DE2516764C2

DE2516764C2 - Kaltmahlverfahren

Info

Publication number: DE2516764C2
Application number: DE2516764A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8190 Wolfratshausen Meinaß
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1975-04-16
Filing date: 1975-04-16
Publication date: 1985-11-28
Also published as: BR7602343A; GR59802B; BE840823A; AT339706B; DE2516764A1; ATA767575A; ZA762279B; AU1297176A; CH603243A5; ES447018A1; FR2307582A1; NL7604060A; FR2307582B3

Description

Die Erfindung betrifft ein Kaltmahlverfahren, bei dein das Mahlgut mit einem Fördergasstrom durch eine Zerkleinerungseinrichtung gefördert und vor der Zerkleinerungseinrichtung mit einem Kühlgasstrom gekühlt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE-PS 17 78 559 ist e-n Verfahren zum Zerkleinern von bei normalen Temperaturen festen, zähen, zähelastischen, plastischen sowie thermoplastischen Stoffen bei tiefen Temperaturen bekannt, bei dem das zu zerkleinernde Gut durch eine Zerkleinerungseinrichtung mit Hilfe eines Fördergasstroms gefördert wird und bei dem die Kühlung des Mahlguts vor der Zcrkicinerungseinrichtung durch einen Kühlgasstrom erfolgt Dabei ist vorgesehen, das Kühlgas durch Eindosen von Flüssiggas zu kühlen und zumindest einen Teil des nach dem Wärmetausch mit dem Mahlgut erwärmten überschüssigen Kühlgases in die Atmosphäre entweichen zu lassen. Auch kann ein Teil des Fördergases, das gesondert gekühlt wird, aus dem Fördergaskreislauf entnommen, dem durch das Gut erwärmten Kühlgas zugespeisl und dadurch auch in die Atmosphäre freigesetzt werden. Abgesehen davon, daß dieses Verfahren mit der für die beiden Gaskreisläufe getrennt vorgesehenen Kühlung einen hohen apparativen Aufwand erfordert, hat es außerdem die Nachteile, daß mit den Gasströmen vermischte oder von diesen mitgerissene Bestandteile des Mahlgutes infolge der zur Atmosphäre hin offenen Ausführung des Kühl- und Fördergaskreislaufes in die Atmosphäre gelangen können und daß deshalb auch sinnvollerweke nur in der Herstellung möglichst billige Gase als Kühl- oder Fördergase, wie z. B. Stickstoff, in Frage kommen. Wegen seiner bei tiefen Temperaturen hohen Dichte führt der Stickstoff aber zu einer erhöhten Gasreibung und damit zu erhöhtem Energieverbrauch insbesondere bei Mühlen mit schnell laufenden Mahlwerkzeugen.

Des weiteren ist aus der DE-OS 20 58 247 ein Kaltmahlverfahren bekannt, bei dem ein sich stets im Gleichstrom mit dem zu mahlenden Gut bewegender, im Kreislauf geführter Gasstrom zum Abkühlen und Fördern des Mahlgutes verwendet wird. Dieser Gasstrom wird seinerseits durch Wärmetausch mit einem zweiten Kaltgaskreislauf gekühlt, wobei die benötigte Kälteleistung des zweiten Kaltgaskreislaufs im wesentlichen durch Kompression, Kühlung und Expansion von im Kreislauf geführter Luft erzeugt wird. Dadurch, daß der Kühlgasstrom auch als Fördergasstrom dient, ist eine unabhängige Regelung der Temperatur vor dem Mahlvorgang und in der Mühle nicht möglich. Zudem kann die tiefste Temperatur gerade an der Stelle nicht eingestellt werden, an der sie benötigt wird, nämlich vor der Mühle, da das Kühlgas an dieser Stelle durch den Gleichstrom mit dem Mahlgut bereits stark erwärmt isL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kaltmahlverfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, daß auf einfache und wirtschaftliche Weise eine möglichst hohe Mahlleistung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kühlgasstrom und der Fördergasstrom durch Wärmetausch mit einem getrennt geführten Kältemittel gekühlt und in zwei miteinander verbundenen, gegen die Atmosphäre und das Kältemittel geschlossenen Kreisläufen geführt werden, wobei für den Kühlgas- und Fördergasstrom ein Gas verwendet wird, welches leichter ist als das Kältemittel.

Bei dieser Verfahrensweise läuft stets dasselbe Kühlgas im Kreislauf um, so daß mit dem Kühlgas vermischte oder von diesem mitgetragene Bestandteile des Mahlguts im Kreislauf verbleiben. Auch ist das Mahlgut während des Mahlvorgangs von einem Gas umgeben, wel-

ches in einem völlig von der Atmosphäre abgeschlossenen Kreislauf geführt und unabhängig vom Kältemittel gewählt werden kann.

