Projekt 25513/01

öhrenpresse als Ersatz für die thermische Trocknung […]

Projektträger

ERBSLÖH Lohrheim GmbH
Schaumburger Str. 34
65558 Lohrheim
Telefon: 06430 / 9142-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Kaolin ist ein pulverförmiges, helles Mineral, das als Rohstoff in vielen Bereichen der industriellen Ferti-gung eingesetzt wird: als Füllstoff für Papier, Kunststoffe, Gummiprodukte, Farben und Klebstoffe, Por-zellan und Keramik. Bei der industriellen Kaolinproduktion wird für die thermische Trocknung sehr viel Energie in Form von Erdgas benötigt. Ziel des Projektes ist es, mittels einer Hochdruckröhrenpresse Kaolin so stark mechanisch zu entwässern, dass auf einen Teil der energieintensiven thermischen Trocknung verzichtet werden kann. Dabei können pro Jahr bis zu 4 GWh thermische Energie in Form von Erdgas eingespart werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Schritt wurde eine Pilotanlage, bestehend aus 4 Röhrenpressen einschließlich der zum Betrieb erforderlichen Peripherie (Stahl- und Hallenbau, Rohrleitungen, EMSR-Technik, Beleuchtung, Bauleistungen) installiert und in den bestehenden Produktionsablauf integriert.
Während der anschließenden Erprobungsphase wurde die Leistungsfähigkeit des Verfahrens ermittelt. Dabei wurden untersucht:
Wie wirken sich Schwankungen in der Zusammensetzung der Kaolinsuspension (Feststoffgehalt, Korngrößenverteilung) auf das Entwässerungsergebnis und die Durchsatzleistung aus. Wie stark lässt sich Kaolin mit dieser Technik entwässern.
Entsprechen die Betriebskosten (Personal- und Wartungskosten) den erwarteten Angaben.
Wird das Kaolinkorn durch die hohen Drücke verändert.
Wie verhält sich das stark kompaktierte Kaolin in der anschließenden Mahltrocknung, wie stark werden die Korngrößenverteilung und die Kornstruktur beeinflusst.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen des Projektes wurde erstmals in Deutschland eine Hochdruckpresse zur Entwässerung von Kaolinsuspensionen im großtechnischen Maßstab errichtet und betrieben. Die Anlagentechnik arbeitet parallel zu der konventionellen Entwässerungstechnik bestehend aus Kammerfilterpresse und thermischer Trocknung (Etagentrockner).

Während des Betriebes konnte gezeigt werden, dass Restfeuchten im Filterkuchen von 12 % erreicht werden. Damit werden die Ergebnisse des Etagentrockners von 12 - 15 % teilweise noch unterschritten. Die Durchsatzleistung der Anlage beträgt bei optimalen Betriebsbedingungen ca. 1,1 t/h. Damit konnte gezeigt werden, dass die aus Vorversuchen ermittelte Anlagendimensionierung von 1,0 t/h erreicht wird.

Der Energieverbrauch kann im Vergleich zur konventionellen Technik deutlich gesenkt werden. Die Gesamtenergiekosten (Summe aus Strom- und Erdgaskosten) betragen bei optimaler Betriebsweise weniger als 30 % gegenüber der konventionellen Technik.

Zu Beginn des Probebetriebes wurden verschiedene anlagentechnische Probleme erkannt und schrittweise behoben. Es zeigte sich darüber hinaus, dass Anpassungen an den vorgeschalteten Aufbereitungsstufen erforderlich sind, um einen stabilen Anlagenbetrieb zu ermöglichen. Die Röhrenpressen arbeiten dann besonders stabil, wenn die Prozessparameter Feststoffgehalt und Temperatur der Suspension genau eingestellt und möglichst konstant gehalten werden.

Während der Erprobungsphase wurden analytische Untersuchungen an den Filterkuchen aus der Röhrenpresse und der konventionellen Technik durchgeführt. Die Korngrößenanalysen zeigen nur geringe Unterschiede der beiden Produktionsverfahren. Bei der Weiterverarbeitung des Kaolins sind damit keine anwendungstechnischen Unterschiede zu erwarten.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Zwischenergebnisse wurden im Rahmen eines Vortrages auf dem 4. Höhr-Grenzhäuser Keramik Symposium am 16.09.2009 vorgestellt. Weitere Veröffentlichungen sind geplant. Darüber hinaus stellen wir die Anlagentechnik als Pilotanlage / Demonstrationsanlage für andere Kaolin- und Mineralproduzenten zur Verfügung. Der Anlagenhersteller Metso Minerals plant ebenfalls Veröffentlichungen in verschiedenen Fachzeitschriften.


Fazit

Während des Probebetriebes konnte gezeigt werden, dass die Anlagentechnik die vorgegebenen Auslegungsparameter bezüglich Entwässerungsgrad und Anlagendurchsatz erreicht. Der Energieverbrauch kann durch die Technik deutlich gesenkt werden.

Die nachgeschaltete Mahltrocknungsanlage lässt sich mit dem Filterkuchen aus der Hochdruckpresse stabil betreiben. Anpassungen an der nachgeschalteten Anlagentechnik wurden nicht erforderlich.
Bei der vorgeschalteten Aufbereitungstechnik wurden Anpassungen erforderlich, um einen stabilen Anlagenbetrieb zu ermöglichen. Die Röhrenpressen arbeiten dann besonders stabil, wenn die Prozessparameter Feststoffgehalt und Temperatur der Suspension genau eingestellt und möglichst konstant gehalten werden.

Die analytischen Untersuchungen haben gezeigt, dass der Einfluss der Hochdrucktechnik auf die Korngrößenverteilung und die Kornstruktur zu vernachlässigen ist.