DE2743766A1 - Zerkleinern von festen stoffen - Google Patents

Description

• Zerkleinern von festen Stoffen
• Es ist bekannt, feste Stoffe, die sich wegen ihrer Zähigkeit oder Elastizität direkt nicht zerkleinenB,z.B. mahlen lassen, stark abzukühlen und im unterkühlten, versprddeten Zustand zu mahlen. Ein entsprechendes Verfahren ist z.B. beschrieben in der DT-OS 25 16 764. Wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist, daß das Mahlgut, eventuell nach Vorkühlung durch das Kühlmittel, durch im Kreis geführte Gasströme (Stickstoff/Helium) gekühlt und gefördert wird, wobei das Kühlgas und das Fördergas durch Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel abgekühlt werden.
• Das gekühlte Gas entzieht dem Mahlgut Wärme, so daß es versprödet und gemahlen werden kann. Dabei erwärmt sich das Gas. Das erwärmte Gas wird durch das gemahlene Mahlgut geleitet erwärmt dieses und wird selbst vorgekühlt. Das Mahlgut muß also so stark abgekühlt werden, daß die beim Mahlen erzeugte Wärme es nicht über seine Versprödungstemperatur erwärmt, und daß es zusätzlich auch einen "Kältevorrat" behält, den das Gas wieder übernehmen kann.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch das Zerlegen des Mahl- und Ktlhlprozesses in viele richtig kombinierte Stufen schonender und mit geringerem Energieverbrauch zerkleinert werden kann.
• Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum kontinuierlichen Zerkleinern fester Stoffe, das d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t ist, daß man das Mahlgut durch indirekte Kühlung mit einem flüssigen Kühlmittel vorkühlt, dann mit einem ebenfalls indirekt gekühlten, im Kreis geführten Gasstrom durch eine Zerkleinerungsvorrichtung führt, den die Zerkleinerungsvorrichtung verlassenden Materialstrom in Gas und Feststoff trennt, das Gas nach erneuter, indirekter Kühlung wieder mit Mahlgut belädt, den abgetrennten Feststoff klassiert, den Feststoffteil mit dem gewünschten Feinheitsgrad der Mahlung entnimmt, und den Rest ergänzt durch die der entnommenen Menge entsprechende Menge frisches Mahlgut wieder der Vorkühlung mit dem flüssigen Kühlmittel zuführt.
• Das Verfahren arbeitet am günstigsten, d. h. mit dem geringsten Gesamtenergieverbrauch, wenn das Mahlgut je nach Stoffart und verwendeter Zerkleinerungsvorrichtung (Mühle) bei Temperaturen von etwa 300 bis 1000C, bevorzugt etwa 300 bis 500C, unterhalb der Versprödungstemperatur in die Zerkleinerungsvorrichtung kommt, und sie mit einer Temperatur knapp unterhalb der Glasübergangstemperatur verläßt. Um dies zu erreichen, muß man die drei Kreisläufe des Verfahrens: Mahlgutkreislauf, Fördergaskreislauf, Kältemittelkreislauf aufeinander und auf die Mahlwirkung der Zerkleinerungsvorrichtung abstimmen.
• Für ein vorgegebenes Produkt und eine gewählte Mühle (mit gegebenem Durchsatz) werden die Temperatur des Kältekreislaufs und das Verhältnis von im Kreis gefahrener zu frisch zugegebener Mahlgutmenge so aufeinander abgestimmt, daß bei stets gleicher Zerkleinerungsleistung (erzeugte Oberfläche je kW Antriebsleistung) der Gesamtenergieaufwand für Kälteerzeugung und Zerkleinerung zu einem Minimum wird. Dieses Energieminimum kann z.B. durch systematische Erhöhung der Temperatur des KUhlkreislaufes und jeweilige Messung der Leistungsaufnahme experimentell in Vorversuchen ermittelt werden.
• Die Wirkung der gesamten Vorrichtung ist, daß Wärme durch KUhlung nur in kleinen Inkrementen entzogen und ebenfalls in kleinen Inkrementen in Form von beim Mahlen entstehender Wärme wieder zugeführt wird. Erstaunlicherweise bringt diese Arbeitsweise eine erhebliche Energieersparnis. Es ist auch nicht mehr erforderlich, wie dies nach den Verfahren des Standes der Technik in der Praxis war, flüssigen Stickstoff als Kältemittel zu benutzen und bei möglichst niederigen Temperaturen zu arbeiten (vergl. hierzu DT-OS 22 42 530 und DT-OS 24 40 052). Man kann sich in der Wahl des Kältemittels nach der für das Mahlgut erforderlichen Temperatur richten.
• Als Fördergas für das Verfahren kann man jedes inerte Gas, bevorzugt Stickstoff oder Helium, verwenden.
• Als Mahlgut kommen hauptsächlich unvulkanisierte Kautschuke in Frage, beispielsweise Polychloropren, Polybutadien, Naturkautschuk, Butadien/Styrol-Copolymerisate, und Butadien/Acrylnitrilv Copolymerisate.
• Die Figur 1 zeigt eine für das Verfahren benutzbare Vorrichtung.