So kann z. B. ais Fördergas und als Kühlgas das relativ teure Helium oder ein Gas mit ännlich geringer Dichte verwendet werden, so daß die durch Gasreibung verursachten Verluste auf ein Minimum beschränkt werden und die Mahlleistung, insbesondere von Mühlen mit schnell laufenden Mahlwerkzeugen, erheblich gesteigert werden kann. Auch bei Strahlmühlen kann eine höhere Zerkleinerungswirkung erreicht werden, da die von der Schallgeschwindigkeit abhängige Strahlgeschwindigkeit, entsprechend dem niedrigen Molekulargewicht solcher Gase, wie z. B. Helium, gegenüber demjenigen von z. B. Stickstoff gesteigert werden kann. Aufgrund der wesentlich höheren Wärmeleitfähigkeit von Gasen, wie z. B. Helium, gegenüber der von z. B. Stickstoff wird die durch die Zerkleinerung des Materials auftretende Temperaturerhöhung schneller abgebaut, so daß bei Stoffen mit leicht flüchtigen Substanzen ein Ausgasen dieser Substanzen weitgehend verhindert wird. Als Kältemittel kann jedoch nach wie vor ein wesentlich billigerer Energieträger, z.B. flüssiger Stickstoff, verwendet werden. Da das Kältemittel mit dem Mahlgut selbst nicht in Berührung kommt, ist das chemisehe und physikalische Verhalten des Kältemittels zum Mahlgut bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Bedeutung. Somit erübrigt sich auch eine Nachbehandlung des verbrauchten Kältemittels durch Adsorber, Filter oder ähnlichem.

Bei einer weiterhin besonders vorteilhaften Verfahrensführung wird das Kältemittel zur Vorkühlung des Mahlgutes verwendet

Es hat sich gezeigt, daß bei einem derartigen Kaltmahlverfahren der Verbrauch von Kältemittel (Energieverbrauch) bei gleichem Mahlgutdurchsatz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geringer ist, als bei dem bisher bekannten Verfahren. Dies ist, abgesehen von den verringerten Reibungsverlusten, im wesentlichen auf eine genauer als bisher durchführbare Temperaturregelung und auf einen besseren Wirkungsgrad bei der Wärmeübertragung zurückzuführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich im Hinblick auf den Energieverbrauch weiterhin dadurch verbessern, daß der Kühlgasstrom im Gegenstrom durch das Mahlgut und anschließend im Gegenstrom durch das gemahlene Gut geführt wird.

Besonders variabel bezüglich der zu zerkleinernden Materialien und der dazu günstigsten Temperaturen sowie des Mahlgutdurchsatzes ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Durchflußmengen des Kühlgasstroms und/oder des Fördergasstroms regelbar sind.

Eine Vorrichtung zur Durchführung de? Kaltmahlverfahrens umfaßt einen Kühlschacht, eine -nit diesem in Verbindung stehende Zerkleinerungseinrichtung, einen der Zerkleinerungseinrichtung nachgeschalteten Sammelbehälter sowie Leitungen zur Aufrechterhaltung des Kühlgas- und Fördergaskreislaufs. Erfindungsgemäß ist eine solche Vorrichtung durch einen Gegenstromwärmeaustauscher gekennzeichnet dessen erste Passage über eine Leitung an eine Quelle für ein Kältemittel, das schwerer als das im Kühlgas- und Fördergaskreislauf verwendete Gas ist, angeschlossen ist und dessen zweite Passage zur Bildung der Gaskreisläufe über getrennte Leitungen mit dem Gasein- und Gasauslaß des Kühlschachtes sowie der Zerkleinerungseinrichtung in Verbindung steht
Vorteilhafterweise ist zur Vorkühlung des Mahlgutes durch das Kältemittel innerhalb des Kühlschachtes ein weiterer Wärmetauscher angeordnet» der über eine Leitung mit der ersten Passage des Gegenstromwärmetauschers in Verbindung steht

Zur Regulierung der Mahlguttemperatur sowie aer Durchflußmengen des Kühl- und Fördergasstroms weisen außerdem die Leitungen von der zweiten Passage des Gegenstromwärmeaustauschers zum Einlaß der Zerkleinerungseinrichtung regelbare Ventile auf.

Weiterhin ist mit Vorteil zur Wiedererwärmung des zerkleinerten Gutes und zur Rückgewinnung der als Kälte im zerkleinerten Gut vorhandenen Enthalpie der Gasauslaß des Kühlschachtes über eine Leitung mit dem warmen Ende des Sammelbehälters und dessen kaltes Ende über eine Leitung mit der zweiten Passage dss Gegenstromwärmeaustauschers verbunden.

