbst mit ausgebildet wird. Gemäß 3 wird dazu gasförmiger Stickstoff GN, insbesondere kaltes Restgas R, über eine Bypass-Leitung 23 aus dem pneumatischen Filter 14 und dem Gebläse 15 zumindest anteilig unterseitig, vorzugsweise über die unterseitige Aufgabesilo-Öffnung 2a, dem Aufgabesilo 2 zugeführt, um mit dem überflüssig vorhandenen gasförmigen Stickstoff GN eine Vorkühlung des Mahlgutes 3 im Gegenstrom auch im Aufgabesilo 2 zu erreichen. Oberseitig kann der gasförmige Stickstoff GN in beliebiger Weise abgelassen werden.
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Gemäß dieser Ausführungsform sind also mehrere Vorkühlaggregate 16 vorgesehen, die gemeinsam eine Vorkühlstrecke SV aus erster, zweiter und dritter Vorkühlstrecke SVa, SVb, SVc ausbilden, auf der der gasförmige Stickstoff GN im Gegenstrom auf das transportierte Mahlgut 3 einwirkt, so dass dieses vor dem Eintauchen in das Kühlaggregat 6 in mehreren Stufen auf die Mahlgut-Zwischen-Temperatur TZ3 abgekühlt werden kann. Dadurch kann der gesamte Vorkühlprozess zusätzlich unterstützt werden. Die Anzahl an Gegenstrom-Vorkühlaggregaten 16a, 16b, 16e sowie auch deren Anordnung zueinander ist grundsätzlich wählbar, wobei die in 3 gezeigte Anordnung bereits eine sehr effiziente Vorkühlung ermöglicht, wenn die einzelnen Vorkühlstrecken SVa, SVb, SVc gezielt aufeinander abgestimmt werden.
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Ergänzend kann gemäß 3 vorgesehen sein, das dem Aufgabesilo 2 als weiteres Vorkühlaggregat 16 ein Behälter-Vorkühlaggregat 16f vorgeschaltet ist, das beispielsweise als ein abgeschlossener und inert gehaltener Kühl-Container oder ein Silo ausgeführt sein kann. Das Behälter-Vorkühlaggregat 16f weist einen Behälter-Innenraum 16g auf, in dem sich das Mahlgut 3 zur Lagerung und Vorkühlung befindet. Dem Aufgabesilo 2 wird also in dem Fall bereits vorgekühltes Mahlgut 3 zugeführt, bevor das Mahlgut 3 in ein, zwei oder drei weiteren Gegenstrom-Vorkühlaggregaten 16a, 16b, 16e zusätzlich in einem Gegenstrom auf die Mahlgut-Zwischen-Temperatur TZ3 vorgekühlt wird. Der Behälter-Innenraum 16g wird beispielsweise auf eine Temperatur von weniger als -10°C, vorzugsweise weniger als -30°C, insbesondere weniger als -70°C, in beliebiger Weise vorgekühlt.
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Wie auch im Stand der Technik wird das mit gasförmigem Stickstoff GN vermischte Feingut 9 nach der Mühle 4 in einen Zyklon 10 geleitet, in dem eine Abtrennung des Gummipulvers 11 erfolgt. Dieses Gummipulver 11 wird anschließend in ggf. aufgewärmter Form in eine Siebvorrichtung 12 geleitet, in der es in seine unterschiedlichen Gummi-Fraktionen, d.h. Grobkorn 11 G und Feinkorn 11 F, aufgetrennt wird. Das Grobkorn 11G des Gummipulvers 11 wird in beliebiger Weise, z.B. über eine Repassierleitung 24, zurück zur Dosierschnecke 5 gefördert und damit dem Mahlprozess erneut zugeführt. Der Großteil des Feinkorns 11F kann in dieser Variante einen sehr hohen Feinheitsgrad aufweisen und kann als Fertiggut 13 entsprechend weiterverwendet werden. Die Mahlgrenze kann aufgrund der bereits angesprochenen, gleichmäßigen Sprödigkeit gegenüber dem Stand der Technik zu geringen Werten verschoben werden.
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Der im Zyklon 10 verbleibende Teil, der insbesondere aus gasförmigem Stickstoff GN und Gummi-Feinstäuben 11 S besteht, wird in dem pneumatischen Filter 14 in seine Bestandteile getrennt. Da bereits eine Auftrennung im Zyklon 10 stattgefunden hat, wird der pneumatische Filter 14 zur Resttrennung von Gummi-Feinstäuben 11 S und gasförmigem Stickstoff GN weniger stark belastet und kann daher entsprechend klein dimensioniert werden.
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Der Gummi-Feinstaub 11 S wird ebenfalls ggf. in aufgewärmter Form in die Siebvorrichtung 12 und der gasförmige Stickstoff GN als Restgas R über ein Gebläse 15 in eine Mischzelle 21 geleitet. In der Mischzelle 21 wird das verbleibende Restgas R (z.B. ca. -50°C) mit dem Vorkühl-Gasstrom 17 (TZN z.B. ca. -40°C) aus dem ersten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a (s. 2) und/oder dem zweiten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16b (s. 3) und flüssigem Stickstoff LN (TLN ca. -196°C) vermischt und das Gemisch als entsprechend dosierter und temperierter Stickstoffstrom 20 (T20 z.B. ca. -87°C) vom Mahlgut 3 thermisch entkoppelt bereitgestellt und mit dem Mahlgut 3 zusammen über den Anschluss 4b in die Mühle 4 geleitet. Dadurch kann dieser ebenfalls am Mahlprozess teilhaben.
