Innovative technologies for cryogenic grinding

Die Kaltzerkleinerung hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber der Warmzerkleinerung. Diese Vorteile werden über die Verwendung von flüssigem Stickstoff als Kälteträger in einem weiten Bereich technisch genutzt. Dieser klassische Kälteträger führt aber zu hohen Betriebskosten, wodurch der Einsatz dieser Mahltechnik nur auf wenige, höherwertige Produkte beschränkt ist. Um eine weitere Verbreitung und eine Senkung der Betriebskosten zu erreichen, muss der Verbrauch von LN2 reduziert werden. Bei Fraunhofer UMSICHT wurden theoretische Betrachtungen durchgeführt und in einer Technikumsanlage im industriellen Maßstab umgesetzt. Diese Anlage besitzt neben hoher Flexibilität in Bezug auf die Mühlen auch eine neue Kältetechnik, basierend auf einer zweistufigen Kältekaskade.

Nowadays, an extensive trend towards fine structuring of solid materials is observed. Rapid spreading diffusion of research disciplines like micro, nano and surface technology reflect this development. In addition to the synthesis of fine powders, the fine grinding or comminution becomes increasingly important. While the level of development of fine grinding technology for brittle materials is very high and the reachable grain sizes are very small, thermoplastic, elastic or fibrous materials can often not be grinded at ambient temperatures. In those few cases when the grinding is possible, this results to be highly energy consuming and therefore cost intensive. For these materials the cryogenic grinding is the most effective process. In addition to optimising the operation of conventional plants, Fraunhofer UMSICHT has developed an innovative technology which allows to avoid the use of LN2 partially or completely, depending on the material. This technique is based on the employment of a refigeration plant. For many materials, this temperature is sufficient for being brittled. Should this temperature be not sufficient, the material may be exposed to further cooling in a cryo screw with LN2 In order to perform the optimisation described, a pilot plant has been erected at the technical laboratory of Fraunhofer UMSICHT.