Anhand einer schematischen Darstellung soll ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß durchgeführtes Kaltmahlverfahren näher erläutert werden:

Die Figur zeigt eine Kaltmahlanlage mit einem beidseitig durch gasdichte Materialschleusen 4, 5 abgeschlossenen Kühlschacht 1 zur Kühlung des Mahlgutes, einer Mühle 2 und einem mit der Mühle 2 über eine Materialschleuse 6 verbundenen Sammelbehälter 3, der nach außen durch eine weitere Materialschleuse 7 gasdicht abgeschlossen ist Zur Kühlung des Mahlgutes wird aus einem Gegenstromwärmetauscher 9 über eine Leitung 20 Kühlgas, z. B. Helium, in den Kühlschacht 1 eingeleitet. Das durch Wärmetausch mit dem Mahlgut aufgewärmte Kühlgas verläßt den Kühlschacht über eine Leitung 21, welche in den Sammelbehälter 3 mündet. Dort wird das noch kalte, zerkleinerte Gut wieder aufgewärmt, wobei sich das Kühlgas abkühlt. Das abgekühlte Kühlgas gelangt dann über eine Leitung 22, einen Verdichter 8 und eine Leitung 19 wieder in den Gegenstromwärmetauscher 9. An verschiedenen Stellen des Gegenstromwärmetauschers 9 wird über Leitungen 12, 13,14 und Ventilen 15,16,17 Kaltgas für den Fördergasstrom abgeleitet und der Mühle 2 zugeführt. In einer Trenneinrichtung 23 wird anschließend das Fördergas vom zerkleinerten Gut getrennt und über eine Leitung 18 sowie einen Filter 24 zusammen mit dem Kühlgas aus Leitungen 22 wieder dem Gegenstromwärmetauscher 9 zugeführt. Im Gegenstromwärmetauscher 9 wird das Gas des Kühl- und des Fördergasstroms durch Wärmetausch mit einem über die Leitung 25 zugeführten Kältemittel, z. B. mit flüssigem Stickstoff, abgekühlt. Noch nicht vollständig erwärmtes Kältemittel wird über eine Leitung 11 einem zweiten Wärmetauscher 10, der innerhalb des Kühlschachtes 1 angeordnet ist, zugeführt und dient zur Vorkühlung des Mahlgutes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

ί, Kaltmahlvenahren, bei dem das Mahlgut mit einem Fördergasstrom durch eine Zerkleinerungseinrichtung gefördert und vor der Zerkleinerungseinrichtung mit einem Kühlgasstrom gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlgasstrom und der Fördergasstrom durch Wärmetausch mit einem getrennt geführten Kältemittel ge- ίο kühlt und in zwei miteinander verbundenen, gegen die Atmosphäre und das Kältemittel geschlossenen Kreisläufen geführt werden, wobei für den Kühlgas- und Fördergasstrom ein Gas verwendet wird, welches leichter ist als das Kältemittel
2. Kaltmahlverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel zur Vorkühlung des Mahlgutes verwendet wird.
3. Kaltmahlverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlgasstrom im ,Gegenstrom durch das Mahlgut und anschließend im Gegenstrom durch das gemahlene Gut geführt wird.
4. Kaltmahlverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengen des Kühlgasstromes und/oder des Fördergasstromes regelbar sind.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Kaltmahlverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Kühlschacht, einer mit diesem in Verbindung stehenden Zerkleinerungseinrichtung, einem der Zerkleinerungseinrichtung nachgeschalteten Sammelbehälter und mit Leitungen zur Aufrechterhaltung des Kühlgas- und Fördergaskreislaufs, gekennzeichnet durch einen Gegenstromwärmeaustaujeher (9), dessen erste Passage über eine Leitung (25) an eine Quelle für ein Kältemittel, das schwerer als das Gas im Kühlgas- und FOrdergaskreislauf verwendete Gas ist, angeschlossen ist und dessen zweite Passage zur Bildung der Gaskreisläufe über getrennte Leitungen mit dem Gasein- und Gasauslaß des Kühlschachtes (1) sowie der Zerkleinerungseinrichtung (2) in Verbindung steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kühlschacht (1) ein weiterer Wärmetauscher (10) angeordnet ist, der über eine Leitung (11) mit der ersten Passage des Gegenstromwärmeaustauschers (9) in Verbindung steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (12, 13, 14) von der zweiten Passage des Gegenstromwärmeaustauschers (9) zum Einlaß der Zerkleinerungseinrichtung (2) regelbare Ventile (15,16,17) aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß des Kühlschachtes (1) über eine Leitung (21) mit dem warmen Ende des Sammelbehälters (3) und dessen kaltes Ende über eine Leitung (22,19) mit der zweiten Passage des Gegenstromwärmeaustauschers (9) verbunden ist.