Vermahlung temperaturempfindlicher Pulver
Kryogene Versprödung des Aufgabegutes führt zu stabileren Mahlprozessen und Durchsatzsteigerungen bis 20 %
Prallmühlen kommen für die unterschiedlichsten Aufgaben der Stoffveredlung- bzw. Umwandlung zum Einsatz. Anwendungsbeispiele sind Prozesse wie Schroten, Zerfasern, Aufschließen, Desagglomerieren und natürlich Grob-, Fein-, und Feinstvermahlen.
Die zur Zerkleinerung notwendige Bruchenergie wird durch Prall zwischen Werkzeug und Produkt bzw. auch interpartikuläre Stoßvorgänge bereitgestellt. Gleichzeitig entsteht durch den Energieeintrag der Mahlwerkzeuge Reibungswärme, die bei einigen Stoffgruppen zu unerwünschten Eigenschaftsveränderungen, einem instabilen Mahlprozess ohne Zerkleinerungswirkung bis hin zur Selbstentzündung führen kann. Abhilfe lässt sich durch die gezielte Kühlung des Mahlraumes durch Luftkühlung (-5°C), mit Trockeneis (-80°C) oder flüssigem Stickstoff (- 196°C) schaffen.
Für die Feinstvermahlung von Polystyrol ist die Universalmühle REKORD 224 durch entsprechende konstruktive Anpassungen für den Kryogenbetrieb ausgelegt. Die linke Abbildung zeigt den nach ca. 20 Minuten erreichten, stabilen, stationären Betrieb der Universalmühle bei einer Drehzahl von 17.450 U/min (entspricht 200 m/s Beanspruchungsgeschwindigkeit). Die Temperaturen im Mahlraum erhöhen sich in Abhängigkeit der Temperatur der angesaugten Umgebungsluft (hier 16,4 °C) um bis zu 50 K.
Wird das Polystyrolgranulat im Vorfeld durch die Beigabe von flüssigem Stickstoff versprödet (siehe rechte Abbildung), lassen sich die Mahltemperaturen im stationären Betrieb um 50% senken. Dies führte im Versuch zu einer engeren Partikelgrößenverteilung des Mahlproduktes bei gleichzeitiger Durchsatzsteigerung um 20%.