• Die technische Ausführung des erfindungsgemäßen Kaltmahlverfahrens wird anhand einer schematischen Darstellung erläutert Aus einem als Massenflußbunker ausgebildeten Vorratsbehälter (1) gelangt das Mahlgut über eine in ihrer Drehzahl regelbare Schleuse (2) in eine Kühlschnecke (3), die mit einem Doppelmantel ausgeführt ist. Dieser Doppelmantel ist als Teil des Verdampfers eines Kältemittelkreislaufes ausgebildet. Weitere Aggregate dieses Kreislaufes sind der Kompressor (4), der Kondensator (5), und eine Drossel (6). Aus der Kühlschnecke gelangt das auf die Solltemperatur vorgekühlte Produkt über eine Schleuse (7), die ebenso wie die Schleuse (2) drehzahlregelbar ist, und deren Drehzahl etwas größer ist als die der Schleuse (2), in die Zerkleinerungsmaschine (8). Durch die Rohrleitung (9) wird das gemahlene Produkt pneumatisch in einen Bunker (10) gefördert und gelangt von dort über eine Schleuse (11) in eine Rohrweiche (12). Je nach Stellung dieser Weiche wird das Mahlgut über Rohrleitung (13) zur erneuten Abkühlung in den Vorratsbehälter (1) geleitet oder über eine Siebmaschine (14) als Fertigware abgefüllt. Ein dabei evtl. anfallender Grobanteil wird wieder in den Vorratsbehälter (1) zurückgeführt, wo er mit dem frischen Produkt, das über die Schleuse (19) zugeführt wird, vermischt wird.
• Der pneumatische Transport des zerkleinerten Produktes zum Bunker (10) erfolgt mit einem Inertgaskreislauf, dessen Temperatur beim Eintritt in die Zerkleinerungsmaschine (8) in etwa der Temperatur des nach der Kühlschnecke (3) anfallendes Produktes entspricht. Dazu dient der Wärmetauscher (15), der als weiterer Teil des Verdampfers des Kältemittelkreislaufes ausgebildet ist.
• Nach dem Durchgang durch die Mühle und dem pneumatischen Transport erfolgt die Trennung des Gases vom Produkt in einem auf dem Bunker (10) installierten Filter (16). Ein dem Filter nachgeschalteter Ventilator (17) sorgt für den Ausgleich der Druckverluste des Kreisgassystems und fördert das Kreisgas über Rohrleitung (18) wieder in den Wärmetauscher (15).
• Ausführungsbeispiel: Mahlgut ist Polychloropren in einer Stückelung von etwa 3 mm Durchmesser. Dieses Material wird durch eine Förderschnecke geleitet, deren Kühlmantel von flüssigem Frigen 11 bei -110°C durchströmt wird. Am Ende der Schnecke wird das gekühlte Polychloropren mit einem gekühlten Stickstoffstrom von etwa -100°C in einer Menge von 5 cbm/kg Kautschuk durch die Mühle gefördert.
• Nach dem Mahlvorgang hat der Stickstoff eine Temperatur von etwa -300C; er wird vom gemahlenen Produkt getrennt, und das gemahlene Produkt nach Korngrößen ausgesiebt. Material mit einer Korngröße unter 1 mm wird abgenommen als Endprodukt, und der Rest in den Kreislauf zurückgeführt.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum kontinuierlichen Zerkleinern fester Stoffe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man das Mahlgut durch indirekte Kühlung mit einem flüssigen Kühlmittel vorkühlt, dann mit einem ebenfalls indirekt gekühlten, im Kreis geführten Gasstrom durch eine Zerkleinerungsvorrichtung führt, den die Zerkleinerungsvorrichtung verlassenden Materialstrom in Gas und Feststoffe trennt, das Gas nach erneuter indirekter Kühlung wieder mit Mahlgut belädt, den abgetrennten Feststoff klassiert, den Teil mit dem gewünschten Feinheitsgrad der Mahlung entnimmt, und den Rest ergänzt durch die der entnommenen Menge entsprechende Menge frisches Mahlgut wieder der Vorkühlung mit flüssigem Kältemittel zuführt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß für ein vorgegebenes Produkt, eine gewählte Zerkleinerungsvorrichtung und ein erwünschtes Zerkleinerungsergebnis (Teilchengröße oder erzeugte Oberfläche) derjenige Betriebszustand der Anlage, gegeben durch Kühltemperatur und erforderliches Verhältnis von im Kreis gefahrener Mahlgutmenge zu abgenommener (oder frisch zugegebener) Menge, aufgesucht wird, bei dem der Gesamtenergieaufwand für Zerkleinerung und Kälteerzeugung ein Minimum wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Mühle mit möglichst geringer Beanspruchungszahl pro Mahldurchgang verwendet wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Vorratsbehälter (1), eine regelbare Schleuse (2), einer Kühlschnecke (3) mit Doppelmantel, einem Kompressor (4), Kondensator (5), und einer Drossel (6), einer Schleuse (7), Zerkleinerungsmaschine (8), die durch Rohrleitung (9) mit einem Bunker (10) verbunden ist, der über eine Schleuse (11) und eine Rohrweiche (12) wieder mit dem Vorratsbehälter (1) verbunden ist.