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Um einen geeignet dosierten und temperierten Stickstoffstrom 20 für die Mühle 4 zu erhalten, fügt die Mischzelle 21 dem Vorkühl-Gasstrom 17 aus dem ersten und/oder zweiten Gegenstrom-Vorkühlaggregat 16a, 16b - nach der Vorkühlung des Mahlgutes 3 im Gegenstrom - den Teil hinzu, der fehlt, um bei einem bestimmten Stickstoffstrom-Durchsatz eine Stickstoffstrom-Temperatur T20 zu erhalten, mit der je nach Mühle 4 ein effektiver Sprödbruch während des Mahlens sichergestellt werden kann. Der Mühle 4 wird also von der Mischzelle 21 so viel gasförmiger Stickstoff GN bereitgestellt, wie für ein Sicherstellen des Sprödbruches und einem gleichzeitigen Inertisieren des Mahlgutes 3 in der Mühle 4 nötig ist.
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Falls nötig, kann der gasförmige Stickstoff GN der Mischzelle 21 auch von einem Stickstoff-Gasgenerator 22 zugeführt werden, anstatt von dem pneumatischen Filter 14 über das Gebläse 15, wobei dann ggf. die Dosierung aus den anderen Quellen, insbesondere dem flüssigem Stickstoff LN (TLN ca. -196°C), anzupassen ist, um die Stickstoffstrom-Temperatur T20 von beispielsweise ca. -87°C zu erreichen und gleichzeitig einen Bedarf an gasförmigem Stickstoff GN im Stickstoffstrom 20 zu decken.
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Für die Ausführungsformen in 2 und 3 ist weiterhin vorgesehen, dass das Mahlgut 3 sowie das Feingut 9 auf der gesamten Förderstrecke innerhalb der Mahlvorrichtung inert gehalten wird. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass der gesamte Prozess nicht durch Migration von Sauerstoff und Luftfeuchte aus Umgebungsluft negativ beeinträchtigt wird. Dies kann durch entsprechend abgeschlossene Anlagenteile erreicht werden, in denen sich gasförmiger Stickstoff GN und/oder ein Überdruck befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1 a
- Mahlvorrichtung (Stand der Technik)
- 1b
- Mahlvorrichtung
- 2
- Aufgabesilo
- 2a
- Aufgabesilo-Öffnung
- 3
- Mahlgut
- 4
- Mühle
- 4a
- Desintegrator
- 4b
- Anschluss
- 4c
- Feingut-Ausgang
- 5
- Dosierschnecke
- 6
- Kühlaggregat
- 6a
- Wirbelschneckenkühler
- 6b
- Tank
- 6c
- Oberseite des Tanks 6b
- 6d
- Zugang
- 7
- Stickstoff-Einlass
- 8
- Auslass des Wirbelschneckenkühlers 6a
- 9
- Feingut
- 10
- Zyklon
- 11
- Gummipulver
- 11G
- Grobkorn
- 11F
- Feinkorn
- 11S
- Gummi-Feinstaub
- 12
- Siebvorrichtung
- 13
- Fertiggut
- 14
- pneumatischer Filter
- 15
- Gebläse
- 16
- Vorkühlaggregat
- 16a
- erstes Gegenstrom-Vorkühlaggregat
- 16b
- zweites Gegenstrom-Vorkühlaggregat
- 16c
- Wirbelschnecken-Innenraum
- 16d
- Wirbelschnecken-Anschluss
- 16e
- drittes Gegenstrom-Vorkühlaggregat
- 16f
- Behälter-Vorkühlaggregat
- 16g
- Behälter-Innenraum
- 17
- Vorkühl-Gasstrom
- 18
- Füllstandsgrenze
- 19
- Förderschnecke
- 20
- Stickstoffstrom
- 21
- Mischzelle
- 22
- Stickstoff-Gasgenerator
- 23
- Bypass-Leitung
- 24
- Repassierleitung
- GN
- gasförmiger Stickstoff
- LN
- flüssiger Stickstoff
- SV
- Vorkühlstrecke
- SVa
- erste Vorkühlstrecke
- SVb
- zweite Vorkühlstrecke
- SVc
- dritte Vorkühlstrecke
- T20
- Stickstoffstrom-Temperatur
- TA3
- Mahlgut-Ausgangs-Temperatur
- TA9
- Feingut-Ausgangs-Temperatur
- TE3
- Mahlgut-Eingangs-Temperatur
- TLN
- Stickstoff-Flüssigkeits-Temperatur
- TZ3
- Mahlgut-Zwischen-Temperatur
- TZN
- Stickstoff-Zwischen-Temperatur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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